KWASY KARBOKSYLOWE i ich pochodne (by Aleksandra Kołodziejczyk, UG)

Transkrypt

1 KWASY KABKSYLWE i ich pochodne (by Aleksandra Kołodziejczyk, UG) metanowy (mrówkowy) 3 etanowy (octowy) 3 2 propanowy (propionowy) butanowy (masłowy) 3 ( 2 ) 3 (walerianowy Br l kwas 2-hydroksybenzoesowy kwas 1-bromo-t-2-chloro-1-cyklopentanokarboksylowy Ważność grup funkcyjnych (nazewnictwo): > > X > N 2 > N > > > > N 2 > > = > () 2 k. etanodiowy (szczawiowy) 2 () 2 k. propanodiowy (malonowy) ( 2 ) 2 k. butanodiowy (bursztynowy) = k. but-2-endiowy (cis- maleinowy, trans- fumarowy) Struktura, właściwości polarność, wysokie t.t., t.wrz., zapach, lotność t.t. [ ] t.wrz. [ ] Właściwości kwasowo-zasadowe K a = pk a l Ujemny efekt indukcyjny stabilizuje anion karboksylanowy l l l

2 4,4-dimetylopentanian sodowy LABATYJNE METDY TZYMYWANIA A. Utlenianie alkoholi 1, aldehydów: 2 [] [] B. eakcja zw. organometalicznych z 2 (karboksylowanie związków Grignarda): TF, - MgX + + Mg()X MgX. ydroliza nitryli: -X N -N 1. 2., + N 3 D. ozszczepienie alkenów/alkinów w warunkach utleniających: ' ' - + " " E. Utlenianie alkilobenzenów: [] F. Synteza malonowa Et 2 Et 1. Et Na 2. -l Et - Et 1. Na 2. 3, T 2-2

3 EAKJE Substytucja nukleofilowa do grupy karboksylowej (mechanizm addycji + eliminacji): + Nu Nu Nu - trudno odchodząca grupa; - kwasowy 1. trzymywanie halogenków kwasowych i bezwodników: B + PBr 3 - Br PBr 2 + l zaktywowany przez l karbonyl ulega nawet słabemu Nu Bezwodniki w zw. dikarboksylowych: 2 2 T 2. trzymywanie estrów 2 2 T + 2 Br + l Br + PBr 2 + ' + 2 ' 3

4 Wewnątrzcząsteczkowa estryfikacja: 3. trzymywanie amidów laktony Aminy Nu i B względem kwasów Tworzenie soli odwracalne, amidy N T N laktam Analogicznie jak hydroksykwasy. 4. edukcja do alkoholi (LiAl 4 ) 1. LiAl 4, TF , Bromowanie (reakcja ella Volharda Zielinskiego) Br 2, P (ślad) PBr 3 (ślad) 4

5 - 2 PBr 3 - Br Na N N 2 BILGIZNA AKTYWNŚĆ KWASÓW feromon alarmowy 3 feromon obronny, najpopularniejszy prekursor biosyntetyczny kwasy tłuszczowe, jednostka izoprenowa ENZYMY ENZYMY P P Kwasy tłuszczowe ( ) nasycone i nienasycone NNKT niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe, np. kw. oleinowy > 90% cis = 3 ( 2 ) 14 kwas heksadekanowy (palmitynowy), 16:0 3 ( 2 ) 7 -=-( 2 ) 7 kwas cis-oktadek-9-enowy (oleinowy), 18:1 ośliny: k. oleinowy + linolowy (18:2) = 70% Zwierzęta: k. oleinowy (50%) + k. palmitynowy = 70% Mydła (sole sodowe kwasów tłuszczowych).tworzą micelle. Mg +2, a +2 osady Izomery cis kwasów tłuszczowych występują w naturze, natomiast izomery trans powstają w wyniku przemysłowej przeróbki tłuszczów. Połączenie 3 cząsteczek kwasów tłuszczowych z cząsteczką glicerolu tworzy triglicerydy. PDNE KWASÓW KABKSYLWY N X ' N' 2 halogenek bezwodnik ester amid nitryl kwasowy kwasowy Niezwykle istotne w przyrodzie: zw. zapachowe, woski, tłuszcze, mocznik, białka 5

6 EAKJA SUBSTYTUJI W PDNY KWASÓW KABKSYLWY L + Nu L Nu Nu + + L eaktywność łatwość odchodzenia L tetraedryczny zw. przejściowy L L Im większy udział struktury polarnej, tym krótsze wiązanie -L, dłuższe - EAKTYWNŚĆ: > > > X ' N' 2 halogenki acylowe - X elektroujemność X, rozmiar orbitala p Właściwości zasadowe: Właściwości kwasowe ( α ): < < < 3 --N( 3 ) l pk a = ~ 30 pk a = ~ 25 pk a = ~ 20 pk a = ~ l ALGENKI AYLWE F Br fluorek pentanoilu bromek cykloheksanokarbonylu 6

7 eakcje substytucji w halogenkach acylowych: + X hydroliza (czesto gwaltowna) + X estryfikacja ' ' 'N 2 aminoliza X N' X NaB 4 (LiAl 4 ) 'MgX + 'MgX X ' ' ' BEZWDNIKI KWASWE 3 bezwodnik octowy bezwodnik octowo-propanowy ( b. octowo-propionowy) bezwodnik benzoesowy bezwodnik glutarowy bezw. ftalowy eagują jak chlorki, L = - 7

8 ESTY Najważniejsza klasa pochodnych kwasowych propanian etylu octan 3-metylobutylu alkoksykarbonyl (zapach banana) N oksa-2-cyklopentanon 2-aminobenzoesan metylu (γ-butyrolakton) (antranilan metylu) 5-metylooksacyklopentan-2-on (γ-walerolakton) 2 EAKJE: 1. ydroliza konieczność katalizy Katalizowana kwasowo odwrotność estryfikacji (odwracalna) Katalizowana zasadowo nieodwracalna (A + E) 2. Transestryfikacja lub oktadekanian etylu laktony hydroksyestry Tworzenie amidów N' 'N T aminy bardziej Nu niż alkohole; bez katalizatora, skuteczniej z T 8

9 4. Tworzenie alkoholi przez działanie odczynnikiem Grignarda 5. edukcja estrów do alkoholi 1. LiAl 4, Et 2 2., Kondensacja laisena zw. β-dikarbonylowe Enolany estrów ulegają r-cji addycji-eliminacji, analogicznej do kondensacji aldolowej: Na acetylooctan etylu Na Na Na pka = 11 ( 3 ) brak reakcji laisena 9

10 Aniony β-dikarbonylowe = nukleofile - można alkilować Synteza malonowa kwasy karboksylowe Na, Br Ketokwasy łatwo dekarboksylują KWASY TIESTY Transfer acylu (halogenki, bezwodniki zbyt aktywne). Bardziej aktywne od estrów (S - - słabsza zasada = lepsza gr. odchodząca), ale w warunkach fizjologicznych nie hydrolizują. 3 S oa acetylokoenzym A ESTY W NATUZE Lipidy: - proste: tłuszcze, woski; - złożone: fosfolipidy, glikolipidy Woski estry długołańcuchowych kwasów i długołańcuchowych alkoholi 3 ( 2 ) n ( 2 ) m 3 wosk pszczeli n = 24, 26 m = 29, 31 Wosk owczy po oczyszczeniu lanolina Woski złożone: estry cholesterolu, estry witaminy D czy A Tłuszcze i oleje = triacyloglicerole (TAG) = triglicerydy 2 ' Kwasy tłuszczowe zwykle nierozgałęzione, parzysta il. at. Nienasycone zwykle cis ezerwy energetyczne 2, 2 2 " KT: palmitynowy (16:0), mirystynowy (14:0), laurowy (12:0) ) LDL, arterioskleroza Tłuszcze strukturyzowane przeestryfikowane w celu wzbogacenia w NKT 10

11 czekolada (masło kakaowe) trigliceryd z 2 cząsteczkami kwasu stearynowego(18) i 1 cząst. oleinowego (Z) nie są odpowiedzialne za LDL! Dodatkowo, zawiera fenolowe antyoksydanty. Fosfolipidy (składniki ściany komórkowej) Fosfoglicerydy glicerol zacylowany 2 cząsteczkami KT i resztą kw. fosforowego, który związany jest z innym niskocząsteczkowym alkoholem np. choliną. lecytyny fosfoglicerydy z choliną (fosfatydylocholiny mózg, układ nerwowy). Inne: fosfatydyloseryny, fosfatydyloetanoloaminy Jedna z lecytyn: 2 = 3 ( 2 ) 14 - k. palmitynowy 2 ' ' = 3 ( 2 ) 7 =( 2 ) 7 - k. oleinowy " = ( 3 ) 3 N( 2 ) 2 - -P-" Fosfolipidy niezbędne składniki błon komórkowych. Tworzą micelle (< 200Å) lub podwójną warstwę lipidową AMIDY N 2 pentanoamid 3 N 2 N N 2 acetamid (1 ) formamid (1) Br 4-bromo-N-etylo-N-metyloheksanoamid (3 ) 11

12 Pokrewne grupy funkcyjne: Biologicznie istotne białka 1. ydroliza (silne kwasy lub silne zasady + grzanie) N 2 2 S 4 T + (N 4 ) 2 S 4 Mechanizm - jak estry 3 2 Na, T N N 3 Na + 3 N 3 2. edukcja trzymywanie amin: N 1. LiAl N 2., Laktamy aminy cykliczne 3. alogenowanie amidów; przegrupowanie ofmanna = alogenowanie wobec zasad aminy (n-1 ) 12

13 N 2 amid jonu enolanowego 2 N 2 2 N anion amidowy pk a = ok. 30 pk a = ok. 22 N 2 X 2, Na - N X-X N N X N - X 2 ==N- --N X N N X NITYLE N Ten sam stopień utlenienia, przekształcają się w pochodne kwasowe N N 3 2 N 3 N propanonitryl (propionitryl) acetonitryl cykloheksanonitryl (cyjanocykloheksan) benzonitryl EAKJE NITYLI: 1. ydroliza (kwasowa / zasadowa, T) N N 2 2 N - N tautomer amidu N N N 4 13

14 3 ( 2 ) 4 N Na, T 3 ( 2 ) 4 Na + N 4 3. edukcja aminy (niepełna ketony) (ibu) 2 Al = DIBA 14