Organická chemie pro biochemiky I část 11
I-11-1
karbonylové sloučeniny
I-11-2
Druhy karbonylových sloučenin (dvě základní podskupiny) O R
aldehyd -al
H
keton -on
O H3C
R' O
R
karboxylová kyselina H -ová kyselina O halogenid kyseliny -yl halogenid
X
O R
O R
O
R'
ester -át
O
O R
vodík a alkyl v aldehydu či ketonu nemůže být odstupující skupina !
lakton (cyklický ester)
O
O R
N H
H
amid -amid
O
O O
C
R'
anhydrid kyseliny
C
N
laktam (cyklický amid)
kyselina, halogenid, anhydrid, ester a amid mají „odstupující skupinu“ pro substituční reakce
I-11-3
Povaha karbonylové skupiny
O
zásadní rozdíl dvojné vazby C=O od C=C je v tom, že na koncovém kyslíku C=O vazby máme dva nevazebné elektrony, sytém je značně polarizován přebytkem elektronové pravděpodobnosti na tomto centru
O
δδ+
I-11-4
O Polarizovanost
δδ+
můžeme vyjádřit velikostí vektoru dipólového momentu CH3CHO (CH3)2CO
aldehyd keton
2,72 D 2,88 D
CH3COOH CH3COCl CH3COOCH3 CH3CONH2
kyselina chlorid kyseliny ester amid
1,74 D 2,72 D 1,72 D 3,76 D
z toho také plyne významná možnost účasti karbonylu na elektrofilních tak nukleofilních reakcích
O
δ- nukleofilní kyslík reaguje s kyselinami a elektrofily δ+ elektrofilní karbonylový uhlík reaguje s basemi a nukleofily
I-11-5
jednoduché analytické důkazy aldehydů a ketonů alifatické aldehydy lze oxidovat Fehlingovým činidlem, průkazná je červená sraženina oxidu měďného alifatické i aromatické aldehydy lze oxidovat Tollensovým činidlem, (roztok Ag2O v čpavku) průkazem je vyredukované práškové stříbro methylketony podléhají účinkem jodu v alkalickém prostředí jodoformové reakci za vzniku kyseliny a žlutého, ve vodě nerozpustného a páchnoucího jodoformu CH3
H3C O
I2, OH
OH
H3C
CHI3
O
aldehydy reagují i s oxidem siřičitým a bezbarvý komplex (jinak červenofialového) barviva fuchsinu s SO2 tak rozkládají a on se barví
I-11-6
formaldehyd, methanal, HCHO štiplavý plyn, jeho roztok ve vodě se nazývá formalín a je užíván k desinfekci vyrábí se oxidací methanolu používá se ve výrobě plastů, jako fungicid a desinficiens s amoniakem reaguje na hexamethylentetramin (urotropin), populární pevný lík „hexa“, její nitrací se vyrábí známá výbušnina hexogen (mnohem brizantnější než tritol) O– O O H
O
H
HNO3 N
N
N
–
O
N N N+
N+
O–
O
O trioxan
ve vodě tri- či polymeruje
H2O H
O
N+
NH4NO3
O
H2O,H+
O H
N
H
O H
N
NH3
HO
O
O
n
OH
paraformaldehyd t.v. -20 °C, práh detekce čichem 0,8 ppm, výbušné směsi 7 - 73 %, dráždí pokožku, oči a sliznice, vyvolává edém plic, je kancerogenní 30 ml zahubí člověka
I-11-7
acetaldehyd, ethanal, CH3CHO, nízkovroucí páchnoucí kapalina vyráběná oxidací ethanolu, samovolně trimeruje na pevný paraldehyd
O H3C
H
CH3
CH3
H2O,H+ H3C
H3 C
O
O O
O
CH3
O
O
O
CH3
O CH3
H3C
paraldehyd trimer
H3C
O O
CH3
metaldehyd
H3C
O O H3C
O
CH3
hexamer acetaldehydu
vyšší cyklické oligomery vznikají při nižších teplotách (cca -10 °C) směs tetrameru, pentameru a hexameru (technický metaldehyd) se používá jako tuhý líh „meta“ t.v. 20 °C, práh detekce čichem 0,067 ppm (poznáte v dechu opilců), výbušné směsi 4 - 60 %, bod samovznícení 175 °C, dráždí pokožku a sliznice, vyvolává edém plic, je kancerogenní
I-11-8
O
benzalhehyd kapalina s vůní hořkých mandlí, t.v. 179 °C, bod samozápalu 192 °C, používá se ve výrobě parfémů, vonných látek, barviv dráždí kůži, účinkuje na CNS, LD u myší 1,3 g/kg, je kancerogenní aceton, propanon, dimethylketon CH3COCH3 vysoce hořlavá kapalina, t.v. 56 °C, rozpustná ve vodě výborné rozpouštědlo dráždí kůži a oči, působí nevolnost až bezvědomí O cyklohexanon kapalina t.v. 157 °C, intenzivně páchne je málo toxický - LD u krys je 1,5 g/kg, působí na CNS, dráždí kůži a dýchací trakt, je teratogenní, ničí ledviny a játra, způsobuje zákal očí (katarakt) patří mezi významné meziprodukty výroby umělých vláken
I-11-9
jména aldehydů odvozená od kyselin, triviální názvy ketonů HCHO CH3CHO CH3CH2CHO CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH2CHO CH2=CHCHO O Ph-CHO
formaldehyd acetaldehyd aldehyd kys. propionové butyraldehyd valeraldehyd akrolein benzaledehyd
methanal ethanal propanal butanal pentanal propenal benzenkarbaldehyd
CH3COCH3 Ph-CO-CH3
aceton acetofenon
dimethylketon fenylmethylketon
benzofenon
difenylketon
O CH3
Ph-CO-Ph O
I-11-10
příprava aldehydů primární alkoholy mohou být jemně oxidovány na aldehydy PCC O
OH
alkeny s alespoň jedním allylovým vodíkem mohou být oxidovány na aldehydy CH3
O3
O O
H3C
H
(není li allylový vodík, vzniká keton)
jemná redukce esterů poskytuje aldehydy DIBAH
O H3C(H2C)10
O
CH3
-70 °C
O H3C(H2C)10
H
I-11-11
příprava ketonů oxidací sekundárních alkoholů PCC
CH3 H3C
CH3 H3C
OH
O CH3
CH3
ozonolýzou jednostranně disubstituovaných alkenů O
O
CH2
O
O3
CH3
HCHO
CH3
Friedelovou Craftsovou reakcí aromátů a chloridů kyselin O H3C
AlCl3
O
CH3
Cl
hydratací terminálních acetylenů C
CH
H2O HgSO4
O C
CH3
I-11-12
karbonyl srovnání s jinými uskupeními C=O
122 pm
732 kJmol
C-C C=C
154 pm 133 pm
376 kJmol 611 kJmol
C-O
143 pm
385 kJmol
vazebný úhel je kolem 120 °
O
δδ+
nejběžnější reakce ketonů a aldehydů je nukleofilní adice na karbonylový uhlík
O
δδ+
O Nu
reakce může mít mnoho důsledků, jak uvidíme později
I-11-13
O
δ-
O
δ+
Nu
reakce ketonu či aldehydu s nukleofilem, podle povahy nukleofilu vede k alkoholu či derivátu C=Nu
O
δ-
Nu-
H+
O
δ+
Nu
OH Nu
Nu- H
O
H+ Nu H
O
H -H2O Nu H
Nu
I-11-14
O
δ-
O
δ+
Nu
příkladem nukleofilní adice na karbonyl je například adice HBr O
δ-
Br-
H+
O
δ+
OH
Br
Br
podobně mohou reagovat H-OCH3, H-OH, H-Cl a H-SO4H, či H-CN O
HO CN
HCN H
H
hydrolýza
redukce NH2
HO H
kyanhydrin
O OH
I-11-15
příkladem nukleofilní adice na karbonyl je i Grignardova reakce
O
δ-
MgBr+
O
MgBr
R-
δ+
O
MgBr R
OH R
I-11-16
významnou nukleofilní reakcí karbonylů je adice fosforových ylidů (Wittigova reakce) ylidů s karbonyly BuLi P CH3
P
Br
H3C Br
trifenylfosfin
Y C
P CH2
methylrtifenylfosfonium bromid
methylentrifenyl fosforan (ylid)
ylid neutrální dipolární sloučenina s propojenými centry nabitými opačnými náboji
I-11-17
významnou nukleofilní reakcí karbonylů je adice fosforových ylidů (Wittigova reakce) ylidů s karbonyly
O
δ-
R
δ+
P C
R1
O
PPh3 R1 R
O
PPh3 R1 R
R R1 Ph3P=O
Z
Y
betain neutrální dipolární sloučenina s nepropojenými centry nabitými opačnými náboji
I-11-18
významnou nukleofilní reakcí karbonylů je adice fosforových ylidů (Wittigova reakce) ylidů s karbonyly jde o jednu z nejdůležitějších reakcí pro spojování uhlovodíkových řetězců
O
H C
PPh3
retinylidentrifenylfosforan
retinal
β-karoten
I-11-19
reakce aminů s karbonylovými sloučeninami O H
RNH2 N H
imin
keton nebo aldehyd R2NH
N
enamin
I-11-20
reakce aminů s karbonylovými sloučeninami tvorba dobře krystalujících oximů a 2,4-dinitrofenylhydrazonů O
N
NH2OH
OH
oxim cyklohexanonu O H
O H3C
CH3
N H
H N
N+
O–
O N N+ O–
O
2,4-dinitrofenylhydrazin
H3C
H N
N+
CH3
O–
N+ O–
O
2,4-dinitrofenylhydrazon acetonu
oximy a hydrazony se používají k čištění (krystalizace) a charakterizaci ketonů a aldehydů
I-11-21
reakce aminů s karbonylovými sloučeninami Wolfova-Kižněrova „redukce“ ketonů O CH3
H2NNH2
CH3
KOH
O
H2NNH2 H
KOH
CH3
působením hydrazinu v přítomnosti louhu vznikne přes hydrazon po bazicky katalysované migraci dvojné vazby a odštěpení dusíku (N2) uhlovodík u acylbenzenů můžeme podobnou reakci dosahnout katalytickou hydrogenací, proto „redukce“
I-11-22
O
δ-
O
δ+ Y
Y
Nu
reakce karbonylu s nukleofilem může být ovlivněna také snadností odštěpení odcházející skupiny Y
O
δδ+ Y
Nu-
O
O Y
Nu
Nu
reakci nazýváme nukleofilní acylovou substituční reakcí
I-11-23
O
δδ+
δ-
δδ+ O δE+
O
OH 1/1 000 000 E+ O enolátový anion
E O
E+
O
charakteristickou vlastností karbonylové skupiny je, že aktivuje sousední skupinu methylenovou a činí její vodík snadno odštěpitelný (kyselý) tato α-poloha je bez ohledu na charakter karbonylové sloučeniny reaktivní a chová se jako nukleofil tato reakce nalézá široké uplatnění v syntéze
I-11-24
další veledůležitou reakcí karbonylových sloučenin je karbonylová kondenzace
H H H
δ-
-
OH/H2O
O
enolátový anion H
O O
H H
H O
δ+
O H2O
hydroxylový anion odtrhne α-vodík (kyselý) za tvorby enolátu. Enolát se aduje jako nukleofil na kladně nabitý karbonylový uhlík druhého aldehydu za tvorby tetrahedrálního meziproduktu. Ten je protonován vodou za vzniku neutrálního ALDOLU
O
H
H
O
ALD (aldehyd) OL (alkohol)
I-11-25
Přenost hustoty elektronů z karbonylu na sousední uhlíkové atomy
I-11-26
příkladem vstupu nukleofilního činidla na karbonylovou skupinu je typická reakce ketonů a aldehydů při které vznikají poloacetaly, které se nadbytkem alkoholu v kyselém prostředí dále mění na acetaly
O
δ-
ROH
O
δ+
H
ROH,H+
OR
OR OR
redukcí karbonylových vodíkem sloučenin vznikají alkoholy
O
KMnO4
OH
jemnou oxidací aldehydů vznikají kyseliny, ketony se takto neoxidují O
CrO3/H+
OH O
I-11-27
nukleofilní adice na konjugovaný α,β-nenasycený karbonyl na rozdíl od tzv 1,2-adice: O
δδ+
H+
O
Nu-
OH
Nu
Nu
můžeme na systému dvou konjugovaných dvojných vazeb mít i 1,4-adici O
Nu-
O
Nu
O
Nu
O
Nu
vlastně proběhne reakce, která vypadá jako adice na aktivovanou dvojnou vazbu
I-11-28
příklady nukleofilní adice na konjugovaný α,β-nenasycený karbonyl O
O CH3NH2 EtOH
O
N H
CH3
O Li(H2C=CH)2Cu CH2
pozorný posluchač si připomene Gilmanova činidla LiR2Cu
O
O LiPh2Cu
I-11-29
sumář synthetické užitečnosti karbonylu (keton či aldehyd) OH
OH
H alkohol
R alkohol
NaBH4 alken
CN
RMgX
H kyanhydrin
HCN
Ph3+-C-R2 O OR
R-NH2
ROH
OR acetal
N2H4 KOH
H alkan
H
N
R
imin
R2NH R
N
R enamin
I-11-30
karboxylové kyseliny
I-11-31
karboxylové kyseliny nacházíme často kolem sebe CH3COOH octová, v octu CH3CH2CH2COOH máselná, ve žluklém másle CH3CH2CH2CH2CH2COOH kapronová (caper lat. koza) kozí sýr a zatuchlé ponožky CH3(CH2)14COOH palmitová, prekursor tuků a lipidů OH
H
HO
H
OH
kyselina cholová z lidské žluči
O
H H
CH3
H OH
COOC-COOH šťavelová ve šťavelu O OH
HO
jablečná ve víně
OH O
I-11-32
poznámka na okraj, často se pletou kyseliny:
O OH
HO OH O
C4H6O5
jablečná kyselina (malát)
malic acid
maleinová kyselina (maleinát)
maleic acid
malonová kyselina (malonát)
malonic acid
OHO O
OH C4H4O4
O HO
O OH
C3H4O4
I-11-33
Karboxylové kyseliny obsahují karbonyl, jež má sp2 uhlík a celý karboxyl pak zaujímá planární tvar s úhlem cca 120 ° pro srovnání C-C=O 119 ° C-C-OH 119 ° O=C-OH 122 °
C-C C=O C-OH
152 pm 125 pm 131 pm
podobně jako alkoholy mohou kyseliny tvořit vodíkové vazby a vytvářet asociáty, ponejvíce dimery, což má za následek zvýšený bod varu i ve srovnání R s alkoholy H
O
R
mravenčí octová propionová
O
H
O H
O O
H
R O
O
O
O R
O
R
R
O
H O R
HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH
O H
O
H
t.t. 8,4 °C 16,6 °C - 20,8 °C
t.v. 100,7 °C 117,9 °C 141,0 °C
I-11-34
kyselina mravenčí H-COOH páchnoucí kapalina, silně leptavá, t.v. 101 °C dráždí oči, kůži a plíce, smrt nastává edemem plic, smrtelná dávka p.o. asi 100 g kyselina octová CH3-COOH páchnoucí kapalina, silně leptavá, t.v. 117 °C, t.t. 17 °C, velmi dobré rozpouštědlo dráždí oči, kůži a plíce kyselina šťavelová HOOC-COOH krystalická kyselina t.t. 101 °C dihydrát (190 °C bezvodá) dráždí oči, kůži a plíce, jedovatá toxická dávka pro člověka cca 5 g HOOC
COOH
COOH
kyselina maleinová kyselina fumarová HOOC jen kyselina maleinová může tvořit cyklický anhydrid; obě se používají ve výrobě umělých hmot kyselina benzoová Ph-COOH krystalická látka, t.t. 122 °C, má antioxidační a konzervační vlastnosti, používá se ke konzervování potravin; toxická dávka asi 180 g
I-11-35
kyselá povaha karboxylových kyselin „sloučenina, která je schopna odštěpit H+ je kyselinou“, snadnost tohoto procesu udává její sílu organické kyseliny, které nejsou rozpustné ve vodě pro malou disociovanost tvoří relativně snadno alkalické sole, které rozpustné jsou
[RCOO- ][H 3O + ] Ka = [RCOOH] O R
OH
pK a = − log K a O
H2O
R
O
H3O+
alkoholy jsou mnohem slabší kyseliny, neboť alkoxidový anion (R-O-) není na rozdíl od karboxylátu stabilizován: O R
O O
R
O O
R
O
I-11-36
srovnání síly kyselin trifluoroctová fluoroctová chloroctová bromoctová jodoctová mravenčí hydroxyoctová akrylová octová propionová
F3CCOOH FCH2COOH ClCH2COOH BrCH2COOH ICH2COOH HCOOH HOCH2COOH PhCOOH CH2=CHCOOH CH3COOH CH3CH2COOH
0,23 2,59 2,58 2,68 3,12 3,75 3,83 4,19 4,25 4,75 4,87
ethanol
CH3CH2OH
(16)
silnější kyselina
slabá kyselina
ke zvýšení síly karboxylových kyselin přispívá odtažení elektronů z rezonujícícho karboxylátu jak na alifatickém tak aromatickém zbytku O R
O O
R
O O
R
O
I-11-37
příprava karboxylových kyselin oxidací substituovaných alkylbenzenů CH3 –O
N+ O
O KMnO4 voda 95°
OH –O
N+ O
oxidativním štěpením alkenů majících vinylový vodík H H3C(H2C)7
(CH2)7COOH
KMnO4
H
CH3(CH2)7COOH
nonanová k.
olejová k.
HOOC(CH2)7COOH
nonandiová k.
oxidací primárních alkoholů a aldehydů OH
O
CrO3/H+
OH O
I-11-38
příprava karboxylových kyselin hydrolýzou nitrilů H3C
H3C
Br NaCN
1/
O
H3C
CN
O
COOH
OH-/H2O O
2/ H3O+
příprava Mylanu (fenoprofenu) nesteroidního protizánětlivého preparátu
karboxylací Grignardových sloučenin CH3 H3C
Br CH3
CH3 Mg
H3C
MgBr CH3
CO2
CH3 H3C
COOH CH3
I-11-39
reakce karboxylových kyselin; kromě již probraných „kyselých“ vlastností karboxylové kyseliny mohou být redukovány
H H3C(H2C)7
(CH2)7COOH
LiAlH4
H
H H3C(H2C)7
(CH2)7CH2OH H
O H2N
OH
LiAlH4
–O
N+ O
OH
BH3
–O
N+ O
OH
I-11-40
Druhy derivátů karboxylových kyselin kyselina, halogenid, anhydrid, ester a amid mají „odstupující skupinu“ pro substituční reakce, lakton a laktam se chovají za určitých podmínek podobně aldehyd a keton ji nemají (-H a -CH2- )
O R
O
karboxylová kyselina -ová kyselina
H
O R
O
R'
ester -át
O
halogenid kyseliny -yl halogenid
O R
X
C
lakton (cyklický ester)
O
O O R
O O
anhydrid kyseliny
R
N H
R'
H
amid -amid
O O R
nitril kyseliny
C
N
laktam (cyklický amid)
CN
I-11-41
O
δ-
O
δ+ Y
Y
Nu
reakce karbonylu s nukleofilem může být ovlivněna také snadností odštěpení odcházející skupiny Y
O
δδ+ Y
Nu-
O
O Y
Nu
Nu
reakci nazýváme nukleofilní acylovou substituční reakcí
I-11-42
reaktivita derivátů karboxylových kyselin O R
Cl
O R
O O
R'
schema ukazuje i to, které deriváty lze připravit reaktvnějších (naopak to přímo nejde)
O R
O
R'
O R
NH2
reaktivita roste Pokud se týče srovnání různých R-, vede CH3-, terciární substituent přináší svým vlivem nejnižší reaktivitu derivátu O R
δδ+ Y
Nu-
O
O R Y
Nu
R
Nu
I-11-43
reakce kyselin O R
OH
R -H2O
O R
OH O O Na COOH
O
O O
O
Cl
O
halogenace thionylchloridem Cl
R H3C
R
O
SOCl2
R
dehydratace na anhydrid R
O O
CH3
reakce alkalické soli s acylchloridem na smíšený anhydrid
O -H2O
dehydratace dikyseliny na cyklický (vnitřní) anhydrid
O
COOH O H3C I
O R
O Na
R CH3CH2OH
O R
O
OH
HCl
O
CH3
O R
O
CH3
esterfikace alkalické soli alkylhalogenidem Fischerova esterifikace přebytkem alkoholu za přítomnosti HCl
I-11-44
O R
Cl
R
O
R
O R
N H
R
alkohololýza alkoholem na ester
aminolýza na amid
LiAlH4
O R
O
RNH2 Cl
hydrolýza acyl halogenidů vodou OH
R
Cl O
Cl
R RMgBr
O R
R ROH
O R
O
H2O
Cl
OH
redukce na alkohol (probíhá přes obtížně zachytitelný aldehyd)
R R R
OH
Grignardova reakce (příprava dialkylovaného alkoholu)
I-11-45
O R
O O
O R
O
O
R
ROH
O
O
R
R
alkohololýza na ester O
R
O R
H R
hydrolýza na kyselinu
OH O
NH2
O O
R
R
O
O
H2O R
O
R
reakce anhydridů jedna část je „odstupující skupina“
aminolýza na amid NH2 OH
O R
H
R
redukce na alkohol probíhající přes aldehyd
I-11-46
estery shrnutí metod na přípravu reakce kyseliny s alkoholem v přebytku, katalyzovaná HCl reakce kyseliny s alkoholem za přítomnosti dehydratačního činidla reakce alkoholu s halogenidem kyseliny za katalýzy base reakce alkalické soli kyseliny s alkylhalogenidem reakce alkoholu se „smíšeným anhydridem“
O R OH
R
R
R
OH
R
R
R OH
R
O O
R
O
R
O R
O Na
O
O
R
X
R
O
base
O R X
O O
-H2O
O R OH
R
OH O
R OH
O
HCl
R
O
base CF3
O
R
I-11-47
O
R
přehled reakcí esterů O R
O
R
O
O
O
R
hydrolýza kat. basemi i kyselinami (zmýdelnění) amonolýza na amidy
NH2 OH
redukce přes aldehydy
R RMgX
OH R R R
ROH
O
R
O R
R
R
O
OH O
H O
R
R
R
O R
O
NH3
O R
H2O
R
O
Grignardova dvojnásobná alkylace
R
transesterifikace
I-11-48
OH
O R
OR'
R R'O
H3O+
O
O R
OH
O
O R
OH
rozdíl v basicky a kysele katalyzované (zahájené) hydrolýze esterů
O R
H H O H OR'
H R
OH
O OR'
R R'O
OH OH2
R R'O H
O
H OH
HOH
O R
R
I-11-49
NH3
O R
Cl
R RNH2
O
příprava a chemie amidů
O
R
O
Cl
R R2NH
O R
NH2
N H
R
O
Cl
R
N R
R
aminokyseliny kondensují na peptid (polyamid) obsahující „amididckou“ vazbu O
O H2N
H2N
OH
R
R
R' N H
O
H N O
x
OH R''
amidy lze hydrolyzovat na kyseliny a redukovat na aminy H3O+
O R
NH2
O R
O N H
CH3
OH
LiAlH4 N H
CH3
I-11-50
R Br
NaCN
R C N
příprava a reakce nitrilů
NH2
R C N
R
NH2
R C N RMgX R C N
R
NH2
R
R N
OH O
O LiAlH4
R
C
SOCl2
O
H2O
-H2O
kysele či basicky katalyzovaná hydrolýza redukce na aminy
R
R O
Grignardova reakce vedoucí přes iminy na keton
I-11-51
N
thiolové estery estery thiolů a kyselin, často používané přírodou NH2
OH O HO
OH H3C
NH2
O S
OH
N
N
O H3C CH3 N N OH OH O O O N P P O H O O OH HO HO O OH P O
O N H
NH2 OH
N O
HO
OH HN
OH
O O
HS
N H
acetylkoenzym A jako přenašeč acetylu fragmentu) thiol je mnohem reaktivnější než ester
N
O H3C CH3 N N OH OH O O O N P P O H O O OH OH HO O OH P O (dvouuhlíkatého
I-11-52
polyamidy a polyestery
H2N
ClOC
NH2
n
COCl
n
*
H N
*
n
n
O
polyamid
H2N(CH2)6NH2
H N
HOOC(CH2)4COOH
polykondezací hexamethylendiaminu a adipové kyseliny vznikne Nylon 66 polyamid
HOCH2CH2OH
HOOC
COOH
transesterifikací ethylenglykolu a dimethylreftalátu vznikne polyester Dacron (Terylen, Mylar)
I-11-53
O x
O
β
substituční deriváty karboxylových kyselin ω
γ
α
OH
halogenkyseliny již jsme probrali, že halogen odtahuje elektrony, čím je blíže karbonylu a tak posiluje charakter kyseliny; efekt se projevuje přibližně do γ-polohy aminokyseliny vzhledem k tomu, že je aminoskupina basická vzniká její protonací protonem z karboxylu iontová forma, jejíž výskyt závisí na pH, formě se někdy říká zwitteriont NH3
NH2
O
OH O
O
ketokyseliny nemají odlišné vlastnosti; pouze je-li karbonyl v α-poloze kyselina snadno dekarboxyluje O
O OH O
H
CO2
I-11-54
hydroxykyseliny ani hydroxyskupina neovlivňuje příliš vlastnosti analogické kyseliny důležitá vlastnost, specifická, je možnost tvorby intramolekulárních cyklických esterů, laktonů OH
O
COOH
kyselina γ-hydroxymáselná
COOH OH
O
γ-butyrolakton
kyselina δ-hydroxy valerová
O O
δ-valerolakton
podobně jako laktony, tvoří aminokyseliny intramolekulární amidy, laktamy NH2 COOH
ω-aminokapronová
NH O
ω-kaprolaktam
I-11-55
deriváty kyseliny uhličité OH HO O R O
O R O
O O O H2N
H2N
NH2
kyselina uhličitá diester k. uhličité cyklický diester močovina
O R Cl
chlormravenčan
O
H2N
R
O R H2N
O
R R O O O O R R
alkyl urethan
NH2
thiomočovina
S S R
S O
diester kyseliny dithiouhličité
orthouhličitan
O NH2 NH
guanidin
O
Cl Cl O
R HN R HN O dilakylmočovina
NH
fosgen
O NH O
kyselina barbiturová
I-11-56
deriváty anorganických kyselin v organické chemii halogenovodíky jsme probrali u řady derivátů, důležité jsou dva aspekty kyslíkatých kyselin, z nich se zejména vyskytují (kromě derivátů kyseliny uhličité) deriváty kyseliny sírové, fosforečné, dusičné a borité O O S OH O O S O OH
monocyklohexylester kysliny sírové ester cyklohexylsulfonová kyselina O S O OH
O N+ OO N+ -O HO
O– + O N O
N+ OO
hexadekan-1-sulfonová kyselina kyselina pikrová trinitrofenol
O N+ O– O
diester resorcinolu a kyseliny dusičné 1,3-bis-nitrooxybenzen
I-11-57
OH O B OH
monoester kyseliny borité
OH B OH
O P OH O OH
O
P OH OH
cyklopentylboronová kyselina monocyklopentyester kyseliny fosforečné
cyklopentylfosfonová kyselina
sulfonáty se používají ve výrobě detergentů, nitráty výbušnin, stejně jako estery kysliny dusičné, alkylboronáty jako chránící skupiny na cis-dioly deriváty kyselin fosforu se používají nejvíce ve výzkumu komponent nukleových kyselin
I-11-58
syntheticky jsou zřejmě nejdůležitější aryl a alkylsulfonyl estery jako výtečné meziprodukty, kde alkylsolfonyloxyskupina je skupinou velmi dobře odstupující, případně jíž lze fotolyticky odredukovat O O S O
p-toluensulfonyloxyderiváty (tosyláty) CH3
O O S CH3 O
methansulfonyloxyderiváty (mesyláty)
O O S CF3 O
trifluormethylsulfonyloxyderiváty (trifláty)
při nukleofilním ataku na uhlík sousední této sulfonyloxyskupině skupina velmi dobře odstupuje
I-11-59
.. a to je dneska poslední obrázek, aceton.
I-11-60
