Karboxylové kyseliny a ich funkčné deriváty. Abstrakt: Funkčné deriváty karboxylových kyselín Chemické vlastnosti

Možno poznamenať, že zavedenie čo i len jedného atómu chlóru do molekuly kyseliny octovej zvyšuje kyslosť o dva rády a kyselina trichlóroctová je svojou silou porovnateľná s anorganickými derivátmi.

Zmena kyslosti pri prechode z kyseliny a- na kyselinu g-maslovú ilustruje vyššie uvedené tvrdenie, že indukčný účinok (donor aj akceptor) je najvýraznejší na susednom atóme. Čím ďalej sa atóm chlóru nachádza, tým menší vplyv má na kyslosť.

V aromatickej sérii je stabilita karboxylátového aniónu zvýšená v dôsledku konjugácie s aromatickým kruhom. Kyselina benzoová je teda približne 3,6-krát silnejšia ako kyselina octová. Akceptory na pozíciách 2,4,6-benzénového kruhu kyslosť zvyšujú a donory ju znižujú. Navyše, substituenty v polohách 2- a 6- majú obzvlášť silný účinok, čo je spôsobené ich blízkosťou ku karboxylovej skupine. napr. pár-kyselina chlórbenzoová len 1,6-krát, v orto kyselina chlórbenzoová je 19-krát silnejšia ako kyselina benzoová.

Prednáška č.35

Karboxylové kyseliny a ich deriváty

Monokarboxylové kyseliny.

· Chemické vlastnosti. Príprava derivátov karboxylových kyselín: soli, anhydridy, halogenidy, estery, amidy, nitrily. Dekarboxylácia, redukcia a halogenácia kyselín. Substitučné reakcie v kruhu aromatických karboxylových kyselín. Hlavné spôsoby použitia karboxylových kyselín.

Deriváty karboxylových kyselín.

· Soli. Potvrdenie. Chemické vlastnosti: dekarboxylácia, Kolbeho anodická syntéza, príprava karbonylových zlúčenín.

· Anhydridy. Príprava: dehydratácia kyselín pomocou P 2 O 5; acylácia solí karboxylových kyselín chloridmi kyselín. Chemické vlastnosti: reakcie s nukleofilmi (acylácia, esterifikácia).

· Chloridy kyselín. Potvrdenie. Chemické vlastnosti: reakcie s nukleofilmi (acylácia, esterifikácia, interakcia s vodou, amoniakom, amínmi, fenolmi), redukcia na aldehydy, reakcie s organohorečnatými zlúčeninami. Benzoylchlorid a benzoylačné reakcie.

· Estery. Príprava: esterifikácia karboxylových kyselín (mechanizmus), acylácia alkoholov a ich alkoholátov acylhalogenidmi a anhydridmi, alkylácia karboxylátových iónov. Chemické vlastnosti: hydrolýza (mechanizmus kyslej a zásaditej katalýzy), transesterifikácia; amonolýza, katalytická hydrogenácia, redukcia komplexnými hydridmi kovov a kovmi v prítomnosti zdrojov protónov.

Monokarboxylové kyseliny.

Chemické vlastnosti. Deriváty karboxylových kyselín

Soli

Tvorba solí je najjednoduchšia reakcia karboxylových kyselín.

Výroba uhľovodíkov dekarboxyláciou solí karboxylových kyselín a Kolbeho anodická syntéza je diskutovaná v časti „Alkány“.

Anhydridy

Anhydridy karboxylových kyselín sa môžu pripraviť intermolekulárnou dehydratáciou alebo acyláciou karboxylových kyselín chloridmi kyselín. Acylačná reakcia je zavedenie acylovej skupiny (zvyšku karboxylovej kyseliny, ale nie aldehydu).

Prvá metóda produkuje symetrické anhydridy, druhá - symetrické a nesymetrické anhydridy.

Samotné anhydridy karboxylových kyselín nie sú zvlášť chemicky zaujímavé. Ako anhydridy akýchkoľvek kyselín, aj anhydridy karboxylových kyselín sú skrytou a reaktívnejšou formou kyselín. Často sa používajú namiesto kyselín pri acylačných reakciách (pozri nižšie).

Anhydridy sa ľahko hydrolyzujú vodou na zodpovedajúcu kyselinu.

Halogenidy kyselín

Acylhalogenidy sú deriváty karboxylových kyselín, ktoré namiesto OH skupiny obsahujú atóm halogénu. V drvivej väčšine prípadov molekula obsahuje atóm chlóru, oveľa menej často bróm a nikdy nie fluór. Keď ľudia hovoria o halogenidoch kyselín, takmer vždy majú na mysli chloridy kyselín.

Chloridy kyselín sa získavajú reakciou halogenidov fosforu (PCl 3, POCl 3, PCl 5) alebo tionylchloridu (SOCl 2) s kyselinami. Reakčný mechanizmus je podobný skôr opísanému nahradeniu OH skupiny v alkoholoch atómom halogénu.

Stabilita chloridov kyseliny mravčej je taká nízka, že sa nedajú získať.

Chloridy kyselín, podobne ako anhydridy, sa používajú ako činidlá v mnohých reakciách na výrobu derivátov karboxylových kyselín.

Estery

Interakcia karboxylových kyselín s alkoholmi v prítomnosti minerálnej kyseliny (esterifikačná reakcia) vedie k esterom.

Mechanizmus esterifikačnej reakcie:

Vo výslednom neutrálnom medziprodukte sú rýchlosti priamych a spätných reakcií blízke. Vo všeobecnosti výťažky reakcie nepresahujú 70 % teórie. Na zvýšenie výťažku sa ester zvyčajne odstráni z reakčnej gule.

Mechanizmus esterifikačnej reakcie bol dokázaný pomocou izotopicky značeného alkoholu.

Vo vode nebol zistený žiadny izotopový indikátor. Preto je esterový kyslík z alkoholu.

Esterifikačná reakcia je úplne reverzibilná. Reverznou reakciou je hydrolýza (kyslá alebo zásaditá). Mechanizmus kyslej hydrolýzy je uvedený vyššie.

Mechanizmus hydrolýzy v prítomnosti alkálií (reakcia zmydelnenia):

Kyslá hydrolýza, podobne ako esterifikácia, je úplne reverzibilná. Alkalickou hydrolýzou vzniká soľ karboxylovej kyseliny, a preto je ireverzibilná.

Transesterifikácia

Estery sa môžu tiež získať transesterifikačnou reakciou.

Mechanizmus transesterifikačnej reakcie je veľmi podobný hydrolýze (namiesto H-OH - R-OH).

Keďže reakcia je úplne reverzibilná, uskutočňuje sa vo veľkom nadbytku alkoholu (R”-OH), aby sa rovnováha posunula doprava. V niektorých prípadoch poskytuje transesterifikácia dokonca lepšie výsledky ako esterifikácia.

Výhodou esterifikácie a transesterifikácie je jednoduchosť reakcie a dostupnosť východiskových látok, nevýhodou je reverzibilita reakcie. Pri ireverzibilných reakciách vznikajú estery z anhydridov alebo kyslých chloridov karboxylových kyselín.

Príprava esterov z anhydridov.

Príprava esterov z chloridov kyselín.

1. Klasifikácia karboxylových kyselín.

2. Nomenklatúra, príjem.

3. Izoméria, štruktúra.

4. Monokarboxylové kyseliny (nasýtené, nenasýtené, aromatické).

5. Dikarboxylové kyseliny.

6. Deriváty karboxylových kyselín.

Uhľovodíkové deriváty obsahujúce karboxylovú skupinu -COOH sa nazývajú karboxylové kyseliny.

Karboxylové kyseliny sú klasifikované podľa dvoch štruktúrnych charakteristík:

a) podľa povahy radikálu sa rozlišujú alifatické kyseliny R(COOH)n (nasýtené, nenasýtené) a aromatické kyseliny Ar(COOH)n;

b) podľa počtu karboxylových skupín rozlišujú monokarboxylové (n = 1), di- a polykarboxylové (n ≥ 2) kyseliny.

Nomenklatúra. Podľa nomenklatúry IUPAC sa názvy kyselín tvoria z názvu uhľovodíka, pričom sa pridáva koncovka - kyselina octová, napríklad CH 3 COOH - kyselina etánová. Triviálne názvy kyselín sú rozšírené: octová, maslová, olejová, vínna, šťavelová atď.

Potvrdenie.

a) O oxidácia alkénov, alkínov, primárnych alkoholov a aldehydov (pozri „Chemické vlastnosti“ príslušných tried zlúčenín):

R-CH = CH-CH3 + [0] -» R-COOH + CH3-COOH

R-CH2-OH + [0] -> R-CH=0 + [0] -> R-COOH

alkohol aldehydová kyselina

Oxidačné činidlá - KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 v kyslom prostredí.

b) Oxidácia alkánov: R-CH 2 -CH 2 -R" + [O] → R-COOH + R"-COOH + H 2 O Oxidácia sa uskutočňuje v prítomnosti katalyzátorov - solí kobaltu alebo mangánu.

V) Oxidácia alkylbenzénov (pozri „Chemické vlastnosti aromatických uhľovodíkov“). G) Hydrolýza nitrilov, derivátov karboxylových kyselín v kyslom alebo zásaditom prostredí: R-C≡N + 2H20 + HCl → R-COOH + NH4Cl

R-C≡N + H20 + NaOH → R-COONa + NH3

X: -OR, -Hal, -OCOR, -NH2.

d ) Organokovová syntéza:

Štruktúra. Atómy uhlíka a kyslíka karboxylovej skupiny sú v stave sp2 hybridizácie. σ- väzba C-O vzniká prekrytím hybridizovaných orbitálov sp 2 -sp 2, σ- O-H väzba - prekrývajúce sa sp 2 - s-orbitály, π- C-O väzba – prekrývaním nehybridizovaných p-p orbitálov. Karboxylová skupina je planárna p,π- spojený systém:

V dôsledku konjugácie sa väzba C-O skráti v porovnaní s podobnou väzbou v alkoholoch, väzba C=O sa predĺži v porovnaní s podobnou väzbou v karbonylových zlúčeninách, t.j. v karboxylovej skupine je viditeľné zarovnanie dĺžok väzieb.

Intermolekulárna interakcia karboxylových kyselín je charakterizovaná silnými vodíkovými väzbami, čo vedie k tvorbe lineárnych asociácií a cyklických dimérov:

A

Vodíková väzba v karboxylových kyselinách je silnejšia ako v alkoholoch. To určuje vyššiu rozpustnosť vo vode, teploty varu a topenia karboxylových kyselín v porovnaní s alkoholmi s podobnou molekulovou hmotnosťou.

Vzájomný vplyv karbonylových a hydroxylových skupín v karboxylovej skupine určuje chemické vlastnosti, ktoré sa líšia od vlastností karbonylových zlúčenín a alkoholov. Reakcie zahŕňajúce karboxylovú skupinu prebiehajú v nasledujúcich hlavných smeroch: acidobázická interakcia, nukleofilná substitúcia, dekarboxylácia.

Chemické vlastnosti karboxylových kyselín sú diskutované nižšie na príklade nasýtených monokarboxylových kyselín.

Monokarboxylové kyseliny(nasýtené, nenasýtené, aromatické kyseliny).

Všeobecný molekulový vzorec nasýtené monokarboxylové kyseliny

СnН2nО2.

Tabuľka 4.

Homológna séria nasýtených monokarboxylových kyselín

		T pl., С	T kip. , С	Acylový zvyšok - zvyšok kyseliny
Ant (metán)				formyl-formiáty
Ocot (etán)				acetyl-acetáty
propiónové (propán)	CH3-CH2-COOH			propionyl - propionáty
oleja (bután)	CH3-(CH2)2-COOH			butyryl - butyráty
valeriána lekárska	CH3-(CH2)3-COOH			valeryl - valeráty
nylon	CH3-(CH2)4-COOH			kapronoyl
lauric	CH3-(CH2)10-COOH
palmitový	CH3-(CH2)14-COOH			palmityl palmitáty
stearic	CH3-(CH2)16-COOH			stearyl - stearáty

V tabuľke sú uvedené názvy acylových (R-CO-) a kyslých (R-COO-) zvyškov niektorých monokarboxylových kyselín limitného radu.

izomerizmus. Nasýtené monokarboxylové kyseliny sa vyznačujú štruktúrnou izomériou (iná štruktúra uhlíkového reťazca a odlišné usporiadanie funkčnej skupiny). Napríklad molekulový vzorec C4H802 zodpovedá nasledujúcim izomérom: CH3-CH2-CH2-COOH (kyselina butánová), (CH3)2CH-COOH (kyselina 2-metylpropánová alebo izobutánová), CH3-CH2-COOCH3 (metylpropanoát) (podrobnosti pozri v časti „Izoméria“).

Fyzikálne vlastnosti. Kyseliny s počtom atómov uhlíka od 1 do 9 sú bezfarebné kvapaliny s nepríjemným zápachom, kyseliny s C≥ 10 sú pevné látky bez zápachu. Kyseliny s počtom atómov uhlíka od 1 do 3 sú vysoko rozpustné vo vode, s C≥ 4 - látky nerozpustné vo vode, ale vysoko rozpustné v organických rozpúšťadlách (alkohol, éter).

Chemické vlastnosti.

a) kyslé vlastnosti

Vodné roztoky karboxylových kyselín majú kyslú reakciu:

kyslý karboxylátový ión

Delokalizácia elektrónovej hustoty ( p,π- konjugácia) v karboxylátovom ióne vedie k úplnému zarovnaniu rádov dĺžok oboch C-O väzieb, čím sa zvyšuje jeho stabilita v porovnaní s alkoholátovými a fenolátovými iónmi. Preto sú karboxylové kyseliny silnejšie ako alkoholy a fenoly, kyselina uhličitá, ale sú horšie ako minerálne kyseliny, ako je chlorovodíková, sírová, dusičná a fosforečná.

Sila karboxylových kyselín je výrazne ovplyvnená povahou radikálu na karboxylovej skupine: elektrón-donorové skupiny destabilizujú karboxylátový ión a tým znižujú kyslé vlastnosti, elektróny priťahujúce skupiny stabilizujú karboxylátový ión a zvyšujú kyslé vlastnosti.

V homológnej sérii nasýtených monokarboxylových kyselín s nárastom počtu atómov uhlíka v kyslom zložení sa kyslé vlastnosti znižujú. Najsilnejšou kyselinou je kyselina mravčia.

Karboxylové kyseliny tvoria soli pri interakcii s aktívnymi kovmi, oxidmi kovov, zásadami a soľami. Napríklad CH3-COOH + Na2CO3 → CH3-COONa + CO2 + H20

Soli nižších karboxylových kyselín sú vysoko rozpustné vo vode, zatiaľ čo soli vyšších sú rozpustné iba v sodných a draselných soliach. Soli karboxylových kyselín a alkalických kovov podliehajú hydrolýze a ich vodné roztoky majú alkalické prostredie:

R-COO - Na + + HOH ↔ R-COOH + NaOH

Soli karboxylových kyselín sa používajú na získanie derivátov karboxylových kyselín, uhľovodíkov a povrchovo aktívnych látok.

Veľký význam v národnom hospodárstve majú sodné a draselné soli vyšších mastných kyselín - mydlá. Obyčajné tuhé mydlo je zmesou sodných solí rôznych kyselín, hlavne palmitovej a stearovej: C 15 H 31 COONa (palmitát sodný) a C 17 H 35 COONa (stearan sodný). Draselné mydlá sú tekuté.

V dávnych dobách sa mydlo vyrábalo z tuku a bukového popola. V období renesancie sa vrátili k zabudnutému remeslu, receptúry zostali v tajnosti. V súčasnosti sa mydlá vyrábajú prevažne z rastlinných a živočíšnych tukov.

Mydlá sú povrchovo aktívne látky, chemický hybrid pozostávajúci z hydrofilného (karboxylátového iónu) a hydrofóbneho (strachu) konca (uhľovodíkový radikál). Mydlá prudko znižujú povrchové napätie vody, spôsobujú zmáčanie častíc alebo povrchov, ktoré majú vodoodpudivý účinok a podporujú tvorbu stabilnej peny.

V tvrdej vode sa umývacia schopnosť mydla prudko znižuje, rozpustné sodné alebo draselné soli vyšších mastných kyselín vstupujú do výmennej reakcie s rozpustnými kyslými uhličitanmi kovov alkalických zemín, najmä vápnika, prítomnými v tvrdej vode:

2C15H31COONa + Ca(HCO3)2 → (C15H31COO)2Ca + 2NaHC03

Výsledné nerozpustné vápenaté soli vyšších mastných kyselín tvoria zrazeniny.

Obrovské množstvá mydla sa používajú v každodennom živote na hygienické účely, na pranie atď., ako aj v rôznych priemyselných odvetviach, najmä na pranie vlny, látok a iných textilných materiálov.

b) nukleofilná substitúcia- S N (tvorba funkčných derivátov karboxylových kyselín)

Hlavným typom reakcií karboxylových kyselín je nukleofilná substitúcia na sp2-hybridizovanom atóme uhlíka karboxylovej skupiny, v dôsledku čoho je hydroxylová skupina nahradená iným nukleofilom. Kvôli r,π-s Pretože v karboxylovej skupine je pohyblivosť hydroxylovej skupiny oveľa nižšia v porovnaní s alkoholmi, nukleofilné substitučné reakcie sa uskutočňujú v prítomnosti katalyzátora - minerálnej kyseliny alebo zásady.

Reakcie sú sprevádzané tvorbou funkčných derivátov karboxylových kyselín - halogenidov kyselín (1), anhydridov (2), esterov (3), amidov (4):

V)dekarboxylácia

Dekarboxylácia je odstránenie karboxylovej skupiny vo forme C02. V závislosti od reakčných podmienok vznikajú zlúčeniny rôznych tried. Skupiny priťahujúce elektróny v radikále na karboxylovej skupine uľahčujú výskyt reakcií tohto typu.

Príklady dekarboxylačných reakcií:

1) tepelný rozklad sodných alebo draselných solí v prítomnosti nátronového vápna

R-COONa + NaOH → R-H + Na2C03

2) tepelný rozklad solí vápnika alebo bária

R-COO-Ca-OOS-R → R-CO-R + CaCO 3

3) elektrolýza sodných alebo draselných solí (Kolbeho syntéza)

2R-COONa + 2НН → R-R + 2NaОН +2CO 2 + Н 2

d) nahradenie atómov vodíkaα-atóm uhlíka

Atóm halogénu v α -halogénované kyseliny sa ľahko nahradia nukleofilnými činidlami. Preto sú α-halogén-substituované kyseliny východiskovými materiálmi pri syntéze širokého spektra substituovaných kyselín, vrátane α-aminokyselín a α-hydroxykyselín:

kyselina propiónová kyselina a-chlórpropiónová

Vplyvom atómu halogénu na karboxylovú skupinu sú halogénované kyseliny (napríklad kyselina trichlóroctová) mnohonásobne silnejšími kyselinami a približujú sa v tomto smere silným anorganickým kyselinám.

e) špecifické vlastnosti kyseliny mravčej

V zložení kyseliny mravčej spolu s karboxylovou skupinou možno rozlíšiť karbonylovú skupinu, preto kyselina mravčia vykazuje vlastnosti karboxylových kyselín aj aldehydov:

1. oxidácia

HCOOH + [0] -> C02 + H20

oxidačné činidlá: Cu(OH) 2, OH (reakcia "strieborného zrkadla")

2. dehydratácia

HCOOH + H2S04 (konc.) → CO + H20

Výskyt v prírode a použitie kyselín:

a) kyselina mravčia- bezfarebná kvapalina štipľavého zápachu, miešateľná s vodou. Prvýkrát bol izolovaný v 17. storočí z červených mravcov destiláciou vodnou parou. V prírode sa voľná kyselina mravčia nachádza vo výlučkoch mravcov, v žihľavovej šťave a v pote zvierat. V priemysle sa kyselina mravčia vyrába prechodom oxidu uhoľnatého cez zahrievanú zásadu:

NaOH + CO → H-COONa

H-COONa + H2S04 → H-COOH + NaHS04

Kyselina mravčia sa používa pri farbení látok, ako redukčné činidlo a pri rôznych organických syntézach.

b) kyselina octová

Bezvodá kyselina octová (ľadová kyselina octová) je bezfarebná kvapalina s charakteristickým štipľavým zápachom a kyslou chuťou, mrzne pri teplote +16 0 C a vytvára kryštalickú hmotu pripomínajúcu ľad. 70-80% vodný roztok kyseliny sa nazýva octová esencia.

V prírode je rozšírený, nachádza sa vo výlučkoch zvierat, v rastlinných organizmoch a vzniká ako výsledok kvasných a hnilobných procesov v kyslom mlieku, syroch, pri kysnutí vína, pražení masla atď. Používajú sa v potravinárskom priemysle ako ochucovadlá a konzervačné látky, široko pri výrobe umelých vlákien, rozpúšťadiel a pri výrobe liekov.

c) kyselina maslová- bezfarebná kvapalina, roztoky kyselín majú nepríjemný zápach starého masla a potu. V prírode sa vyskytuje vo forme esterov glycerínu a kyseliny maslovej sa nachádzajú v tukoch a masle. Používa sa v organickej syntéze na získanie aromatických esterov.

c) kyselina izovalerová - bezfarebná kvapalina štipľavého zápachu, v zriedených roztokoch má vôňu valeriány. Nachádza sa v koreňoch valeriány lekárskej, používa sa na získavanie liečivých látok a esencií.

d) kyseliny palmitová, stearová

Sú to pevné látky so slabým zápachom a sú zle rozpustné vo vode. V prírode široko rozšírené sa nachádzajú v tukoch vo forme esterov s glycerolom. Používa sa na výrobu čapíkov a povrchovo aktívnych látok.

Nenasýtené kyseliny

Nenasýtené kyseliny sú karboxylové kyseliny obsahujúce viacnásobné väzby (dvojité alebo trojité) v uhľovodíkovom radikále. Najdôležitejšie sú nenasýtené mono- a dikarboxylové kyseliny s dvojitými väzbami.

Nomenklatúra a izoméria.

Názvy pre nenasýtené kyseliny sú zostavené podľa nomenklatúry IUPAC, ale najčastejšie sa používajú triviálne názvy:

CH2=CH-COOH - kyselina 2-propénová alebo akrylová

CH3-CH=CH-COOH - kyselina 2-buténová alebo krotónová

CH2=C(CH3)-COOH - kyselina 2-metylpropénová alebo metakrylová

CH2=CH-CH2-COOH-3-buténová alebo vinyloctová kyselina

CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH - kyselina olejová

CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH - kyselina linolová

kyselina CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH-linolénová.

Štruktúrna izoméria nenasýtených kyselín je spôsobená izomériou uhlíkového skeletu (napríklad kyseliny krotónovej a metakrylovej) a izomériou polohy dvojitej väzby (napríklad kyseliny krotónovej a vinyloctovej).

Nenasýtené kyseliny s dvojitou väzbou, ako aj etylénové uhľovodíky sa vyznačujú aj geometrickým, resp cis-trans izoméria.

Chemické vlastnosti. Z hľadiska chemických vlastností sú nenasýtené kyseliny podobné mono- a dikarboxylovým kyselinám, ale majú množstvo charakteristických znakov v dôsledku prítomnosti násobných väzieb a karboxylovej skupiny v molekule a ich vzájomného vplyvu.

Nenasýtené kyseliny, najmä tie, ktoré obsahujú násobnú väzbu v polohe α ku karboxylovej skupine, sú silnejšie kyseliny ako nasýtené kyseliny. Nenasýtená kyselina akrylová (K=5,6*10-5) je teda štyrikrát silnejšia ako kyselina propiónová (K=1,34*10-5).

Nenasýtené kyseliny vstupujú do všetkých reakcií v mieste viacnásobných väzieb charakteristických pre nenasýtené uhľovodíky.

A)Eelektrofilný prídavok:

1. halogenácia

βCH2 = α CH-COOH + Br2 → CH2Br-CHBr-COOH

kyselina propénová kyselina α,β-dibrómpropiónová

Ide o kvalitatívnu reakciu na nenasýtené kyseliny, podľa množstva spotrebovaného halogénu (brómu alebo jódu) možno určiť počet násobných väzieb .

2. hydrohalogenácia

α CH 2 δ+ = β CH 5- →COOH+ H δ+ - Br 5- → CH2Br-CH2-COOH

Pre α,β-nenasýtené kyseliny prebieha adičná reakcia proti Markovnikovovmu pravidlu.

b)Ghydrogenácia

V prítomnosti katalyzátorov (Pt, Ni) sa v mieste dvojitej väzby pridáva vodík a nenasýtené kyseliny sa nasýtia:

CH2=CH-COOH + H2 -> CH3-CH2-COOH

kyselina akrylová kyselina propiónová

Proces hydrogenácie ( hydrogenácia) má veľký praktický význam najmä pre premenu vyšších nenasýtených mastných kyselín na nasýtené mastné kyseliny; To je základ pre premenu tekutých olejov na tuhé tuky.

V)Ookyslenie

V podmienkach Wagnerovej reakcie (pozri „Alkény“) sa nenasýtené kyseliny oxidujú na dihydroxykyseliny a počas prudkej oxidácie na karboxylové kyseliny.

a) akryl CH 2 =CH-COOH a metakrylový CH 2 =C(CH 3 )-COOH kyselina - bezfarebné kvapaliny so štipľavým zápachom. Kyseliny a ich metylestery ľahko polymerizujú, čo je základom ich použitia v priemysle polymérnych materiálov (organické sklo).

Nitril kyseliny akrylovej - akrylonitril CH 2 =CH-C≡N sa používa pri výrobe syntetického kaučuku a vysokomolekulárnej polyakrylonitrilovej (PAN) živice, z ktorej sa vyrába syntetické vlákno nitrón (alebo orlon) - jeden z druhov umelej vlny .

b) vyššie nenasýtené kyseliny

-cis- kyselina olejová vo forme esteru s glycerínom je súčasťou takmer všetkých tukov živočíšneho a rastlinného pôvodu, obzvlášť vysoký je obsah kyseliny olejovej v olivovom („Provensálskom“) oleji - až 80%, draselné a sodné soli kyselina olejová sú mydlá;

-cis, cis- linoleové a cis, cis- Kyselina linolénová vo forme esteru s glycerínom je súčasťou mnohých rastlinných olejov, napríklad sójového, konopného a ľanového oleja. Kyselina linolová a linolénová sa nazývajú esenciálne kyseliny, pretože sa v ľudskom tele nesyntetizujú. Práve tieto kyseliny majú najväčšiu biologickú aktivitu: podieľajú sa na prenose a metabolizme cholesterolu, syntéze prostaglandínov a iných životne dôležitých látok, udržiavajú štruktúru bunkových membrán, sú nevyhnutné pre fungovanie zrakového aparátu a nervového systému. a ovplyvňujú imunitný systém. Neprítomnosť týchto kyselín v potrave brzdí rast zvierat, brzdí ich reprodukčnú funkciu a spôsobuje rôzne choroby.

Estery kyselín sa používajú pri výrobe lakov a farieb (sušiace oleje).

Aromatické monokarboxylové kyseliny

TO Ostrovčeky sú bezfarebné kryštalické látky, niektoré z nich majú slabý, príjemný zápach. Vyznačujú sa konjugovaným (π, π) systémom:

Najdôležitejší predstavitelia:

kyselina benzoová

kyselina fenyloctová

tranz- kyselina škoricová

Aromatické kyseliny sú silnejšie kyseliny ako nasýtené kyseliny (okrem kyseliny mravčej). Kyseliny tohto typu sa vyznačujú všetkými reakciami nasýtených karboxylových kyselín v karboxylovej skupine a reakciami elektrofilnej substitúcie v benzénovom kruhu (karboxylová skupina je substituent 2. druhu, m-orientátor).

Výskyt a použitie kyselín v prírode:

Aromatické kyseliny sa používajú na výrobu farbív, vonných látok a liečivých látok; Estery kyselín sa nachádzajú v esenciálnych olejoch, živiciach a balzamoch. Kyselina benzoová a jej sodná soľ sa nachádzajú v plodoch kaliny, jarabiny, brusníc, brusníc, dodávajú im horkú chuť, majú baktericídne vlastnosti a sú široko používané pri konzervovaní potravín.

Amid kyseliny O-sulfobenzoovej sa nazýva sacharín, je 400-krát sladší ako cukor.

Deriváty karboxylových kyselín.

Všeobecný vzorec derivátov karboxylových kyselín:

kde X: -Hal, -OOS-R, -OR, -NH2.

Pre deriváty karboxylových kyselín sú najcharakteristickejšie nukleofilné substitučné reakcie (SN). Pretože produkty týchto reakcií obsahujú acylovú skupinu R-C=O, reakcie sa nazývajú acylácia a karboxylové kyseliny a ich deriváty sa nazývajú acylačné činidlá.

Vo všeobecnosti môže byť acylačný proces reprezentovaný nasledujúcou schémou:

Podľa ich acylačnej schopnosti sú deriváty karboxylových kyselín usporiadané do nasledujúcich sérií:

soľ< амиды < сложные эфиры <ангидриды <галогенангидриды

V tejto sérii možno predchádzajúce členy získať z nasledujúcich acyláciou zodpovedajúceho nukleofilu (napríklad alkoholu, amoniaku atď.). Všetky funkčné deriváty sa dajú získať priamo z kyselín a premieňajú sa na ne hydrolýzou.

Amidy na rozdiel od iných derivátov karboxylových kyselín tvoria medzimolekulové vodíkové väzby a sú pevné látky (amid kyseliny mravčej HCONH 2 je kvapalina).

Estery

Spôsoby príjmu. Hlavnou metódou výroby esterov sú nukleofilné substitučné reakcie:

a) esterifikačná reakcia R-CO ON + RO-H ↔ R-CO-O R + H20

Reakcia sa uskutočňuje v prítomnosti katalyzátora - minerálnej kyseliny. Esterifikačné reakcie sú reverzibilné. Na posunutie rovnováhy smerom k tvorbe esteru sa využíva nadbytok jedného z reaktantov alebo odstránenie produktov z reakčnej gule.

b) acylácia alkoholov halogenidmi a anhydridmi kyselín

c) zo solí karboxylových kyselín a alkylhalogenidov

R-COONa + RCI → RCOOR + NaCl Nomenklatúra. Podľa nomenklatúry IUPAC sú názvy esterov nasledovné:

CH 3 -SN 2 -SN 2 -S O-O CH 3

uhľovodíkový radikál

radikál + uhľovodík + oát - metylbutanoát.

Ak sú uvedené triviálne názvy acylových zvyškov, potom názov tohto esteru - metylbutyrát. Estery možno nazvať radikálnou funkčnou nomenklatúrou - metylester kyseliny maslovej.

Fyzikálne vlastnosti. Estery sú bezfarebné kvapaliny, nerozpustné vo vode a majú nízke teploty varu a topenia v porovnaní s materskými kyselinami a alkoholmi, čo je spôsobené absenciou medzimolekulových vodíkových väzieb v esteroch. Mnohé estery majú príjemnú vôňu, často vonia po lesných plodoch alebo ovocí (ovocné esencie).

Chemické vlastnosti. Pre estery sú najcharakteristickejšími reakciami nukleofilná substitúcia (SN), vyskytujúce sa v prítomnosti kyslého alebo zásaditého katalyzátora. Najdôležitejšie S N reakcie sú hydrolýza, amonolýza a transesterifikácia.

Kyslá hydrolýza esterov je reverzibilná reakcia, alkalická hydrolýza je nevratná.

RCOOR + H 2 O(H +) ↔ RCOOH + ROH

RCOOR + NaOH → RCOO - Na + + ROH

Tuky

Tuky (triglyceridy) sú estery tvorené glycerolom a vyššími nasýtenými a nenasýtenými kyselinami.

Z tukov bolo izolovaných niekoľko desiatok rôznych nasýtených a nenasýtených kyselín; takmer všetky obsahujú nerozvetvené reťazce atómov uhlíka, ktorých počet býva párny a pohybuje sa od 4 do 26. Hlavnou zložkou všetkých tukov sú však práve vyššie kyseliny, hlavne so 16 a 18 atómami uhlíka. Z nasýtených vyšších mastných kyselín sú najdôležitejšie palmitová C 15 H 31 COOH a stearová C 17 H 35 COOH spomedzi nenasýtených mastných kyselín - olejová C 17 H 33 COOH (s jednou dvojitou väzbou), linolová C 17 H 31 COOH (; s dvoma dvojitými väzbami) a linolénová C 17 H 29 COOH (s tromi dvojitými väzbami). Nenasýtené kyseliny obsahujúce fragment (-CH 2 -CH=CH-) v radikále sa nazývajú esenciálne.

Jednoduché triglyceridy obsahujú zvyšky rovnakých mastných kyselín a zmiešané zvyšky rôznych mastných kyselín. Názvy sú založené na názvoch acylových zvyškov zahrnutých v ich zložení mastných kyselín:

tripalmitín dioleostearín

Význam tukov je mimoriadne vysoký. V prvom rade sú spolu so sacharidmi a bielkovinami najdôležitejšou zložkou ľudskej a živočíšnej potravy. Najväčšiu nutričnú hodnotu majú rastlinné oleje, ktoré spolu s esenciálnymi mastnými kyselinami obsahujú pre telo potrebné fosfolipidy, vitamíny a prospešné fytosteroly (prekurzory vitamínu D). Denná potreba tukov pre dospelého človeka je 80-100g.

Tuky sú prakticky nerozpustné vo vode, ale sú vysoko rozpustné v alkohole, éteri a iných organických rozpúšťadlách. Teplota topenia tukov závisí od toho, aké kyseliny obsahujú. Tuky obsahujúce prevažne zvyšky nasýtených kyselín (živočíšne tuky - hovädzie, jahňacie alebo bravčová masť) majú najvyššie T pl.

Chemické vlastnosti a sú to pevné látky alebo látky podobné masti. Tuky obsahujúce prevažne zvyšky nenasýtených kyselín (rastlinné oleje - slnečnicový, olivový, ľanový atď.), kvapaliny s nižšími bodmi topenia.

triglyceridy sú určené prítomnosťou esterovej väzby a nenasýtenosťou:

a) hydrogenácia (hydrogenácia) tukov

Prídavok vodíka v mieste dvojitých väzieb v zvyškoch kyselín sa uskutočňuje za prítomnosti katalyzátora - jemne rozdrveného kovového niklu pri 160-240 0 C a tlaku do 3 atm. V tomto prípade sa tekuté tuky a oleje premieňajú na tuhé nasýtené tuky – bravčová masť, ktorá sa hojne využíva pri výrobe margarínu, mydla, glycerínu.

b) hydrolýza tukov

c) adícia a oxidácia

Trilglyceridy obsahujúce zvyšky nenasýtených mastných kyselín podliehajú adičným reakciám na dvojitej väzbe (bromácia, jodácia) a oxidácii manganistanom draselným. Obe reakcie umožňujú určiť stupeň nenasýtenosti tukov.

Všetky tuky sú horľavé látky. Pri spaľovaní sa uvoľňuje veľké množstvo tepla: 1 g tuku pri spaľovaní dáva 9300 kal.

Vedeli ste to?

V roku 1906 ruský vedec S.A. Fokin ho vyvinul a v roku 1909. Metódu hydrogenácie (stužovania) tukov realizoval aj v priemyselnom meradle.

Margarín (z gréčtiny - „perly“) sa získal v roku 1869. Jeho rôzne odrody sa získavajú zmiešaním bravčovej masti s mliekom a v niektorých prípadoch s vaječným žĺtkom. Výsledný produkt svojím vzhľadom pripomína maslo, príjemná vôňa margarínu je dosiahnutá zavedením špeciálnych aróm do jeho zloženia – komplexných kompozícií rôznych látok, ktorých nenahraditeľnou zložkou je diacetyl (butándión), žltá tekutina nachádzajúca sa v kravskom masle.

Existujú však aj živočíšne tuky, ktoré obsahujú značné množstvo nenasýtených kyselín a ide o tekuté látky (modrá, treska alebo rybí tuk).

Rastlinné tuky a oleje sa získavajú zo semien a dužiny plodov rôznych rastlín. Vyznačujú sa vysokým obsahom olejových a iných nenasýtených kyselín a obsahujú len malé množstvo kyseliny stearovej a palmitovej (slnečnicový, olivový, bavlníkový, ľanový a iné). Len v niektorých rastlinných tukoch prevládajú nasýtené kyseliny a sú to pevné látky (kokosový olej, kakaové maslo a pod.).

Estery ovocných esencií majú príjemnú vôňu po ovocí a kvetoch, napríklad izoamylacetát - vôňa hrušiek, amylformiát - čerešne, etylformiát - rum, izoamylbutyrát - ananás atď. Používajú sa v cukrárskom priemysle, pri výrobe nealkoholických nápojov, v parfumérii.

Z polymetylmetakrylátu sa pripravuje mimoriadne cenný syntetický materiál – organické sklo (plexisklo). Posledne menované sklo je lepšie ako silikátové sklo v priehľadnosti a schopnosti prepúšťať UV žiarenie. Používa sa v strojárstve a výrobe nástrojov, pri výrobe rôznych domácich a sanitárnych predmetov, riadu, šperkov a hodiniek. Pre svoju fyziologickú ľahostajnosť našiel polymetylmetakrylát uplatnenie pri výrobe zubných protéz atď.

Vinylacetát je ester vinylalkoholu a kyseliny octovej. Získava sa napríklad prechodom zmesi pár kyseliny octovej a acetylénu cez octany kadmia a zinku pri 180 – 220 °C:

CH3-COOH + CH=CH -> CH3-CO-O-CH=CH2

Vinylacetát je bezfarebná kvapalina, ktorá ľahko polymerizuje a vytvára syntetický polymér - polyvinylacetát (PVA), ktorý sa používa na výrobu lakov, lepidiel a umelej kože.

Dikarboxylové kyseliny

Dikarboxylové kyseliny obsahujú dve karboxylové skupiny. Najznámejšie sú lineárne kyseliny obsahujúce od 2 do 6 atómov uhlíka:

NOOS-COON - etán diova (názvoslovie IUPAC) alebo kyselina šťaveľová (triviálna nomenklatúra)

NOOS-CH2-COOH - kyselina propándiová alebo malónová

NOOS-CH2-CH2-COOH - kyselina butándiová alebo jantárová

NOOS-CH2-CH2-CH2-COOH - kyselina pentándiová alebo glutarová

NOOS-CH2-CH2-CH2-COOH - kyselina adipová

Fyzikálne vlastnosti. Dvojsýtne kyseliny sú kryštalické látky s vysokou teplotou topenia a pre kyseliny s párnym počtom atómov uhlíka je vyššia; nižšie kyseliny sú rozpustné vo vode.

Chemické vlastnosti. Pokiaľ ide o chemické vlastnosti, dvojsýtne kyseliny sú podobné monokarboxylovým kyselinám, ale majú množstvo charakteristických znakov v dôsledku prítomnosti dvoch karboxylových skupín v molekulách a ich vzájomného vplyvu.

Dikarboxylové kyseliny sú silnejšie kyseliny ako monokarboxylové kyseliny s rovnakým počtom atómov uhlíka: Kion. kyselina šťaveľová (H2C204) - 5,9 10-2, 6,4 10-5, kyselina octová - 1,76 10-5. So zvyšujúcou sa vzdialenosťou medzi karboxylovými skupinami sa kyslé vlastnosti dikarboxylových kyselín znižujú. Dikarboxylové kyseliny môžu tvoriť dve série solí - kyslé, napríklad HOOC-COONa, a priemerné - NaOOC-COONa.

Dikarboxylové kyseliny majú množstvo špecifických vlastností, ktoré sú určené prítomnosťou dvoch karboxylových skupín v molekule. Napríklad pomer dikarboxylových kyselín k teplu.

Transformácie dikarboxylových kyselín pri zahrievaní závisia od počtu atómov uhlíka v ich zložení a sú determinované možnosťou tvorby termodynamicky stabilných päť- a šesťčlenných cyklov.

Pri zahrievaní kyseliny šťaveľovej a malónovej dochádza k dekarboxylácii za vzniku monokarboxylových kyselín:

HOOC-CH2-COOH → CH3-COOH + CO2

Kyselina jantárová a glutarová pri zahrievaní ľahko odštiepia vodu za vzniku päť- a šesťčlenných cyklických anhydridov:

Pri zahrievaní sa kyselina adipová dekarboxyluje za vzniku cyklického ketónu - cyklopentanónu:

Dikarboxylové kyseliny reagujú s diamínmi a diolmi za vzniku polyamidov a polyesterov, ktoré sa používajú pri výrobe syntetických vlákien.

Okrem nasýtených dikarboxylových kyselín sú známe nenasýtené aromatické dikarboxylové kyseliny.

Výskyt a použitie kyselín v prírode:

Kyselina šťaveľová rozšírené vo svete rastlín. Nachádza sa vo forme solí v listoch šťavela, rebarbory ​​a šťaveľu. V ľudskom tele tvorí ťažko rozpustné soli (oxaláty), napríklad šťavelan vápenatý, ktoré sa ukladajú vo forme kameňov v obličkách a močovom mechúre. Používa sa ako bieliaci prostriedok: odstraňovanie hrdze, farieb, laku, atramentu; v organickej syntéze.

Kyselina malónová (estery a soli - malonoáty) nachádzajúce sa v niektorých rastlinách, ako je cukrová repa. Široko používaný v organickej syntéze na výrobu karboxylových kyselín.

Kyselina jantárová (soli a estery sa nazývajú sukcináty) sa podieľa na metabolických procesoch prebiehajúcich v tele. Je to medziprodukt v cykle trikarboxylových kyselín. V roku 1556 nemecký alchymista Agricola prvýkrát izoloval jantár z produktov suchej destilácie. Kyselina a jej anhydrid sa široko používajú v organickej syntéze.

Kyselina fumarová (HOOC-CH=CH-COOH - trans- kyselina buténdiová), na rozdiel od cis- maleínová , rozšírený v prírode, nachádza sa v mnohých rastlinách, veľa v hubách, a zúčastňuje sa na metabolických procesoch, najmä v cykle trikarboxylových kyselín.

kyselina maleínová (cis- kyselina buténdiová) sa v prírode nevyskytuje. Kyselina a jej anhydrid sa široko používajú v organickej syntéze.

Ortho-kyselina ftalová, deriváty kyselín - anhydrid kyseliny ftalovej, estery - ftaláty (repelenty).

Kyselina tereftalová je priemyselný veľkovýrobok, ktorý sa používa na výrobu množstva polymérov – napríklad vlákna lavsan, polyetyléntereftalát (PET), z ktorých sa vyrába plastový riad, fľaše atď.

Voltaren (ortofén, diklofenak sodný) možno považovať za najlepší z moderných NSAID. Kombinuje výrazný protizápalový účinok s obzvlášť dobrou znášanlivosťou, čo umožňuje dlhodobé užívanie lieku.

V tráviacom trakte sa absorbuje takmer úplne, maximálna koncentrácia sa dosiahne po 1-2 hodinách. vlastnosti). Plazmatické koncentrácie sú úmerné použitej dávke. Liečivo sa hromadí v oblastiach zápalu, najmä v synoviálnej tekutine pri artritíde, kde na rozdiel od plazmy zostáva dlhodobo (až 7 hodín) v takmer nezmenenej koncentrácii (koncentrácia v krvi počas tohto obdobia výrazne klesá ). Pri predpisovaní dojčiacim ženám je v mlieku prakticky nezistiteľný. Pri súčasnom podávaní kyseliny acetylsalicylovej a voltarenu sa maximálna koncentrácia kyseliny acetylsalicylovej v plazme zníži približne o 30 % v porovnaní s podaním samotného voltarenu.

Inhibičný účinok voltarenu na zápal je zjavne založený na aktívnej inhibícii syntézy prostaglandínov. Liečivo je najsilnejším inhibítorom prostaglandínsyntetázy medzi modernými NSAID. Keďže táto inhibícia je ireverzibilná [Key E. et al., 1974], jej protizápalový účinok trvá oveľa dlhšie ako vysoká koncentrácia liečiva v tele. Voltaren je tiež schopný inhibovať pôsobenie množstva enzýmov podieľajúcich sa na rozvoji zápalového procesu, vrátane lyzozomálnych hydroláz. Existujú dôkazy o inhibícii neutrálnej proteázy izolovanej z ľudských granulocytov.

Za zvláštnosť účinku voltarenu možno považovať tak rýchlo sa prejavujúci analgetický účinok, že sa dokonca predpokladajú jeho čiastočnej nezávislosti od samotného protizápalového účinku. Dôležitá vlastnosť lieku bola stanovená pri štúdiu dynamiky spontánnej gonartrózy u myší. Ukázalo sa, že znižuje jeho frekvenciu vývoja a závažnosť procesu, zatiaľ čo iné NSAID (vrátane indometacínu) túto patológiu zhoršujú.

Je to pravdepodobne spôsobené tým, že Voltaren na rozdiel od iných liekov negatívne neovplyvňuje najmä metabolizmus chrupavky, v experimente neinhibuje inkorporáciu síry do proteoglykánov chrupavky.

Voltaren je dostupný v rôznych formách: enterosolventné tablety 25 a 50 mg, tablety s pomalým uvoľňovaním (Voltaren-retard) 100 mg, čapíky 50 a 100 mg, v ampulkách na intramuskulárne podanie 75 mg. Liek sa predpisuje hlavne perorálne vo forme tabliet. Priemerná terapeutická dávka je 150 mg, menej často - 100 mg, ak je to potrebné, dávka sa zvýši na 200 mg; Udržiavacie dávky môžu byť 75-100 mg. Použitie lieku v čapíkoch (v rovnakých dávkach) poskytuje rovnaké výsledky. Ak chcete dosiahnuť obzvlášť rýchly účinok počas prvého obdobia liečby, použite intramuskulárne injekcie Voltarenu (samotného alebo navyše k perorálnemu podávaniu alebo v čapíkoch) 75 mg 1-2 krát denne. Bolesť sa výrazne znižuje 10-45 minút po injekcii. Počas obdobia udržiavacej liečby je veľmi vhodný Voltaren-retard, ktorý sa používa v dávke 100 mg (t.j. 1 tableta) raz denne, liek má rovnaký účinok ako užívanie bežných tabliet 25 mg 4-krát denne .

Voltaren sa najčastejšie používa pri reumatoidnej artritíde, v tomto prípade sa môže používať nepretržite mnoho mesiacov a rokov. V miernych prípadoch dochádza k výraznému zlepšeniu pri použití tohto lieku samotného. U ťažko chorých pacientov možno v súlade so všeobecnými zásadami liečby reumatoidnej artritídy liečbu voltarenom úspešne kombinovať s niektorým z dlhodobo pôsobiacich (základných) liekov. Veľmi dobré výsledky sa dosiahli aj pri liečbe pacientov s artrózou. U pacientov s ankylozujúcou spondylitídou sa ukázal voltaren rovnako účinný ako indometacín, ktorý bol predtým považovaný za najlepší liek, a z hľadiska znášanlivosti je výhoda voltarenu nepopierateľná. V pomerne vysokých dávkach (150-200 mg / deň) sa liek používa na zmiernenie akútneho záchvatu dny; v tomto prípade je opodstatnené najmä jeho intramuskulárne podanie.

Nedávno sa zistilo, že pri liečbe akútneho reumatizmu môže mať Voltaren podobne ako indometacín podobný terapeutický účinok ako prednizolón. Týka sa to všetkých prejavov ochorenia vrátane reumatickej karditídy. Dôležité je, že dlhodobé výsledky predpisovania týchto troch liekov boli rovnaké. Zistilo sa najmä, že pri liečbe voltarenom môže dôjsť k úplnému spätnému rozvoju valvulitídy. Zjavný terapeutický účinok voltarenu bol zaznamenaný aj v iných variantoch priebehu reumatizmu, vrátane mnohých pacientov rezistentných na iné lieky.

Dobré výsledky sa dosiahli u pacientov s takzvaným reumatizmom mäkkých tkanív (skapulohumerálna periartritída, burzitída, tendonitída, tenosynovitída), ako aj s radikulárnymi syndrómami, vrátane tých s akútnou bolesťou. V posledných prípadoch sú indikované injekcie lieku.

Droga sa s úspechom používa aj pri nereumatických ochoreniach prejavujúcich sa zápalmi, bolesťami a horúčkami, najmä u pacientov s tromboflebitídou, adnexitídou, infekciami (v kombinácii s adekvátnymi protiinfekčnými prostriedkami), v pooperačnom období, s modrinami a pod. Terapeutický účinok má veľký význam voltaren pri chronickej glomerulonefritíde, ktorý stanovili G. Lagrue a G. Hirbe (1979), M. Sasdelli a kol. (1980). Títo vedci sa domnievajú, že liek zlepšuje prognózu ochorenia tým, že spomaľuje rýchlosť progresie zlyhania obličiek.

Voltaren je lepší ako všetky ostatné NSAID vo svojej znášanlivosti. V podstate nespôsobuje vážne komplikácie a v prípade potreby sa používa takmer neustále. Drogu možno s opatrnosťou užívať aj pri peptických vredoch, aj keď, samozrejme, je vhodné ju predpisovať v čapíkoch.

Z veľmi zriedkavých vedľajších účinkov treba pamätať na mierne bolesti hlavy, nevoľnosť, bolesti brucha, žihľavku, výskyt červených krviniek v moči (zrejme kvôli slabému antikoagulačnému účinku charakteristickému pre všetky NSAID). Po znížení dávky alebo vysadení lieku tieto javy rýchlo vymiznú. Neexistujú žiadne absolútne kontraindikácie pre použitie Voltarenu; Peptický vred žalúdka a dvanástnika v akútnom štádiu možno považovať za relatívnu kontraindikáciu perorálneho podávania.

Tolmetín (tolektín) je pomerne populárny antireumatický liek, ktorým je kyselina 1-metyl-5p-toluoylpyrol-2-octová. V niektorých detailoch štruktúrneho vzorca pripomína indometacín. Tolmetín sa úplne absorbuje v tráviacom trakte, maximálna koncentrácia v krvi sa pozoruje po 30-40 minútach, doba polovičného čistenia plazmy trvá asi hodinu. Rýchlo sa vylučuje močom vo forme glukuronidov a neaktívnych metabolitov. Mechanizmus terapeutického účinku nebol dostatočne študovaný; hlavný význam sa pripisuje inhibícii syntézy prostaglandínov.

Dostupné v 200 mg tabletách. Existujú správy o jednoznačnom pozitívnom účinku u pacientov s reumatoidnou artritídou, ankylozujúcou spondylitídou, osteoartritídou, glenohumerálnou periartritídou, epikondylitídou a pod. Preukázala sa možnosť dlhodobého užívania lieku najmä pri reumatoidnej artritíde do 2. ½ rokov. Dobré výsledky sa dosiahli pri liečbe pacientov s juvenilnou reumatoidnou artritídou. Ako je známe, nové nesteroidné lieky sa pri tejto chorobe študujú len zriedka. Ukázalo sa, že z hľadiska dosiahnutých výsledkov nie je tolmetín horší ako kyselina acetylsalicylová, ktorá je stále považovaná za štandardný protizápalový liek v liečbe juvenilnej reumatoidnej artritídy. Napriek jednohlasne pozitívnemu celkovému hodnoteniu tolmetínu však tento liek patrí k liekom, ktorých analgetické vlastnosti prevažujú nad protizápalovými.

Liek je dobre tolerovaný pri krátkodobom aj dlhodobom používaní. Menej časté vedľajšie účinky zahŕňajú bolesť v epigastriu, nevoľnosť, vracanie, bolesť hlavy, závraty, tinitus, kožné vyrážky, zadržiavanie tekutín a zvýšený krvný tlak.

Denná dávka je 800-1600 mg (zvyčajne asi 1200 mg). Droga sa často užíva 4x denne kvôli rýchlemu vylúčeniu z tela.

Funkčné deriváty karboxylových kyselín. Dibázické karboxylové kyseliny. a , b - Nenasýtené kyseliny

Deriváty karboxylových kyselín

1. Halogenidy kyselín .

Pri vystavení halogenidom fosforu alebo tionylchloridu dochádza k tvorbe halogenidov:

CH 3 COOH + PCl 5 ® CH 3 COCl + POCI 3 + HCl

Halogén v halogenidoch kyselín je vysoko reaktívny. Silný indukčný účinok určuje jednoduchosť substitúcie halogénu inými nukleofilmi: - OH , - ALEBO , - N.H. 2, - N 3, - CN atď.:

CH3COCl + CH3COOAg ® (CH3CO)20 anhydrid kyseliny octovej + AgCl

1. Anhydridy.

Anhydridy vznikajú reakciou solí kyselín s ich halogenidmi kyselín:

CH 3 COONa + CH 3 COCl ® NaCl + ( CH 3 CO ) 2 O

Anhydridy kyselín sú vysoko chemicky aktívne a podobne ako halogenidy kyselín sú dobrými acylačnými činidlami.

2. Amidy .

Amidy sa získavajú cez halogenidy kyselín

CH3COCI + 2 NH3 ® CH3CONH2 acetamid +NH4CI

alebo z amónnych solí kyselín, pri ktorých sa pri suchej destilácii odštiepuje voda a vzniká amid kyseliny. Taktiež amidy kyselín vznikajú ako vedľajší produkt pri hydrolýze nitrilov. Amidačné procesy sú priemyselne dôležité pre výrobu mnohých cenných zlúčenín ( N , N-dimetylformamid, dimetylacetamid, etanolamidy vyšších kyselín).

4. Nitrily. Najvýznamnejšími predstaviteľmi nitrilov sú acetonitril CH 3 CN(používa sa ako polárne rozpúšťadlo) a akrylonitrilu CH 2 = CHCN(monomér na výrobu syntetického neurónového vlákna a na výrobu divinylnitrilového syntetického kaučuku, ktorý je odolný voči olejom a benzínu). Hlavnou metódou výroby nitrilov je dehydratácia amidov na kyslých katalyzátoroch:

CH 3 CONH 2 ® CH 3 C - CN + H 2 O

5. Estery. Estery karboxylových kyselín majú dôležitý praktický význam ako rozpúšťadlá, hydraulické kvapaliny, mazacie oleje, zmäkčovadlá a monoméry. Získavajú sa esterifikáciou alkoholov kyselinami, anhydridmi a halogenidmi kyselín alebo reakciou kyselín a alkénov:

CH3-CH=CH2+ CH3COOH ® CH3COOCH(CH3)2

Mnohé estery sa používajú ako aromatické látky:

CH 3 COOCH 2 CH 3	hrušková esencia
CH 3 CH 2 CH 2 COOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3	ananásová esencia
HCOOCH 2 CH 3	rumová esencia

Dvojsýtne nasýtené kyseliny

Dvojsýtne nasýtené (nasýtené) kyseliny majú všeobecný vzorec CnH 2 n ( COOH ) 2 . Z nich najdôležitejšie sú:

NOOS-SOUN- kyselina šťaveľová, etándikarboxylová;

NOOS-CH2-COOH- kyselina malónová, propándikarboxylová;

NOOS-CH2-CH2-COOH- kyselina jantárová, butándikarboxylová;

NOOS-CH2-CH2-CH2-COOH- kyselina glutarová, pentándikarboxylová.

Spôsoby získavania

Všeobecné spôsoby výroby dvojsýtnych kyselín sú podobné metódam výroby jednosýtnych kyselín (oxidácia glykolov, hydrolýza dinitrilov, Kolbeho syntéza - pozri prednášku č. 27).

1. Oxidácia hydroxykyselín :

OH-CH2CH2COOH ® HOCCH 2 COOH ® HOOC-CH2-COOH

2. Oxidácia cykloalkánov .

Ide o priemyselný spôsob získavania kyseliny adipovej HOOC - CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 - COOH z cyklohexánu.

Ako vedľajšie produkty vznikajú aj kyseliny jantárová a šťaveľová. Kyselina adipová sa používa na syntézu vlákniny nylon 6.6 a zmäkčovadlá.

Chemické vlastnosti

Dvojsýtne kyseliny sú silnejšie ako jednosýtne kyseliny. To sa vysvetľuje vzájomným vplyvom karboxylových skupín, ktoré uľahčujú disociáciu:

Vo všeobecnosti sú reakcie dikarboxylových kyselín a ich monokarboxylových analógov takmer rovnaké. Reakčný mechanizmus tvorby diamidov, diesterov a pod. z karboxylových kyselín je rovnaký ako pri monokarboxylových kyselinách. Výnimkou sú dikarboxylové kyseliny, ktoré obsahujú menej ako štyri atómy uhlíka medzi karboxylovými skupinami. Takéto kyseliny, ktorých dve karboxylové skupiny sú schopné reagovať s rovnakou funkčnou skupinou alebo medzi sebou navzájom, vykazujú nezvyčajné správanie v reakciách, pri ktorých vznikajú päť- alebo šesťčlenné uzavreté aktivované komplexy alebo produkty.

Príkladom nezvyčajného správania karboxylových kyselín sú reakcie, ku ktorým dochádza pri zahrievaní.

Pri 150 o C sa kyselina šťaveľová rozkladá na kyselinu mravčiu a CO 2 :

HOOC-COOH ® HCOOH + CO2

2. Cyklodehydratácia .

Pri zahriatí g-dikarboxylové kyseliny, v ktorých sú karboxylové skupiny oddelené atómami uhlíka, podliehajú cyklodehydratácii, čo vedie k tvorbe cyklických anhydridov:

3. Syntézy na báze esteru kyseliny malónovej .

Dvojsýtne kyseliny s dvoma karboxylovými skupinami na jednom atóme uhlíka, t.j. Kyselina malónová a jej mono- a disubstituované homológy sa pri zahriatí mierne nad ich teplotu topenia rozkladajú (podrobia sa dekarboxylácia) s elimináciou jednej karboxylovej skupiny a tvorbou kyseliny octovej alebo jej mono- a disubstituovaných homológov:

HOOCCH 2 COOH ® CH3COOH + CO2

HOOCCH(CH3)COOH ® CH3CH2COOH + CO2

HOOCC(CH3)2COOH ® (CH3)2CHCOOH + CO2

Atómy vodíka metylénovej skupiny umiestnené medzi acylovými skupinami dietylesteru kyseliny malónovej ( ester kyseliny malónovej), majú kyslé vlastnosti a poskytujú sodnú soľ s etoxidom sodným. Táto soľ - ester kyseliny malónovej sodnej– alkylovať mechanizmom nukleofilnej substitúcie S N 2 . Na základe esteru kyseliny malónovej sodnej sa získajú jednosýtne a dvojsýtne kyseliny:

-Na++RBr ® RCH(COOCH2CH3)2 + 2 H20 ®

R-CH(COOH)2 alkylmalónová kyselina ® R-CH2COOH alkyloctová kyselina + CO2

4. Pyrolýza solí vápnika a bária .

Počas pyrolýzy solí vápnika alebo bária adipický (C 6), pimeline (C 7) A korok (Od 8) kyseliny sú eliminované CO 2 a vznikajú cyklické ketóny:

Nenasýtené jednosýtne karboxylové kyseliny

Nenasýtené jednosýtne kyseliny etylénového radu majú všeobecný vzorec CnH 2 n -1 COOH, acetylénová a dietylénová séria - CnH 2 n -3 COOH. Príklady nenasýtených jednosýtnych kyselín:

Nenasýtené jednosýtne kyseliny sa líšia od nasýtených veľkými disociačnými konštantami. Nenasýtené kyseliny tvoria všetky obvyklé deriváty kyselín - soli, anhydridy, halogenidy kyselín, amidy, estery atď. Ale vďaka viacnásobným väzbám vstupujú do adičných, oxidačných a polymerizačných reakcií.

Vzájomným vplyvom karboxylovej skupiny a násobnej väzby dochádza k adícii halogenovodíkov na a,b-nenasýtené kyseliny tak, že vodík smeruje k najmenej hydrogenovanému atómu uhlíka:

CH 2 = CHCOOH + HBr ® BrCH 2 CH 2 COOH b- kyselina brómpropiónová

Etylénové kyseliny, ako je kyselina akrylová a ich estery podliehajú polymerizácii oveľa ľahšie ako zodpovedajúce uhľovodíky.

jednotlivých zástupcov

Kyselina akrylová získava sa z etylénu (cez chlórhydrín alebo etylénoxid), hydrolýzou akrylonitrilu alebo oxidáciou propylénu, čo je účinnejšie. V technológii sa používajú deriváty kyseliny akrylovej - jej estery, najmä metyl ( metylakrylát). Metylakrylát ľahko polymerizuje za vzniku priehľadných sklovitých látok, preto sa používa pri výrobe organického skla a iných cenných polymérov.

Kyselina metakrylová a jej estery sa pripravujú vo veľkom meradle spôsobmi podobnými tým, ktoré sa používajú na syntézu kyseliny akrylovej a jej esterov. Východiskovým produktom je acetón, z ktorého sa získa acetónkyanohydrín, ktorý sa podrobí dehydratácii a zmydelneniu za vzniku kyseliny metakrylovej. Esterifikáciou metylalkoholom sa získava metylmetakrylát, ktorý pri polymerizácii alebo kopolymerizácii vytvára sklovité polyméry (organické sklá) s veľmi cennými technickými vlastnosťami.

Dibázické nenasýtené kyseliny

Najjednoduchšie sú nenasýtené dvojsýtne kyseliny fumarický A maleínová - majú rovnaký štruktúrny vzorec HOOCCH = CHCOOH, ale iná priestorová konfigurácia: fumarická - tranz-, maleínová - cis-. Kyselina maleínová (labilná forma) sa vplyvom brómu, jódu, kyseliny dusnej ľahko premieňa na stabilnú (stabilnú) formu - kyselinu fumarovú. Reverzný prechod sa uskutočňuje pod vplyvom ultrafialových lúčov. Kyselina maleínová sa v technickom meradle získava katalytickou oxidáciou benzénu a naftalénu vzdušným kyslíkom.

Obe kyseliny sú schopné tvoriť soli, estery, amidy a niektoré ďalšie deriváty kyselín. Kyselina maleínová však na rozdiel od kyseliny fumarovej ľahko tvorí cyklický anhydrid, pretože obe karboxylové skupiny sú umiestnené na rovnakej strane dvojitej väzby ( cis-izomér). Anhydrid kyseliny maleínovej slúži ako charakteristické činidlo na detekciu 1,3-diénových zlúčenín: ľahko reaguje pri syntéze diénov a v mnohých prípadoch poskytuje cenné produkty. Anhydrid kyseliny maleínovej sa široko používa pri výrobe polyesterových živíc a kopolymérov so styrénom, akrylovými a metakrylovými estermi. Hydratáciou maleínanhydridu sa získava kyselina jablčná, ktorá sa používa v potravinárskom priemysle.

Aromatické monokarboxylové kyseliny

Aromatické karboxylové kyseliny sa nazývajú benzénové deriváty obsahujúce karboxylové skupiny priamo viazané na aromatický kruh. Kyseliny obsahujúce karboxylové skupiny v bočnom reťazci sa považujú za mastno-aromatické . Na základe počtu skupín karboxylových kyselín sa aromatické kyseliny delia na mono-, dibázické atď. Názov kyseliny je odvodený od aromatického uhľovodíka (kyselina benzoová, n- kyselina toluová).

Spôsoby získavania

1. Oxidácia aromatických uhľovodíkov .

Na syntézu aromatických kyselín sú najvhodnejšie metylové homológy benzénu, ktorých radikálová oxidácia reťazca prebieha cez stupne primárneho hydroperoxidu a aldehydu:

ArCH3 + O2 ® ArCH2OOH ® ArCHO+ O2 ® ArCOOH

Mono- a dikarboxylové aromatické kyseliny sa priemyselne vyrábajú oxidáciou metylbenzénov vzdušným kyslíkom v kvapalnej fáze.

2. Oxidácia alkoholov, aldehydov a ketónov .

Aromatické alkoholy, aldehydy a ketóny oxidujú ľahšie ako uhľovodíky. Oxidácia sa zvyčajne vykonáva pomocou chlórnanov podľa nasledujúcej schémy:

C 6 H 5 - CO - CH 3 + 4 NaOCl ® C 6 H 5 - COOH + NaCl + H 2 O + CO 2

3. Hydrolýza halogénových derivátov .

Táto metóda je široko používaná v technológii.

C 6 H 5 CCl 3 + 2 H 2 O ® C 6 H 5 COOH + 3 HCl

Keď sa toluén chlóruje, získajú sa tri typy halogénových derivátov: benzylchlorid na výrobu benzylalkoholu; benzylidénchlorid - na získanie benzaldehydu; benzotrichlorid sa premieňa na kyselinu benzoovú.

4. Syntéza Grignard .

C6H5Li + CO2 ® C6H5COOLI + LiBr

Chemické vlastnosti

Vo vodných roztokoch vykazujú monokarboxylové kyseliny vyšší stupeň disociácie ako alifatické kyseliny ( Kyselina benzoínová= 6,6 × 10-5, Ocot= 1,8 x 10-5). Vysoký stupeň disociácie kyseliny benzoovej je spôsobený elektrofilnou povahou benzénového kruhu:

Kyslosť aromatických kyselín je takmer nezávislá od rezonančných účinkov.

Aromatické kyseliny podliehajú všetkým reakciám, ktoré sú charakteristické pre mastné kyseliny. Vďaka karboxylovej skupine vznikajú rôzne deriváty kyselín: pôsobením kyselín na alkálie a uhličitany vzniká soľ , étery- zahrievanie zmesi kyseliny a alkoholu v prítomnosti minerálnej kyseliny.

Ak sú substituenty v orto-poloha nie je prítomná, potom dochádza k esterifikácii karboxylovej skupiny rovnako ľahko ako v prípade alifatických kyselín. Ak jeden z orto-pozície sú substituované, potom sa rýchlosť esterifikácie značne zníži a ak sú obe obsadené orto-poloha, vtedy nenastáva esterifikácia.

Étery orto-substituované benzoové kyseliny sa môžu pripraviť reakciou strieborných solí s halogénalkánmi. Ťažko sa hydrolyzujú. Tento jav sa nazýva priestorové (sterické) ťažkosti. Skupiny väčšie ako vodík vyplňujú priestor okolo atómu uhlíka karboxylovej skupiny do takej miery, že sťažujú prechod do prechodného stavu počas tvorby alebo zmydelnenia esteru.

Chloridy kyselín získané pôsobením tionylchloridu alebo chloridu fosforečného na kyseliny:

C 6 H 5 COOH + SOCl 2 ® C 6 H 5 COCl + HCl + SO 2

Anhydridy získané destiláciou zmesi kyseliny a acetanhydridu alebo pôsobením chloridov kyselín na soli:

C 6 H 5 COCl + NaOOCC 6 H 5 ® ( C 6 H 5 CO ) 2 O + 2 NaCl

Keď je soľ aromatickej karboxylovej kyseliny kondenzovaná s alkáliou, karboxylová skupina je nahradená vodíkom:

C 6 H 5 COONa + NaOH ® ArH + Na 2 CO 3

Najdôležitejší predstavitelia

1. Kyselina benzoová . Hlavnými spôsobmi výroby kyseliny benzoovej sú oxidácia toluénu a dekarboxylácia kyseliny ftalovej. Používa sa ako konzervačná látka v potravinárskom priemysle pre silný antiseptický účinok, ako aj pri výrobe farbív a vôní. Veľmi dôležitým derivátom kyseliny benzoovej je jej chlorid kyseliny - benzoylchlorid. Je to kvapalina s charakteristickým zápachom a silným slzotvorným účinkom.

2. n-tert - Kyselina butylbenzoová získané v priemyselnom meradle oxidáciou drhne-butyltoluén v prítomnosti rozpustnej kobaltovej soli ako katalyzátora. Používa sa pri výrobe polyesterových živíc.

Dikarboxylové aromatické kyseliny

Existujú tri známe benzéndikarboxylové kyseliny: ftalový (O- izomér), izoftalový (m-izomér) a tereftalový (n-izomér). Kyselina tereftalová je kryštalická látka ( T vznešený. 300 o C), v porovnaní s izomérnymi kyselinami je najmenej rozpustný vo vode a organických kvapalinách. Kyselina tereftalová a jej dimetylester zohrávajú dôležitú úlohu pri výrobe syntetického vlákna lavsan (terylén) - produkt ich polykondenzácie s etylénglykolom. Kyselina tereftalová sa vyrába oxidáciou n-xylén.

Kyselina izoftalová sa používa na výrobu polyesterov. Získava sa podobne ako kyselina tereftalová – oxidáciou v kvapalnej fáze m-xylén.

Aromatické diazo zlúčeniny.

Reakcie aryldiazóniových solí s uvoľňovaním dusíka.

Reakcie vedúce k diazoskupine nahradené inými skupinami majú veľkú syntetickú aplikáciu, pretože umožňujú za miernych podmienok zavedenie do aromatického kruhu tých funkčných skupín, ktorých zavedenie inými prostriedkami by bolo spojené so značnými ťažkosťami alebo by bolo jednoducho neuskutočniteľné. Navyše pomocou týchto reakcií je možné získať deriváty aromatických uhľovodíkov s takým vzájomným usporiadaním funkcií, ktoré nie je možné dosiahnuť pomocou priamych elektrofilných substitučných reakcií. Môžu sa vyskytnúť reakcie, pri ktorých sa uvoľňuje dusík iónovými alebo radikálovými mechanizmami .

Nahradenie diazo skupiny hydroxylovou skupinou. Keď sa vodné roztoky aryldiazóniových solí zahrievajú, dokonca aj na teplotu miestnosti, uvoľňuje sa dusík a vytvárajú sa zodpovedajúce zlúčeniny fenoly . V mnohých prípadoch sú výťažky tejto reakcie vysoké, takže môže slúžiť ako preparatívna metóda na výrobu fenolov. Aby sa zabránilo nahradeniu diazoskupiny inými nukleofilmi, reakcia zvyčajne prebieha sa uskutočňuje s použitím kyseliny sírovej , ktorého anióny majú nízku nukleofilitu:

Reakcia prebieha podľa mechanizmu monomolekulárna arylnukleofilná substitúcia S N 1 Ar čo je charakteristické najmä pre diazóniové soli. V prvom, pomalom stupni diazóniový katión reverzibilne disociuje za vzniku arylového katiónu (najmä fenylového katiónu) a molekuly dusíka. V druhom stupni sa extrémne nestabilný arylový katión rýchlo spája s nukleofilom. Nestabilita arylového katiónu je spôsobená nemožnosťou účasti π-elektrónov aromatického kruhu na delokalizácii kladného náboja, pretože p-orbitály kruhu nemôžu interagovať s voľným hybridným orbitálom sp 2 umiestneným v rovina σ-skeletu:

Nahradenie diazo skupiny za fluór . Keď sa suché aryldiazóniumborofluoridy zahrievajú, arylfluoridy ( Schiemannova reakcia ) :

Táto reakcia je jedným z najlepších spôsobov zavedenia fluóru do aromatického kruhu. Verí sa, že preteká iónový mechanizmus s tvorbou medziproduktového arylového katiónu:

Nahradenie diazo skupiny jódom . Keď sa do roztokov aryldiazóniových solí pridá rozpustná soľ kyseliny jodovodíkovej, zodpovedajúca aryljodidy . Napríklad p-dijódbenzén sa získava z p-fenyléndiamínu v takmer kvantitatívnom výťažku, ktorý je dosť ťažké získať inými metódami:

Nahradenie diazoskupiny chlórom alebo brómom. Na získanie derivátov chlóru alebo brómu sa diazóniové soli zahrievajú v prítomnosti solí medi - CuCl alebo CuBr:

Obe reakcie prebiehajú podľa radikálny mechanizmus . Ión Cu + sa ľahko oxiduje na ión Cu 2+, pričom jeden elektrón odovzdá diazóniovému katiónu. Ten sa premení na voľný radikál (I), ktorý odštiepi molekulu dusíka za vzniku arylového radikálu (II). Pri následnej interakcii arylového zvyšku (II) s halogenidovým iónom sa vytvorí konečný ar ylhalogenid . Elektrón odštiepený v poslednom štádiu sa vynakladá na redukciu iónu Cu2+, vďaka čomu sa katalyzátor regeneruje.

Nahradenie diazoskupiny kyanoskupinou. Keď sa na roztoky aromatických diazóniových solí pôsobí kyanidom meďnatým, arylnitrily ( arylkyanidy ):

Nahradenie diazoskupiny nitroskupinou. Reakcia sa uskutočňuje pridaním tuhého aryldiazóniumborofluoridu do roztoku dusitanu sodného, ​​v ktorom je suspendovaný medený prášok. Táto metóda vám umožňuje zaviesť nitroskupinu do polôh aromatického kruhu, ktoré sú neprístupné pre priamu nitráciu, napríklad:

Nahradenie diazo skupiny vodíkom. Keď sú aryldiazóniové soli vystavené pôsobeniu redukčného činidla, ako je kyselina fosforná H3P02, diazoskupina je nahradená atómom vodíka. Ako príklad je uvedená schéma prípravy kyseliny 2,4,6-tribrómbenzoovej, ktorú nemožno získať priamou bromáciou kyseliny benzoovej:

Nahradenie diazo skupiny kovom. Organické zlúčeniny niektorých kovov možno získať z diazóniových solí. Napríklad, keď sa podvojné soli ortuti redukujú meďou, získajú sa organoortuťové zlúčeniny ( Nesmeyanovova reakcia ):