Şi derivaŢii lor funcŢionali - usmf...proprietățile chimice ale acizilor carboxilici. 1....
TRANSCRIPT
ACIZII CARBOXILICI
ŞI DERIVAŢII LOR FUNCŢIONALI
H C
O
OH
C
O
OHH3C
C
O
OHCH2CH2H3C
C
O
OHCH2CH2CH2H3C
C
O
OHCH2CH2CH2CH2H3C
Acizii monocarboxilici alifatici
Acid formic (metanoic)
Acid acetic (etanoic)
Acid propionic (prapanoic)
Acid butiric (butanoic)
Acid valerianic
(pentanoic)
C
O
OHCH2H3C
Acid capronic
(hexanoic)
Acizii dicarboxilici
НООС – СООН
НООС – СН2-СН2– СООН
НООС – СН2 – СООН
Acid oxalic (etandioic)
Acid malonic (propandioic)
Acid succinic
(butandioic)
HOOC CH2 CH2 CH2 COOH
Acid glutaric (pentandioic)
Acizii nesaturaţi
C C
H H
COOHHOOC
C C
COOH
HHOOC
H
СН2 = СН – СООН
СН3 – СН = СН – СООН
Acid acrilic (prpenoic)
Acid crotonic
(buten-2-oic)
Acid maleic
(cis-butendioic)
Acid fumaric
trans-butendioic)
Acizi carboxilici aromatici
COOH
N
COOH
Acid benzoic
(benzencarboxilic)
Acid piridinic
(β-piridincarboxilic)
Proprietățile chimice ale acizilor carboxilici.
1. Aciditatea.
Datorită conjugării p, π, crește stabilitatea anionului carboxilat. Din această cauză acizii carboxilici au o aciditate mărită fată de alcooli şi fenoli:
__
O
OR CR C
O
OH_R C
O
O+ H2O
H3O+
Totodată, spre deosebire de aldehide, acizii carboxilici
au o capacitate redusă de adiție a nucleofilului.
De aceea, pentru acizii carboxilici și derivații lor
funcționali sînt caracteristice reacțiile de substituție
nucleofilă.
Derivații funcționali ai acizilor carboxilici
R C
O
Cl R C
O
O C
O
R
R C
O
O R R C
O
NH2
R C
O
X
Cloranhidride; Anhidride;
Esteri; Amide.
• Acești compuși conțin grupa acil
și se obțin în rezultatul reacției de substituție a grupei ОН prin Сl, R-СОО, NН2, RО; aceste reacții se numesc reacții de acilare.
R CO
Mecanismul general al reacțiilor SN :
R C
O
X + Nu-
R C
O-
Nu
X
R C
O
Nu-X
-
Ionul de oxoniu (instabil)
R C
O
X+H
+
R C
OH
X
+Nu
-
R C
OH
X
Nu
R C
OH
Nu+
-X-
-H+
R C
O
Nu
În mediu acid reactivitatea crește:
R C
O
Cl R C
O
OH R C
O
NH2R C
O
O RR C
O
O C
O
R> > > >
Micșorarea reactivității
Reactivitatea derivaților funcționali ai acizilor
carboxilici:
1. Anhidridele acizilor carboxilici.
• Halogenanhidridele (cloranhidridele):
Cloranhidridele sunt cei mai activi dintre derivaţii funcţionali ai acizilor carboxilici în reacţiile de acilare, se obţin din acizi la tratare cu cloranhidride anorganice.
33 R C
O
OH + PCl3 R C
O
Cl + H3PO3
R CO
OH+ SOCl2 R C
O
Cl+ SO2 + HCl
Cloranhidridele acizilor carboxilici uşor hidrolizează în apă
C
O
ClCH3 + H2O C
O
OHCH3+ HCl
Clorura de acetil Acid acetic
• Anhidridele acizilor carboxilici.
CH3 C
O
O C
O
CH3C
O
OHCH3 + HO C
O
CH3
P2O5+ H2O
Acid acetic Anhidridă acetică
CH3 C
O
O C
O
CH3C
O
ClCH3 + +C
O
CH3NaO NaCl
Clorură de acetil Acetat de sodiu Anhidridă acetică
Anhidridele acizilor carboxilici pot fi privite ca produse de
dehidratare a două molecule de acid:
Practic anhidridele se obţin din cloranhidride la
interacţiune cu sărurile acizilor carboxilici
P
O
OH
O OHC
O
CH3CH3 C
O
O P
O
OR
OH
CH3 C
O
O-
+ ATP CH3 C
O
O P
O
OAd
OH
+ H2P2O4-2
Acetilfosfat de adenozină
Acetilfosfat Acetilfosfat substituit
O importanţă deosebită anhidridele mixte în procesele
biochimice de acilare biologică
În organism acilfosfaţii se obţin din anionii carboxilat
R-COO- la interacţiunea cu coenzima ATP,
C
O
O P
O
OAd
OH
RR'-SH
R C
O
SR'
R C
O
NHR'
R C
O
OR'Esteri
Tioesteri
Amide
+ -O P
O
OAd
OH
R'-OH
R'-NH2
Acilfosfaţii substituiţi sunt agenți de acilare biologică a
substraturilor ce conţin grupe hidroxil, tiolică, amină:
2. Formarea și hidroliza esterilor
R C
O
OH + R'-OHH
+
R C
O
OR' + H2O
R'-OHR C
O
OHH
+
R C
OH
OH
+ R C
OH
OH
OOR'
H
+
H+
R C
O
OR'H2O
+
R C
OH
O
OR'
HH
-R C
OH
OR'+
-
Mecanismul SN:
• Mecanismul:
R C
O
ONaR C
O
OR' + NaOH + R'-OH
R C
O
OR/ /HO-
R C
O
OH
OR
/
/
-
R C
O
O H + RO-
R C
O
O- + R OH
R C
O
OR/ /HO-
R C
O
OH
OR
/
/
-
R C
O
O H + RO-
R C
O
O- + R OH
Hidroliza bazică:
O importanţă deosebită în sistemele biologice au tioesterii
acizilor carboxilici, de exemplu
+ P
O
ORHO
OH
CH3 C
O
SCoAHS-CoA+CH3 C
O
O P
O
OR
OH
Acetilfosfat Coenzima A Acetil AMP
coenzima A
Ca exemplu cu importanţă biologică poate servi
transformarea colinei în acetilcolină (reacţia de acetilare).
CH3 C
O
SCoA + HO-CH2-CH2-N(CH3)3+
HS-CoACH3 C
O
O CH2-CH2-N(CH3)3+
+
Acetil coenzima A Colina
Acetilcolina
Reacţii de condensare a esterilor
(condensarea Claisen)
CH3 C
O
OC2H5 CH3 C
O
OC2H5+C2H5ONa
alcool
CH3 C
O
CH2 C
O
OC2H5 + C2H5OH
Esterul acetilacetic
De exemplu, condensare esterică a etilacetatului în
prezenţa etilatului de sodiu în mediu alcoolic:
C2H5OHC
O
OC2H5CH2
H
+ C2H5O-
C
O
OC2H5CH2 +
CH3 C
O
OC2H5 + C
O
OC2H5CH2CH3 C CH2 C
O
OC2H5
O-
OC2H5
-C
O
OC2H5CH3 C
O
CHH+
CH3 C CH2 C
O
OC2H5
O-
OC2H5C2H5OH
C H 3 C
O
C H 2 C
O
O C 2 H 5
1.
2.
3.
Carbanion
Condensări de esteri cu importanţă biologică:
1. Condensarea a două molecule de acetilcoenzima A cu
formarea acetoacetilcoenzimei A :
H3C C
O
S CoA
+ H CH2 CO
S CoAH3C C
OH
S CoA
CH2 CO
S CoA
Acetilcoemzima A Semitioacetal intermediar
H3C C
O
CH2 CO
S CoA
+ HS CoA
Acetoacetilcoenzima A Coenzima A
2. În mod analog decurge reacţia de condensare a
acetilcoenzimei A cu acidul oxalilacetic:
CH2
C
CH2
COOH
COOH
HO COOH
COOH
C O
CH2COOH
+ H CH2 C
O
SCoAcitratsintaza
COOH
C
CH2COOH
CH2 C
O
SCoAHO+H2O
Acid oxalilacetic
Acetilcoenzima A
Produs de aditie aldolica Acid citric
3. Formarea şi hidroliza amidelor
CH3 C
O
Cl + H2N-CH3 CH3 C
O
NH CH3 + HCl
CH3 C
O
O C
O
CH3 + NH3 CH3 C
O
NH2+ CH3COOH
1. Din cloranhidride
2. Din anhidride
N-metilacetamidă
Acetanhidridă Acetamidă Acid acetic
CH3 C
O
OR + NH3 CH3 C
O
NH2+ R-OH
NH3+ CH3 C
O
NH2 +CH3 C
O
OH CH3 C
O
ONH4H2O
3. Din esteri
4. Din acizi carboxilici
Ester Acetamidă Alcool
Acid acetic Acetat de amoniu Acetamidă
• Mecanismul SN:
CH3 C
O
Cl + H2N-CH3 CH3 C
O
NH CH3CH3 C N
O-
Cl
H
H
CH3NH3
-NH4Cl
+
Clorură de Stare de N-metilacetamidă
acetil tranziţie
C
O
NH2R
R C
O
OH
R C
O
ONa
H2O (H+)
NaOH
+ NH4+
+ NH3
Hidroliza amidelor:
Proprietăţile acizilor dicarboxilici:
+t
o
CO2HOOC CH2 COOH CH3 COOH
HOOC COOH CO2+ H-COOH
Acizii dicarboxilici inferiori la încălzire se decarboxilează
Acid oxalic Acid formic
Acid malonic Acid acetic
CH2
CH2
C
C
OH
OH
O
O
CH2
CH2
C
C
O
O
OH2O
to
-
Acid succinic Anhidridă succinică
La încălzirea acizilor mai superiori se
formează anhidride ciclice, de exemplu:
Acid glutaric Anhiridă glutarică
CH2 C
O
OHH2C
CH2 C
OH
O
to
- H2O
CH2 C
O
H2C
CH2 C
O
O
În organismele vii au loc atât reacţiile de decarboxilare,
cît şi reacţiile de carboxilare.
HOOC CH2 C
O
SCoACH3 C
O
SCoA+C OO
Malonilcoenzima A