Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Carboxylic acids and their derivatives. Tisková verze Print version Prezentace Presentation

Transkript

1 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Carboxylic acids and their derivatives Tomáš Kučera 2010 Tisková verze Print version Prezentace Presentation

2 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 1a Karboxylové kyseliny a jejich deriváty

3 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 1b Karboxylové kyseliny a jejich deriváty biochemicky velmi významné látky, účastní se většiny životních funkcí

4 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 1c Karboxylové kyseliny a jejich deriváty biochemicky velmi významné látky, účastní se většiny životních funkcí energetický metabolismus

5 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 1d Karboxylové kyseliny a jejich deriváty biochemicky velmi významné látky, účastní se většiny životních funkcí energetický metabolismus regulační mechanismy

6 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 1e Karboxylové kyseliny a jejich deriváty biochemicky velmi významné látky, účastní se většiny životních funkcí energetický metabolismus regulační mechanismy výstavba struktur organismu

7 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 2a Karboxylové kyseliny

8 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 2b Karboxylové kyseliny organické sloučeniny s jednou nebo více karboxylovými skupinami COOH (R COOH)

9 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 2c Karboxylové kyseliny organické sloučeniny s jednou nebo více karboxylovými skupinami COOH (R COOH) produkty oxidace aldehydů

10 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 2d Karboxylové kyseliny organické sloučeniny s jednou nebo více karboxylovými skupinami COOH (R COOH) produkty oxidace aldehydů R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH

11 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 2e Karboxylové kyseliny organické sloučeniny s jednou nebo více karboxylovými skupinami COOH (R COOH) produkty oxidace aldehydů R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH karboxyl vlastnosti kyseliny (disociace H + tvorba solí reakce s hydroxidy, alkoholáty, uhličitany)

12 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 2f Karboxylové kyseliny organické sloučeniny s jednou nebo více karboxylovými skupinami COOH (R COOH) produkty oxidace aldehydů R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH karboxyl vlastnosti kyseliny (disociace H + tvorba solí reakce s hydroxidy, alkoholáty, uhličitany)

13 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 2g Karboxylové kyseliny organické sloučeniny s jednou nebo více karboxylovými skupinami COOH (R COOH) produkty oxidace aldehydů R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH karboxyl vlastnosti kyseliny (disociace H + tvorba solí reakce s hydroxidy, alkoholáty, uhličitany)

14 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Karboxylové kyseliny Slide 3a poměrně slabé kyseliny (zvláště v porovnání s minerálními)

15 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Karboxylové kyseliny Slide 3b poměrně slabé kyseliny (zvláště v porovnání s minerálními) kyselina mravenčí, nejsilnější karboxylová kyselina (HCOOH), má pk A = 3, 75

16 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Karboxylové kyseliny Slide 3c poměrně slabé kyseliny (zvláště v porovnání s minerálními) kyselina mravenčí, nejsilnější karboxylová kyselina (HCOOH), má pk A = 3, 75 pk A kyseliny sírové je 3,0

17 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Karboxylové kyseliny Slide 3d poměrně slabé kyseliny (zvláště v porovnání s minerálními) kyselina mravenčí, nejsilnější karboxylová kyselina (HCOOH), má pk A = 3, 75 pk A kyseliny sírové je 3,0 kyselina octová: K A = [H+ ][CH 3 COO ] [CH 3 COOH] = 1, mol/l pk A = 4, 74

18 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Karboxylové kyseliny Slide 3e poměrně slabé kyseliny (zvláště v porovnání s minerálními) kyselina mravenčí, nejsilnější karboxylová kyselina (HCOOH), má pk A = 3, 75 pk A kyseliny sírové je 3,0 kyselina octová: K A = [H+ ][CH 3 COO ] [CH 3 COOH] = 1, mol/l pk A = 4, 74 Při disociaci se odštěpuje proton z karboxylové skupiny a vzniká karboxylátový anion: R COOH + OH R COO + H 2 O

19 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Karboxylové kyseliny Slide 3f poměrně slabé kyseliny (zvláště v porovnání s minerálními) kyselina mravenčí, nejsilnější karboxylová kyselina (HCOOH), má pk A = 3, 75 pk A kyseliny sírové je 3,0 kyselina octová: K A = [H+ ][CH 3 COO ] [CH 3 COOH] = 1, mol/l pk A = 4, 74 Při disociaci se odštěpuje proton z karboxylové skupiny a vzniká karboxylátový anion: R COOH + OH R COO + H 2 O tvorba dimerů

20 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Karboxylové kyseliny Slide 4a Kyselost a rozpustnost ve vodě klesají s velikostí molekuly

21 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Karboxylové kyseliny Slide 4b Kyselost a rozpustnost ve vodě klesají s velikostí molekuly např. s délkou uhlíkatého řetězce negativní korelace mezi počtem uhlíků a kyselostí i rozpustností

22 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Karboxylové kyseliny Slide 4c Kyselost a rozpustnost ve vodě klesají s velikostí molekuly např. s délkou uhlíkatého řetězce negativní korelace mezi počtem uhlíků a kyselostí i rozpustností mravenčí, octová a propionová neomezeně rozpustné

23 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Karboxylové kyseliny Slide 4d Kyselost a rozpustnost ve vodě klesají s velikostí molekuly např. s délkou uhlíkatého řetězce negativní korelace mezi počtem uhlíků a kyselostí i rozpustností mravenčí, octová a propionová neomezeně rozpustné vyšší mastné kyseliny nerozpustné

24 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 5a Názvosloví

25 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 5b Názvosloví COOH je skupina s nejvyšší prioritou

26 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 5c Názvosloví COOH je skupina s nejvyšší prioritou Triviální názvy velmi často používané

27 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 5d Názvosloví COOH je skupina s nejvyšší prioritou Triviální názvy velmi často používané Systematické názvy univerzální

28 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 5e Názvosloví COOH je skupina s nejvyšší prioritou Triviální názvy velmi často používané Systematické názvy univerzální 1. kyselina uhlovodíková

29 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 5f Názvosloví COOH je skupina s nejvyšší prioritou Triviální názvy velmi často používané Systematické názvy univerzální 1. kyselina uhlovodíková kyselina heptanová (enanthová): CH 3 (CH 2 ) 5 COOH kyselina dekanová (kaprinová): CH 3 (CH 2 ) 8 COOH kyselina 2-hexenová: CH 3 (CH 2 ) 2 CH=CH COOH kyselina 2,4-pentadienová: CH 2 =CH CH=CH COOH

30 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 5g Názvosloví COOH je skupina s nejvyšší prioritou Triviální názvy velmi často používané Systematické názvy univerzální 1. kyselina uhlovodíková kyselina heptanová (enanthová): CH 3 (CH 2 ) 5 COOH kyselina dekanová (kaprinová): CH 3 (CH 2 ) 8 COOH kyselina 2-hexenová: CH 3 (CH 2 ) 2 CH=CH COOH kyselina 2,4-pentadienová: CH 2 =CH CH=CH COOH 2. kyselina uhlovodíkkarboxylová uhlovodík se zde počítá bez karboxylů

31 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 5h Názvosloví COOH je skupina s nejvyšší prioritou Triviální názvy velmi často používané Systematické názvy univerzální 1. kyselina uhlovodíková kyselina heptanová (enanthová): CH 3 (CH 2 ) 5 COOH kyselina dekanová (kaprinová): CH 3 (CH 2 ) 8 COOH kyselina 2-hexenová: CH 3 (CH 2 ) 2 CH=CH COOH kyselina 2,4-pentadienová: CH 2 =CH CH=CH COOH 2. kyselina uhlovodíkkarboxylová uhlovodík se zde počítá bez karboxylů 3. kyselina karboxy x yl y ová x = karboxylovaný zbytek mimo hl. řetězec, y = uhlovodík dle (1)

32 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Názvosloví Alifatické nasycené monokarboxylové kyseliny Slide 6a Počet C Triviální název Systematický název Latinský název Vzorec Aniont 1 kyselina mravenčí kyselina methanová acidum formicum HCOOH formiát 2 kyselina octová kyselina ethanová acidum aceticum CH 3 COOH acetát 3 kyselina propionová kyselina propanová acidum propionicum CH 3 CH 2 COOH propionát 4 kyselina máselná kyselina butanová acidum butyricum CH 3 (CH 2 ) 2 COOH butyrát 5 kyselina valerová kyselina pentanová acidum valericum CH 3 (CH 2 ) 3 COOH valerát 6 kyselina kapronová kyselina hexanová acidum capronicum CH 3 (CH 2 ) 4 COOH kapronát 7 kyselina enanthová kyselina heptanová acidum enanthicum CH 3 (CH 2 ) 5 COOH enanthát 8 kyselina kaprylová kyselina oktanová acidum caprylicum CH 3 (CH 2 ) 6 COOH kaprylát 9 kyselina pelargonová kyselina nonanová acidum pelargonicum CH 3 (CH 2 ) 7 COOH pelargonát 10 kyselina kaprinová kyselina dekanová acidum caprinicum CH 3 (CH 2 ) 8 COOH kaprinát 12 kyselina laurová kyselina dodekanová acidum lauricum CH 3 (CH 2 ) 10 COOH laurát 14 kyselina myristová kyselina tetradekanová acidum myristicum CH 3 (CH 2 ) 12 COOH myristát 16 kyselina palmitová kyselina hexadekanová acidum palmiticum CH 3 (CH 2 ) 14 COOH palmitát 18 kyselina stearová kyselina oktadekanová acidum stearicum CH 3 (CH 2 ) 16 COOH stearát 20 kyselina arachidová kyselina eikosanová acidum arachidicum CH 3 (CH 2 ) 18 COOH arachidát

33 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Názvosloví Alifatické nasycené dikarboxylové kyseliny Slide 7a Počet C Triviální název Systematický název Latinský název Vzorec Anion 2 kyselina šťavelová kyselina ethandiová acidum oxalicum HOOC COOH oxalát 3 kyselina malonová kyselina propandiová acidum malonicum COOH (CH 2 ) COOH malonát 4 kyselina jantarová kyselina butandiová acidum succinicum COOH (CH 2 ) 2 COOH sukcinát 5 kyselina glutarová kyselina pentandiová acidum glutaricum COOH (CH 2 ) 3 COOH glutarát 6 kyselina adipová kyselina hexandiová acidum adipicum COOH (CH 2 ) 4 COOH adipát 7 kyselina pimelová kyselina heptandiová acidum pimelicum COOH (CH 2 ) 5 COOH pimelát 8 kyselina korková kyselina oktandiová acidum subericum COOH (CH 2 ) 6 COOH suberát 9 kyselina azelaová kyselina nonandiová - COOH (CH 2 ) 7 COOH - 10 kyselina sebaková kyselina ekandiová acidum sebacicum COOH (CH 2 ) 8 COOH sebakát

34 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 8a Názvosloví Některé krátké alifatické nenasycené mono- a dikarboxylové kyseliny Triviální název Systematický název Latinský název Vzorec Anion kyselina akrylová kyselina propenová acidum acrylicum CH 2 =CH COOH akrylát kyselina krotonová kyselina 2-butenová acidum crotonicum CH 3 CH=CH COOH krotonát kyselina fumarová trans-butendiová acidum fumaricum HOOC CH=CH COOH fumarát kyselina maleinová cis-butendiová acidum maleinicum HOOC CH=CH COOH maleinát

35 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 8b Názvosloví Některé krátké alifatické nenasycené mono- a dikarboxylové kyseliny Triviální název Systematický název Latinský název Vzorec Anion kyselina akrylová kyselina propenová acidum acrylicum CH 2 =CH COOH akrylát kyselina krotonová kyselina 2-butenová acidum crotonicum CH 3 CH=CH COOH krotonát kyselina fumarová trans-butendiová acidum fumaricum HOOC CH=CH COOH fumarát kyselina maleinová cis-butendiová acidum maleinicum HOOC CH=CH COOH maleinát Číslování tri(a více)karboxylových alifatických kyselin COOH HOOC CH 2 CH CH 2 CH 2 COOH kyselina 1,2,4-butantrikarboxylová COOH CH 3 CH CH 2 CH CH CH kyselina 2,3,5-hexantrikarboxylová COOH COOH

36 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Názvosloví Některé (hetero)cyklické a aromatické kyseliny Slide 9a COOH cyklohexankarboxylová COOH benzoová HOOC COOH trans-1,4-cyklohexandikarboxylová COOH salicylová COOH 2-cyklohexenkarboxylová CH 3 OH COOH COOH 4-bifenylkarboxylová COOH 1-methylcyklopentankarboxylová HOOC COOH COOH 2,5-cyklohexadien-1,4-dikarboxylová COOH 1,3,5-naftalentrikarboxylová COOH COOH COOH COOH COOH COOH N COOH ftalová isoftalová tereftalová nikotinová

37 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Názvosloví Funkční deriváty karboxylových kyselin Slide 10a

38 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Názvosloví Soli karboxylových kyselin Slide 11a

39 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Názvosloví Estery karboxylových kyselin Slide 12a

40 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Názvosloví Estery karboxylových kyselin Slide 13a

41 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Acylhalogenidy Názvosloví Slide 14a

42 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15a Příprava karboxylových kyselin

43 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15b Příprava karboxylových kyselin oxidace

44 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15c Příprava karboxylových kyselin oxidace R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH

45 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15d Příprava karboxylových kyselin oxidace R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH např. oxidace cyklických alkoholů či ketonů

46 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15e Příprava karboxylových kyselin oxidace R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH např. oxidace cyklických alkoholů či ketonů syntetické metody

47 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15f Příprava karboxylových kyselin oxidace R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH např. oxidace cyklických alkoholů či ketonů syntetické metody např. nitrilová C 6 H 5 CH 2 Cl + KCN C 6 H 5 CH 2 CN + KCl

48 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15g Příprava karboxylových kyselin oxidace R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH např. oxidace cyklických alkoholů či ketonů syntetické metody např. nitrilová C 6 H 5 CH 2 Cl + KCN C 6 H 5 CH 2 CN + KCl C 6 H 5 CH 2 CN + 2H 2 O + H 2 SO 4 C 6 H 5 CH 2 COOH + NH 4 HSO 4

49 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15h Příprava karboxylových kyselin oxidace R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH např. oxidace cyklických alkoholů či ketonů syntetické metody např. nitrilová C 6 H 5 CH 2 Cl + KCN C 6 H 5 CH 2 CN + KCl C 6 H 5 CH 2 CN + 2H 2 O + H 2 SO 4 C 6 H 5 CH 2 COOH + NH 4 HSO 4 odbourávací metody

50 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15i Příprava karboxylových kyselin oxidace R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH např. oxidace cyklických alkoholů či ketonů syntetické metody např. nitrilová C 6 H 5 CH 2 Cl + KCN C 6 H 5 CH 2 CN + KCl C 6 H 5 CH 2 CN + 2H 2 O + H 2 SO 4 C 6 H 5 CH 2 COOH + NH 4 HSO 4 odbourávací metody např. oxidace nenasycených sloučenin pomocí KMnO 4 3 R 1 CH=CH R KMnO 4 3 R 1 COOK + 3 R 2 COOK+ 2 KOH + 8 MnO H 2 O

51 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15j Příprava karboxylových kyselin oxidace R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH např. oxidace cyklických alkoholů či ketonů syntetické metody např. nitrilová C 6 H 5 CH 2 Cl + KCN C 6 H 5 CH 2 CN + KCl C 6 H 5 CH 2 CN + 2H 2 O + H 2 SO 4 C 6 H 5 CH 2 COOH + NH 4 HSO 4 odbourávací metody např. oxidace nenasycených sloučenin pomocí KMnO 4 3 R 1 CH=CH R KMnO 4 3 R 1 COOK + 3 R 2 COOK+ 2 KOH + 8 MnO H 2 O hydrolýza jejich funkčních derivátů

52 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15k Příprava karboxylových kyselin oxidace R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH např. oxidace cyklických alkoholů či ketonů syntetické metody např. nitrilová C 6 H 5 CH 2 Cl + KCN C 6 H 5 CH 2 CN + KCl C 6 H 5 CH 2 CN + 2H 2 O + H 2 SO 4 C 6 H 5 CH 2 COOH + NH 4 HSO 4 odbourávací metody např. oxidace nenasycených sloučenin pomocí KMnO 4 3 R 1 CH=CH R KMnO 4 3 R 1 COOK + 3 R 2 COOK+ 2 KOH + 8 MnO H 2 O hydrolýza jejich funkčních derivátů např. tuků a olejů

53 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 16a Fyzikální vlastnosti

54 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 16b Fyzikální vlastnosti nižší alifatické (do ±10 C) kapalné, nepříjemný zápach vyšší alifatické, aromatické a polykarboxylové pevné

55 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 16c Fyzikální vlastnosti nižší alifatické (do ±10 C) kapalné, nepříjemný zápach vyšší alifatické, aromatické a polykarboxylové pevné teplota tání roste s velikostí molekuly

56 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 17a Monokarboxylové kyseliny alifatické

57 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 17b Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina mravenčí O H C OH

58 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 17c Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina mravenčí O H C OH nejjednodušší karboxylová kyselina

59 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 17d Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina mravenčí O H C OH nejjednodušší karboxylová kyselina CH 4 CH 3 OH HCHO HCOOH

60 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 17e Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina mravenčí O H C OH nejjednodušší karboxylová kyselina CH 4 CH 3 OH HCHO HCOOH H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O

61 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 17f Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina mravenčí O H C OH nejjednodušší karboxylová kyselina CH 4 CH 3 OH HCHO HCOOH H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O redukční vlastnosti schopna další oxidace C=O lze považovat i za aldehyd

62 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 17g Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina mravenčí O H C OH nejjednodušší karboxylová kyselina CH 4 CH 3 OH HCHO HCOOH H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O redukční vlastnosti schopna další oxidace C=O lze považovat i za aldehyd výskyt v přírodě volná i deriváty

63 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 17h Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina mravenčí O H C OH nejjednodušší karboxylová kyselina CH 4 CH 3 OH HCHO HCOOH H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O redukční vlastnosti schopna další oxidace C=O lze považovat i za aldehyd výskyt v přírodě volná i deriváty relativně silná kyselina

64 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 17i Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina mravenčí O H C OH nejjednodušší karboxylová kyselina CH 4 CH 3 OH HCHO HCOOH H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O redukční vlastnosti schopna další oxidace C=O lze považovat i za aldehyd výskyt v přírodě volná i deriváty relativně silná kyselina acyl (formiát) důležitý v biosyntetických procesech

65 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 18a Monokarboxylové alifatické Kyselina octová O C OH CH 3

66 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 18b Monokarboxylové alifatické Kyselina octová O C OH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO CH 3 COOH

67 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 18c Monokarboxylové alifatické Kyselina octová O C OH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO CH 3 COOH výskyt v přírodě volná i deriváty

68 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 18d Monokarboxylové alifatické Kyselina octová O C OH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO CH 3 COOH výskyt v přírodě volná i deriváty soli (octany, acetáty) hojně používané v průmyslu i v medicíně

69 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 18e Monokarboxylové alifatické Kyselina octová O C OH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO CH 3 COOH výskyt v přírodě volná i deriváty soli (octany, acetáty) hojně používané v průmyslu i v medicíně důležitá v metabolismu, stejně jako deriváty

70 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 18f Monokarboxylové alifatické Kyselina octová O C OH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO CH 3 COOH výskyt v přírodě volná i deriváty soli (octany, acetáty) hojně používané v průmyslu i v medicíně důležitá v metabolismu, stejně jako deriváty Ac-CoA

71 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 18g Monokarboxylové alifatické Kyselina octová O C OH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO CH 3 COOH výskyt v přírodě volná i deriváty soli (octany, acetáty) hojně používané v průmyslu i v medicíně důležitá v metabolismu, stejně jako deriváty Ac-CoA 2-hydroxy... glykolát 2-oxo (α-keto)... glyoxylát

72 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 18h Monokarboxylové alifatické Kyselina octová O C OH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO CH 3 COOH výskyt v přírodě volná i deriváty soli (octany, acetáty) hojně používané v průmyslu i v medicíně důležitá v metabolismu, stejně jako deriváty Ac-CoA 2-hydroxy... glykolát 2-oxo (α-keto)... glyoxylát 2-amino... glycin

73 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 19a Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina propionová O CH 3 CH 2 C OH

74 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 19b Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina propionová O CH 3 CH 2 C OH propionyl-coa z MK s lichým počtem C

75 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 19c Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina propionová O CH 3 CH 2 C OH propionyl-coa z MK s lichým počtem C důležité substituční deriváty

76 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 19d Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina propionová O CH 3 CH 2 C OH propionyl-coa z MK s lichým počtem C důležité substituční deriváty 2,3-dihydroxy... glycerát

77 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 19e Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina propionová O CH 3 CH 2 C OH propionyl-coa z MK s lichým počtem C důležité substituční deriváty 2,3-dihydroxy... glycerát 2-hydroxy... laktát

78 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 19f Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina propionová O CH 3 CH 2 C OH propionyl-coa z MK s lichým počtem C důležité substituční deriváty 2,3-dihydroxy... glycerát 2-hydroxy... laktát 2-oxo (α-keto)... pyruvát

79 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 19g Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina propionová O CH 3 CH 2 C OH propionyl-coa z MK s lichým počtem C důležité substituční deriváty 2,3-dihydroxy... glycerát 2-hydroxy... laktát 2-oxo (α-keto)... pyruvát 2-amino... alanin

80 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 20a Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina máselná O CH 3 CH 2 CH 2 C OH

81 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 20b Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina máselná O CH 2 CH 3 CH 2 obzvlášť výrazný zápach C OH

82 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 20c Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina máselná O CH 2 CH 3 CH 2 obzvlášť výrazný zápach C OH důležité substituční deriváty

83 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 20d Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina máselná O CH 2 CH 3 CH 2 obzvlášť výrazný zápach C OH důležité substituční deriváty 3-hydroxybutyrát

84 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 20e Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina máselná O CH 2 CH 3 CH 2 obzvlášť výrazný zápach C OH důležité substituční deriváty 3-hydroxybutyrát GABA γ-aminomáselná kyselina

85 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 20f Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina máselná O CH 2 CH 3 CH 2 obzvlášť výrazný zápach C OH důležité substituční deriváty 3-hydroxybutyrát GABA γ-aminomáselná kyselina 3-oxo... acetacetát

86 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 21a Mastné kyseliny

87 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 21b Mastné kyseliny FA (z angl. fatty acid) důležitá složka většiny lipidů uhlovodíkový řetězec s karboxylovou skupinou na jednom konci

88 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 21c Mastné kyseliny FA (z angl. fatty acid) důležitá složka většiny lipidů uhlovodíkový řetězec s karboxylovou skupinou na jednom konci amfipatické

89 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 21d Mastné kyseliny FA (z angl. fatty acid) důležitá složka většiny lipidů uhlovodíkový řetězec s karboxylovou skupinou na jednom konci amfipatické nepolární část polární část

90 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 21e Mastné kyseliny FA (z angl. fatty acid) důležitá složka většiny lipidů uhlovodíkový řetězec s karboxylovou skupinou na jednom konci amfipatické nepolární část polární část 16-C mastná kyselina: CH 3 (CH 2 ) 14 COO

91 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 21f Mastné kyseliny FA (z angl. fatty acid) důležitá složka většiny lipidů uhlovodíkový řetězec s karboxylovou skupinou na jednom konci amfipatické nepolární část polární část 16-C mastná kyselina: CH 3 (CH 2 ) 14 COO nasycené nebo nenasycené

92 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 21g Mastné kyseliny FA (z angl. fatty acid) důležitá složka většiny lipidů uhlovodíkový řetězec s karboxylovou skupinou na jednom konci amfipatické nepolární část polární část 16-C mastná kyselina: CH 3 (CH 2 ) 14 COO nasycené nebo nenasycené volná rotace kolem vazby C C

93 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 21h Mastné kyseliny FA (z angl. fatty acid) důležitá složka většiny lipidů uhlovodíkový řetězec s karboxylovou skupinou na jednom konci amfipatické nepolární část polární část 16-C mastná kyselina: CH 3 (CH 2 ) 14 COO nasycené nebo nenasycené volná rotace kolem vazby C C žádná rotace kolem vazby C=C

94 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 21i Mastné kyseliny FA (z angl. fatty acid) důležitá složka většiny lipidů uhlovodíkový řetězec s karboxylovou skupinou na jednom konci amfipatické nepolární část polární část 16-C mastná kyselina: CH 3 (CH 2 ) 14 COO nasycené nebo nenasycené volná rotace kolem vazby C C žádná rotace kolem vazby C=C esterifikované či volné

95 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny O Slide 22a OH kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina cis-c18:1 n-7

96 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny O Slide 22b OH kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina cis-c18:1 n-7 16-C mastná kyselina s jednou cis dvojnou vazbou: 16:1 cis- 9 or 16:1 cis-ω7 or 16:1 cis n-7

97 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny O Slide 22c OH kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina cis-c18:1 n-7 16-C mastná kyselina s jednou cis dvojnou vazbou: 16:1 cis- 9 or 16:1 cis-ω7 or 16:1 cis n-7 16:1 n-7

98 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny Slide 23a obvykle lineární uhlovodíkový řetězec

99 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny Slide 23b obvykle lineární uhlovodíkový řetězec sudý počet uhlíkových atomů

100 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny Slide 23c obvykle lineární uhlovodíkový řetězec sudý počet uhlíkových atomů dvojné vazby v cis konfiguraci

101 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny Slide 23d obvykle lineární uhlovodíkový řetězec sudý počet uhlíkových atomů dvojné vazby v cis konfiguraci ohyb na každé vazbě C=C

102 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny Slide 23e obvykle lineární uhlovodíkový řetězec sudý počet uhlíkových atomů dvojné vazby v cis konfiguraci ohyb na každé vazbě C=C O OH kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina cis-c18:1 n-7

103 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny Slide 23f obvykle lineární uhlovodíkový řetězec sudý počet uhlíkových atomů dvojné vazby v cis konfiguraci ohyb na každé vazbě C=C O OH kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina cis-c18:1 n-7 teplota tání FA klesá s

104 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny Slide 23g obvykle lineární uhlovodíkový řetězec sudý počet uhlíkových atomů dvojné vazby v cis konfiguraci ohyb na každé vazbě C=C O OH kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina cis-c18:1 n-7 teplota tání FA klesá s kratším řetězcem

105 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny Slide 23h obvykle lineární uhlovodíkový řetězec sudý počet uhlíkových atomů dvojné vazby v cis konfiguraci ohyb na každé vazbě C=C O OH kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina cis-c18:1 n-7 teplota tání FA klesá s kratším řetězcem nenasyceností

106 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny Slide 23i obvykle lineární uhlovodíkový řetězec sudý počet uhlíkových atomů dvojné vazby v cis konfiguraci ohyb na každé vazbě C=C O OH kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina cis-c18:1 n-7 teplota tání FA klesá s kratším řetězcem nenasyceností blízkostí první vazby C=C ke karboxylu

107 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Mastné kyseliny Triviální název Zkratka Systematický název Δ n- (ω) Strukturní vzorec Nasycené laurová C12:0 dodekanová myristová C14:0 tetradekanová palmitová C16:0 hexadekanová stearová C18:0 oktadekanová arach(id)ová C20:0 eikosanová behenová C22:0 dokosanová lignocerová C24:0 tetrakosanová S 1 dvojnou vazbou palmitolejová C16:1 9-hexadekaenová 9 7 olejová C18:1 9-oktadekaenová 9 9 eruková C22:1 13-dokosaenová 13 9 Se 2 dvojnými vazbami linolová C18:2 9,12-oktadekadienová 9,12 6 Se 3 dvojnými vazbami α-linolenová C18:3 9,12,15-oktadekatrienová 9,12,15 3 γ-linolenová C18:3 6,9,12-oktadekatrienová 6,9,12 6 Se 4 dvojnými vazbami arachidonová C20:4 5,8,11,14-eikosatetraenová 5,8,11,14 6 S 5 dvojnými vazbami timnodonová C20:5 5,8,11,14,17-eikosapentaenová 5,8,11,14,17 3 Se 6 dvojnými vazbami klupadonová C22:6 4,7,10,13,16,19-dokosahexaenová 4,7,10,13,16,19 3 Slide 24a

108 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 25a Monokarboxylové kyseliny aromatické Kyselina benzoová COOH

109 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 25b Monokarboxylové kyseliny aromatické Kyselina benzoová COOH toluen benzylalkohol benzaldehyd k. benzoová

110 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 25c Monokarboxylové kyseliny aromatické Kyselina benzoová COOH toluen benzylalkohol benzaldehyd k. benzoová použití k syntézám a jako konzervant

111 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 25d Monokarboxylové kyseliny aromatické Kyselina benzoová COOH toluen benzylalkohol benzaldehyd k. benzoová použití k syntézám a jako konzervant silnější kyselina než octová, špatně rozpustná ve vodě, dobře v etheru a benzenu

112 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 25e Monokarboxylové kyseliny aromatické Kyselina benzoová COOH toluen benzylalkohol benzaldehyd k. benzoová použití k syntézám a jako konzervant silnější kyselina než octová, špatně rozpustná ve vodě, dobře v etheru a benzenu problém živočichové neumějí odbourat (ani vytvořit) arom. jádro

113 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 25f Monokarboxylové kyseliny aromatické Kyselina benzoová COOH toluen benzylalkohol benzaldehyd k. benzoová použití k syntézám a jako konzervant silnější kyselina než octová, špatně rozpustná ve vodě, dobře v etheru a benzenu problém živočichové neumějí odbourat (ani vytvořit) arom. jádro detoxikace v játrech vazbou s glycinem a vzniklá kys. hippurová se vylučuje močí

114 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 25g Monokarboxylové kyseliny aromatické Kyselina benzoová COOH toluen benzylalkohol benzaldehyd k. benzoová použití k syntézám a jako konzervant silnější kyselina než octová, špatně rozpustná ve vodě, dobře v etheru a benzenu problém živočichové neumějí odbourat (ani vytvořit) arom. jádro detoxikace v játrech vazbou s glycinem a vzniklá kys. hippurová se vylučuje močí substituční derivát kyseliny benzoové (k. 2-hydroxybenzoová)

115 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 25h Monokarboxylové kyseliny aromatické Kyselina benzoová COOH toluen benzylalkohol benzaldehyd k. benzoová použití k syntézám a jako konzervant silnější kyselina než octová, špatně rozpustná ve vodě, dobře v etheru a benzenu problém živočichové neumějí odbourat (ani vytvořit) arom. jádro detoxikace v játrech vazbou s glycinem a vzniklá kys. hippurová se vylučuje močí substituční derivát kyseliny benzoové (k. 2-hydroxybenzoová) kyselina salicylová

116 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 25i Monokarboxylové kyseliny aromatické Kyselina benzoová COOH toluen benzylalkohol benzaldehyd k. benzoová použití k syntézám a jako konzervant silnější kyselina než octová, špatně rozpustná ve vodě, dobře v etheru a benzenu problém živočichové neumějí odbourat (ani vytvořit) arom. jádro detoxikace v játrech vazbou s glycinem a vzniklá kys. hippurová se vylučuje močí substituční derivát kyseliny benzoové (k. 2-hydroxybenzoová) kyselina salicylová kyselina acetylsalicylová

117 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 26a Monokarboxylové kyseliny heterocyklické Kyselina nikotinová N COOH

118 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 26b Monokarboxylové kyseliny heterocyklické Kyselina nikotinová toxická synaptický jed N COOH

119 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 26c Monokarboxylové kyseliny heterocyklické Kyselina nikotinová toxická synaptický jed N COOH její amid základem koenzymů oxidoreduktas NAD a NADP

120 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 27a Některé souvislosti 1 COOH COOH COOH COOH CH 3 HO CH 2 HC O H 2 N CH 2 k. octová k. glykolová k. glyoxylová glycin COOH COOH COOH COOH CH HO 2 CH C O H 2 N CH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 k. propionová k. mléčná k. pyrohroznová alanin

121 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 28a Některé souvislosti 2 COOH COOH COOH COOH CH HO 2 CH C O H 2 N CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH COOH COOH COOH k. jantarová k. jablečná k. oxaloctová k. asparagová COOH COOH COOH COOH CH HO 2 CH C O H 2 N CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH COOH k. glutarová k. 2-hydroxyglutarová COOH k. 2-oxoglutarová COOH k. glutamová

122 Konec

123 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty (Verze pro tisk je na konci souboru.) Tomáš Kučera 2010

124 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 1 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty biochemicky velmi významné látky, účastní se většiny životních funkcí energetický metabolismus regulační mechanismy výstavba struktur organismu

125 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 2 Karboxylové kyseliny organické sloučeniny s jednou nebo více karboxylovými skupinami COOH (R COOH) produkty oxidace aldehydů R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH karboxyl vlastnosti kyseliny (disociace H + tvorba solí reakce s hydroxidy, alkoholáty, uhličitany)

126 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 3 Karboxylové kyseliny poměrně slabé kyseliny (zvláště v porovnání s minerálními) kyselina mravenčí, nejsilnější karboxylová kyselina (HCOOH), má pk A = 3, 75 pk A kyseliny sírové je 3,0 kyselina octová: K A = [H+ ][CH 3 COO ] [CH 3 COOH] = 1, mol/l pk A = 4, 74 Při disociaci se odštěpuje proton z karboxylové skupiny a vzniká karboxylátový anion: R COOH + OH R COO + H 2 O tvorba dimerů

127 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 4 Karboxylové kyseliny Kyselost a rozpustnost ve vodě klesají s velikostí molekuly např. s délkou uhlíkatého řetězce negativní korelace mezi počtem uhlíků a kyselostí i rozpustností mravenčí, octová a propionová neomezeně rozpustné vyšší mastné kyseliny nerozpustné

128 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 5 Názvosloví COOH je skupina s nejvyšší prioritou Triviální názvy velmi často používané Systematické názvy univerzální 1. kyselina uhlovodíková kyselina heptanová (enanthová): CH 3 (CH 2 ) 5 COOH kyselina dekanová (kaprinová): CH 3 (CH 2 ) 8 COOH kyselina 2-hexenová: CH 3 (CH 2 ) 2 CH=CH COOH kyselina 2,4-pentadienová: CH 2 =CH CH=CH COOH 2. kyselina uhlovodíkkarboxylová uhlovodík se zde počítá bez karboxylů 3. kyselina karboxy x yl y ová x = karboxylovaný zbytek mimo hl. řetězec, y = uhlovodík dle (1)

129 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 6 Názvosloví Alifatické nasycené monokarboxylové kyseliny Počet C Triviální název Systematický název Latinský název Vzorec Aniont 1 kyselina mravenčí kyselina methanová acidum formicum HCOOH formiát 2 kyselina octová kyselina ethanová acidum aceticum CH 3 COOH acetát 3 kyselina propionová kyselina propanová acidum propionicum CH 3 CH 2 COOH propionát 4 kyselina máselná kyselina butanová acidum butyricum CH 3 (CH 2 ) 2 COOH butyrát 5 kyselina valerová kyselina pentanová acidum valericum CH 3 (CH 2 ) 3 COOH valerát 6 kyselina kapronová kyselina hexanová acidum capronicum CH 3 (CH 2 ) 4 COOH kapronát 7 kyselina enanthová kyselina heptanová acidum enanthicum CH 3 (CH 2 ) 5 COOH enanthát 8 kyselina kaprylová kyselina oktanová acidum caprylicum CH 3 (CH 2 ) 6 COOH kaprylát 9 kyselina pelargonová kyselina nonanová acidum pelargonicum CH 3 (CH 2 ) 7 COOH pelargonát 10 kyselina kaprinová kyselina dekanová acidum caprinicum CH 3 (CH 2 ) 8 COOH kaprinát 12 kyselina laurová kyselina dodekanová acidum lauricum CH 3 (CH 2 ) 10 COOH laurát 14 kyselina myristová kyselina tetradekanová acidum myristicum CH 3 (CH 2 ) 12 COOH myristát 16 kyselina palmitová kyselina hexadekanová acidum palmiticum CH 3 (CH 2 ) 14 COOH palmitát 18 kyselina stearová kyselina oktadekanová acidum stearicum CH 3 (CH 2 ) 16 COOH stearát 20 kyselina arachidová kyselina eikosanová acidum arachidicum CH 3 (CH 2 ) 18 COOH arachidát

130 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 7 Názvosloví Alifatické nasycené dikarboxylové kyseliny Počet C Triviální název Systematický název Latinský název Vzorec Anion 2 kyselina šťavelová kyselina ethandiová acidum oxalicum HOOC COOH oxalát 3 kyselina malonová kyselina propandiová acidum malonicum COOH (CH 2 ) COOH malonát 4 kyselina jantarová kyselina butandiová acidum succinicum COOH (CH 2 ) 2 COOH sukcinát 5 kyselina glutarová kyselina pentandiová acidum glutaricum COOH (CH 2 ) 3 COOH glutarát 6 kyselina adipová kyselina hexandiová acidum adipicum COOH (CH 2 ) 4 COOH adipát 7 kyselina pimelová kyselina heptandiová acidum pimelicum COOH (CH 2 ) 5 COOH pimelát 8 kyselina korková kyselina oktandiová acidum subericum COOH (CH 2 ) 6 COOH suberát 9 kyselina azelaová kyselina nonandiová - COOH (CH 2 ) 7 COOH - 10 kyselina sebaková kyselina ekandiová acidum sebacicum COOH (CH 2 ) 8 COOH sebakát

131 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 8 Názvosloví Některé krátké alifatické nenasycené mono- a dikarboxylové kyseliny Triviální název Systematický název Latinský název Vzorec Anion kyselina akrylová kyselina propenová acidum acrylicum CH 2 =CH COOH akrylát kyselina krotonová kyselina 2-butenová acidum crotonicum CH 3 CH=CH COOH krotonát kyselina fumarová trans-butendiová acidum fumaricum HOOC CH=CH COOH fumarát kyselina maleinová cis-butendiová acidum maleinicum HOOC CH=CH COOH maleinát Číslování tri(a více)karboxylových alifatických kyselin COOH HOOC CH 2 CH CH 2 CH 2 COOH kyselina 1,2,4-butantrikarboxylová COOH CH 3 CH CH 2 CH CH CH kyselina 2,3,5-hexantrikarboxylová COOH COOH

132 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 9 Názvosloví Některé (hetero)cyklické a aromatické kyseliny COOH cyklohexankarboxylová COOH benzoová HOOC COOH trans-1,4-cyklohexandikarboxylová COOH salicylová COOH 2-cyklohexenkarboxylová CH 3 OH COOH COOH 4-bifenylkarboxylová COOH 1-methylcyklopentankarboxylová HOOC COOH COOH 2,5-cyklohexadien-1,4-dikarboxylová COOH 1,3,5-naftalentrikarboxylová COOH COOH COOH COOH COOH COOH N COOH ftalová isoftalová tereftalová nikotinová

133 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 10 Názvosloví Funkční deriváty karboxylových kyselin

134 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 11 Názvosloví Soli karboxylových kyselin

135 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 12 Názvosloví Estery karboxylových kyselin

136 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 13 Názvosloví Estery karboxylových kyselin

137 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 14 Acylhalogenidy Názvosloví

138 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 15 Příprava karboxylových kyselin oxidace R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH např. oxidace cyklických alkoholů či ketonů syntetické metody např. nitrilová C 6 H 5 CH 2 Cl + KCN C 6 H 5 CH 2 CN + KCl C 6 H 5 CH 2 CN + 2H 2 O + H 2 SO 4 C 6 H 5 CH 2 COOH + NH 4 HSO 4 odbourávací metody např. oxidace nenasycených sloučenin pomocí KMnO 4 3 R 1 CH=CH R KMnO 4 3 R 1 COOK + 3 R 2 COOK+ 2 KOH + 8 MnO H 2 O hydrolýza jejich funkčních derivátů např. tuků a olejů

139 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 16 Fyzikální vlastnosti nižší alifatické (do ±10 C) kapalné, nepříjemný zápach vyšší alifatické, aromatické a polykarboxylové pevné teplota tání roste s velikostí molekuly

140 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 17 Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina mravenčí O H C OH nejjednodušší karboxylová kyselina CH 4 CH 3 OH HCHO HCOOH H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O redukční vlastnosti schopna další oxidace C=O lze považovat i za aldehyd výskyt v přírodě volná i deriváty relativně silná kyselina acyl (formiát) důležitý v biosyntetických procesech

141 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 18 Monokarboxylové alifatické Kyselina octová O C OH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO CH 3 COOH výskyt v přírodě volná i deriváty soli (octany, acetáty) hojně používané v průmyslu i v medicíně důležitá v metabolismu, stejně jako deriváty Ac-CoA 2-hydroxy... glykolát 2-oxo (α-keto)... glyoxylát 2-amino... glycin

142 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 19 Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina propionová O CH 3 CH 2 C OH propionyl-coa z MK s lichým počtem C důležité substituční deriváty 2,3-dihydroxy... glycerát 2-hydroxy... laktát 2-oxo (α-keto)... pyruvát 2-amino... alanin

143 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 20 Monokarboxylové kyseliny alifatické Kyselina máselná O CH 2 CH 3 CH 2 obzvlášť výrazný zápach C OH důležité substituční deriváty 3-hydroxybutyrát GABA γ-aminomáselná kyselina 3-oxo... acetacetát

144 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 21 Mastné kyseliny FA (z angl. fatty acid) důležitá složka většiny lipidů uhlovodíkový řetězec s karboxylovou skupinou na jednom konci amfipatické nepolární část polární část 16-C mastná kyselina: CH 3 (CH 2 ) 14 COO nasycené nebo nenasycené volná rotace kolem vazby C C žádná rotace kolem vazby C=C esterifikované či volné

145 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 22 Mastné kyseliny O OH kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina cis-c18:1 n-7 16-C mastná kyselina s jednou cis dvojnou vazbou: 16:1 cis- 9 or 16:1 cis-ω7 or 16:1 cis n-7 16:1 n-7

146 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 23 obvykle Mastné kyseliny lineární uhlovodíkový řetězec sudý počet uhlíkových atomů dvojné vazby v cis konfiguraci ohyb na každé vazbě C=C O OH kyselina stearová kyselina olejová kyselina linolová kyselina cis-c18:1 n-7 teplota tání FA klesá s kratším řetězcem nenasyceností blízkostí první vazby C=C ke karboxylu

147 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 24 Mastné kyseliny Triviální název Zkratka Systematický název Δ n- (ω) Strukturní vzorec Nasycené laurová C12:0 dodekanová myristová C14:0 tetradekanová palmitová C16:0 hexadekanová stearová C18:0 oktadekanová arach(id)ová C20:0 eikosanová behenová C22:0 dokosanová lignocerová C24:0 tetrakosanová S 1 dvojnou vazbou palmitolejová C16:1 9-hexadekaenová 9 7 olejová C18:1 9-oktadekaenová 9 9 eruková C22:1 13-dokosaenová 13 9 Se 2 dvojnými vazbami linolová C18:2 9,12-oktadekadienová 9,12 6 Se 3 dvojnými vazbami α-linolenová C18:3 9,12,15-oktadekatrienová 9,12,15 3 γ-linolenová C18:3 6,9,12-oktadekatrienová 6,9,12 6 Se 4 dvojnými vazbami arachidonová C20:4 5,8,11,14-eikosatetraenová 5,8,11,14 6 S 5 dvojnými vazbami timnodonová C20:5 5,8,11,14,17-eikosapentaenová 5,8,11,14,17 3 Se 6 dvojnými vazbami klupadonová C22:6 4,7,10,13,16,19-dokosahexaenová 4,7,10,13,16,19 3

148 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 25 Monokarboxylové kyseliny aromatické Kyselina benzoová COOH toluen benzylalkohol benzaldehyd k. benzoová použití k syntézám a jako konzervant silnější kyselina než octová, špatně rozpustná ve vodě, dobře v etheru a benzenu problém živočichové neumějí odbourat (ani vytvořit) arom. jádro detoxikace v játrech vazbou s glycinem a vzniklá kys. hippurová se vylučuje močí substituční derivát kyseliny benzoové (k. 2-hydroxybenzoová) kyselina salicylová kyselina acetylsalicylová

149 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 26 Monokarboxylové kyseliny heterocyklické Kyselina nikotinová toxická synaptický jed N COOH její amid základem koenzymů oxidoreduktas NAD a NADP

150 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 27 Některé souvislosti 1 COOH COOH COOH COOH CH 3 HO CH 2 HC O H 2 N CH 2 k. octová k. glykolová k. glyoxylová glycin COOH COOH COOH COOH CH HO 2 CH C O H 2 N CH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 k. propionová k. mléčná k. pyrohroznová alanin

151 Karboxylové kyseliny a jejich deriváty Slide 28 Některé souvislosti 2 COOH COOH COOH COOH CH HO 2 CH C O H 2 N CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH COOH COOH COOH k. jantarová k. jablečná k. oxaloctová k. asparagová COOH COOH COOH COOH CH HO 2 CH C O H 2 N CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH COOH k. glutarová k. 2-hydroxyglutarová COOH k. 2-oxoglutarová COOH k. glutamová

152 Konec

153 Carboxylic acids and their derivatives Slide 1a Carboxylic acids and their derivatives

154 Carboxylic acids and their derivatives Slide 1b Carboxylic acids and their derivatives biochemically very important substances, participate in most life functions

155 Carboxylic acids and their derivatives Slide 1c Carboxylic acids and their derivatives biochemically very important substances, participate in most life functions energetic metabolism

156 Carboxylic acids and their derivatives Slide 1d Carboxylic acids and their derivatives biochemically very important substances, participate in most life functions energetic metabolism regulatory mechanisms

157 Carboxylic acids and their derivatives Slide 1e Carboxylic acids and their derivatives biochemically very important substances, participate in most life functions energetic metabolism regulatory mechanisms building of the structures of an organism

158 Carboxylic acids and their derivatives Slide 2a Carboxylic acids

159 Carboxylic acids and their derivatives Slide 2b Carboxylic acids organic substances with one or more carboxylic groups COOH (R COOH)

160 Carboxylic acids and their derivatives Slide 2c Carboxylic acids organic substances with one or more carboxylic groups COOH (R COOH) products of aldehyde oxidation

161 Carboxylic acids and their derivatives Slide 2d Carboxylic acids organic substances with one or more carboxylic groups COOH (R COOH) products of aldehyde oxidation R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH

162 Carboxylic acids and their derivatives Slide 2e Carboxylic acids organic substances with one or more carboxylic groups COOH (R COOH) products of aldehyde oxidation R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH carboxyl properties of an acid (H + dissociation forming salts in reactions with hydroxides, alcoholates, carbonates)

163 Carboxylic acids and their derivatives Slide 2f Carboxylic acids organic substances with one or more carboxylic groups COOH (R COOH) products of aldehyde oxidation R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH carboxyl properties of an acid (H + dissociation forming salts in reactions with hydroxides, alcoholates, carbonates)

164 Carboxylic acids and their derivatives Slide 2g Carboxylic acids organic substances with one or more carboxylic groups COOH (R COOH) products of aldehyde oxidation R CH 3 R CH 2 OH R CH=O R COOH carboxyl properties of an acid (H + dissociation forming salts in reactions with hydroxides, alcoholates, carbonates)

165 Carboxylic acids and their derivatives Carboxylic acids Slide 3a relatively weak acids (particularly in comparison with mineral acids)

166 Carboxylic acids and their derivatives Carboxylic acids Slide 3b relatively weak acids (particularly in comparison with mineral acids) formic acid, the strongest carboxylic acid (HCOOH), has pk A = 3, 75

167 Carboxylic acids and their derivatives Slide 3c Carboxylic acids relatively weak acids (particularly in comparison with mineral acids) formic acid, the strongest carboxylic acid (HCOOH), has pk A = 3, 75 sulphuric acid s pk A is 3,0

168 Carboxylic acids and their derivatives Carboxylic acids Slide 3d relatively weak acids (particularly in comparison with mineral acids) formic acid, the strongest carboxylic acid (HCOOH), has pk A = 3, 75 sulphuric acid s pk A is 3,0 acetic acid: K A = [H+ ][CH 3 COO ] [CH 3 COOH] = 1, mol/l pk A = 4, 74

169 Carboxylic acids and their derivatives Carboxylic acids Slide 3e relatively weak acids (particularly in comparison with mineral acids) formic acid, the strongest carboxylic acid (HCOOH), has pk A = 3, 75 sulphuric acid s pk A is 3,0 acetic acid: K A = [H+ ][CH 3 COO ] [CH 3 COOH] = 1, mol/l pk A = 4, 74 During dissociation, the proton leaves the carboxyl group and a carboxylate is formed: R COOH + OH R COO + H 2 O

170 Carboxylic acids and their derivatives Carboxylic acids Slide 3f relatively weak acids (particularly in comparison with mineral acids) formic acid, the strongest carboxylic acid (HCOOH), has pk A = 3, 75 sulphuric acid s pk A is 3,0 acetic acid: K A = [H+ ][CH 3 COO ] [CH 3 COOH] = 1, mol/l pk A = 4, 74 During dissociation, the proton leaves the carboxyl group and a carboxylate is formed: R COOH + OH R COO + H 2 O dimeric form

171 Carboxylic acids and their derivatives Carboxylic acids Slide 4a Acidity and water solubility decrease with the molecule size

172 Carboxylic acids and their derivatives Carboxylic acids Slide 4b Acidity and water solubility decrease with the molecule size e.g. with the hydrocarbon chain length negative correlation between C number and both the acidity and solubility

173 Carboxylic acids and their derivatives Carboxylic acids Slide 4c Acidity and water solubility decrease with the molecule size e.g. with the hydrocarbon chain length negative correlation between C number and both the acidity and solubility formic, acetic and propionic freely soluble

174 Carboxylic acids and their derivatives Carboxylic acids Slide 4d Acidity and water solubility decrease with the molecule size e.g. with the hydrocarbon chain length negative correlation between C number and both the acidity and solubility formic, acetic and propionic freely soluble higher fatty acids insoluble

175 Carboxylic acids and their derivatives Slide 5a Nomenclature

176 Carboxylic acids and their derivatives Slide 5b Nomenclature COOH is the group with the highest priority

177 Carboxylic acids and their derivatives Slide 5c Nomenclature COOH is the group with the highest priority Common names frequently used

178 Carboxylic acids and their derivatives Slide 5d Nomenclature COOH is the group with the highest priority Common names frequently used Systematic names universal

179 Carboxylic acids and their derivatives Slide 5e Nomenclature COOH is the group with the highest priority Common names frequently used Systematic names universal 1. hydrocarbonoic acid

180 Carboxylic acids and their derivatives Slide 5f Nomenclature COOH is the group with the highest priority Common names frequently used Systematic names universal 1. hydrocarbonoic acid heptanoic (enanthoic) acid: CH 3 (CH 2 ) 5 COOH decanoic (caprinic) acid: CH 3 (CH 2 ) 8 COOH 2-hexenoic acid: CH 3 (CH 2 ) 2 CH=CH COOH 2,4-pentadienoic acid: CH 2 =CH CH=CH COOH

181 Carboxylic acids and their derivatives Slide 5g Nomenclature COOH is the group with the highest priority Common names frequently used Systematic names universal 1. hydrocarbonoic acid heptanoic (enanthoic) acid: CH 3 (CH 2 ) 5 COOH decanoic (caprinic) acid: CH 3 (CH 2 ) 8 COOH 2-hexenoic acid: CH 3 (CH 2 ) 2 CH=CH COOH 2,4-pentadienoic acid: CH 2 =CH CH=CH COOH 2. hydrocarboncarboxylic acid the hydrocarbon is without the carboxyls

182 Carboxylic acids and their derivatives Slide 5h Nomenclature COOH is the group with the highest priority Common names frequently used Systematic names universal 1. hydrocarbonoic acid heptanoic (enanthoic) acid: CH 3 (CH 2 ) 5 COOH decanoic (caprinic) acid: CH 3 (CH 2 ) 8 COOH 2-hexenoic acid: CH 3 (CH 2 ) 2 CH=CH COOH 2,4-pentadienoic acid: CH 2 =CH CH=CH COOH 2. hydrocarboncarboxylic acid the hydrocarbon is without the carboxyls 3. carboxy x yl y (o)ic acid x = carboxylated substituent, out of the main chain, y = hydrocarbon according to (1)

183 Carboxylic acids and their derivatives Nomenclature Aliphatic saturated monocarboxylic acids Slide 6a C atoms Common name IUPAC name Latin name Formula Anion 1 formic acid methanoic acid acidum formicum HCOOH formate 2 acetic acid ethanoic acid acidum aceticum CH 3 COOH acetate 3 propionic acid propanoic acid acidum propionicum CH 3 CH 2 COOH propionate 4 butyric acid butanoic acid acidum butyricum CH 3 (CH 2 ) 2 COOH butyrate 5 valeric acid pentanoic acid acidum valericum CH 3 (CH 2 ) 3 COOH valerate 6 caproic acid hexanoic acid acidum capronicum CH 3 (CH 2 ) 4 COOH capronate 7 enanthic acid heptanoic acid acidum enanthicum CH 3 (CH 2 ) 5 COOH enanthoate 8 caprylic acid octanoic acid acidum caprylicum CH 3 (CH 2 ) 6 COOH caprylate 9 pelargonic acid nonanoic acid acidum pelargonicum CH 3 (CH 2 ) 7 COOH pelargonate 10 capric acid decanoic acid acidum caprinicum CH 3 (CH 2 ) 8 COOH caprinate 12 lauric acid dodecanoic acid acidum lauricum CH 3 (CH 2 ) 10 COOH laurate 14 myristic acid tetradecanoic acid acidum myristicum CH 3 (CH 2 ) 12 COOH myristate 16 palmitic acid hexadecanoic acid acidum palmiticum CH 3 (CH 2 ) 14 COOH palmitate 18 stearic acid octadecanoic acid acidum stearicum CH 3 (CH 2 ) 16 COOH stearate 20 arachidic acid icosanoic acid acidum arachidicum CH 3 (CH 2 ) 18 COOH arachidate