341 chemie 201718) - Ústav lékařské biochemie a …izomerie a konformace izomery: stejný...

Organická chemieMARTIN VEJRAŽKA

Organická chemie

Syntéza močoviny z kyanatanu amonného (1828)

Fridrich Wöhler

1800-1882

Jan Horbaczewski

Absolvent vídeňské lékařské fakulty

Zakladatel Ústavu pro lučbu lékařskou (1883)

Syntéza kyseliny močové (1882)

1854-1942

Jan Horbaczewski

1854-1942

Jan HorbaczewskiBěhem dalších pokusů:

• Kyselina močová vzniká pouze při rozpadujaderných buněk, nikoliv bezjaderných

• Oddělil kyselinu močovou od xantinu adalších purinů

• Předpokládal, že kyselina močová z nichvzniká

1854-1942

Vazba v organických sloučeninách

Vaz

ebn

á en

erg

ieVzdálenost jader

Délka vazby

Iner

akční

ener

gie

0

Chemická vazba

nepolární polární

iontová

δ+ δ-

+ -

Polarita vazby

Rozdíl elektronegativit

Nepolární < 0,4

Polární 0,4−1,7

Iontová > 1,7

Elektronegativita

Převzato z: https://www.quora.com/What-are-the-definitions-of-oxidation-number-and-formal-charge

Vazba σ a π

+ +

Kovalentní vazba

σ

Delší

Možná rotace

π

Kratší

Nemůže rotovat

Násobná vazba:

pevnější

Hybridizace orbitalů

Uhlík C má základní elektronovou konfiguraci

1s2 2s2 2p21s 2s 2px 2py 2pz

Hybridizace orbitalů

Excitovaný stav C*

1s2 2s1 2p31s 2s 2px 2py 2pz

Hybridizace orbitalů

Hybridizace C*

1s sp3 sp3 sp3 sp3

Hybridizace orbitalů

C C C

C

C

Nemůže rotovat!

sp3 sp2 sp

Hybridní vazbyNapř. „1,5násobná“ vazba• Delší než dvojná, kratší než jednoduchá

• Energetické vlastnosti mezi jednoduchou a dvojnou

• Nemůže rotovat

• Karboxylová skupina

• Benzenové jádroC

O

O

Nevazebné interakceVodíkový můstek

Řádově 10× slabší než iontové a kovalentní vazby

Nevazebné interakce

•Van der Waalsovy síly•Převážně v nepolárních molekulách

•Hydrofobní interakce

https://www.flickr.com/photos/lizard_queen/97118836

Organické molekuly

Vzorce organických sloučeninSumární

Strukturní◦ Všechny vazby

◦ Nepřehledné

Racionální◦ Nejpoužívanější

Perspektivní◦ Znázorňují prostorové uspořádání

C

O

O

O

C

HO

H

H

H

H

H

COOH

O

HC

O

Izomerie a konformace

Izomery: Stejný sumární vzorec, jiná struktura nebo uspořádání

izomerace = štěpení a tvoření vazeb

Konformery: Jiné prostorové uspořádání díky rotaci vazeb

změna konformace – nesmí se štěpit ani tvořit vazby

Konstituční izomerie

1-propanol 2-propanol

Tautomerie

ketoforma enolforma

Tautomery jsou izomery,

ale většinou se jeden v druhý přeměňují spontánně

Peptidová vazba

ketoforma enolforma

Má vlastnosti „1,5násobné“ vazby

• Kratší než jednoduchá

• Nemůže rotovat

Konfigurační izomerie

cis-buten trans-buten

Optická izomerie

C C

Látky s centrem chirality jsou opticky aktivní

Vybrané deriváty uhlovodíků

Halogenderiváty uhlovodíků

Vazba C-Cl, C-Br, C-I je nepolární

• Většinou nepolární rozpouštědla, těkavé

• Např. tetrachlormetan CCl4, chloroform CCl3H• Narkotický účinek

• Freony (např. CCl3F)

Hydroxyderiváty

Alifatické: alkoholy

Aromatické: fenoly

Vazba C-OH je silně polární

Tvoří vodíkové můstky

C O

H

δ-

δ+

δ+

Alkoholy

• Esterifikace

• Oxidace

• Alkoholáty

Esterifikace

Vratná reakce

- hydrolýza esteru

H2C CH3HO

H3C C

OH

O

+

H3C C

O

O

H2C CH3

+ H2O

Oxidace alkoholůPrimární

Sekundární

Terciární

R CH2

OH R C

O

H

ox.

R C

O

OH

ox.

R1

CH OH

R2

ox.

R1

C O

R2

R1

C OH

R2

R3

Fenoly

• Kyselejší (fenoláty)

• Oxidace na (semi)chinony

OH

OH

ox.

C

O

OH

ox.

O

O

Hydrochinon Fenoxyradikál Benzochinon

Oxoderiváty

• Aldehydy

• Ketony

• Nemohou tak snadno tvořit vodíkové můstky

• Oxidoredukční reakce

• Tvorba Schiffových bází

Schiffova báze

Schiffova báze

(sekundární aldimin)

Étery• Skupina R-O-R

• Málo polární

• Jednoduché: výbušné

Dietyléter Dietyléterhydroperoxid Dietyléterperoxid

Karboxylové kyseliny

• Slabé kyseliny

• Vyšší mastné kyseliny

• Vodíkové můstky - dimerizují

R C

O

OH

RC

O

OH

Karboxylové kyseliny• Redukce

• Dekarboxylace

• Anhydridy

Kyselina octová Acetanhydrid

CH3

C

OH

O

CH3

C

O

OH

+ CH3

O

CH3

OO

- H2O

+ H2O