Aromaatsete karboksüülhapete dekarboksüülimine elektrofiilse asendusreaktsioonina. Peamised süsivesinike tootmise meetodid Karboksüülhapete dekarboksüülimisreaktsioon

Elektrofiilsed asendusreaktsioonid- asendusreaktsioonid, mille käigus rünnak viiakse läbi elektrofiil- osake, mis on positiivselt laetud või millel on elektronide puudus. Kui tekib uus side, siis väljuv osake on elektrofuug eraldub ilma elektronpaarita. Kõige populaarsem lahkuv rühm on prooton H+.

Kõik elektrofiilid on Lewise happed.

Üldvaade elektrofiilsetest asendusreaktsioonidest:

(katioonne elektrofiil)

(neutraalne elektrofiil)

On olemas aromaatsed (laialt levinud) ja alifaatsed (vähem levinud) elektrofiilsed asendusreaktsioonid. Spetsiaalselt aromaatsete süsteemide elektrofiilsete asendusreaktsioonide olemus on seletatav aromaatse tsükli suure elektrontihedusega, mis võib positiivselt laetud osakesi ligi tõmmata.

Aromaatsete süsteemide jaoks on tegelikult üks elektrofiilse asendusmehhanism - Pruunistama. mehhanism S E 1(sarnane mehhanismiga S N 1) - on äärmiselt haruldane, kuid S E 2(vastab analoogia põhjal S N 2) – ei esine üldse.

Reaktsioonid S E Ar

Reaktsioonimehhanism Pruunistama või aromaatsed elektrofiilsed asendusreaktsioonid on aromaatsete ühendite asendusreaktsioonide hulgas kõige levinum ja olulisem ning koosneb kahest etapist. Esimeses etapis lisatakse elektrofiil ja teises etapis eraldatakse elektrofuug:

Reaktsiooni käigus moodustub positiivselt laetud vaheühend (joonisel 2b). Seda nimetatakse Uelandi vahepealne, arooniumi ioon või σ-kompleks. See kompleks on üldiselt väga reaktiivne ja kergesti stabiliseeritav, eemaldades kiiresti katiooni.

Enamiku reaktsioonide piirav etapp Pruunistama on esimene etapp.

Ründavad osakesed on tavaliselt suhteliselt nõrgad elektrofiilid, seega enamikul juhtudel reaktsioon Pruunistama tekib katalüsaatori – Lewise happe – mõjul. Kõige sagedamini kasutatavad on AlCl 3, FeCl 3, FeBr 3, ZnCl 2.

DEKARBOKSÜLERIMINE, CO 2 elimineerimine karboksüülhapete karboksüülrühmast või nende soolade karboksülaatrühmast. Tavaliselt viiakse see läbi kuumutamisel hapete või aluste juuresolekul. Aromaatsed happed dekarboksüleeritakse reeglina karmides tingimustes, näiteks kuumutamisel kinoliinis metallhappe juuresolekul. pulbrid Selle meetodi abil saadakse Cu juuresolekul pürosliithappest furaan. Aromaatsete hapete DEKARBOKSÜÜLIMINE hõlbustatakse elektrofiilsete asendajate juuresolekul, näiteks trinitrobensoehape dekarboksüleerub, kui seda kuumutatakse temperatuurini 40-45 °C. D. Karboksüülhapete aurud kuumutatud katalüsaatorite kohal (Ca ja Ba karbonaadid, Al 2 O 3 jne) - üks ketoonide sünteesi meetodeid:



2RCOOH: RCOR + H 2 O + CO 2.

Karboksüülhapete naatriumsoolade DEKARBOKSÜÜLIMINE nende kontsentreeritud elektrolüüsil. vesilahused on alkaanide valmistamise oluline meetod. Halogeendekarboksüülimine - karboksüülrühma asendamine molekulis halogeeniga toimub LiCl ja Pb tetraatsetaadi toimel karboksüülhapetel, aga ka vabade halogeenide (Cl 2, Br 2, I 2) toimel karboksüülhapete sooladel, näiteks :

RCOOM RHal (M = Ag, K, Hg, T1).

Dikarboksüülhapete hõbedasoolad I 2 toimel muudetakse kergesti laktoonideks:


Olulist rolli mängib ka oksüdatiivne DEKARBOKSÜÜLIMINE – CO 2 eemaldamine karboksüülhapetest, millega kaasneb oksüdatsioon. Sõltuvalt kasutatavast oksüdeerivast ainest põhjustab selline DEKARBOKSÜÜLIMINE alkeene, estreid ja muid tooteid. Seega moodustub fenüüläädikhappe DEKARBOKSÜÜLIMISE käigus püridiin-N-oksiidi juuresolekul bensaldehüüd:

Sarnaselt karboksüülhapete soolade DEKARBOKSÜÜLIMISEga toimub organoelementide derivaatide ja estrite DEKARBOKSÜÜLEMINE, näiteks:


Karboksüülhapete dekarboksüülimisreaktsioonid on energeetiliselt soodne protsess, kuna selle tulemusena moodustub stabiilne CO 2 molekul. Dekarboksüülimine on tüüpiline hapetele, mille ά-asendis on elektrone eemaldav asendaja. Kahealuselisi happeid on kõige lihtsam dekarboksüleerida.



Kuumutamisel on oksaal- ja maloonhape kergesti dekarboksüülitud ning merevaik- ja glutaarhappe kuumutamisel moodustuvad tsüklilised anhüdriidid, mis on tingitud viie- või kuueliikmeliste heterotsüklite moodustumisest, millel on stabiilsed “pooltooli” ja “tooli” konformatsioonid. .

Bioloogilistes süsteemides toimuvad dekarboksüülimisreaktsioonid ensüümide - dekarboksülaaside - osalusel. Aminohapete dekarboksüülimine viib biogeensete amiinide moodustumiseni.

Aminohapete dekarboksüülimine viib biogeensete amiinide moodustumiseni.

Küllastunud alifaatsetes hapetes ilmub karboksüülrühma EA mõju tulemusena CH - happeline tsenter α-süsiniku aatomi juures. Seda näitavad selgelt halogeenimisreaktsioonid.

Halogeniid-asendatud happeid kasutatakse laialdaselt bioloogiliselt oluliste ühendite – hüdroksü- ja aminohapete – sünteesiks.

Dekarboksüleerimine

Karboksüülhapete dekarboksüülimisreaktsioon seisneb karboksüülrühma eemaldamises karboksüülhappemolekulist, mis toimub vastavalt järgmisele üldskeemile:

R-C(O)OH --> R-H + CO 2

Tuntumad reaktsioonid on äädik- ja bensoehapete dekarboksüülimine, mis viiakse läbi karboksüülhappe soola ja leelise segu kuumutamisel kõrgel temperatuuril:

H 3 C-C(O)ONa + NaOH --> CH 4 + Na 2 CO 3

Ph-C(O)ONa + NaOH --> PhH + Na 2 CO 3

Mitmed happed dekarboksüleeruvad vähesel kuumutamisel väga kergesti; üldiselt hõlbustab elektroaktseptor-asendajate olemasolu karboksüülhappe orgaanilises radikaalis dekarboksüülimisreaktsiooni, näiteks nitrometaani ja trinitrobenseeni saadakse vastavalt nitroäädik- ja trinitrobensoehappest:

O 2 N-CH 2 -C(O)OH --> O 2 N-CH 3 + CO 2

2,4,6-(NO2)3C6H2-C(O)OH ---> 1,3,5-(NO2)3C6H3 + CO2.

Dekarboksüülimine suhteliselt madalatel temperatuuridel on iseloomulik aromaatsetele karboksüülhapetele, mille aromaatses ringis on hüdroksüülrühmad orto- või para-asendis, näiteks gallushape, kergelt kuumutades muundub kergesti kolmeaatomiliseks fenooliks - pürogallooliks.

Atsetoäädik- ja maloonhape on väga kergesti dekarboksüülitud:

H3C-C(O)-CH2-C(O)OH --> H3C-C(O)-CH3 + CO2

HO-C(O)-CH2-C(O)OH --> H3 C-C(O)OH + CO 2

Viimane reaktsioon on mugavate preparatiivsete sünteesimeetodite aluseks, mida nimetatakse "maloon- ja atsetoäädikhappe estritel põhinevaks sünteesiks".

Dikarboksüülhapete dekarboksüülimist kasutatakse tsükliliste ketoonide saamiseks, näiteks adipiinhappe kuumutamine väikese koguse baariumoksiidiga võimaldab saada hea saagisega tsüklopentanooni:

HO-C(O)-(CH2)4-C(O)OH --> tsüklo-C4H8C=O + CO 2

Dekarboksüülimisreaktsioon on võtmeetapp sellistes reaktsioonides nagu Kolbe (karboksüülhappe soolade elektrolüüs), Simonini, Markwaldi, Deikin-Westi ja Borodin-Hunsdieckeri reaktsioonid.

Oksüdatiivne dekarboksüülimine. Kuumutamisel temperatuurini 260-300 o C laguneb bensoehappe vasesool fenüülbensoaadiks, süsinikdioksiidiks ja vaseks:

2 Cu --> C 6 H 5 - C(O)O-C ​​6 H 5 + CO 2 + Cu

Reaktsioon kulgeb läbi tsüklilise vaheoleku. Üks oksüdatiivse dekarboksüülimise võimalus on karboksüülhapete reaktsioon pliitetraatsetaadiga (oksüdeeriv aine) kaltsiumi või liitiumkloriidi (kloriidi anioonide allikas) juuresolekul. Reaktsioon toimub keevas benseenis ja põhjustab halogeenitud süsivesinike moodustumist:

R-C(O)-OH + Pb4 + 2 LiCl --> R-Cl + Pb 2 + CH 3 C(O)OLi + CH 3 C(O)OH

Dekarboksüülimisreaktsioonid on selliste biokeemiliste protsesside lahutamatud ja olulised etapid nagu alkoholkäärimine ja trikarboksüülhappe tsükkel.

Lingid

Kirjandus

  • K. V. Vatsuro, Mištšenko “Nimereaktsioonid orgaanilises keemias”, M.: Keemia, 1976.
  • J. J. Lee, Nominaalsed reaktsioonid. Orgaaniliste reaktsioonide mehhanismid, M.: Binom., 2006.

Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.

Sünonüümid:

Vaadake, mis on "dekarboksüülimine" teistes sõnaraamatutes:

    CO2 elimineerimine karboksüülhapete karboksüülrühmast Ensümaatiline lagundamine võib olla pöörduv (näiteks oksaloatsetaadi lagundamine koos püruvaadi moodustumisega) ja pöördumatu (näiteks aminohapete oksüdatiivne seedimine, mida katalüüsivad dekarboksülaasid, koensüümid jne. ) Bioloogia entsüklopeediline sõnastik

    CO2 eemaldamine karboksüülhapete karboksüülrühmast toimub tavaliselt dekarboksülaasi ensüümide osalusel. Ensümaatiline seedimine võib olla pöörduv (oksaloatsetaadi seedimine püruvaadiks) ja pöördumatu (aminohapete oksüdatiivne seedimine). Eriti oluline rakus...... Mikrobioloogia sõnaraamat

    - [de... + lat. süsi + gr. happeline] – COOH rühma eemaldamine orgaanilistest hapetest; on hädavajalik ainevahetuse ja lagunemise protsessis.Suur võõrsõnade sõnastik. Kirjastus "IDDK", 2007 ... Vene keele võõrsõnade sõnastik

    Nimisõna, sünonüümide arv: 1 detachment (8) ASIS Dictionary of Synonyms. V.N. Trishin. 2013… Sünonüümide sõnastik

    Süsinikdioksiidi eemaldamise protsess hapete karboksüülrühmast (vt karboksüül). Muude mittesüsivesinike puudumisel gr. D. molekulis viib süsivesinike moodustumiseni. Paljud nafta päritolu hüpoteesid omistavad suurt tähtsust osalemisele... ... Geoloogiline entsüklopeedia

    dekarboksüülimine- CO2 rühma eemaldamise reaktsioon karboksüülhapete karboksüülrühmast või nende soolade karboksülaatrühmast. [Arefjev V.A., Lisovenko L.A. Inglise-vene geeniterminite seletav sõnastik 1995 407 lk.] Teemad geneetika ET dekarboksüleerimine ... Tehniline tõlkija juhend

    Dekarboksüleerimine- * dekarboksüülimine * dekarboksüülimine on karboksüülrühmade, millest moodustub CO2, liikumine või kadumine orgaaniliste ühendite poolt. D. esineb dekarboksülaasi ensüümide toimel, mis katalüüsivad 51 positsiooni muundumist desoksüriboosiks, mitte... ... Geneetika. entsüklopeediline sõnaraamat

    Dekarboksüleerimine dekarboksüleerimine. CO2 rühma elimineerimise reaktsioon karboksüülhapete karboksüülrühmast või nende soolade karboksülaatrühmast. (

Autor: Chemical Encyclopedia I.L. Knunyants

DEKARBOKSÜLERIMINE, CO 2 elimineerimine karboksüülhapete karboksüülrühmast või nende soolade karboksülaatrühmast. Tavaliselt viiakse see läbi kuumutamisel hapete või aluste juuresolekul. Küllastunud monokarboksüülhapete DEKARBOKSÜÜLEMINE toimub tavaliselt karmides tingimustes. Seega viib Naatsetaadi kaltsineerimine naatriumi lubja liiaga CO 2 elimineerimiseni ja metaani moodustumiseni: CH 3 COONa + NaOH CH 4 + Na 2 CO 3. DEKARBOKSÜÜLIMINE on hõlbustatud sisaldavate hapete puhul a -elektronegatiivsete rühmade asukoht. Atsetoäädikhappe (valem I) ja nitroäädikhapete (II) lihtne DEKARBOKSÜLERIMINE on tingitud tsüklilisest üleminekuolekust:


D. nitroäädikhappe homoloogid - preparatiivne meetod nitroalkaanide saamiseks. Naib. Hõlbus on hapete DEKARBOKSÜÜLIMINE, mille karboksüülrühm on otseselt seotud mõne teise elektroofiga. rühmades. Näiteks püroviinamarihappe kuumutamine konts. H2SO4 põhjustab kergesti atseetaldehüüdi:

Samadel tingimustel oksaalhappe DEKARBOKSÜÜLIMISEL tekivad lisaks CO 2-le ka H 2 O ja CO. D. on samuti hõlbustatud, kui karboksüülrühm on ühendatud küllastumata C-aatomiga; Seega on atsetüleendikarboksüülhappe monokaaliumsoola DEKARBOKSÜÜLIMINE mugav meetod propioolhappe sünteesiks:

D. atsetüleenkarboksüülhape viiakse läbi toatemperatuuril juuresolekul. Cu soolad: HCCCOOH HC=CH + CO 2. Aromaatne happed dekarboksüleeritakse reeglina karmides tingimustes, näiteks kuumutamisel kinoliinis metallhappe juuresolekul. pulbrid Selle meetodi abil saadakse Cu juuresolekul pürosliithappest furaan. Aromaatsete hapete DEKARBOKSÜÜLIMIST soodustab elektrof. asendajad, näiteks trinitrobensoehape dekarboksüleeritakse, kui seda kuumutatakse temperatuurini 40-45 °C. D. karboksüülhapete aurud kuumutatud katalüsaatorite kohal (Ca ja Ba karbonaadid, Al 2 O 3 jne) - üks ketoonide sünteesi meetoditest: 2RCOOH: RCOR + H 2 O + CO 2. Kahe happe segu DEKARBOKSÜÜLIMISEL moodustub ebasümmeetriliste ja sümmeetriliste ketoonide segu. Karboksüülhapete naatriumsoolade DEKARBOKSÜÜLIMINE nende kontsentreeritud elektrolüüsil. vesilahused (vt Kolbe reaktsioonid) on alkaanide valmistamise oluline meetod. Preparatiivse tähtsusega DEKARBOKSÜLIMISE reaktsioonid hõlmavad halogeeni dekarboksüülimist – karboksüülrühma asendamist molekulis halogeeniga. Reaktsioon toimub LiCl (või N-bromosuktsiinimiidi) ja Pb-tetraatsetaadi mõjul karboksüülhapetele, samuti vabade halogeenide (Cl 2, Br 2, I 2) mõjul. karboksüülhapete soolad, näiteks: RCOOM RHal (M = Ag, K, Hg, T1). Dikarboksüülhapete hõbedasoolad I 2 toimel muudetakse kergesti laktoonideks:


Olulist rolli mängib ka oksüdatsioon. DEKARBOKSÜLERIMINE – CO 2 eemaldamine karboksüülhapetest, millega kaasneb oksüdatsioon. Sõltuvalt kasutatavast oksüdeerivast ainest põhjustab selline DEKARBOKSÜÜLIMINE alkeene, estreid ja muid tooteid. Seega moodustub fenüüläädikhappe DEKARBOKSÜÜLIMISE käigus püridiin-N-oksiidi juuresolekul bensaldehüüd:

Sarnaselt karboksüülhapete soolade DEKARBOKSÜÜLIMISEga toimub orgaaniliste elementide derivaatide ja estrite DEKARBOKSÜÜLIMINE, näiteks:


Estrite degeneratsioon viiakse läbi ka aluste (alkoholaadid, amiinid jne) toimel alkoholi (vesilahuses) või Li ja Na kloriidide toimel DMSO-s. Ensümaatiline DEKARBOKSÜLATSIOON on väga oluline erinevates metaboolsetes protsessides.Selliseid reaktsioone on kahte tüüpi: lihtne DEKARBOKSÜLATSIOON (pöörduv reaktsioon) ja oksüdatiivne DEKARBOKSÜLATSIOON, mille käigus toimub esmalt DEKARBOKSÜLATSIOON ja seejärel substraadi dehüdrogeenimine. Viimase tüübi järgi toimub ensümaatiline DEKARBOKSÜLATSIOON püruviin- ja a -ketoglutaarhapped on süsivesikute, rasvade ja valkude lagunemise vaheproduktid (vt Trikarboksüülhappe tsükkel). Samuti on laialt levinud aminohapete ensümaatiline DEKARBOKSÜLERIMINE bakterites ja loomades.

Keemia entsüklopeedia. 2. köide >>

Loeng nr 12

KARBOKSÜÜLHAPPED

Plaan

1. Saadamise meetodid.

2. Keemilised omadused.

2.1. Happelised omadused.

2.3. Reaktsioonid a -süsiniku aatom.

2.5. Taastumine.

2.6. Dikarboksüülhapped.


Loeng nr 12

KARBOKSÜÜLHAPPED

Plaan

1. Saadamise meetodid.

2. Keemilised omadused.

2.1. Happelised omadused.

2.2. Nukleofiilsed asendusreaktsioonid.
Karboksüülhapete funktsionaalsed derivaadid.

2.3. Reaktsioonid a -süsiniku aatom.

2.5. Taastumine.

2.6. Dikarboksüülhapped.

1. Saadmismeetodid

2. Keemiline
omadused

Karboksüülhapped sisaldavad karboksüülrühma, milles nad on otseselt seotud
karbonüülrühm ja hüdroksüülrühm. Nende vastastikune mõju määrab uue
karbonüülühendite omadustest erinevate omaduste kompleks ja
hüdroksüülderivaadid. Karboksüülhapetega seotud reaktsioonid kulgevad vastavalt
järgmised põhijuhised.

    1. COOH rühma vesiniku asendamine all
      põhjendus ( happelised omadused).
    2. Koostoime nukleofiilsete reagentidega
      karbonüüli süsinikuaatomi juures ( funktsionaalsete derivaatide moodustamine ja
      taastumine)
    3. Reaktsioonid a -süsiniku aatom
      (halogeenimine)
    4. Dekaboksüülimine

2.1. Happeline
omadused

Karboksüülhapped on ühed tugevamad orgaanilised happed. Nende vesi
lahused on happelised.

RCOOH + H2O = RCOO - +
H3O+

Karboksüülhapete kõrge happesuse põhjused ja
selle sõltuvus süsivesinikradikaali asendajate olemusest oli
varem käsitletud (vt loeng nr 4).

Karboksüülhapped moodustavad soolasid, kui
interaktsioon aktiivsete metallide ja enamiku alustega.

Suheldes tugeva anorgaanilisega
happed, võivad karboksüülhapped lisamisel avaldada aluselisi omadusi
prooton karbonüülhapniku aatomil.

Kasutatakse karboksüülhapete protoneerimist
karboksüülrühma aktiveerimiseks nukleofiilsetes asendusreaktsioonides.

Molekulis samaaegse esinemise tõttu
happelised ja aluselised tsentrid, karboksüülhapped moodustavad molekulidevahelised
vesiniksidemeid ja eksisteerivad peamiselt dimeeridena (vt loeng nr 2).

2.2. Nukleofiilsed asendusreaktsioonid.
Karboksüülhapete funktsionaalsed derivaadid.

Karboksüülhapete reaktsioonide peamine tüüp on
interaktsioon nukleofiilidega funktsionaalsete derivaatide moodustamiseks.
Karboksüülhappeid ja nende funktsionaalsust ühendavad interkonversioonid
tuletised on näidatud diagrammil.

Skeemil näidatud ühendused sisaldavad
atsüülrühm Ajal
nende vastastikused teisendused, läheb see muutumatul kujul ühest ühendist üle
teine ​​nukleofiiliga kombineerides. Selliseid protsesse nimetatakse atsüülimine,
ja karboksüülhapped ja nende funktsionaalsed derivaadid – atsüülimine
reaktiivid
. Üldiselt võib atsüülimisprotsessi kujutada
järgmine diagramm.

Seega on atsüülimine
nukleofiilse asendusprotsess karbonüüli süsinikuaatomi juures.

Vaatleme reaktsioonimehhanismi üldises vormis ja
võrrelge seda reklaamiga N -reaktsioonid
aldehüüdid ja ketoonid. Nagu karbonüülühendite puhul, algab reaktsioon
nukleofiilide rünnakust karbonüüli süsinikuaatomile, millel on tõhus
positiivne laeng. Samal ajal puruneb
lk -moodustub süsinik-hapnik side tetraeedriline
vahepealne
. Vaheühendi edasise muundamise teed karbonüül- ja
atsüülühendid on erinevad. Kui karbonüülühendid annavad produkti ühinemine, siis eemaldavad atsüülühendid rühma X ja annavad saaduse asendused.


Erineva käitumise põhjus atsüül- ja
karbonüülühendid - potentsiaalse lahkuva rühma X erineva stabiilsusega.
Aldehüüdide ja ketoonide puhul on see hüdriidianioon H — või karbonanioon R, mis oma suure aluselisuse tõttu on
äärmiselt vaesed lahkuvad rühmad. Atsüülühendite puhul X
palju stabiilsem lahkuv rühm (Cl
— ,
RCOO - , RO - , NH 2 - ), mis võimaldab selle aniooni kujul elimineerida
X
või konjugeeritud hape
NH.

Reaktiivsus suunas
karboksüülhapetel ja nende funktsionaalsetel derivaatidel on vähem nukleofiile kui
aldehüüdid ja ketoonid, kuna karbonüülrühma efektiivne positiivne laeng
nende süsinikuaatom on madalam tänu X rühma + M- efektile.

Atsüülrühma aktiivsus suureneb tingimustes
happekatalüüs, kuna protoneerimine suurendab efektiivsust
süsinikuaatomi positiivne laeng ja muudab selle ründamise lihtsamaks
nukleofiil.

Vastavalt derivaatide atsüülimisvõimele
karboksüülhapped on paigutatud järgmisele reale vastavalt vähenemisele
X rühma +M-efekt.

Selles seerias saab eelnevaid tingimusi saada aadressilt
järgnev vastava nukleofiili atsüülimine. Rohkema saamise protsess
tõttu praktiliselt puuduvad aktiivsed atsüülimisreaktiivid vähemaktiivsetelt
ebasoodne tasakaaluasend kõrgema aluselisuse tõttu
lahkuv rühm võrreldes ründava nukleofiiliga. Kõik funktsionaalsed
derivaate saab otse hapetest ja muundatakse nendeks
hüdrolüüsi ajal.

Happekloriidid ja anhüdriidid

Kviitungi meetodid

Happekloriidid valmistatakse reageerides
karboksüülhapped koos fosfori ja väävelhalogeniididega.

RCOOH + SOCl 2 ® RCOOCl + SO 2 +
HCl

RCOOH + PCl 5 ® RCOOH + POCl 3 +
HCl

Anhüdriidid moodustuvad karboksüülhapetest all
fosforoksiidi (V) toime.

Võib valmistada segaanhüdriide
karboksüülhappe soolade atsüülimine happekloriididega.



happekloriidid ja anhüdriidid.

X happekloriidid ja anhüdriidid on kõige reaktsioonivõimelisemad derivaadid
karboksüülhapped. Nende reaktsioonid nukleofiilidega toimuvad kergetes tingimustes, ilma
katalüsaator ja on praktiliselt pöördumatu.

Segatud anhüdriidide kasutamisel koos
nukleofiil ühendab nõrgema happe jäägi ja tugevama happe aniooni
hape mängib lahkuva rühma rolli.


IN
segaanhüdriidid mängivad olulist rolli biokeemilistes atsüülimisreaktsioonides
karboksüülhapped ja fosforhape – atsüülfosfaadid ja asendatud atsüülfosfaadid. KOOS
nukleofiil ühineb orgaanilise happe jäägi ja atsüülfosfaadi aniooniga
toimib hea lahkuva rühmana.



Estrid

Kviitungi meetodid

RCOO— Na+ + R Cl ® RCOOR + NaCl Estrite valmistamise kõige olulisem meetod on esterdamisreaktsioon. Reaktsioon kulgeb nukleofiilse asendusena
karboksüülrühm.

Karboksüülhapped on nõrgalt atsüülivad
reaktiivid OH rühma olulise +M mõju tõttu. Tugevuste kasutamine
nukleofiilid, mis on ka tugevad alused (näiteks
peamine katalüüs), on sel juhul võimatu, kuna need muudavad süsinikku
happed veelgi vähem reageerivateks karboksüülhapete sooladeks. Reaktsioon viiakse läbi
happekatalüüsi tingimustes. Happekatalüsaatori roll on nagu juba
väidetavalt suurendab süsinikuaatomi efektiivset positiivset laengut
karboksüülrühm ja lisaks OH-rühma protoneerimine etapis
elimineerimine muudab selle heaks lahkumisgrupiks - H 2 O.


Esterdamisreaktsiooni kõik etapid
pööratav. Tasakaalu nihutamiseks esterdamisprotsessi suunas kasutage
ühe reagendi liig või saaduste eemaldamine reaktsioonipiirkonnast.

Nukleofiilsed asendusreaktsioonid
alkoksükarbonüülrühm.

Estrid on nõrgemad atsüülivad ained.
reaktiivid kui anhüdriidid ja happekloriidid. S N -alkoksükarbonüülrühma reaktsioonid kulgevad rohkem
karmides tingimustes ja nõuavad happe- või alusekatalüüsi. Kõige tähtsam
seda tüüpi reaktsioonid on hüdrolüüs, aminolüüs ja
ümberesterdamine
.

Hüdrolüüs.

Estrid hüdrolüüsivad, moodustades karboksüülhapete mõjul
happed või leelised.

Estrite happeline hüdrolüüs on esterdamise pöördreaktsioon.

Happe hüdrolüüsi mehhanism hõlmab samu etappe nagu
ja esterdamisprotsess, kuid vastupidises järjekorras.

Estrite aluseline hüdrolüüs nõuab
ekvimolaarses koguses leelist ja kulgeb pöördumatult.

RCOOR + NaOH ® RCOO - Na + + R OH

Aluselise katalüüsi põhiolemus on kasutada
nõrga nukleofiili asemel vesi, tugevam nukleofiil -
hüdroksiidi ioon.


Protsessi pöördumatus
mille tagab madal reaktiivsus nukleofiilide suhtes
hüdrolüüsi saadus – karboksülaadi anioon.

Ümberesterdamine.

Nukleofiili roll ümberesterdamise reaktsioonis
teostab alkoholimolekul. Protsessi katalüüsivad happed või
põhjustel.


Reaktsioonimehhanism on sarnane kompleksi hüdrolüüsiga
eetrid. Ümberesterdamine on pöörduv protsess. Tasakaalu nihutamiseks paremale
on vaja kasutada suures koguses lähtealkoholi. Reaktsioon
ümberesterdamist kasutatakse rasvhapete estrite tootmiseks
triatsüülglütseriididest (vt lk 18)

Aminolüüs.

Estrid atsüleerivad ammoniaaki ja amiine koos
karboksüülhapete amiidide moodustumine.

Karboksüülhapete amiidid

Amiidrühma struktuur

A keskmist rühma leidub paljudes bioloogiliselt olulistes ühendites,
peamiselt peptiidides ja valkudes (peptiidside). Tema elektrooniline ja
ruumiline struktuur määrab suuresti nende bioloogilised
toimiv.

Amiidrühm on p-p - konjugaatsüsteem, milles see esineb
lämmastikuaatomi p-orbitaali täiendav kattumine
lk -kommunikatsiooni orbitaal
süsinik-hapnik.

See elektrontiheduse jaotus
põhjustab C-N sideme ümber pöörlemise energiabarjääri suurenemist 60-ni.
90 kJ/mol. Selle tulemusena on amiidsidemel lame struktuur ja sideme pikkused
C-N ja C=O väärtused on vastavalt tavalisest väiksemad ja suuremad.
kogused

C-N sideme ümber ei toimu vaba pöörlemist
viib amiidide olemasoluni cis- Ja transs-isomeerid. Sest
enamik amiide, eelistatakse seda transs- konfiguratsioon.

Peptiidsidemel on ka transs-konfiguratsioon, milles aminohappejääkide kõrvalradikaalid
üksteisest kõige kaugemal

Kviitungi meetodid

Nukleofiilsed asendusreaktsioonid
karboksamiidrühm.

Amiidid on karboksüülhapete kõige vähem reageerivad derivaadid. Neile
on teada hüdrolüüsireaktsioonid, mis toimuvad karmides tingimustes
hapete või leeliste vesilahused.

Reaktsioonimehhanismid on sarnased kompleksi hüdrolüüsiga
eetrid. Erinevalt estri hüdrolüüsist, happelisest ja aluselisest hüdrolüüsist
amiidid kulgevad pöördumatult.

2.3. Reaktsioonid a - süsinik
aatom

Karboksüülhappeid sisaldavad a -vesiniku aatomid,
reageerivad broomiga fosfori juuresolekul, moodustades eranditult
a -bromoderivaadid
(Gell-Forhald-Zelinsky reaktsioon
)

Halogeen a -halogeenitud happed on kergesti asendatavad
nukleofiilsete reaktiivide toime. Sellepärast
a -halogeenitud happed
on lähteained paljude asendatud ühendite sünteesimisel
a -positsioon
happed, sealhulgas
a -amino- ja a -hüdroksühapped.

2.4.
Dekarboksüleerimine

Dekarboksüülimine on CO 2 eemaldamine karboksüülhapetest või nende sooladest. Dekarboksüleerimine
viiakse läbi kuumutamisel hapete või aluste juuresolekul. Samas, kuidas
Reeglina asendatakse karboksüülrühm vesinikuaatomiga.

Asendamata monokarboksüülhapped
dekarboksülaat karmides tingimustes.

Dekarboksüülimist soodustab nende olemasolu
elektrone tõmbavad asendajad sisse a-positsioon.

Ensümaatiline on oluline
keto-, amino- ja hüdroksühapete dekarboksüülimine organismis (vt loeng nr 14 ja
16).

Dekarboksüülimine kuumutamise teel (kuiv
destilleerimine) karboksüülhapete kaltsiumi- ja baariumisoolade saamise meetod
ketoonid.

2.5.
Taastumine.

Karboksüülhapped, happekloriidid, anhüdriidid ja estrid
vähendatakse LiAlH 4 võrra esmaseks
alkoholid

Happekloriide saab redutseerida
aldehüüdid (vt loeng nr 11).

Karboksüülhapete amiidide redutseerimisel
tekivad amiinid.

3. Dikarboksüülhapped

Dikarboksüülhapped sisaldavad kahte karboksüülrühma. Kõige ligipääsetavam
on lineaarse struktuuriga happed, mis sisaldavad 2 kuni 6 süsinikuaatomit. Nende
struktuur ja valmistamismeetodid on toodud tabelis 9. bakterid

Dikarboksüülhapete keemilised omadused
põhimõtteliselt sarnased monokarboksüülhapete omadustega. Nad annavad kõik reaktsioonid
karboksüülrühmale iseloomulik. Sel juhul saab selle kätte
funktsionaalsed derivaadid (happekloriidid, anhüdriidid, estrid, amiidid) nagu
üks või mõlemad karboksüül
rühmad. Dikarboksüülhapped on happelisemad kui monokarboksüülhapped.
karboksüülrühma –I efekti tõttu. Nagu vahemaa
karboksüülrühmade korral väheneb dikarboksüülhapete happesus (vt tabelit.
9).

Lisaks on dikarboksüülhapetel mitmeid
spetsiifilised omadused, mille määrab molekulis kahe
karboksüülrühmad.

Dikarboksüülhapete suhe
küte.

Dikarboksüülhapete muundumine kuumutamisel
sõltuvad karboksüülrühmi eraldava ahela pikkusest ja määratakse
termodünaamiliselt stabiilse viie- ja kuueliikmelise moodustamise võimalus
tsüklid.

Oksaal- ja maloonhapete kuumutamisel
toimub dekarboksüülimine.

Merevaik-, glutaar- ja maleiinhape at
kuumutamisel eraldub vesi kergesti, moodustades viie- ja kuueliikmelise tsükli
anhüdriidid.

Adipiinhape kuumutamisel
dekarboksülaadid, moodustades tsüklilise ketooni, tsüklopentanooni.

Polükondensatsiooni reaktsioonid

D ikarboksüülhapped reageerivad diamiinidega ja dioolid nendega
polüamiidide ja polüestrite moodustamine, mida kasutatakse
sünteetiliste kiudude tootmine.

Bioloogiliselt olulised dikarbonaadid
happed.

Oksaalhape moodustab halvasti lahustuvaid sooli, näiteks
kaltsiumoksalaat, mis ladestuvad kividena neerudesse ja põide.

merevaikhape osaleb ainevahetusprotsessides, mis toimuvad
keha. See on trikarboksüülhappe tsükli vaheühend.

fumaarhape, erinevalt maleiinist , looduses laialt levinud, osaleb protsessis
ainevahetust, eriti trikarboksüülhappe tsüklis.

Küllastunud süsivesinike allikad on nafta ja maagaas. Maagaasi põhikomponendiks on kõige lihtsam süsivesinik metaan, mida kasutatakse otse või töödeldakse. Samuti töödeldakse, puhastatakse ja purustatakse maa sügavusest kaevandatud õli. Enamik süsivesinikke saadakse nafta ja muude loodusvarade töötlemisel. Kuid märkimisväärne kogus väärtuslikke süsivesinikke saadakse kunstlikult, sünteetiline viise.

Süsivesinike isomerisatsioon

Isomerisatsioonikatalüsaatorite olemasolu kiirendab hargnenud karkassiga süsivesinike moodustumist lineaarsetest süsivesinikest. Katalüsaatorite lisamine võimaldab reaktsiooni toimumise temperatuuri veidi alandada.
Isooktaani kasutatakse lisandina bensiini tootmisel, nende detonatsioonivastaste omaduste suurendamiseks ja ka lahustina.

Alkeenide hüdrogeenimine (vesiniku lisamine).

Krakkimise tulemusena tekib suur hulk kaksiksidemega küllastumata süsivesinikke – alkeene. Nende arvu saab vähendada, lisades süsteemi vesinikku ja hüdrogeenimise katalüsaatorid- metallid (plaatina, pallaadium, nikkel):

Krakkimist hüdrogeenimiskatalüsaatorite juuresolekul vesiniku lisamisega nimetatakse pragunemise vähendamine. Selle peamised tooted on küllastunud süsivesinikud. Seega rõhu tõus pragunemise ajal ( kõrgsurve pragunemine) võimaldab vähendada gaasiliste (CH 4 – C 4 H 10) süsivesinike hulka ja suurendada vedelate süsivesinike sisaldust, mille ahela pikkus on 6-10 süsinikuaatomit, mis on bensiini aluseks.

Tegemist oli tööstuslike meetoditega alkaanide tootmiseks, mis on põhilise süsivesinike tooraine – nafta – tööstusliku töötlemise aluseks.

Vaatame nüüd mitmeid alkaanide tootmise laborimeetodeid.

Karboksüülhapete naatriumsoolade dekarboksüülimine

Äädikhappe naatriumsoola (naatriumatsetaadi) kuumutamine leelise liiaga viib karboksüülrühma elimineerimiseni ja metaani moodustumiseni:

Kui võtate naatriumatsetaadi asemel naatriumpropionaati, moodustub etaan, naatriumbutanoaadist - propaanist jne.

Wurtzi süntees

Kui haloalkaanid interakteeruvad leelismetalli naatriumiga, tekivad küllastunud süsivesinikud ja leelismetalli halogeniid, näiteks:

Leelismetalli toimel halogeenitud süsivesinike segule (nt bromoetaan ja bromometaan) moodustub alkaanide segu (etaan, propaan ja butaan).

!!! Wurtzi sünteesireaktsioon viib küllastunud süsivesinike ahela pikenemiseni.

Wurtzi sünteesi aluseks olev reaktsioon kulgeb hästi ainult haloalkaanidega, mille molekulides on halogeeniaatom seotud primaarse süsinikuaatomiga.

Karbiidide hüdrolüüs

Kui mõnda oksüdatsiooniastmes -4 süsinikku sisaldavat karbiidi (näiteks alumiiniumkarbiidi) töödeldakse veega, tekib metaan.