ALKOHOLER
R-OH
Del C-2007
Funktionell grupp -OH (alifatisk bunden)
Derivat av kolväte där - H byts ut mot - OH
Namnges genom att -ol läggs till motsvarande kolväte (-an → -anol)
CH3 OH
Metanol
CH3 CH2 OH
Etanol
OH
CH3 CH CH3
2-propanol isopropanol
CH3 CH2 CH2 CH2 OH
1-butanol
primär alkohol
OH
CH3 CH2 CH CH3
2-butanol
sekundär alkohol
CH3
CH3 C OH
CH3
2-metyl-2-propanol
tertiär alkohol
Alkoholgruppen som substituent: hydroxi-
HO
OH
4-isopropyl-2-heptanol
Flervärda alkoholer
CH2 OH
CH2 OH
Etandiol
etylenglykol
3-hydroxi-4-metylcyklohexen
CH2 OH
CH OH
CH2 OH
1,2,3-propantriol
glycerol
Fysikaliska egenskaper R-OH
Vätebindningar medför att smältpunkt och kokpunkt
är högre för alkoholer än för vanliga alkaner
R
O
R
O
H
R
O
H
H
R
O
H
Vätebindning
H
O
Lägre alkoholer är lösliga i vatten
R
H
R
H
O H
O H
O
H
O
H
H
R= kolvätekedja < 4 kolatomer är vattenlöslig
Högre alkoholer har liknande egenskaper som alkaner
H
OH
CH3
OH
starkt polär
H
R O
CH3 CH2 OH
H
O
H
CH3 CH2 CH2 OH
CH3 CH2 CH2 CH2 OH
OH
opolära del
polär del
Lipofil
Hydrofil
avtagande
polära
egenskaper
O H
H
H
O
Vätebindning
Framställning:av alkoholer: exempel:
Hydratisering:
CH2
CH2
H2 O / H2 SO4
CH3 CH2 OH
Etanolproduktion i USA
Oxidation av alkener
OH
KMnO4
OH
Utspädd
Substitution:
CH3 Br
CH3
CH3
C Br
CH3
OH
H2O
H
CH3 OH
CH3
CH3
C OH
CH3
+ MnO2
ETRAR
R-O-R
CH3
CH3 CH2
Namnges: Alkyl alkyl eter
O CH3
dimetyleter
O CH2 CH3
dietyleter ("vanlig" eter)
Fysikaliska egenskaper:
Kokpunkt lägre än motsvarande alkohol, etanol
Etrar är generellt rel. oreaktiva, vattenolösliga, eldfarliga lösningsmedel.
Framställning:
CH3 CH2 OH
H2 SO4
+ CH3 CH2 OH
CH3 CH2
O CH2 CH3
130-140 OC
CH3 CH2 O
+ CH3 CH2 CH2
Br
CH3 CH2 O CH2 CH2 CH3
etylpropyleter
fenylmetyleter
OCH3
anisol
CH3
CH3
tert. butylmetyleter (TBME)
O
CH3
CH3
Vanlig tillsats i bensin (5-15%)
Eter som substituent: alkoxi
OCH3
2,5-dimetoxi-3-hepten
OCH3
Organiska SVAVEL-föreningar–analoger till syreföreningar
CH3 CH2 SH
CH3 CH2 S CH2 CH3
R S S R
Ethanethiol
Diehtyl sulfide
A disulfide
Alcohol analogue
Ether-analogue
Generellt mycket illa luktande ämnen
Peroxide analogue
Aromatiska kolväten
Bensen - den enklaste aromaten
Plan sp2 -hybridiserad ring
elektronerna är delokaliserade runt i ringen
vilket kan beskrivas med resonansstrukturer
Resonanshybrid
(sammanfattad struktur)
Resonansstrukturer
(enskilda strukturer)
Substituerade aromater
CH3
CH3
CH3
CH3
CH CH2
CH3
CH3
Toluen
(metylbensen)
1,2-Dimetylbensen
orto-xylen
CH3
1,3-Dimetylbensen 1,4-Dimetylbensen
meta-xylen
para-xylen
Styren
Som substituent betecknas bensenringen (C6 H5 -) fenyl och förkortas PhStyren heter då fenyleten med ett systematiskt namn
Polycykliska aromatiska kolväten
Naftalen
Antracen
Fenantren
Benspyren
Några exempel
Ph
Br
8
1
5
4
7
CH3
3
6
4-brommetylbensen
(p-bromtoluen)
5-fenyl-2-hepten
2
2-etylnaftalen
RESONANSFORMLER.
Ex.
Karboxylsyror, Nitrometan och nitrobensen.
O
R C
O
R C
O
O
O
O
CH3
CH3
N
N
O
O
Nitrometan
O
O
N
O
O
N
O
O
O
N
O
N
O
O
N
Nitrobensen
Regler för resonansstrukturformler
1)
Valensreglerna måste gälla
skalet)
(oktettregeln: 8 elektroner i yttre
2)
Resonansstrukturformlerna får bara skilja sig åt i omfördelningen av
elektroner. Inga σ–bindningar får brytas, bara π–bindningar och
e—par får ändras.
Avgörande för stabiliteten hos olika resonansstrukturer
1)
De strukturer som har flest kovalenta bindningar är stabilast
2)
Så lite laddningsseparation som möjligt
3)
Det mest elektronegativa atomslaget får den negativa laddningen
FENOLER
Ar-OH
• föreningar med en hydroxylgrupp bunden direkt till en aromatisk ring
• reagerar olika jämfört med alkoholer R-OH.
OH
OH
OH
fenol
1-naftol
OH
bensylalkohol
Obs! ingen fenol
2-naftol
Ar-OH
Ph-OH
= R-OH
• Fenoler är svaga syror:
OH
CH3 CH2 OH
O
+
Bas
+
Bas
+
CH3 CH2
O
+
H Bas
pKa ! 10
H Bas
pKa ! 16
• Fenoxidjonen är resonansstabiliserad:
O
O
O
O
Resonansstrukturer förklarar elektronfördelningen.
Resonanshybrid av fenolat anjonen
!"
O
!"
!"
!" = något högre
elektrontäthet
!"
O
Aminer
Namnges med alkyl följt av ordet amin.
H
CH3
CH3 N H
CH3 N H
metylamin
dimetylamin
primär
CH3
CH3
CH3 N CH3
CH3 N CH3
CH3
trimetylamin
tetrametylammonium jon
sekundär!!!!!!!!!!!!! tertiär!!!!!!!!!
!!kvartenär
Sekundära och tertiära aminer namnges genom att den mest komplexa (flest
kol) alkylgruppen bildar basnamn och övriga alkylgrupper bundna till kvävet
behandlas som substituenter med prefixet NNH2
NH
propylamin
N
N-etylpropylamin
N-etyl-N-metylpropylamin
Aminogruppen kan även behandlas som substituent och betecknas då
aminoEx
NH2
CH3 CH CH3
2-aminopropan
Aminer är baser:
CH3 CH2 NH2 + H-Cl
CH3 CH2 NH3 Cl (aq)
Organisk motsvarighet till ammoniak
Framställning några ex:
CH3 CH2 Br +
NH3
R-CH2 Br
+ Na N3
R-CH2 Br
+ NaCN
CH3 CH2 NH3 Br
R-CH2 N3
R CH2 CN
SN2
+
LiAlH4
R-CH2 NH2
H2
Pt
R CH2CH2 NH2
Reduktion
Aminer kan på samma sätt som alkoholer ge vätebindning, med t ex annan
amin eller vatten, genom aminogruppens väten och kvävets fria elektronpar.
Anilin – en aromatisk bas
NH2
Anilin är en svagare bas än etylamin
H
N
H
H
N
H
H
N
H
H
N
Resonans ger lägre elektrontäthet på kvävet
H
!
H
N
H
lägre basstyka
Några vanliga aromatiska aminer
NH2
anilin
NH2
NH2
NH2
3-metylanilin
m-toluidin
2-metylanilin
o-toluidin
4-metylanilin
p-toluidin
Kväveinnehållande aromater
O
H 3C
H
N
CH3
N
Pyridin
N
O
C H3
N
N
N
N
C H3
Nikotin
H
Koffein
N
H
N
Histidin
en aminosyra
COOH
NH2
NH2
I DNA och RNA ingår bl.a.
NH2
N
N
N
N
N
H
Adenin- en purin bas
O
N
H
Cytosin - en pyrimidin bas
DNA ( eller RNA) strängarna hålls ihop med vätebindningar mellan en
purinbas och en annan pyrimidinbas.
Mera om dessa i Biokemikurser.
Organiska föreningars löslighet i olika lösningsmedel
Organiska föreningar har olika lösninghet beroende på funktionell grupp, antalet
alifatiska eller aromatiska kolatomer, men även kolkedjans grening kan spela roll.
Principen ”lika löser lika” gäller. Sålunda löser sig opolära lösningsmedel i opolära
lösningsmedel som t ex eter eller diklormetan, medan polära föreningar generellt
visar löslighet i vatten.
Starka till molära vattenlösningar av NaOH, NaH CO3, HCl samt konc H2SO4 kan med
vissa funktionella grupper visa radikalt skild löslighet jämfört med bara vatten.
Vattenlösliga föreningar:
Organiska salter:
R-COO-Na+
salt av karboxylsyra
R-NH3+ Clsalt av amin
För vissa funktionella grupper med växande homolog kolvätekedja kan löslighet gå
från vattenlöslig till icke-vattenlöslig. För föreningar som innehåller en eller flera av
grupperna -OH, -NH2, -COOH, -CONH2 går gränsen för vattenlöslighet vid 4-5
kolatomer per grupp. Dessa grupper innehåller väten och kan vätebinda med vatten.
Föreningar med grenade kolkedjor har högre vattenlöslighet än motsvarande raka
föreningar.
Eterlösliga föreningar
Alla föreningar som innehåller högst en funtionel grupp är lösliga i eter.
Undantag är HCONH2 metanamid (formamid) och CH3CONH2 etanamid (acetamid).
Föreningar som innehåller flera funtionella grupper kan ibland vara svårlösliga.
Olösliga i eter är:
salt av karboxylsyra
salt av amin
R-COO-Na+
R-NH3+ Cl-
Lösliga i 2M NaOH
Starka syror- Karboxylsyror R-COOH + NaOH → R-COO-Na+ + H2O
Svaga syror: Fenoler
Ar-OH + NaOH → Ar-O-Na+
+ H2 O
Dessutom alla vattenlösliga föreningar, utom aminsalter som frigör aminen under
basiska betingelser:
R-NH3+ Cl- + Bas → R-NH2 + Bas-H+ ClLösliga i 1 M NaHCO3 (natriumvätekarbonat)
Starka syror: Karboxylsyror
R-COOH + NaOH →
Lösliga i 4 M HCl
Baser: Aminer
R-NH2 + HCl
R-COO-Na+ + H2O
→ R-NH3+ Cl-
Dessutom alla vattenlösliga föreningar. Vattenlösliga salter av syror frigör syra från
salt
R-COO-Na+ (aq) + HCl(aq) → R-COOH (ej aq) + NaCl (aq)
Lösliga i konc H2SO4
Konc. H2SO4 löser eller reagerar med alla föreningar UTOM följande:
Alifatiska kolväten ( R-H)
Aromatiska kolväten (Ar-H)
Alkylhalogenider (R-X)
Arylhalogenider (Ar-X
Organiska föreningar och lösningsmedel.
Organiska föreningar som kan bli joner genom att ta upp eller avge väten är
speciellt viktiga i våra biologiska system, eftersom de då kan vara lipofila
(fettlösliga) i neutral oladdad form men hydrofila (vattenlösliga) i laddad form.
I många viktiga signalsubstanser, läkemedel mm ingår kväveföreningar, vars amin
grupper kan protoniseras och deprotoniseras. De kan därmed vara vattenlösliga
innanför och utanför cellväggar, men även vara lipofila så att de kan penetrera en
cellvägg.
EXTRAKTION
fördelning av ämnen i olika lösningsmedel
Generellt är salter vattenlösliga och neutrala organiska föreningar icke
vattenlösliga. Neutrala föreningar är lösliga i opolära lösningsmedel.
Genom att ändra pH på vattenlösningen kan ett organiskt ämne bli laddat och ingå
i ett vattenlösligt saltpar.
Främst gäller detta följande funktionella grupper:
Bas
R NH2 (org)
+
H-Cl (aq)
R NH3 Cl (aq)
Aminer
Stark Syra
R COOH (org)
+ NaOH (aq)
R COO Na (aq)
Karboxylsyror
Svag syra
Ph OH (org)
+
NaOH (aq)
Ph O Na (aq)
Fenoler
Genom skakning fördelas ett ämne mellan faserna (lösningsmedlen)
beroende på dess löslighet i respektive fas.
