Invat La Chimie - Amine, Compusi Carbonilici, Compusi Carboxilici, Derivati Functionali [PDF]

Zitiervorschau

rno~e.\~

fnvat la chimie

Cuvant inainte Te pregate?ti pentru admiterea la medicina sau bacalaureat? Cu acest ghid de teorie poti obtine punctaj maxim. Este realizat conform programei pentru medicina ?i bacalaureat, 1ntr-un mod u~or de parcurs, organizat. Reactiile sunt explicate ?i colorate, este inclusa teoria din exercitiile manualelor, contine notiuni ce se regasesc printre subiectele de admitere, simulare ?i examen. Pentru o admitere de succes, trebuie ~tiut tot ce am cuprins 'in acest ghid (inclusiv conditiile de reactie, valorile numerice, temperaturile ?i utilizarile) ! Tn programa de bacalaureat nu intra capitolul de amine ~i compu~i carbonilici. De la capitolul de derivati functionali ai acizilor carboxilici, intra doar partea de grasimi ?i agenti tensioactivi (sapunuri ?i detergenti).

La finalul fiecarui capitol aveti ata?ate 2-3 foi unde puteti sa va notati reactii, probleme, notiuni de teorie, rezumate.

1

I

Tnvat la chimie

cuprins ""'·,ne A 111

s

............................. ••• •

••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• ••••••••••••••••

cornPU~i carbonilici ..........................................................................................................27 cornpu$i carboxilici ........................................................................................................... s3 oerivafii functionali ai acizilor carboxilici .........................................................................77 colfUI rnedicinist. ..............................................................................................................110

Anexa 1............................................................................................................................. 114 Anexa 2............................... ······························································································ 115

3

Tnvat la chimie

AMINE Genera litati _ sunt compu~i organici care contin eel putin o grupa amino ( - NH2) _ Grupa amino este o grupa functionala monovalenta _

Monoaminele primare saturate au formula moleculara C H2n+3N 0

Clasificare _ Atomul de azot are valenta 3, astfel ca amoniacul are urmatoarea formula : NH3 _ clasificarea se poate face dupa urmatoarele criterii : 1. Oupa numarul radicalilor organici legati de atomul de N:

o

Amine primare (de atomul de N se leaga un singur radical) Exemplu: metilamina

C,-lf3- ~ o

Amine secundare (de atomul de N se leaga doi radicali) Exemplu: dimetilamina

c~ - Nt-i - l t}l

0

Amine tertiare (de atomul de N se leaga trei radicali) Exemplu: trimetilamina

CH- - N- Ctti I CH-J

l

2. Dupa natura radicalului organic : 0 0

. Am ine alifatice (vezi exemplele de maI sus) Am ine aromatice

Fenilamina/Anil ina

Orto~oluidina

Metatoluidina

Paratoluidina

NH-~

NI+~

0

6 i

N-metilanilina

Na-

0

C.I+,

N,N _ dimetilanilina

HC..- N-C.#~ 3

0

3 Dupa numarul grupelor amino: . ) · o Monoamine (au o s1•ngura grupa ammo. o Poliamine (au eel putin doua grupe ammo)

5

c~

6

Chimie organica . . tomi de carbon Cadaverina - are cmc ia

C¾- CH-.t -

Ctt-l- c1-,~

I

Nt+-.(

Nrl-t

Putresceina - are patru atomi de carb Ctl-on

Qtl; - C"-.1 - CH-;. -

I :.t II

1




0

it- c., //

+ ol ~

'--Nt+-~' OJI\ i do;

9

m:,no s-u~ ttrtui\o-

- atomul de N nu i $i va mai dori atatia protoni => scade caracterul bazic

lntrucat bazele sunt substante care accepta protoni, cu cat o baza este mai tare, cu atat capacitatea ei de a fixa protoni este mai mare. Radicalii influenteaza bazicitatea astfel : Radicalii alchil (cei proveniti de la hidrocarburi alifatice) maresc bazicitatea Grupele urmatoare scad bazicitatea : o -N02 o -OH o - X (atomii de halogen) o - C = 0 (grupa carboxil)

bH

Aichi/area

1.

Alchilarea amoniacului/amin elor cu derivati halogenati Se realizeaza i n mediu bazic (amina i n exces) Se formeaza o noua legatura C - N Tn caz de amina in exces, se obtin halogenuri de tetraalchilamoniu Vezi alchilarea aminelor de la "Metode de obtinere" Halogenurile de tetraalchilamon iu au caracter NEUTRU. Halogenurile de mono/di/trialchila moniu au caracter ACID, datorita protonului/proton ilor inca prezenti:

dictlc.lul Omon1iJ

I

R - NH4--CLI

t 12

J e +riolch,lcHltOl'liiJ

lnvat la chimie Halogenuri le de tetraalchilamo niu sunt folosite ca detergenti cationici (vezi capitolul de derivati functionali ai acizilor carboxilici)

2. Alchilarea amoniacului/a minelor cu oxid de etena = etoxilarea _

Reaqia decurge u~or

_

Se folose~te o solutie apoasa de amoniac => mono, di ~i trietanolamina

t

c~ -c~~

/

L

J.

x.'J.

0

I

-t-

Ntl 3 ➔

2.

M+l-.z- C~-t~-o HtrA,o

e-frui ol Q.rnilU:\

Mentionez ca am numerotat atomii de carbon pur orientativ, pentru a intelege cum decurge reaqia.

J t~J. - C~.i t

l'o

1

Ntt~ -,> N

t

eu.t- cu-o~ C'.!I, _ e~--0 t1-

C.ft- tl+J -o~

tn·d-C1t):>lctrt11t1CL -

Compozitia amestecului de reactie depinde. o.~ ra portul mola r (dintre amoniac ~i oxidul de etena) Daca se folose~te exces de amoni ac, rez.ult::. ~1re tiorn inant monoetanolamina

-

Industrial, eel mai folosit com pus este t rietanr.1!,m1hK1, pentru i ndepartarea CO2 ~i H2S din gazele industriale

-

Etoxilarea (alchilarea cu oxid de etena) a anilinei decurge astfel: ~

8 0 13

~

NH - CW..t- C~-OH-

+

➔

1

C3 N- Cp-h1cln},-,·c--1i·/)-afli'4'flQ....

Chimie organica

\i

Acilarea Acilarea reprezinta introducerea unei grupe acil in molecula aminei Astfel, compu$ii formati poarta denumirea de amide $i sunt derivati functionali ai acizilor carboxilici ( v~r la capitolul respectiv) Acilarea aminelor se poate face cu: o Acizi carboxilici, R- C = O '-OH o

Cloruri acide, R- C = 0

o

Anhidride acide (obtinute prin eliminarea unei molecule de apa intre doi acizi carboxilici identici) 0

"c,

R-C'~,

"o I

R-c,

"o

-

Acilarea cu clorurile acide:

r CiJ ~ ~

+-

h f..)

I' 'Y t\ftf- ....,. --h) " '\.

I

R..-C.. ~o /'

,,,--'Cll.

~

dorunz a.eek-

+

+f(i

. .

A-N,Ublt

Acilarea cu anhidride acide:

r-JH ~ I

0

/,{)

,0

12.. -c... // / +,,.,, x..o /

R_- C ::::.a

a.n\,i oli-id,r

14

0-

ac.icla....

N# ~

- c. ~ R..

f~ ........:::....

f+t,{I' Li'M-.._

-i-

P.. - c.,

b O

---o I+-

a.u·d C!J:Ulio.,..,-Uc.

Tnvat la chimie .

Prin acilare se protejeza grupa amino de agentii oxidanti, astfel:

T

}It C:i'LARf 1

~o NH - c..~ - C.tf.J

c$

+

110 C-1+3 - C. .... (Q

~

fW!O

c~

doru~~ de ~I

C#l

¢

r °' elil t"ol1..u·dill'\ II rct

,tP

//0

Ntl -

-II

IOK iDA-Ktf

I . .

-c.t1 3

r,Jt+- c_C:tf3

lltfnO.,+ t-

3

[o]

h,

➔

~so"

~

cu3

?'°

c -o lt-

lii H-1DROLli~ /

-.-

.

Q

C

CJ

Daca grupa amino nu ar fi protejata , ea s-ar oxida foarte u~or lipsa acilarii. Atentie mare la exercitiil e de teorie! Grupa amino va fi OXIDATA ~i DISTRUSA, in Atentie la tempera tura la care se face acilarea cu acizii carboxilici ! o La rece are loc o reactie de aditie o La cald are loco reactie de substitut ie

tJH- - C...-Ct:1- 3 I

c:,alq ~

~I ~

ll

o

+!izO

N-fen~cted-arri,'al.q

Reaqia cu H2S04 (suljonarea) · l ntr-o prima faza, reactia are loc la rece, fiind o reactie de neutralizare de o reactie de transpoz itie: · Apoi, la caldura, are foe o reactie de deshidratare (eliminare de apa), urmata

15

Chimie organica

rJH~

6

rece i-

i+i~Q½

-1

NH-ti;)il

-

~

0

~

I~

/DOC...

---? - fb_O

~

~ul.fuf- Q.u'd J~

T/1.II-Nf110ci1if

)7

fen,/,141furri,e,..

f:e111IC\ll'lloniu. o.ciJ

-

-

p- Q'll1 l)Obt'Mois11~ t

) este o reaqie de neutralizare Prima reactie (din care se obtine sulfatul acid de fenilamoniu inobenzensulfonic la temperatura de 180-200•1 Acidul o-aminobenzensulfonic se transforma 1n acid p-am

a unei grupe de atomi dintr- o pa rte a molecul, Reactia de transpozitie consta ,n migrarea unor atomi sau in alta colorantilor Acidul sulfanilic este un intermediar important ,n industria Fun fact:

0

So3-

ANr ,6t4 Primul compus e o sare, iar al doilea com pus e un amfion. tE:. Pentru a fi amfion, gruparile cu+ $i - trebuie sa fie separc Reaqia cu acidu/ azotos (HNO2) Nu incurcati acidul azotos (HN02) cu acidul azotic (HN0 3 }! Reactia are loc la temperaturi scazute - Acidul azotos se obtine din urmatoarea reactie: NaN02 + HCI ➔ HN02+ NaCl 1.

. . r e aminele l"f Reactia cu acidul azotos a aminelor primare alifatice (dintr a I a rce, numa, cele pnmare reactioneaza)

Q- "1 µ.dZ +- +to - N == o

➔ g_ 0 ~

+

l ,

r~+

• Am scris acidul azotos desfa$urat rntelege cum decurge reactia. a pentru , ri. prima Se obtin alcooli

2. :eactia cu a~'.dul,~zotos a aminelor erimare aromatice m notat cu Ar- un radical aromatic Ar- NH2 ++H O- N = 0 _+_Hc-'-1_ _

► Ar- W::: N]CI- + 2H20

Clorura de arildiazoniu

16

1

~o

Tnvat la chimie Legatura W= N se nume$te diazo.

clott1r&"

de

be11 t-en dii?) om\J sare de diazoniu . Clorura de benzendiazoniu este o a la urmatoarele reactii: Clorura de benzendiazoniu particip

Nt=Nlc..Q

o~

oW-

pres.1u~

t- -!Jol

r.Jt.

temp • ➔

a

NlCR

l

'

I

GT I

1( 1

t-

~

ioi..t -) 0-

=N,-~

N=N -1~ oH + If~

p- ~~

d.Jt,~:-~, pozitia orto oaca pozitia para fata de grupa - OH este ocupata, cuplarea are loc in Exemplu: cuplarea sarii de benzendiazoniu cu p-meto xifenol se face in pozitia orto fata dt= oeoarece grupa - OH este mai puternica ca grupa - o - CH3, cuplare a grupa- OH.

01+

C} N= N-0 o-C.f.l.j

-

Exemplul 2: cuplarea sarii de diazoniu a acidului sulfanilic cu ~-nafto lul

ol+-

f;-7\

_ 1- N:;. N@_/ ' .JH-0} \ _

0 ~

l-

-{! ,\

./ ~

'.J

/-=-
-

C-Hl-Ci+J- tH-l- CJ/.< - C.H ~- cool./.

Acidul capronic

2) Cu radical nesaturat - NE~2 -

Acidul acrilic

-

Acidul metacrilic

CtJ..it -=. C.Y. C.1-1-.i =

c_ -

C.~

c..oorl-

1

C4l2 -

Acidul crotonic

C-H- 3 - C.l+-=-

3) Cu radical aromatic - NE~S -

Acidul benzoic

cool+

0 b) Acizi dicarboxilici 1) Cu radical saturat

53

C. ff- -

C001-1

Chimie organica

ij-O OC.. - C. OOH-

-

Acidul oxalic

-

Acidul malonic

Hooe.. - t~ - toot+ -

Acidul succinic

1-k>oc_ - Cl+.2. - CH·.t - t oOH-

Acidul glutaric

tt-t- c~ - c.ooH-

#-Oo(. _ c1+~ -

!-+DOC

-(t~) 3-

Acidul adipic

~c. -tl4~-

c~ - coOlf

c.u-o( -

µdX.

SR-0

-Cs U grupa carboxil cedeaza u~or protonul W Tn ionul carboxilat, -coo·, deplasarea de electroni este mai accentuata => acest anio ~ stabilizeaza (pierderea hidrogenului duce la formarea sa. Cu cat se pierd mai multi atomi de H, cu atat se vor forma mai multi anioni -coo·=> de asta spunem ca anionul se stabilizeaza) Acizii carboxilici au Ka = 10·5 Tn solutii apoase, acizii carboxilici sunt partiali ionizati Sunt mai slabi ca acizii minerali (de exemplu HCI, H2S04 } REA(TIA DE RECUNOA$TERE A ACIZILOR ORGAN ICl : dizolv area acizilor carboxilici 1n solutii de carbonati acizi alcalini (numiti bicarbonati} Exemplu:

n+

Cl+J-coo-H

NqlfCQ~

-?

QU-3 -COJ-Na+

Aceasta reaqie este o reactie de recunoa~tere, deoarece se

-

o..ctti\~

t...

R-oH < a'cod.i

Vezi Anexa 2 pentru scara aciditatii detaliata. 64

,~

l+.tC0.3

~0+- Co~t elibereaza CO2.

Grupele respingatoare de electroni maresc densitatea de electroni de la atomul de o din grupa -OH din radicalul carboxil (deoarece resping electr onii, ii "imping" 1n atomul de O) => scade polaritatea legaturii -OH => atomul de H va fi cedat mai greu => se formeaza mai greu anionul -coo·=> se destabilizeaza anionul carboxilat, scazand aciditatea o Un acid este o specie chimica care cedeaza protoni. Deci, cu cat se cedeaza mai greu W, cu atat aciditatea va fi mai scazuta. o Grupele respingatoare de electroni sunt grupele alchil Grupele atragatoare de electroni mic~oreaza densitatea de electroni de la atomul de Odin grupa -OH din radicalul carboxil (deoarece atrag electr onii, i1 "cheama spre ei" pe cei de la atomul de O} => cre~te polaritatea legaturii -OH => atomu l de H va fi cedat mai u~or => se formeaza mai u~or anionul -coo·=> se stabilizeaza anion ul carboxilat, crescand aciditatea

SCARA ACIDITATII:

t\C..= c.tt

+

invat la chimie

t prie , - -----------------------

J o~imice

1.

Reactii comune cu ale acizilor anorganici 1. Aciditatea

ia. · K.b

::.

lo

-'~

[H-3"h] · [Hb-J

Ka = constanta de aciditate

-:::.lo

-I~

f ~., pti, : I~ f~ ; -~ ~ p&t- pDH -= p~~ -

Kb= constanta de bazicitate pKa = exponentul de aciditate pKb = exponentul de bazicitate

111

J c~;oJ

Un acid este cu atat mai tare cu cat: o Valoarea constantei de aciditate (Ka) este mai mare o Valoarea exponentului de aciditate (pKa) este mai mica Acizi tari au Ka>l ~i pKa negativ

-

Acizii carboxilici inferiori lichizi, anhidri sau in solutie apoasa reactioneaza cu: o Metalele active o Oxizii bazici o Bazele insolubile - Acizii organici lichizi/solizi, solubili/insolubili in apa, reactioneaza cu solutiile apoase ale hidroxizilor alcalini, cu formare de saruri solubile Deoarece ionizarea acizilor este o reactie partiala, in solutia apoasa de acid acetic exista, in stare hidratata: o Molecule de acid acetic o Anioni acetat o loni hidroniu - Acidul acetic este un acid slab, deoarece in urma proceselor care au loc la dizolvarea lui in apa, ionizeaza NUMAI PARTIAL, deci in solutie coexista molecule de acid acetic cu ionii proveniti din ionizare (ionul acetat ~i ionul hidroniu) - in solutia de acid acetic (acid acetic cu apa), avem: o Molecule de acid acetic neionizat o lonul acetat (CH3 - coo·) o lonul hidroniu (H30+)

2. Reactia cu metale (l - Acizii carboxilici nu reactioneaza cu elementele situate in fata hidrogenului in seria Beketov

~ -

Volta (seria reactivitatii chimice) Acizii carboxilici reactioneaza doar cu metalele situate inaintea hidrogenului in seria reactivitatii chimice.

bS

-

Astfel, acizii carboxilici nu vor reactiona cu Cu, Bi, Sb, Hg, Ag, Pt, Au Reactia decurge astfel:

~

K-- Coe@+

-

~

I< -Coo"Ntit· +

Sarurile acidului acetic se numesc acetati

°'- cm* t 3-

-

f'4

1Z ~ ClfJ- Ccb-t+- -1-

f

-!z-

H-
f

PDTIIStu i ,n apa solubil sunt acetati Cei mai multi

3. Reaqia cu oxizi metalici

..!R- co~

0co

➔ (t- eoof e., ._'• .,. 't,o

, Ca(OHh, KOH etc.) 4. Reaqia de neutralizare - se realizeaza cu hidroxizii alcalini (NaOH ~

~ - cCb@. @ot-t ➔ R.- UX>-~-1- + 1t_p /.,~ I

2_

~

J- J-1-

l - coc@-1- ~Dll/ ,t

~ ~ -co;,/ Ca.

t +-I.Jo

:.2

Ca(OH)i se obtine din urmatoarea reactie:

CA.o + 'I.Ur

neslil\f

~o

➔

S:~~

(~iorolliJ

66

de t11lti,)

fnvat la chimie Reactiile de neutralizare stau la baza metodelor de determinare cantitativa prin titrimetrie (volumetrie), bazata pe reactii acido-bazice. Acidul acetic poate fi determinat cantitativ prin titrare cu o solutie de baza tare (NaOH sau KOH) care are concentratia cunoscuta, in prezenta fenolftaleinei ca indicator acido-bazic ~i folosind o instalatie simpla.

1,,..~

JraJ..~-

5_ Reactia cu saruri provenite de la acizi mai slabi decat acidul cu care reactioneaza Pentru aceasta reactie, este foarte important sa cunoa~teti scara aciditatii (vezi la subcapitolul de aciditate).

Exemplu:

o@

b 6. Reactia cu carbonati Carbonatii sunt saruri ale acidului carbonic, H2C03, un acid mai slab decat el. Se formeaza acetatii corespunzatori ~i acidul carbonic. Exemplu: REACTIA DE RECUNOA$TERE A ACIZILOR ORGANIC! : dizolvarea acizilor carboxilici in solutii

carbonati acizi alcalini (numiti bicarbonati).

C.ff.... -

c.oo Wa+ ,_

-r

11(0'..3 f'l,t

J \J

H-J)

C -

+

~o C. -- ONq-r

-Pef10Nd ~

a.tef-cd- J_.. sot.Iii.I 2. Reactia cu amoniacul (amonoliza) ~i reactia cu aminele

R- c...?

,AMONOLi-t4 :

0

+

' o -

NH-3 - )

R- c.. 11

1

f2...

"

0

~ I - 0 H-

+-

Nth~

o,koo I

o.m,clo...... n

r-.- C.

//

0

-t-

'--o- f2..I

f2.- c."'

1

lc.~J

Poliacetatul de vinil (PAV) este o substanta solida, netoxica, termoplastica. Este insolubil in apa Este solubil in solventi organici (alcool, benzen, compu~i halogenati, cetone)

PAV este folosit la obtinerea unor lacuri, emailuri, adezivi, apreturi textile.

82

-+~.tQ

r

Vt

la chimie

r grupelor esterice d'in poriacetatul de vinil se obtine alcoolul polivinilic.nvat prin hidr0 ,za I-am reprezentat cu ro~u) : ca la orice ester, prin hidroliza se va "rupe" legatura esterica (fenomen pe care

t

~

tt\

c_-C.~

t- "- H- OH- -+

1r1,c.41:J -c--' fH~ C-c~+ I

pi w:el-ctr do

Off

l'l.

0 ~ - - 1- o -c"-c.- HJ

0

\J111i1

hidrolizate (deci, _ ... ATENTIE! fn macromolecul_el_e_ de alcool polivinilic, NU toate grupele esterice sunt le alcoolului po/rvmil,c rnacromoleculavde alcool vmihc va cont'.ne grupari esterice). Proprietatile ~; utilizari depind de n~':"~~ul grupelor acetat neh1drolizate. Alcoolul pohvin1hc este un campus macromolecular solid, de culoare alba. • Este solubil in apa, glicol, glicerina • Este utilizat ca emulgator, ca adeziv (aracetul) ~; in multe alte domenii. terificarea 4. Transes Consta in reactia unui ester cu un alcool prin care se formeaza esterul noului alcool

-

R--

c:1,, '-

ed-er

0

0

~-C. -7 u

0 - "-

'

I

ctlcoo/

1.

+

o- "-r, II

r-'-otf akool

1..

~

Exemplu: #

+

C.#3 -C \.

0

0-Clt:J -Ct1:J

melard

Grasimile -

-

Gliceridele sunt esteri ai glicerinei cu acizi gra$i Grasimile sunt amestecuri de gliceride cu: o o o

proteine vitamin e ceruri - amestecuri de: ■ parafine (alcani cu 24 - 34 atomi de carbon) ■ alcooli gra$i (alcooli cu > 24 atomi de carbon)

nu se dizolva in apa lipidele = substante naturale care se dizolva in hidrocarburi $i alcooli, dar A. Clasificarea grasimilor a) Grasimi saturate - Sunt solide, saturate

83

Chimie organica Sunt de origine animala _• _ . .. omilor de c legati numai prin legaturi simple 0 Au o catena flexibila (datorita mlantuiru at sigma) . • unei axe de rotatie Fiecare element structural -CH2-CHi- Joaca ro1u1 . . - ·milor saturate. Astfel acizii gra$i din compoz1.t1a grasi . , in zig-zag o Se gasesc sub forma unei. ca t ene lungi • o Se gasesc intr-o forma mai compacta .d se infa$oara $i se intrepatrund un , • • • . 1· 1 in ~ In stare naturala in trig 1cen.de, catenele de ac1 gras t • compacte => grasimi le satu ----.:.: • -> sunt struc un rates altele $i cu catenele moleculelor vecme urn solide la temperatura ambianta - •n corpul lor Sunt fabricate in organismul animalelor $i se acumu 1~aza 1 Se separa prin topire din tesuturile in care sunt continut~ nta Grasimea topita se solidifica in timp, la temperatura ambiad . t r t t· f" • Grasimile animale sunt suficient de pure pentru a se folosi irec in a imen a ie, ara a fi rafinate In cocoa$a camilei, grasimea este folosita ca: o Rezerva de hrana $i energie o Strat izolator termic Proprietatile fizice ale grasimilor saturate: o Nu formeaza legaturi de hidrogen - deoarece nu contin atomi de H legati de atomi de 0 o Nu sunt solubile in apa • Avantaj pentru organism ■ Moleculele de grasime pot fi inmagazinate (stocate in corp)= rezerva corpului de combustibil • Nu cer corpului rezervoare speciale pentru stocare => servesc drept strat izolator o Sunt solubile in solventi organici nepolari - deoarece au catene nepolare voluminoa se o Au densitate mai mica ca a apei • Plutesc pe apa • Deoarece in structurile compacte, catenele nu sunt strans legate => raman goluri cu aer o Se topesc la U$Oara indilzire o Prin racire devin solide A

-

b) Grasimi nesaturate - Sunt grasimi lichide Sunt de origine vegetala Participa la 2 reaqii importante - aditia H2 $i aditia X (Ii, Br , Ch) 2 2 - Aditia H2: o Conduce la formarea unei grasimi saturate -

o Compusul format este solid $i poarta numele de margarina (unt vegetal) Aditia de Ii

o

lndicele de iod = cantitatea de lz (in grame) care rea(lioneaza cu 100g grasime

B. Reaqiile grasimilor a) Hidrogenarea Se face la grasimile vegetale, pentru a forma grasimi saturate Componentele principale ale grasimilor sunt trigliceridele (triacilglicerolii)

84

Tnvat la chimie T I 1• . proveniti de la acizi ) (R-C=O acil n u : un (de regula grasimi vegetale) predomina radicali

gra~• nesaturati

Reducerea nesaturarii grasimilor duce la o cre~tere a: o Temperaturii de topire o Rezistentei la degradarea oxidativa Astfel, uleiurile vegetale (lichide la temperatura obi$nuita) devin

-

-

solide Unele uleiuri vegetale hidrogenate sunt utilizate la obtinerea margarinei (untul vegetal)

-

Margarina: Este o emulsie de grasime vegetala hidrogenata in lapte, de 0 obicei smantanit Are adaos de vitamine, coloranti, conservanti, aromatizanti 0

-

Grasimile hidrogenate reprezinta $i materii prime pentru obtinerea: o Stearinei o Unor detergenti o Sapunurilor o Unor unsori consistente

-

Trigliceridele din uleiul de floarea soarelui contin: o Acid linoleic (55-65%) o Acid oleic (33-36%) o Acid palmitic $i stearic (5-10%)

-

Trigliceridele din uleiul de masline contin acid oleic (80%)

b) Hidroliza in mediu acid - Se formeaza 3 molecule de acid gras ~i o molecula de glicerol (glicerina)

85

C#,t -0 -

,}o

g_, o I ,} CY. -o - c -12..i. ~ I C -

CU-.,t -o- C.. -

~i:.

Ctl,_ -00

I CU- - Ol.11

Uf,l - ~

tc.erol

R, - c.oot+Q.i - coolJ..

Chimie organica c)

Hidroliza in mediu bazic (reactia de saponificare) - Se formeaza glicerol $i sapunuri de sodiu

Ct(,, -00

R, - C..a o f\bt-

I Ctl- - oU-

Q__2 - Coo-~.,_

1

UI-~ -

R1

otl-

cca -f\h+-

~n:-,,"' ~""

Jliceml

-

-

f!,j'

Am bele reactii de hidroliza a grasimilor (atat in mediu bazic, cat $i in mediu acid) sunt utilizate in procesele industriale de obtinere a sapunului. Astfel, sapunul se poate obtine prin 2 metode: o fie hidroliza bazica a grasimilor (reactia de saponificare) o fie neutralizarea cu NaOH a acizilor gra$i separati dupa hidroliza acida a grasimilor Hidroliza trigliceridelor este o etapa importanta in procesul complex de metabolizare a

-

-

1 g -

grasimilor in organismele vii Aceste reactii de hidroliza in organismul uman sunt catalizate de enzime specifice (=biocatalizatori cu rolul de a accelera reactiile biochimice; sunt compu$i organici cu structura complexa produ$i de celulele tuturor organismelor vii) Enzimele care catalizeaza hidroliza trigliceridelor se numesc lipaze Lipazele se gasesc in cantitate apreciabila in sucul pancreatic Lipaza pancreatica actioneaza specific asupra grupelor esterice din pozitiile 1-3 Exemplu de hidroliza catalizata de lipaza pancreatica:

©

C.tf.t -O -

?to

C - R..r

I

~o

C{+ - o - c.. - R.i.

I

C"-~ -o- C

~ -

~?,

-

Ace$ti acizi gra$i, impreuna cu monoglicerolul sunt absorb·,t·1 · . . pnn mucoasa mtestmala Astfel, mucoasa mtestmala as1gura pnntr-un proces complex · t . . . . . · ·· gra$i + 2-monoglicerolul @ resin eza tnghcende1 din acm1

-

Din celulele mucoasei intestinale, trigliceridele sunt preluate d • fv . · v/r f . v . e 11m a $1 pe cale sangvrna 1m at1ca aJung in tesuturi $i celule unde sunt antren t anabolice ' a e in procese catabohce sau

v

•

•

V

•

V

•

A

A

-

Prima etapa in catabolismul TG o constituie hidroliza lor sub • INTRACELULARE @ ' actiunea LIPAZELOR lipazele intracelulare catalizeaza producerea de ac·,2 1 · grac, · 1· ,.1 $1 g 1cerol !

86

•

invat la chimie (/0

C.lf.t I

Cft

0 - C - tr

10 -o - c, - R."

Ct-1.t. -OH-

.

+

~

I

I tU- - oU-

1.JPim' INrR B~

CY..,_ -o- C... - '1-~

RI -

(.OO

+-

it

R..z - t ootf

I

r

HCU.-O at

~l

rcerr,I

3

-

[OOU-

M:RJ'

G£.4-j,'

REZUMAT:

~

~flle11

""d-J>q/

(w,h1iontl -LL.ti.,·

i~sl'{)/1)

,~,u~

-

a apei) Sunt substante tensioactive (mic~oreaza tensiunea superficiala Au actiune de spalare Sunt biodegradabile aprecierea gradului de Consumul de sapun pe cap de locuitor este un indicator folosit pentru civilizatie al populatiei unei comunitati umane ra: Sapunurile (dar ~i detergentii - vezi mai jos) au urmatoarea structu

FUNCTIONAL.A SOLUBII.A TN APA (CAP) [ O CATENA LU NGA (COADA) + la una din extremitati exista O GRUPA

87

Chimie organica - Tn cazul sapunului, capul $i coada sunt:

c.µ 3

c~'J.ln-

1

eoo-f'ht-

~

~

L--v--1

c..a.p'-' I

Co:i._d4

- Sapunurile de sodiu sunt sapunuri solide - Sapunurile de potasiu sunt sapunuri moi - Sapunurile medicinale contin $i substante antiseptic e - Exemplu: stearatul de sodiu, notat CH3 - (CH2h 6- coo·Na+ o o o o

Coada este catena lunga nepolara, CH3- (CH2h 6 Capul este grupa polara de la extremita te, coo· Anionii CH 3 - (CH 2)i6- coo· au caracter dublu, polar ~i nepolar - asigura capacit~ de spalare Cele doua parti componente ale anionului pot fi caracteriz ate astfel: •

CH3- (CH2h 6 •

Nepolara

• • •

Constituie coada Este hidrofoba ("ii e frica" de apa - respinge apa) Poate sa patrunda in picaturile foarte mici de grasime ~i in murdarie

•

Poate sa inconjoare picaturile, izolandu-l e

• coo· •

Polara

•

Constituie capul

•

Este hidrofila ("iube~te" apa) • Ramane la suprafata picaturilor - Schematic, putem spune ca sapunul actioneaza astfel:

- Astfel, sapunul este format: o o

Dintr-o parte solubila in apa, datorita legaturilo r de hidrogen Dintr-o parte solubila in grasimi

- Apa cu sapun aduna ~i izoleaza grasimile din apa $i de pe suporturil e solide => SPALA

AGENTII ACTIVI DE SUPRAFATA - molecule care au caracter DUBLU, fiind $i hidrofobe $i hidrofile

88

invat la chimie d • sapunurile actioneaza la nivelul suprafe+ . tel care esparte apa de grasimi (sau de murdarie) asapunurilor:

·nere

.

.

rpP Hidroliza grasim1lor animale/veg~tale cu baze tari = SAPONIFICARE . concentrata de NaOH (sod"a caust1ca). cu o solut1e " ·mile se amesteca 1. Grc1s1 . . Ar,,estecul se f1erbe la foe m1c

1. 3· 4.

NaCl _ b' se adauga ace~te => s-a o tmut sapunul se r

entii - sunt surfactanti de sinteza

g .. - = - - - - - - - - - - - - - - - -- - - ~ oetergent11 pot fi: - Oetergenti ionici o Detergenti anionici o Detergenti cationici - Detergenti neionici

Oetergentii ionici - Nu sunt biodegradabili 1. Detergentii anionici - sunt: o Sulfonati alchil de Na

I.

CH:!,

o

Sulfonati alchilaril de Na

o

Sulfati alchil de Na

-~!+)'Yl. - Cl+o{ -

CUi, -

Cs_~) 'h.

C+I-~ - ~ i )~ -

-o-

So3- N,£1"

C. ~~ - 0 -

so3-

so3 -t-6 ~

Sulfatii acizi de alchil sunt esteri ai acidului sulfuric cu alcooli. 2. Detergentii catonici (balsamurile) sunt: o Clorurile de alchiltrimetilamoniu (sarurile cuaternare de amoniu) Ace~ti compu~i au caracter neutru (vezi capitolul de "Amine")

II.

Detergenti neionici - Sunt biodegradaili - Sunt hidroxipolieteri:

Cf/: _(W ) l

~ ..!

"'-

CII - o -~~ -clf_,-o r;__H~

~

~

tf h,J,,,/,1-

lietoxilarea alcoolilor gra~i: . . _ d 170°c presiune de 3,5 atm - Se obtin pnn po , Catalizatori: Temperatura e

r,fo+-

Chimie organica ra i se obtin produ$i polietoxilati Prin actiunea oxidului de etena asupra alco . ohlor g $ ' .. . denumiti alchilpoliglicoeteri/alcooli polietoxil ati. • . atomi de carbon $i multi a . Alcoolu gra$, sunt alcooli care au o catena hidrocarbonata foarte lunga (cu multi hidrogen). toni, de Schema generala:

R- ott In functie de numarul de molecule de oxid

de etena folosite, se obtin produ$i cu difer ite grade de etoxilare. Exemplu: Daca folosim 10 molecule de oxid de etena, obtinem:

(:#-3 -~-11-l) Ii.- et!,-011 + Io ~ -FH-i

-?

cll, -(yi) ;; c14;._ --O

-

Cc~ - Cil:) - o) ,0-11-

{)

Compusul care s-a obtinut este un alcool polietoxilat. Gradul de etoxilare (numarul de molecule de oxid de etena folosite) depinde de dom eniul de utilizare a compusului polietoxilat. Alcoolii gra$i polie toxilati pot fi folositi ca emulgatori, detergen ti neionici, agenti de umectare, agenti de dispersie etc. Daca numarul atomilor de carbon din restu l hidrofob este "n", atunci: • Pentru obtinerea de emulgatori 'in indu stria textila, se folose$te un grad de etoxilare redus (de n3) • Pentru spalatul lanii $i ca agent de ume ctare se folose$te un grad de etoxilare med iu (de nz) • Pentru detergentii de rufe fine se folos esc grade de etoxilare mari (de 1~1,Sn) Se obtine un alcool polietoxilat. Moleculele alcoolilor gra$i polietoxilati contin doua grup e cu afinitati diferite fata de apa $i de aceea sunt substante tensioac tive (scad tensiunea superficiala a apei). Astfel, alcoolii polietoxilati contin: • grupa hidrofila ("-fil"= iube$te, "hidro-"= apa => aceasta grupa are afinitate catre apa, iube$te apa) • grupa hidrofoba ("-fobie"= frica, " hidro -"=apa => aceasta grupa respinge apa, nu are afinitate catre ea). Sa luam ca exemplu compusul obtinut mai

sus:

Ct+-3 -(_sµ \_ Cl+.i - O -¾_H---{

~ (Urq

0

-CH-< -

b) -ti -

--~

Urur~ 111 clrofi'I.a-

hclr-o fo \ia-

lo

Datorita acestor doua grupe, alcoolul polie toxilat poate sa actioneze $i ca un detergen t.

™.3 ~t f,l) l6 -

C~

-o -{ t!!z-CH"--

0)

LO-ti,

Ace$ti atomi de oxigen (atomi eterici," -0" fiind o grupa eterica) pot realiza legaturi de hidrogen cu moleculele de apa, astfel:

C~3- ~J ) 4. - C~ -';>-~~.,- c~ - ~ lo - H-

: ~ -0

"1t

90

(.--1~.£iun ~- 8 "K

de

hdUel)

pa polieterica este o grupa hidrofila ( ,ceea ~:rrneazi legitu~i de hidrogen cu apa.atrage moleculele de apa).

invat la chimie

. rJ -,et~r foba este alcatu1ta doar din c ~i H. Ne amin . tim de la alcani ca ace$tia nu erau solubili in apal .. oeO11.3 ~,dr0 GflJr~detergent1. cf~II ~

•

ea sun

t

~ces

.. Stabilizeaza spuma mai putin deca·t ce1. .IOOICI . .1 sunt mai eficienti la indepartarea mu rd"ane, a temperatura scazuta

t avantaje pentru folosirea for in ma$ina de spa"f at, deoarece: _ Nu formeaza spuma •

• . • Asigura economie de energie electrica pr·,n fo1osirea ape, ma, rece

• . . .. comerciali se gasesc d'fI erit1 - fn detergentii ad1t1v1 care le confera proprietati $i calitati . •

suphmentare Exemple de aditivi:

a) substante fluorescente

.

Absorb razele UV

-

Emit lumina in domeniul vizibil al spectrului Sunt destinate sa dea impresia de stralucire + o mai buna curatire a tesaturii

-

b) Polifosfati - Sunt ioni volumino$i care inconjoara ionii ca 2• continuti in apa dura - impiedica ionii de calciu sa se intalneasca cu anionii de detergent (fapt care ar conduce la precipitarel - Fosfatii sunt ingra$aminte chi mice cu mare putere nutritiva o Favorizeaza dezvoltarea microorganismelor $i a vegetatiei acvatice din apele poluate cu detergenti => se poate ajunge la distrugerea faunei $i la transformarea lacurilor in

mla$tini c) Anumite enzime

-

Rezista in conditiile din ma$inile de spalat rufe Pot schimba comportarea proteinelor din interiorul murdariei fara sa afecteze fibrele din materialul spalat

-

Principalul dezavantaj al detergentilor obi$nuiti este faptul ca ei nu sunt biodegradabili, a$a cum sunt sapunurile => consecinte ecologice importante Atunci cand sunt deversati in rauri $i lacuri, bacteriile NU SUNT CAPABILE sa distruga catenele

-

lor ramificate => apele din natura se acopera de spuma 5-au sintetizat detergenti care au catene liniare care POT Fl DISTRUSE DE BACTERII IN

-

Astfel, au aparut detergentii biodegradabili - puterea lor este la fel de buna ca a izomerilor

-

CONDITII AEROBE

lor cu catena ramificata

Chimie organica

Utilizari 1. Acetatul de etil Acetatul de n-butil Acetatul de AMIL (acetatul de pentil) -?o

C.ftl -C - D -

,J

(~ - Crr J J

"!l c:_ltJ -

C,I_L -

. . baza de nitroceluloza Se utilizeaza ca dizolvant1 pentru lacun pe

-

2. Formiatul de etil Esenta de rom

Hc.~o - o-

C~-

Ut~

3. Butiratul de etil -

Esenta de ananas 0

C#-, - CY.- t~ - t ~ ..

~

"'

- 0 - (~ -C.~

etrJ, -

,c,O

ll

4. Acetatul de benzil

c. - o - Ctt-.J.

~y

Propionatul de benzil

-

Utilizati in parfumerie Au aroma de iasomie

5. Polietilenentereftalatul (PET) - Poliester din care se obtin fibre sintetice ~i ambalaje

0

( /J

1_C 6. Ceara de albine contine: Esteri ai acizilor C24 - Acizi liberi - Alcani (25 - (31

92

,.1~

~

Q

-\_J, c~o- Cl!,- tf:i-o t

(34

ttl.3

invat la chimie de spermanceti (walratul) _ Din grasimea ca~alotului 1. ceara _ Folosita in cosmetica ~i in industria farmaceutica _ Contine: o o o

s.

Lanolina

Esterul acidului palmitic (C16) cu .J,, Alcoolul cetilic (C1s) sau cu .J,, Alcoolul oleic (C1s)

_ Din lana de oaie _ Are putere mare de emulsionare pentru apa _ Se folose~te la:

-

9.

o Obtinerea cremelor cosmetice o In industria farmaceutica ca ingredient de baza pentru unguent Contine: o Esteri o Alcooli o Acizi liberi

Butanoatul de metil d - Miros e mere ,yO

C+t3- 0-1-l- c~-l- ~ -- o - C-l+)

lO. Butanoat de pentil _ Miros de caise

11. Acetat de pentil - Miros de banane

12. Acetat de octil - Miros de portocale

93

Chimie organica 13. Aspirina •

c.oo~

V

•

ho~

Are actiune analgezica, antiinflamatoare, antipiretica (scade temperatura) . . .. ce f alee, reumatisme, stan Est e admm,strata in stari gripale, nevra Ig11, •

V

febrile •

Utilia in prevenirea atacului cerebral ?i infarctului mioca rd ic . . .. Numele vine din ,,a" (acetil) + ,,spir" (sursa de unde s-a separat ac1dul sahc1hc - planta Spirae Ulmaria

-

Este contraindicata persoanelor alergice la derivatii salicilici in mediul acid din stomac, aspirina hidrolizeaza partial Hidroliza aspirinei are loc ?i la nivelul altor organe (mucoasa inte st inala, ficat) Acidul acetilsalicilic nu este solubil in apa ?i aglomerarea sa in stomac produce iritatii PUternice ale mucoasei

· • -

V

Sarea de sodiu a acidului acetilsalicilic este solubila ?i poate fi u?or dispersata in mediul puternic acid din stomac (pH=l,6), acidul acetilsalicilic este pus in libertate din sarea sa Este substanta activa din mirt- folosit pentru calmarea durerilor reumatice ?i a durerilor de spate

14. Matasea acetat

·

011+ o,

Alta aplicatie a esterificarii - obtinerea matasii acetat. Mata sea acetat se formeaza prin esterificarea grupelor ,,OH" din celuloza cu anhidrida acetica, cu acid acetic sau cu clorura de acetil, astfel:

ri--:) 0-ii

+

1/0

tr\. (tt--C,

'q

.3

I\.

cclul~

dolllrd de Cl(~

((II+ O, t~/ o-*)

+ l.111. CH· -c

11.

.3

/./ 0

' r.f

0-

-➔ C. H, o~ \:~ (

c. ~

c-fJ J

;-!"" V

)

r\,

~ ill ft{f

d..i,ruefrtt ck cru.lo11:1-

((11;0, t~/ o-*)

11.

uo

+ 3 '.YI. ttt- - C ~( .3 ' r.f

0-

c-# J

4, H~ o.t ~ o- c•~ cif)), 0

0-~£ C#

J

t,i ruefrtt

94

c.~

ck cru.lo11:1-

(\_

-t J

rn. -l+lf

Tnvat la chimie . tatul de vinil pol1ace _ substantox so l'dV I a, netoxica, termoplastica - !n.Solubila in apa _ Solubila in solventi organici (alcool, benzen, compu$i halogenati) _ folosit la obtinerea: lacurilor, emailurilor, adezivilor, apreturilor textile etc _ Prin hidroliza grupelor esterice din poliacetatul de vinil se obtine alcoolul polivinilic: o Are urmatoarea formula: o In macromoleculele sale, NU SUNT HIDROLIZATE TOATE GRUPELE ESTERICE o Proprietatile $i utilizarile lui depind de numarul grupelor acetat nehidrolizate o Este un compus macromolecular solid de culoare alba o Solubil in apa, glicol, glicerina (practic,' compu$i cu grupe -OH, de vreme ce vorbim de alcoolul polivinilic) o Utilizat ca: • Emulgator • Adeziv (aracetul) • Tn multe alte domenii

· ·1este smgurul • • prm • po 1·1a d't' _ Poliacetatul de vm1 ester obtmut rtre, $.' nu prin policondensare

invat la chimie

Amide eralitati

. d . .. t 'd le sunt erivat11 unq1onali ai acizilor car box,.1.1c1.•in care grupa hidroxil este inlocuita cu grupa amino.

Gen

ArTl' e

. are

f ciasi~

- - - - - - - - - - - - - - - - -- - - -

Amide nesubstituite 1 nesubstituite · Amidele in care atom ii de hidrogen din grupa nu sunt inlocuiti se numesc amide

/

. vezi partea de inceput exernplu.

ite 2. Amidele substitu organici se numesc Amidele in care atom ii de hidrogen din grupa amino sunt inlocuiti cu radicali amide substituite. fi secundare sau tertiare in functie de numarul de substituenti la atomul de N, amidele substituite pot

u· vezi partea de inceput exem Pl · oamida aparte este ftalamida (este o imida, adica o amida ciclica):

a

~o

C

'NH--

/

c...

\6

Metode de obtinere or secundare) cu: 1. Acilarea NH3 (amoniacului), R-NH2 (aminelor primare), R-NH-R (aminel - Acizi Cloruri acide Anhidride - Esteri la. Reactia de acilare este o reactie in care se introduce o grupa acil intr-o molecu Reactia a fost descrisa la capitolul 1, dedicat aminelor.

2. Hidroliza partiala a nitrililor

face ~ Hidroliza partiala a nitrililor este o reactie de ADITIE A APEi . Deci, hidroliza se poate

$i printr-o

reaqie de aditie. Atentie la intrebarile de teorie!

3. Obtinerea ureei

97

j

Chimie organica Ureea este diamida acidului carbonic:

.i+N- c =o

-0 µ } - C-

~

I

Ureea este primul campus organic obtinut laborator, de catre F. Wohler a) Sinteza Wohler

ot+-

O

~ C.. -= O

ff@siUl?e

7

+~ D

t&ipcrQtitrcf

Mentionez ca am scris molecula de CO2 desf a~urat.

Proprietati chimice 1. Hidroliza

Nfl;,-~ On,jn o

fl-

c.z~oN - ll'' k'

~ I-+ - 0\4 --'>

Anbf 'biai ~rr irullll2. Reducerea

98

I

pn·iro,q-

NI-I-- IL

1

I

f' a..,1·nc{ s«u..,JQ nt

~

ue.:£.fll·

~tib~L tAl.&Ol'I''

b) Din amoniac ~i dioxid de carbon

.J.. fJtl 3 +-

~,. /

in

fnvat la chimie

conditii de reactie: liAIH4

gfb\lC.cf2..t:tt- ~ib~ Nfsuern Tutrc- ~> amine frimQre ~ o -t-.llj; il- C:. ➔ i- t ~ - ~ + ~o "' -tJ~;,{ C11f'iM- pn'9110ro QtbUC££.!R-

.SU'6J"iTutrc

~il)e ~

~

N.:.) Omi'l)f

$eWfld.o. rt

§i · Olfllne -te,-hq'?

il- c:~

~

0

+ ..t ~ ~ R. -

'Ni+-~ ' Q.ffliiLt

C.~ - NH--£.

01111·11cr

l\'P!Ot ub~

seu1ndaro"'

0

R.-c..~

"- N- '-'

I

.

ll''

cL'tub(-h+u.Jd"'

Qwiidu-

3. Reactia cu P20s Conditii de reactie: P4010 Este O reactie de deshidratare (se elimina apa).

fl.-

CQ

P.. D,o

O

' NH--

C'.H~ - ~1-f \,,_ ~N

p~.rn 2.

Amonox idarea alchene lor Conditii de reaqie: Pt, 1000°c

Pt-

. 7

lOOOc

100

Tnvat la chimie ·a sarurilor de diazoniu _ act ,