Estrid, amiidid, rasvad, detergendid (22)

ESTRID JA AMIIDID
Karboksüülhapete funktsionaalderivaadid
Karboksüülhappe funktsionaalrühmas, karboksüülrühmas, asub karbonüülrühka kõrval hüdroksüülrühm.
R-COOH
Hüdroksüülrühm on elektronegatiivne rühm. Asendades hüdroksüülrühma teiste elektronegatiivsete aatomite või rühmadega, on võimalik konstrueerida uusi molekule.
R-COCl – karbüksüülhappe kloriid ( halogeniid )
R-COOR ester
R-CONH amiid
Selliseid ühendeid, milles karbonüülrühm on seotud mingi polaarse rühmaga, mis pole hüdroksüülrühm, nimetatakse karboksüülhappe funktsionaalderivaatideks. Karboksüülhappe derivaatidest on tähtsaimaid estrid ja amiidid.
Estrite nimetused moodustatakse sarnaselt karboksüülhappe soolade nimetustega:
CHCH - COOK kaaliumpropanaat
CHCH - COOCH metüülpropanaat
CHCHCHOCOCH propüületanaat ehk propüülatsetaat
Estrid on vedelad või tahked ained, paljudel neist on meeldiv lõhn. Osal estritest on narkootiline toime, kuigi nad iseenesest ei ole eriti mürgised. Organismis lagunedes võivad mõnedest estritest tekkida vägagi mürgised ained.
Amiidi nimetus moodustatakse karboksüülhappe nimest, asendades liite - hape liitega -amiid.
CHCO – OH etaanhape --> CHCO - NH etaanamiid
Amiidid on tahked ja värvusetud ained. Paljud amiidid on mürgised, kahjustades eeskätt maksa.
Estrite ja amiidide keemilisi omadusi
Karbonüülrühma süsinikul, nii nagu karboksüülrühmaski, on elektrofiilsustsenter, mida võivad rünnata nukleofiilid.

• Reageerimine leelistega
  

Lisades eetrile leelise lahust, hüdroksiidioon kui tugev nukleofiil ründab elektrofiilsustsentrit. Toimub nukleofiilne asendus: hüdroksiidioon on ründav osake ja alkoksiidioon moodustub lahkuvast rühmast. Hüdroksiidiooni ja alkoksiidiooni läheduse tugevuse tõttu tuleks kirjutada tasakaaluvõrrand. Kuna aga karboksüülhape reageerib alkoholaadiga, tekitades alkoholi, kulgeb reaktsioon lõpuni. Niisugust reaktsiooni nimetatakse estri leeliseliseks hüdrolüüsiks. Estrist moodustuvad happe sool ning alkohol .

• Reageerimine hapetega
  

Kuna vesi on väga nõrk nukleofiil ja reaktsioon estritega toimub väga aeglaselt, muudetakse katalüsaatori abil üks neist aktiivsemaks. Katalüsaatorina kasutatakse happeid .
Happe lisamisel tõuseb lahuses vesinikioonide kontsentratsioon ning osa estri molekule seob endaga prootoni. Kui prooton liitub estriga, tekitab ta tugevalt elektorfiilse osakese. Vesi liitub nüüd selle tugeva elektrofiiliga. Alkoksiidioon on väga tugev nukleofiil, aga kui ta haarab kaasa prootoni, lahkub ta alkoholina, mis on nõrk nukleofiil. Vee molekul võtab endale etise prootoni ning reaktsioon on lõpuni kulgenud.
Estri happeline hüdrolüüs kulgeb happe ja alkoholi moodustumisega.
Sarnaselt estritega kulgevad ka amiidi hüdrolüüsireaktsioonid.

• Estrite saamine
  

Estrid moodustuvad happest ja alkoholist. Estri moodustumine ja estri hüdrolüüs on teineteise suhtes hapekatalüütilised pöördreaktsioonid.
Estrite esindajaid
Etüülatsetaati (etüületanaat) ja butüülatsetaati (butüületanaat) kasutatakse suurtes kogustes polümeersete ainete lahustitena , värvide ja lakkide valmistamisel, samuti tööstuslikes protsessides ainete väljalahustamiseks segudest.
Lühema süsinikahelaga hapete ja alkoholide estrid on tavaliselt meeldiva lõhnaga. Paljud neist kuuluvad puuviljade ja veinide lõhnabuketti. Selliseid estreid nimetatakse vahel ka puuviljaessentsideks. Sünteetiliste estrite segudega maitsestatakse karastusjooke ja kondiitritooteid.
Pika süsinikahelaga hapete ja alkoholide estrid ei lendu ja on seetõttu lõhnatud. Neid nimetatakse vahadeks. Looduslikud vahad sisaldavad vabu happeid, alkohole ja muid aineid. Taimevahad erituvad kihina taime lehtedele, et takistada liigset vee aurumist. Vahadest on enimlevinud mesilasvaha.
Mõnd dihapete estrit tarvitatakse orgaanilises sünteesis ja keemiatööstuses (plastmasside plastifikaatorid, verdimevate putukate tõrjevahendid).
Karboksüülhappe funktsioonderivaat – ühend, mida võib mõtteliselt käsitleda kui ainet, mis on saadud hüdroksüülrühma asendamisel teise polaarse rühmaga karboksüülrühmas.
Ester – karboksüülhappe ja alkoholi kondensatsiooni saadus üldvalemiga R-COOR'
Amiid – karboksüülhappe funktsionaalderivaat, kus karbonüülrühma kuuluva -OH rühma asemel on amino- või asendatud aminorühm.
Leeliseline hüdrolüüs – hüdrolüüs, mis toimub leelise (aluse) osavõtul.
Happeline hüdrolüüs – hüdrolüüs, mida katalüüsib hape.
Mineraalhapete estrid
Mineraalhapete estreid nimetatakse nii nagu nende soolasid. Nad hüdrolüüsuvad sarnaselt karboksüülhapete estritega.
Nitraadid moodustuvad alkoholist ning lämmastikhappest väävelhappe(vajalik katalüsaatorina) manulusel. Kõik orgaanilised nitraadid on ebapüsivad. Mitme nitraatrühma olemasolu korral kaasneb lagunemisega plahvatus .
Nitroglütseriin on õline vedelik ja võimas ning ohtlik lõhkeaine. Temaga immutatakse mineraalipuru, puusütt või muid poorseid materjale. Sellist materjali nimetatakse dünamiidiks.
Nitrotselluloos saadakse tselluloosi töötlemisel lämmastikhappe ja väävelhappe seguga . See lahustub orgaanilistes lahustites . Madala lämmastikusisaldusega nitrotselluloosi kasutatakse nitrotselluloosilakkide valmistamiseks. Maksimaalselt nitreeritud saadust nimetatakse püroksüliiniks ja sellest tehakse püssirohtu ning lõhkeaineid.
Sulfaadid
Väävelhappe metüül- ja etüülestrid on väga mürgised. Neid kasutatakse teiste ainete saamiseks.
Fosfaadid
Fosfaadid on elusorganismidele erakordselt tähtsad. Enamikku looduslikke fosforiühendeid võib käsitleda kui fosforhappe HPO derivaate. Paljudes rakkudes toimuvad protsessid algavad fosforhappe estri moodustumisega.
Nukleiinhapped on samuti fosforhappe estrid.
Suur osa organismile vajalikust energiast saadakse glükoosi bioloogilisel oksüdeerumisel.
Mõned fosforhapete estrid on väga mürgised. Neid kasutatakse taimekaitsevahendites parasiitide tõrjeks, samuti ei jäta nad kiire lagunemise tõttu kahjulikke jääkaineid.
Rasvad
Loomsed rasvad ja taimeõlid on materjalid, mille põhilisteks koostisosadeks on rasvad.
Keemilises mõttes tähistab sõna rasv glütserooli ( propaan 1,2,3-triooli) triestrit karboksüülhapetega.
Looduslike rasvade karboksüülhappe jäägid on hargnemata ahelaga nind paarisarvulise süsiniku aatomite arvuga.

• Füüsikalised omadused
  

Rasv on väga hüdrofoobne aine. Nad ei märgu veega ega lahustu vees. Nad lahustuvad orgaanilistes lahustites: eetris, benseenis, veidi ka alkoholis.
Puhas individuaalne rasv kristalliseerub ning tal on kindel sulamistemperatuur. Tavaliselt on siis tegemist segumaterjalidega. Seetõttu saab rasvade puhul kõneleda vaid pehmenemistemperatuurist. Küllastunud rasvhapetest moodustatud rasvad on toatemperatuuril tahked, küllastumatused struktuuris muudavad rasva pehmemaks.
Maismaaloomade rasvad on tavatingimustes tahked, mereloomade rasvad vedelad. Ka enamik taimerasvadest on vedelad. Looduslik rasv on segu väga erinevatest individuaalsetest rasvadest . Rasvu iseloomustatakse rasvhappelise koostisega.

• Keemilised omadused
  

Küllastumata rasvad annavad peaaegu kõiki kaksiksideme reaktsioone. Rasv kui ester hüdrolüüsib kas hapetakatalüütiliselt või leelise toimel. Rasva leeliselisel hüdrolüüsil moodustuvad rasvhapete soolad , mida nimetatakse seepideks.
Küllastumata rasvad oksüdeeruvad õhu toimel nii, et kaksikside katkeb ja moodustuvad hapnikuühendid. Kõige paremini kulgeb rasvade lagunemine mikroobide toimel. Toimub rasva rääsumine – tekivad ebameeldiva lõhnaga ebatervislikud ühendid.

• Rasvad meie elus
  

Seedimisel hüdrolüüsitakse toidurasvad ensüümide toimel rasvhapeteks ja glütserooliks. Need imenduvad seedetraktist ning edasi oksüdeeritakse neist suurem osa süsinikdioksiidiks ja veeks. See protsess annab palju energiat. Rasv on väga tähtist energeetiline toitaine . Kahe või enama kaksiksidemega rasvhappeid nimetatakse asendamatuteks rasvhapeteks ja neid tuleb tagada õige toiduvalikuga. (oomegahapped)
Rasvadest saab inimene normaalseks elutegevuseks tarvilikke aineid. Ülemäärane rasvade piiramine toidus võib põhjustada tervet rida tervisehäireid: südame-veresoonkonna haigused, nahahaigused, sapikivid jne.
Rasvu kasutatakse seebi tootmisel, lakkide, ravimite ja kosmeetikatoodete valmistamisel. Rasvu saadakse loomsest ja taimsest toorainest .
Toiduks kasutatakse võid. Peale rasvade sisaldab või valke, sahhariide, vitamiine, orgaanilisi happeid ja soolasid.
Detergendid
Tänapäeval nimetatakse igasugust leeliselist hüdrolüüsi seebistamiseks. Seebi molekulis eristame pikka hüdrofoobset süsivesinikahelat ja polaarset hüdrofiilset karboksülaatrühma.
Need ained on pindaktiivsed . Pindaktiivsed ained, mis lahustuvad teatud määral vees, kasutatakse pesemisvahenditena ehk detergentidena. Pindaktiivsed ained kogunevad gaas -vedelik, vedelik-vedelik või vedelik-tahke aine piirpinnale ning orienteeruvad seal nii, et polaarne (hüdrofiilne) ots on pööratud polaarse keskkonna (vee) poole. Niimoodi pingutavad pindaktiivsed ained mustuseosakesi pinnalt lahti.
Pindaktiivsus kasvab süsinikahela kasvades (12-18 süsiniku aatomit). Suurea kontsentratsiooni korral moodustab detergent kolloidlahuse.
Seep on üks vanemaid ja tuntumaid detergente. Seebi puudused:

• Karedas vees moodustavad rasvhapete kaltsiumi- või magneesiumisoolasid, mis ei lahustu vees. Seebi kulu suureneb.
  
• Seep kui rasvhappe sool hüdrolüüsub osaliselt, seetõttu on seebi lahus leeliseline ning see ei ole soovitatav paljude materjalidele, eriti kõrgemal temperatuuril.
  
• Seebiga ei saa pesta happelises keskkonnas
  
• Seepi valmistatakse ainetest, mida saaks toiduks kasutada
  

Neil põhjustel on hakatud kasutama sünteetilisi pesemisvahendeid. Nad on vees lahustuvad, nad toimivad nii aluselises, neutraalses kui ka happelises keskkonnas, ei nõua kõrget temperatuuri ega kahjusta materjale.
Need ained on anioonaktiivsed pesemisvahendid . Samuti kasutatakse katioonaktiivseid detergente ja mitteionogeenseid detergente, mis vesilahuses ei dissotseeru. Need ained on üldiselt kallimad.
Müügil olevad pesemisvahendid sisaldavad sünteetilist pindaktiivset ainet vaid 5-20%, neile on lisatud aktiivsust tõstvaid elektrolüüte, keemilisi ja optilisi valgendajaid , täiteaineid, lõhnaaineid jne.
mineraalhappe ester – mineraalhappe (anorgaanilise happe) ja alkoholi kondensatsiooni saadus, analoogiline karboksüülhappe estriga.
rasva rääsumine – rasva riknemine peamiselt mikroobide osalusel, millega kaasneb ebameeldiva lõhna teke.
asendamatu rasvhape – küllastumata rasvhape, mida organism ei suuda ise sünteesida.