Estrid, Amiidid, Rasvad, Karboksüülhapped (16)

Karboksüülhapped
Karboksüülhapete nimetused - Karboksüülhappele nimetuse andmine on suhteliselt lihtne. Tüviühendi nimetusele lisatakse – hape . Karboksüülrühma süsinik loetakse tüviühendi ahelasse ja numeratsiooni alustatakse sellest süsinikust.
CH3CH2COOH propaanhape
CH3CH2CHCICOOH 2-klorobutaanhape
Karboksüülhappe aniooni nimetus tuletatakse happe nimetusest: liide –hape asendatakse liitega –aat. Tavakohaselt kirjutatakse valemis metalli sümbol happeaniooni järele, nimetuses aga paigutatakse metall aniooni nimetuse ette.
Karboksüülhappe struktuur - Karboksüülrühm on karboksüülhappe funktsionaalrühm.
Karboksüülrühma struktuuris tunneme ära karbonüülrühma ja hüdroksüül-rühma. Sellest on tuletatud karboksüülrühma nimi: karbonüülrühm + hüdruksüülrühm = karboksüülrühm.
Keemilised omadused – Karboksüülhappe kõige tähtsam keemiline omadus on happelisus, seda rõhutab nende nimetuski. Igapäevases elus kokkupuutudes karboksüülhapetega oleme kogenud, et tegemist on hapetega: nende vesilahused on happelised , mõned võivad toimida isegi söövitavalt.
Sageli põhjendataksekarboksüülhapete happelisi omadusi karbonüülrühma mõjuga hüdroksüülrühmale, mistõttu karboksüülrühmas asuv hüdroksüül-rühm on palju polaarsem kui alkoholi molekulis ja sellepärast dissotsieerub kiiremini.
Hape dissotsieerub siis, kui on võimalik prootonit üle anda mingile alusele.
Füüsikalised omadused – Karboksüülhapete füüsikalised omadused on määratud nende molekulide võimega moodustada tugevaid vesiniksidemeid. Karboksüülhapete molekulidevahelised visiniksidemed on sedavõrd tugevad, et isegi aurus võib leida omavahel ühinenud molekule. Sel põhjusel on korboksüülhapped võrdlemisi kõrge keemistemperatuurida vedelad või tahked ained.
Rasvad
Loomsed rasvad ja taimeõlid on materjalid, mis koosnevad suurest hulgast komponentidest, kusjuures põhilisteks komponentideks on rasvad.
Keemilises mõttes tähistab sõna rasv glütserooli triestrit karboksüül-hapetega.
Laboratooriumis võib valmistada ükskõik millise karboksüülhappelise koostisega rasvasid. Looduslike rasvade karboksüülhappe jäägid on hargnemata ahelaga ning paarisarvulise süsiniku aatomite arvuga. Looduslikud rasvhapped võivad olla küllastunud või küllastumata.
Füüsikalised omadused – Uurides rasva molekuli ehitust, näeme, et rasv peab olema väga hüdrofoobne aine. Rasvad ei märgu veega, ega lahustu vees.
Puhas individuaalne rasv kristalliseerub ning tal on kindel sulamis-temperatuur, ent tavaliselt on meil tegemist segumaterjalidega. Sellepärast saab rasvade puhul kõnelda vaid pehmenemistemperatuurist.
Maismaaloomade rasvad on tavatingimustel tahked, mereloomade omad aga vedelad. Ka enamik taimerasvu on vedela olekuga .
Keemilised omadused – Rasvade keemilised omadused tulenevad estrirühmast ja karboksüülhappe jäägi ehitusest. Küllastumata rasvad annavad peaaegu kõiki kaksiksideme reaktsioone.
Küllastumata rasvad oksüdeeruvad õhu toimel nii, et kaksikside katkeb ja moodustuvad hapnikuühendid. Kõige paremini kulgeb rasvade lagunemine mikroobide toimel.
Rasvad meie elus – Seedimisel hüdrolüüsitakse toidurasvad ensüümide toimel rasvhapeteks ja glütserooliks. Need imenduvad seedeekstraktist ning edasi oksüdeeritakse neist suurem osa süsinikdioksiidiks ja veeks. See protsess annab palju energiat. Rasv on väga tähtis energeetiline toitaine.
Rasvad on olulised toiduained, sest neil on suur toiteväärtus. Peale selle vajab inimene normaalseks elutegevuseks palju erinevaid aineid, mida saab ainult rasvadest . Mõned neist esinevad peamiselt taimses toidus, aga mõningaid on ainult võimalik saada loomsest rasvast. Rasvu kasutatakse seebi tootmisel, lakkide ravimite jpt toodete valmistamisel.
Vedelad mereloomade ja taimerasvad pole söögi valmistamisel alati harjumuspärased. Ka tehniliseks rakenduseks ei ole vedelad rasvad sobivad. Vedelaid rasvõlisid tahkendatakse küllastumatuse vähendamise teel.
Estrid ja amiidid
Karboksüülhapete funktsionaalderivaadid - Karboksüülhappe funktsio-naalrühmas, karboksüülrühmas, asub karbonüül-rühma kõrval hüdroksüül-rühm
Kui hüdroksüülrühma asendaks alküülrühm, oleks tegemist ketooniga
Kui seal asuks vesinik , oleks see aine aldehüüd
Hüdroksüülrühm erineb alküülrühmadest või vesinikust polaarsuse poolest; ta on elektronegatiivne rühm.
Selliseis ühendeid, milles karbonüülrühm on seotus mingi polaarse rühmaga, mis pole hüdroksüülrühm, nimetatakse karboksüülhappe funktsionaalderi-vaatideks. Nimetus vihjab sellele, et neid võiks vaadelda kui karboksüül-happe asendussaadusi.
Lisaks karboksüülhappe funktsionaalderivaatidele on veel karboksüülhappe asendusderivaate ehk asendatud karboksüülhappeid. Karboksüülhappe funktsionaalderivaatidest on tähtsamad estrid ja amiidid.
Keemilised omadused – Vaatleme estrirühmas laendute jaotust:
Näeme, et karbonüülrühma süsinikul, nii nagu karboksüülrühmaski, on elektrofiilsustsenter, mida võivad rünnata nukleofiilid.
Reageerimine leelistega – Lisame estrile lahust. Hüdroksiidioon kui tugev nukleofiil ründab elektrofiilsustsentrit:
Toimub nukleofiilne asendus: hüdroksiidioon on ründav osake ja alkoksiidioon moodustub lahkuvast rühmast. Kuna hüdroksiidioon ja alkoksiidioon on lähedase tugevusega nukleofiilid, peaksime kirjutama tasakaaluvõrrandi
Kuna aga karboksüülhape reageerib alkoholaadiga, tekitades nõrgema happe, siis kulgeb reaktsioon lõpuni
Happeline hüdrolüüs – Vesi on väga nõrk nukleofiil ja neutraalses vesilahuses kulgeb reaktsioon veega üliaeglaselt. Vesi reageerib estriga väga aeglaselt seepärast, et mõlemad ained on vähese reageerimisvõimega – vesi on nõrk nukleofiil ja ester nõrk elektrofiil. Kui muuta katalüsaatori abil vähemalt üks neist, näiteks ester, aktiivsemaks, kulgeb reaktsioon palju kiiremini.
Amiidi hüdrolüüsi reaktsioonid – Sarnaselt estritega kulgevad ka amiidi hüdrolüüsireaktsioonid. Amiidi leeliseline hüdrolüüs:
Amiidi happeline hüdrolüüs:
Amiidi happeline hüdrolüüs pole pöörduv reaktsioon, sest happelises keskkonnas moodustub ammooniumkatioon, mis ei ole nukleofiil.
Estrite esindajad – Etüülatsetaati ja butüülatsetaati kasutatakse suurtes kogustes polümeersete ainete lahustitena , värvida ja lakkide valmistamisel, samuti ka tööstuslikes protsessides ainete väljalahustamiseks segudest.
Lühema süsivesinikahelaga hapete ja alkoholide estrid on tavaliselt meeldiva lõhnaga. Paljud neist kuuluvad puuviljade ja veinide lõhnabuketti. Mõningad estrid ja nende lõhnad:
HCOOCH2CH3 rummi lõhn
CH3COOCH2CH2CH2CH3 banaan
CH3CH2CH2COOCH2CH3 ananass
Hästi pikasüsivesinikahelaga hapete ja alkoholide estrid ei lendu ja on seetõttu lõhnatud. Selliseid estreid nimetatakse vahadeks. Looduslikud vahad on materjalid, mis sisaldavad lisaks estritele vabu happeid , alkohole ja muid aineid.