Orgaaniline keemia (0)

ORGAANILINE KEEMIA  Lühikonspekt  gümnaasiumile  Koostaja :  Kert   Martma   Tallinn 2005

2  Suurem  osa  konspektis  sisalduvast  õppematerjalist  põhineb  gümnaasiumi 

orgaanilise  keemia  õpikul:  Tuulmets,  A.    2002.  Orgaaniline  keemia  (õpik  gümnaasiumile). „ Avita ”, Tallinn.  Eelnimetatud õpik on ka gümnaasiumi orgaanilise keemia kursuse põhiõpikuks.

3  Sisukord  Sissejuhatus orgaanilisse keemiasse  Alkaanid   Halogeeniühendid   Alkoholid  

Amiinid   Küllastamata ühendid  Areenid   Fenoolid  ja aromaatsed amiinid  Karbonüülühendid   Karboksüülhapped   Estrid  ja  amiidid   Polümeerid   Sahhariidid   Valgud   Valik harjutusülesandeid  orgaanilises  keemias 

4  6  10 13 15 16 18 20 22 24 28 32 33 36 39
4 

SISSEJUHATUS ORGAANILISSE KEEMIASSE  Orgaaniline keemia  ·  XIX saj. orgaaniline keemia – elus organismidest pärinevate ainete keemia.  ·  Tänapäeval – orgaaniline keemia on süsinikühendite ja nende derivaatide  keemia.  ·  Orgaanilise  keemia  alguseks  võib  lugeda  1828.  a.  kui  F.   Wöhler   teostas  esimese orgaanilise sünteesi (sai esimese orgaanilise ühendi ­  uurea ).  ·  Orgaaniliste ühendite arv on sisuliselt  lõputu .  ·  Orgaanilised  ained  –  koosnevad  peamiselt  süsinike  ja  vesinike  aatomitest,  aga  võivad   sisaldada   ka  hapniku,  lämmastiku  ja  halogeenide  aatomeid  või  heteroaatomitena teiste elementide aatomeid (näiteks: Fe, Na, P, S).  Süsiniku  aatom  molekulis  ·  Orgaanilistes  ühendites  on   süsinik   4­ valentne   see  tähendab,  et  orgaanilistes  ühendites on süsinikul alati 4 sidet.  ·  Lämmastikul 3,  hapnikul  2 ja vesinikul 1 side.  ·  Süsinikul on võimalik 3 (4) erinevat valentsolekut, lämmastikul 3, hapnikul 

2 ja vesinikul 1  valentsolek .  Element  Sidemete arv 

Valentsolekud   H 

1  H ―  O  2  O ═  N  3  |  ― N ―  N ═    N ≡  C  4  |  ― C ― 

C ═  ― C ≡  (═ C ═)  |  ·  Orgaanilisi ühendeid pannakse kirja kasutades struktuurivalemeid.  Tetraeedriline  süsinik  ·  Kui süsinikul on neli üksiksidet, siis on need suunatud  tetraeedri  tippudesse  kus sidemete vaheline nurk on umbes 109  o . Need neli sidet on σ­sidemed. σ­

5  side  võib  ühendada  ka  süsinike  aatomeid  omavahel.  σ­side  tekib  orbitaalide 

kattumisel ühes ruumiosas aatomi  tuumi  ühendaval sirgel.  Tetraeedriline süsinik                                                 Tetraeedriline süsinik  (molekuli mudel)                                                 (ruumiline  struktuurvalem )  ·   Süsinikahel  –  omavahel  on  seotud  mitu  C  aatomit,  mille  vahel  võib  esineda  peale  üksiksidemete  ka  kahe­  ja  kolmekordsed   sidemeid   ( süsinikud   ei  ole  tetraeedrilised).  CH3 — CH — CH2 — CH — C  ≡ CH  |                        |  CH  CH3  ||  CH2  Süsinikahel võib olla:  1) hargnemata  CH3 — CH2 — CH2 — CH3  2) hargnev  CH3 — CH — CH2 — CH3  |  CH3  3) tsükliline  Valemid ja  struktuurivalemid   ·  Aine  keemilist  koostist  kirjeldatakse  valemi  abil.  Orgaanilises  keemias  on  Valemeid on mitut liiki:  1)   summaarne   valem  ­  näitab  kui  palju  ja  milliseid  aatomeid  on  molekulis  (näiteks:  C2H6O ).

6  2)   struktuurivalem  ­ kirjeldab molekuli ehitust. 

a)  lihtsustatud  struktuurivalem  (näiteks:  CH3CH2OH   või  CH3―CH2―OH)  b)   tasapinnaline  struktuurivalem  H     H  |       |  H― C―C―O―H  |       |  H     H  c)  ruumiline struktuurivalem  d)  molekuli mudel  e)   molekuli  graafiline  kujutis  OH  ALKAANID  1.  Sissejuhatus  ·   Süsivesinikud   –  orgaanilised  ühendid,  mis  koosnevad  ainult  süsiniku  ja  vesiniku aatomitest.  ·  Alkaanid  –  sisaldavad  ainult  tetraeedrilisi  süsinikke  (kõik   aatomid   on  omavahel seotud ühekordsete σ­sidemetega).  ·  Triviaalsed  nimetused  –  ühendite  nimetused,  mis  on  inimene  ühenditele  juhuslikult  andnud.  Need  nimetused  ei  ole  süstemaatilised  ega  väljenda  aine  keemilist  koostist  ega  struktuuri.  Näiteks   soogaas ,  mille  süstemaatiline  nimetus on  metaan  (CH4).

7  ·  Süstemaatilised nimetused – kajastavad ühendi keemilist struktuuri. Neid on 

võimalik struktuuri järgi üles märkida.  ·   Nomenklatuur  – aine struktuuri ja  nimetust  siduvate reeglite kogu ( IUPAC  –  Ineternational Union of  Pure  and  Applied   Chemistry ).  ·   Alkaani   tunnusteks  on   järelliide   –aan  (metaan,   etaan ,   propaan ,   butaan ,  pentaan   jne…).  Sõnatüvi  (met­, et­,  prop ­, but­,  pent ­) kirjeldab süsinikahela  pikkust.  Alkaan   Nimetus  Sõnatüvi  CH4  metaan  met­  C2H6   etaan  et­  C3H8   propaan  prop­  C4H10   butaan  but­  C5H12   pentaan  pent­  C6H14   heksaan   heks ­  C7H16   heptaan   hept­  C8H18   oktaan   okt­  C9H20   nonaan   non­  C10H22   dekaan   dek­  C11H24  undekaan  undek­  C12H26   dodekaan  dodek­  C13H28  tridekaan  tridek­  C14H30  tetradekaan  tetradek­  C15H32  pentadekaan  pentadek­  C16H34  heksadekaan  heksadek­  jne… kuni C20  C20H42   eikosaan  eikos­  ·  Neid võiks meelde jätta kuni kümne süsinikuni.  ·   Tüviühend   –   pikim   süsinikahel.  See  tuleb  nimetust   andes    kõigepealt   üles  leida.  ·   Alküülrühm   –  alkaanist  pärit   asendusrühm   (CH3­ metüül ,   CH3CH2 ­ etüül   jne…). Alküülrühma tähistatakse  tähega  R­.  ·  Nimetuse andmine:  1)  Kõigepealt tuleb tuvastada pikim ahel (tüviühend).  2)  Vaadata kui palju ja missuguseid asendusrühmi on peaahela  (tüviühendi) küljes.  3)  Vastavalt reeglitele ( jälgides  asendusrühmade asukohti) see  nummerdada.  4)   Fikseerida  asendusrühmade asukoht kasutades peaahela  numbreid .

8  Nummerdamist alustatakse sealt, kus asendusrühmad või kordne 

side on ligemal või  tihedamalt .  5)  Tuvastada sarnased asendusrühmad.  6)  Kanda asendusrühmad kindlate reeglite järgi nimetusse.  7)  Asendusrühmade nimetusse  kandmisel  tuleb arvestada‚ asendus­  rühmade tähtsuse  järjekorda  ehk vanemuslikust. Olulisemate  asendusrühmade tähtsuse  järjekord  on toodud alljärgnevas tabelis.  1  R – tüviühendile vastava rühma nimetus 
2  kui on seotud tsükliga 
3   funktsionaalse  rühma süsinik arvatakse tüviühendi koostisse ja saab asendinumbri  8)  Alküülrühmad pannakse omavahel nimetusse tähestikulises järje­  korras.  ·  Sarnastele asendusrühmadele pannakse ette  eesliited  vastavalt nende arvule  (di­, tri­,  tetra ­,  penta ­,  heksa ­ jne…).  Näiteks:  CH3  — CH — CH — CH2  |  |  |  Br  Br  Br 

1,2,3­tribromobutaan
9  2.   Isomeeria  

·  Isomeeria  on  nähtus,  kus  sama  kvalitatiivse  ja  kvantitatiivse  koostisega  ainetel   on  erinev  keemiline  struktuur  (aatomite   ühinemise   järjekord)  ja  sellest tingitult erinevad omadused.  Näiteks: butaan ja  metüülpropaan . (erinev on ainult ahela kuju ehk struktuur).  CH3 — CH2 — CH2 — CH3  CH3 — CH — CH3  |  CH3  butaan  metüülpropaan  ·  Igal   ainel   on  oma  kindel  struktuur,  mis  on  määratud  aatomite  paiknemise  järjekorraga molekulis ja  nendevaheliste  keemiliste sidemetega.  ·   Isomeerid   –  ühesuguse  elementkoostise  ja  molekulmassiga,  kuid  erineva  struktuuriga ained.  ·  Orgaaniliste  ainete  füüsikalised,  ( sulamistemperatuur ,   keemistemperatuur ,  tihedus)  keemilised  ( reaktsioonivõime ,   lahustuvus )  ja  füsioloogilised  (toime  elusorganismidele) omadused sõltuvad oluliselt aine struktuurist.  3.  Alkaanide omadused  ·  Füüsikalised  omadused:  Süsinikahela  pikenedes  kasvavad   molaarmass ,  tihedus, ning sulamis­ ja keemistemperatuur. Vastavalt süsinikahela pikkusele  võivad alkaanid olla  nii  gaasilised ,  vedelad kui ka  tahked  (vt. tabel). Vedelas  või  tahkes  olekus  on  nad  veest  kergemad.  Vees  enamasti ei  lahustu.  Tahked  alkaanid on  hüdrofoobsed  (ei  märgu  veega).  Süsinike arv  Aine olek 

1 ­ 4  gaasiline  5 ­ 15  vedel  16 ­ …  tahke 

Keemilised omadused: Alkaanid on väga vähe  reaktsioonivõimelised. See  tuleneb C — C ja C — H sideme (σ­sideme) suurest püsivusest. Selle sideme  lõhkumiseks on vaja palju energiat.  Sigma  sideme lagunemisel tekivad vabad  radikaalid,  mis  on  kõrge  energiaga  osakesed  (omavad   üksikud   elektroni)  ja  püüavad  oma   üksiku   elektroni  igal  võimalusel  ühendada  teise  osakese  elektroniga,  et   tekiks    elektronpaar ,  sest  nii  tekib  stabiilne  (madalama  energiaga) osake.

10  Näide: CH3  — CH2  — CH2  — CH3  → CH3 — CH2  — CH2 •   +  CH3  • 

butaan  propüülradikaal  metüülradikaal  Radikaal   –  osake,  millel  on  üksik   paardumata    elektron .  On  väga  reaktsioonivõimeline.  Ta  on  kõrge  energiaga  osake  ja  püüab  igal  võimalusel  ühendada end teise elektroniga.  Toatemperatuuril  on  alkaanid  oksüdeerijate  suhtes  püsivad,  ei  reageeri  ka  enamike  kontsentreeritud  hapete  ja  leelistega.  Tüüpilised  reaktsioonid  alkaanidele on:  1)   oksüdeerumine   a)  täielik oksüdeerumine (näit.  põlemine :  2CH3   — CH3  + 7O2  ¾®  ¾ 

0 t  4CO2  +  6H2O )  b)  mittetäielik oksüdeerumine (CH3  — CH2 — CH3 + Cl2  → 

→ CH3 — CH2 — CH3 + HCl)  |  Cl  2)   pürolüüs  (CH4  → C + 2H2)  3)   dehüdrogeenimine  ehk vesiniku äravõtmine (alkaan →  alkeen  + H2).  CH3 — CH3 → CH2 = CH2 + H2  4)   alkaanide  halogeenimine  – on alkaanide reageerimine halogeeniga (Cl2,  I2, Br2, F2). See on  radikaalne   asendusreaktsioon .  CH3 — CH3 + F2 → CH3 — CH2  + HF  |  F  Füsioloogilised omadused: alkaanidel (eriti aurudel või gaasilistel alkaanidel)  on tugev  narkootiline  toime.  Suurtes  kogustes  kahjustavad kesknärvisüsteemi  ja  võivad  olla  isegi  surmavad.  Nahale  võivad  alkaanid  mõjuda  ärritavalt  ja  samuti on ohtlik ka nende sissevõtmine ( bensiin ). Tahketena on nad suhteliselt  ohutud   (ei  lahustu  veres  ega  vees).   Tahkeid    alkaane   ( parafiini )  kasutatakse  toiduaine­tööstuses ja meditsiinis.  HALOGEENIÜHENDID  1.  Sissejuhatus ja nimetused  ·  Halogeeniühendid  –  on  orgaanilised  ühendid,  milles  süsiniku  aatom(id)  on  seotud ühe või mitme halogeeni (Br, Cl, F, I) aatomiga.

11  ·  Nimetamine  on  sarnane  hargnenud  ahelaga  alkaanide  nimetamisele. 

Asendusrühmadeks  on  siin  aga  halogeeni  aatomid.  Nimetused  on  vastavalt  fluoro ­, kloro­,  bromo ­, ja  jodo ­. Nimetamisel pannakse halogeeniaatomid  omavahel tähestikulisse järjekorda.  Näiteks: CH2 — CH2  |  |  (1­bromo­2­ kloroetaan ).  Cl  Br  2.  Ahela­ ja  asendiisomeerid   ·  Ahelaisomeerid  –  erinevad  üksteisest  süsinikahela  ehituse  poolest  (asendusrühmade asukoht jääb samaks).  ·  Asendiisomeerid  –  erinevad  üksteisest  asendusrühma  (näiteks  halogeeni  aatomi) paigutuse poolest.  3.  Halogeeniühendite omadused ja struktuur  ·  Füüsikalised omadused:  enamuses  on vedelikud või  tahkised , ainult vähesed  on  toatemperatuuril  gaasid.  Nad  ei  lahustu  vees  (hüdrofoobsed)  kuna  ei  moodusta  vesiniksidemeid.  Tihedus  on  üpris  suur  (enamus  on  veest  raskemad ).  ·  Füsioloogilised omadused: Elusorganismidele on enamus halogeeniühendeid  mürgised  ja mõned isegi väga mürgised.  Lenduvad   halogeenid  on narkootilise  toimega. Organismis põhjustavad kesknärvisüsteemi ja maksa kahjustusi.  ·  Struktuur:  kui  süsiniku  ja  vesiniku  elektronegatiivsused  olid  suhteliselt  sarnased,  siis  süsiniku  ja  halogeeniaatomite  elektronegatiivsused  on  väga  erinevad  =>  elektronpaar  on  tõmmatud  halogeeni  poole  (halogeeni  elektronegatiivsus   on  suurem)  ja  tekib   polaarne    kovalentne   side.  Nii  halogeeniaatomile  kui  ka  süsiniku  aatomile  tekivad  peale   osalaengud .  Süsinikul  tekib  positiivne   osalaeng   (δ+)  ja  halogeenil  negatiivne  osalaeng  (δ­). Näiteks: H  δ+ ­Cl δ­ . Osalaengud näitavad elektronide jaotust molekulis.

12  4.   Elektrofiilid  ja  nukleofiilid  

·   Mittepolaarse   sideme  katkemisel  jaotuvad  elektronid  võrdselt  (alkaanides),  polaarse  sideme  katkemisel  aga  ebaühtlaselt  (HCl,  halogeeniühendid).  Ebaühtlane   jaotus  tähendab  seda,  et  elektronegatiivsem   partner   (Cl,  F,  I,  Br)  haarab endale terve elektronpaari ja saab negatiivse laengu (ta on  nukleofiil ).  Teisele partnerile jääb aga tühi  orbitaal  ja positiivne laeng (ta on  elektrofiil ).  ·  Elektrofiil – tühja orbitaali, positiivse laenguga või osalaenguga osake. Ta on  elektronide vaene. Ta võtab igal võimalusel endale elektrone.  ·  Nukleofiil  –  vaba  elektronpaariga  osake  või  kannab  negatiivset  laengut  või  osalaengut.  Ta  on  elektronide  poolest  rikas.  Ta  otsib  kohta  kuhu  elektrone  panna (otsib vaba orbitaali ehk elektrofiili).  ·   Elektrofiilne   tsenter  – aatom, millel on elektrofiili tunnused.  ·   Nukleofiilne  tsenter – aatom, millel on nukleofiili tunnused.  ·  Nukleofiil  ühineb  elektrofiiliga.  Mitte  kunagi  ei  ühine  elektrofiil  elektrofiiliga ja nukleofiil nukleofiiliga.  ·   Reaktsioon  saab  endale nime ründava osakese („partneri”) järgi. Näiteks  nukleofiilses asendusrektsioonis on ründavaks osakeseks nukleofiil.  5.  Nukleofiilne asendusreaktsioon  Näide: :OH  ­  + CH

3  — CH2  — Br → CH3  — CH2  — OH + :Br  ­ .  ·  Nukleofiilne 

asendusreaktsioon  –  ründav  osake  on  nukleofiil.  Reaktsioonitsenter  on  elektrofiilne  tsenter.  Ründav  osake  on  tugevam  nukleofiil kui lahkuv rühm. Lahkuv rühm eraldub nukleofiilina.  ·  Näiteid nukleofiilsete asendusreaktsioonide kohta:  R — Cl +  NaOH  → ROH + NaCl    (ROH ­  alkohol )  R — Cl + NaOR → ROR + NaCl     (ROR ­  eeter )  R — Cl + KCN → RCN + KCl         (RCN ­ nitriil)  R –  suvaline   radikal  (näiteks: CH3  — CH2  jne…)  ·  Elektrofiilne asendusreaktsioon  – vastupidiselt  eelmisele.  Ründav osake on  elektrofiil.  Reaktsioonitsenter  on  nukleofiilsus  tsenter.  Lahkuv  rühm  eralduv  elektrofiilina.

13  ALKOHOLID  1.  Sissejuhatus 

·  Alkohol  –  orgaaniline  ühend,  mille  tetraeedrilise  süsiniku  aatomi  juures  on  üks  vesinik  asendatud hüdroksüülrühmaga (— OH).  ·  Funktsionaalne  rühm  –  annab  ühendiklassile  tema  põhilised  omadused.  Ta  on  kõige  kergemini  muunduv  osa.  Võib  osaleda  paljudes  reaktsioonides.  Alkoholi puhul on selleks  hüdroksüülrühm  (— OH).  ·  Hüdroksüühend – ühendid, mis sisaldavad hüdroksüülrühma.  ·  Mitmehüdroksüülne  alkohol  –  kui  alkoholi  molekulis  on  mitu  hüdroksüülrühma, mis asuvad erinevate süsiniku aatomite juures.  2.  Nimetamine  ·  Alkoholidel on järelliide –ool.  ·  Järelliide näitab ühendi kuuluvust ühte või teise klassi.  ·  Näiteid nimetustest:  CH3 — CH2 — CH2 — OH (propaan­1­ool),  HO — CH2 — CH2 — OH (etaan­1,2­ diool ),  HO — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — OH (heksaan­1,6­diool).  3.  Struktuur ja omadused  ·  Alkoholis  on  hapnikuaatomil  kaks  vaba  elektronpaari,  kaks  elektroni  on  kasutatud   sidemeks   C  ja  H­ga.  Hapnik  on  nii  C­st  kui  H­st  elektronegatiivsem.  Hapnik  tõmbab  elektronpaari  nii  süsinikult  kui  vesinikult.  Hapnik  saab  negatiivse  osalaengu  ja  nii  süsinik  kui  ka  vesinik  saavad  positiivse  osalaengu.  Siit  järeldub,  et  alkoholis  on  nukleofiilseks  tsentriks  hapnik ja elektrofiilseteks tsentriteks vesinik ja süsinik.  ·  Alkohol on võimeline moodustama vesiniksidemeid.  ·  Füüsikalised  omadused:  Füüsikalised  omadused  on  määratud  vesiniksidemete   moodustamise  võimalustest  ja  süsivesiniku   ahelast .  Alkoholidel  on  hea  lahustuvus  vees  e.   hüdrofiilsus   ( vesiniksidemed )  ning  madal keemistemperatuur (madalam kui veel).

14  ·  Keemilised omadused:  Oksüdeerumine 

Alkoholide oksüdeerumisel saadakse:  a)  aldehüüde  b)  ketoone  c)   karboksüülhappeid   Alkoholide  kiirel  oksüdeerumisel ehk põlemisel tekivad CO2  ja H2O.  CH3 — CH2 — OH + 3O2  ¾®  ¾ 

0 t  2CO2 +  3H2O  

·  alkoholid  võivad  astuda nukleofiilsetesse asendusreaktsioonidesse (lahkuvaks  rühmaks   oleks  siis   hüdroksiidioon ).  Hüdroksiidioon  on  aga   sedavõrd   tugev  nukleofiil, et raske on leida teist nukleofiili, mis teda välja tõrjuks,  mistõttu  ei  ole nukleofiilne asendusreaktsioon alkoholide puhul tüüpiline.  4.  Alkohol kui  hape   ·  Alkoholide reageerimisel leelismetallidega (Na, K, Li) eraldub vesinik ja tekib  vastava  alkoholi  sool  –   alkoholaat   (2CH3—CH2—OH  +  2Na  → 

2CH3  — CH2­ONa + H2↑).  Analoogne  happe reageerimisele metalliga (2HCl 

+  2Na  →   2NaCl   +  H2↑).  Siit  järeldub,  et  alkohol  on  nagu  hape  ja  alkoholaat on alkoholi sool. Alkohol on väga nõrk hape (nõrgem hape kui  vesi). Vaata hapete tugevusi lk 25.  5.  Alkoholide esindajaid  ·   Metanool  ( CH3OH ) e.  puupiiritus  – laborites kasutatakse lahustite koostisena.  Väga mürgine.  ·   Etanool   (CH3CH2OH)  e.   piiritus   –  väga  palju  kasutatakse   lahustites   ja  orgaanilistes  sünteesides.  Samuti  kasutatakse  etanooli  ka  alkoholitööstuses  alkohoolsete jookide valmistamiseks.  ·   Etaandiool   ( HOCH2CH2OH )  –  kõrge  keemistemperatuur,  hea  lahutuvus  ja  madal  külmumistemperatuur.  Kasutatakse  antifriiside  ( automootorite   jahutussegud) koostises.  ·  Alkoholide  füsioloogilised  omadused:  narkootiline  toime,  alkoholide  põlemise  vaheühendid  võivad  olla  väga  mürgised  (kesknärvisüsteemi  kahjustused),  pikema  ahelaga  alkoholid  tekitavad  pöördumatuid

15  nägemisorganite  kahjustusi.  Väga  mürgine  on  metanool  ( imendub   kergesti 

ka läbi naha).  6.   Eetrid   ·  Eeter  –  üldvalem  on  R–O–R.  On  ühendid,  kus  hapniku  aatomiga  on  seotud  ühesugused  või erinevad süsivesinikerühmad (radikaalid).  ·  Eetrid on alkoholide funktsiooniisomeerid.  CH3 — CH2 — OH                   CH3 — O — CH3  C2H6O  C2H6O  Isomeerid, sest summaarne valem on sama  ·  Nimetused  –  CH3 — CH2 — O — CH2 — CH3 ( dietüüleeter ),  CH3 — CH2 — CH2 — O — CH2 — CH3 (etüülpropüüleeter).  ·  Füüsikalised omadused: 

1)  vees lahutuvad väga halvasti (ei saa moodustada vesiniksidemeid), 

2)  on väga lenduvad. On head  lahustid   paljudele  orgaanilistele  ainetele .  ·   Eetrite  saamine: 

1)  alkoholaadi ja  halogeeniühendi  reageerimisel: 

CH3–CH2–ONa  + CH3–CH2–CH2–Br → CH3–CH2–O–CH2–CH2–CH3 +  NaBr , 

2)  sümmeetrilisi  eetreid  saadakse: 2 alkoholi → eeter + H2O.  CH3 – CH2 – CH2 – OH 

CH3 – CH2 – CH2 – OH  AMIINID  1.  Amiinid ja nende nimetused  ·  Amiinid  –  on  NH3   derivaadid ,  kus  üks  või  mitu  H­d  on  asendunud  radikaalidega.  ·  Amiinid on orgaanilised alused.  ·  Nimetuse  andmisel  loetletakse  lämmastikuga  seotud  rühmad  ja  lisatakse  lõppu järelliide – amiin .  Näited:  CH3 — CH2 — NH2 –   etüülamiin ,  → CH3 – CH2 – CH2 – O – CH2 – CH2 – CH3 + H2O

16  CH3 — CH2 — CH2 — NH —CH2 — CH3  –  etüülpropüülamiin, 

NH2–CH3–CH2–CH2–CH2–NH2  – butaan­1,4­diamiin või 1,4­diaminobutaan.  ·  Nimetuste andmisel võib asendusnomenklatuuri kohaselt animorühma  tähistada ka eesliitega amino­.  Näited:  CH3 — CH2 — NH2 –   aminoetaan ,  H2N — CH2 — CH2 — OH  –  aminoetanool.  2.  Keemilised omadused  ·  Kuna   lämmastik   on  elektronegatiivsem  kui  süsinik  ja  vesinik,  siis  elektronid  on  nihutatud  lämmastiku  aatomi  poole  ja  tekib  osalaeng  δ­.  Järelikult  nukleofiilne tsentner asub lämmastiku aatomil. Amiinid on alused. Nad on  oma tugevuselt võrreldavad ammoniaagiga.  ·   Happed   on  ained,  mis  võivad  loovutada  prootoneid  ja  alused  on  ained,  mis võivad siduda prootoneid.  ·   Amiini  reageerimine  happega :  R–NH2 + HCl → R–NH3  + Cl ­ .  3.  Füüsikalised omadused  ·  Amiinidel on N peal olev δ­ väiksem kui O­l ja sellepärast on amiinidel H­  sidemed nõrgemad.  ·   Lühikese  ahelaga amiinid lahustuvad vees hästi (vesiniksidemed).  ·  Pikema ahelaga amiinid lahustuvad väga halvasti.  KÜLLASTUMATA ÜHENDID  1.   Alkeenid  ja  alküünid   ·  Küllastumata  ühend  –  alkaanid  on  küllastunud  ühendid.  Alkeenid  ja  alküünid  on  küllastumata  ühendid.  Küllastumata  ühenditel  on  lisaks  σ­  sidemele ka üks või kaks π­sidet.  ·  Alkeenid – süsinikuvahelise kaksiksidemega ühendid. Näiteks: CH2=CH–CH3  ( propeen ).

17  ·  Alküünid – süsinikuvahelise kolmiksidemega ühendid. Näiteks: CH ≡ C–CH3 

( propüün ).  ·  Kaksikside – üks σ­side + üks π­side.  ·  Kolmikside ­ üks σ­side + kaks π­sidet.  ·  Kaksiksidet  moodustavad  süsiniku  aatomid  ja  nendega  seotud  muud  aatomid  asuvad kõik ühes tasapinnas. Nad on planaarsed (      C = ).  ·  Kolmiksidemega  seotud  süsiniku  aatomid  ja  nendega  seotud  aatomid  asuvad  ühel sirgel. Nad on  lineaarsed  ( – C ≡ ).  ·  π­side  on  palju  nõrgem  kui  σ­side  =>  alkeenid  ja  alküünid  on  väga  reaktsioonivõimelised.  2.  Nimetamine  ·  Alkeeni  tähistab  järelliide  –een  ( eteen )  ja   alküüni   tähistab  järelliide  –üün  ( etüün ).  ·  Nimetamisel märgitakse ka ära kordse sideme asukoht.  ·  Peaahel võetakse kordse sideme järgi. Pea ahel peab sisaldama võimalikult  palju kordseid sidemeid.  ·  Näiteid:  CH2 = CH — CH2 — CH3  –  but­1­een.  CH2 = CH — CH = CH — CH3  –  penta ­1,3­ dieen .  CH ≡ C — CH2 — CH3  –  but­1­üün.  CH2 = CH — C ≡ C — CH = CH — CH3  –  heksa ­1,5­dieen­3­üün.  CH2 = CH — CH2 — CH2 — Cl  –  4­klorobut­1­een.  CH2 = CH — CH = CH — CH2 — OH  –  5­hüdroksüpenta ­1,3­dieen.  3.  Keemilised omadused  ·  Kaksik või kolmikside on nukleofiilne tsenter.  ·  Markovnikovi  reegel  –  elektrofiilne  osake  (nt  H  + )  ühineb  enam  hüdrogeenitud  (seal  kus  on  rohkem  vesinikku)  süsiniku  aatomiga,  ning  nukleofiilne  (nt  Cl  ­ )  osake  ühineb  vähem  hüdrogeenitud  (seal  kus  on  vähem vesinikku) süsiniku aatomiga.  ·  Küllastumata ühenditele  iseloomulikke  reaktsioone: 

1)  Vesinikhalogeniidi liitumine (Markovnikovi reegel).
18 

CH3 — CH = CH2 + HBr → CH3 — CH — CH3  |  Br 

2)  Vee liitumine (Markovnikovi reegel).  CH3 — CH = CH2 + H2O → CH3 — CH — CH3  |  OH 

3)  Halogeeni liitumine.  CH3 — CH = CH2 + Cl2 → CH3 — CH — CH2  |  |  Cl  Cl 

4)  Oksüdeerumine (vastavalt temperatuurile võivad tekkida nii  dioolid  kui  aldehüüdid ). 

5)   Hüdrogeenimine  – vesiniku  liitmine  alkeenile või alküünile. Katkeb üks  π­side ja tekib a) alküünist alkeen, b) alkeenist alkaan.  CH3 — C ≡ CH + H2 → CH3 — CH = CH2  CH3 — CH = CH2 + H2 → CH3 — CH2 — CH3 

6)  Dehüdrogeenimine  –  hüdrogeenimise   pöördprotsess.  Vesiniku 

äravõtmine. Tekib π­side.  CH3 — CH3 → CH2 = CH2 + H2  4.  Isomeeria  ·  Lisaks ahela­  ja asendiisomeeriale on alkeenides ja tsüklilistes ühendites veel  cis­, trans­isomeeria. See tuleneb asendusrühmade  erinevast  asetusest kordse  sideme või tsükli  tasapinna  suhtes.  AREENID  1.  Aromaatsed ühendid  ·   Benseen   –  üldvalem   C6H6 .  Tsükliline.  1,5   kordsed   sidemed.  Kogu  benseeni  süsiniku aatomite tsüklil on ühine π­elektronide pilv. Benseeni  molekuli struktuur on aromaatne struktuur.
19  Benseeni struktuuri kujutamisel on mitu võimalust. Kõige rohkem kasutatakse esimest ja 
viimast  varianti .  ·  Aromaatne  ring  e.  aromaatne  tuum  –  aromaatses  tuumas  on   tervet   tsüklit  (tuuma)   hõlmav   ühine  π­elektronide  pilv  (vt  joonist).  Aromaatne  ring on tasapinnaline.  ·   Heterotsüklilised   ühendid  –  kui  aromaatses   ringis   on  peale  süsinike  ja  vesinike veel ka teisi aatomeid (heteroaatomeid).  ·  Areenid –  aromaatsete  ühendite üldnimetus.  ·   Arüülrühm  – areenist moodustunud asendusrühm.  ·   Fenüül  – benseenist moodustunud asendusrühm.  2.  Nimetamine  Näiteid aromaatsete ühendite nimetamisest: 

1,2­ dimetüülbenseen   1,3­dimetüülbenseen  1,4­dimetüülbenseen 

1,3­ diklorobenseen           1,3,5­triklorobenseen          hüdroksübenseen          metüülbenseen   ( fenool )                     ( tolueen )  bensoehape                 nitrobenseen             1,2­dietüülbenseen    3­metüülfenool             naftaleen

20  2.  Omadused 

·  Füüsikalised omadused: vedelikud või  kristalsed  ained. Asendamata areenid  ei  lahustu  vees,  küll  aga  mittepolaarsetes  lahustites  (eeter).  Benseen   lahustab   hästi vaikusi, rasvu ja teisi vähepolaarseid aineid.  ·  Füsioloogilised omadused: aromaatsetel  süsivesinikel on  narkootiline toime.  Suurema  koguse   sissehingamisel   tekivad   krambid .  Halvimal  juhul  võib  see  lõppeda  ka  äkksurmaga.  Pidev   kokkupuude    kahjustav   närvisüsteemi.  Aromaatsed süsivesinikud mõjuvad ärritavalt ka nahale.  ·  Keemilised  omadused:  aromaatne  ring  (tuum)  on  suhtelisel  püsiv  ja  keemiliselt  vastupidav  (näiteks  oksüdeerijate  suhtes).  Tüüpiline  reaktsioon  aromaatsele   tuumale   on  elektrofiilne  asendus,  kus  aromaatne  tuum  on  ise  nukleofiilne tsenter.  Näiteid reaktsioonidest:  1)   alküülimine  (alküülrühma  viimine  benseeni tuuma, katalüsaatoriks on  AlCl3 ),  2)  halogeenimine (halogeeni liitmine, katalüsaatoriks on AlCl3),  3)   nitreerimine  (nitrorühma liitmine). Reageerimisel lämmastikhappega  (katalüsaatoriks on H2SO4) tekivad nitroühendid.  FENOOLID JA AROMAATSED AMIINID  1.  Fenoolid. Nende struktuur ja omadused  ·  Fenoolid  –  hüdroksüareenide  üldnimetus.  Fenoolina  võime  me  kutsuda  vaid  hüdroksübenseeni (benseeni tuuma küljes on –OH rühm).

21  ·  Fenoolid ja alkoholid kuuluvad ühisesse hüdroksüühendite klassi. 

·  Tänu hüdroksüülrühma ja  aromaatse  tuuma vastastikmõjult, on fenoolid palju  tugevamad happed kui alkoholid. Vaata hapete tugevusi lk 25.  ·   Fenoolide  reageerimisel leelismetallidega ja leelisega tekib sool ( fenolaat ):  ·   Fenoolides   on  π­elektronide   delokalisatsioon   (laialimäärimine).  See  stabiliseerib  energeetiliselt  osakest  ja  seepärast  ongi  fenoolid  tugevamad  happed kui alkoholid.  ·  Fenoolid on palju reaktsioonivõimelisemad kui benseen.  Näiteid reaktsioonidest:  1)  Halogeenimine  2)  Nitreerimine  2.  Aromaatsed amiinid. Nende struktuur ja omadused  ·  Aromaatsed amiinid – aromaatse tuumaküljes on  aminorühm . Kõige lihtsam  aromaatne amiin on  aniliin  (aromaatse tuuma küljes üks aminorühm).  ·  Aromaatsed  amiinid  on  alused.  π­ elektronpilv   on   delokaliseeritud   nagu  fenoolidelgi.  ·  Aromaatsed  amiinid  nagu  kõik  amiinid  regeerivad  hapetega  ja  oksüdeeruvad kergesti:

22  KARBONÜÜLÜHENDID  1.  Aldehüüdid ja  ketoonid  

·  Karbonüülühendid – ühendid, mis sisaldavad karbonüülrühma  ·   Aldehüüdrühm  –  karbonüülrühm  on seotud ühe süsiniku ja  ühe vesiniku aatomiga.  ·  Aldehüüdid – aldehüüdrühma sisaldavad ained.  ·  Ketorühm – karbonüülrühm on seotud kahe süsiniku aatomiga.  ·  Ketoonid – ained, mis sisaldavad ketorühma.  ·  Aldehüüdid  ja  ketoonid  on  karbonüülühenid.  Nad  on  funktsiooniderivaadid.  2.  Nimetamine  ·  Aldehüüdide tunnuseks on  järelliide ­aal. See   liide   lisatakse tüviühendi  nime  lõppu. Näide: CH3 – CH2 – CH2 – CHO ( propanaal ), CH3 – CHO ( etanaal ).  ·   Ketoonide   tunnuseks  on  järelliide  –oon.  See  liide  lisatakse  tüviühendi  nime  lõppu,  kusjuures  märgitakse ära ka ketorühma asukoht (nagu alkoholidel).  O  ||  Näide:  CH3 — CH2 — C — CH3 (CH3CH2COCH3) – butaan­2­oon.  3.  Struktuur ja keemilised omadused  ·  Kaksiksideme tõttu (süsiniku ja hapniku vahel) sarnanevad alkeenidega.  ·  Nagu  alkeenidelegi  on  ka  karbonüülühenditele  iseloomulikud  liitumisreaktsioonid (liitumine  alkoholiga ).  ·  Kuna  hapnikul  on  suurem  elekronegatiivsus  kui  süsinikul,  siis  karbonüülrühma  hapnikul  asub  nukleofiilne  tsenter  (δ­)  ning  süsinikul  elektrofiilne tsenter (δ+).

23  ·  Kuna  süsiniku  oksüdatsiooniaste  aldehüüdrühmas  on  +I,  siis  võivad 

karboksüülühendid nii redutseeruda kui oksüdeeruda.  ·  Redutseerumisel   tekkivad   alkoholid  (samuti  on  alkoholide  oksüdeerumisel  võimalik  saada  aldehüüde  või  ketoone),  aldehüüdide  oksüdeerumisel  aga  karboksüülhapped. Ketoonid on  oksüdeerumise  suhtes üpris vastupidavad.  [  ]  [  ]  [  ]  [  ]  hape  karboksüül  aldehüüd   alkohol  H  O  H  O  ¾  ¾  ¾  ¬  ¾  ¾  ¾  ¬  ¾®  ¾  ¾®  ¾  ·  Aldehüüdid  on  reaktsioonivõimelisemad  kui  ketoonid  (reaktsioonid  kulgevad kiiremini).  4.  Füüsikalised omadused  ·  Enamik aldehüüde ja ketoone on kergesti lenduvad vedelikud.  ·   Metanaal ,  etanaal  ja  propanaal  lahustuvad  vees  väga  hästi  kui  süsinikahela  pikenedes lahustuvus väheneb.  5.  Füsioloogilised omadused  ·  Aldehüüdid ja ketoonid on narkootilise toimega ja kahjustavad  kesknärvi ­  süsteemi. Mõjuvad ärritavalt limaskestale.  6. Esindajaid  ·  Metanaal  e.   formaldehüüd   –  mürgine   gaas ,   vesilahus   on   desinfitseerimis ­  vahend.  ·  Etanaal e.  atseetaldehüüd  – toatemperatuuril  keev  mürgine vedelik.  ·   Bensaldehüüd  – mandlilõhnaline vedelik. Kasutatakse maitse­ ja lõhnaainena.  ·   Propenaal  –  kergesti  lenduv  vedelik. Tugev  lakrimaator (ärritab  nina  ja silmi  ning kutsub esile  rohket   pisarate  voolu). Tekib näiteks rasva kõrvetamisel.  ·   Propanoon  e.  atsetoon  – mürgine vedelik. Väga hea orgaaniline lahusti.

24  KARBOKSÜÜLHAPPED  1.  Saamine ja nimetamine 

·  Karboksüülhapped – karboksüülrühma (–COOH funktsionaalrühmana)  sisaldavad orgaanilised ühendid.  ·  Saadakse:  aldehüüdide  oksüdeerumisel  –  CH3—CHO  →  ( oksü ­  deerumine ) CH3 — COOH.  ·  Nimetamine: tavaliselt lisatakse tüviühendi nimetusele lõppu –hape (kui  karboksüülrühmi  on  kaks,  siis  ­ dihape ).  Karboksüülrühma  süsinik  loetakse tüviühendi ahelasse.  Näited:  CH3 — CH2 — CH2  — COOH  –   butaanhape   CH2 — CH2 — COOH  –  2­ kloropropaanhape   |  Cl  HOOC  — CH2 — CH2 — COOH  –  butaan­1,4­dihape  Karboksüülhappe  aniooni  nimetuse  andmisel  asendatakse  järelliide  –hape  järelliitega  ­aat.  Näiteks:  CH3  —  CH2  — COO  ­  (propanaatioon) nagu SO

3  2­  (sulfaatioon). 

Vastava happe soola nimetatakse näiteks: CH3  – CH2  –  COONa  (naatriumpro­  panaat).  ·  Kuna paljud orgaanilised happed on  keeruka  struktuuriga ja nende nimetused  tuleksid  liiga  pikad,  siis  kasutatakse  nende  triviaalnimetusi.  Näiteks:  piimhape ,  sipelghape  ( metaanhape ),  äädikhape  ( etaanhape ).  2.  Struktuur  ·  Karboksüülhapete  funktsionaalrühm  on  karboksüülrühm  (–COOH või  O  ||  – C – OH). Karboksüülrühm = karbonüülrühm + hüdroksüülrühm.  O  ||  – C – OH

25  H ap e te  tu g e vu

s  k as vab   ·  Karboksüülrühmas  on  polaarsed  sidemed  ja  sidemete  vaheline  nurk  on 

120  o . Ruumilise paigutuse poolest on karboksüülrühm  planaarne  (st. aatomid 

paikenvad ühes tasapinnas).  ·  Osalaengud jagunevad karboksüülrühmas järgmiselt:  ·  Erinevad  reagendid  (ühendid,  mis  liituvad  karboksüülrühmas  olevatesse  reaktsioonitsentritesse) liituvad järgmiselt:  3.  Karboksüülhapete omadused  ·  Keemilised  omadused:  kõige  tähtsam  omadus  on   happelisus .  Nii  nagu  teistelegi  hapetele,  kehtivad  ka  karboksüülhapetele  hapete  üldised  omadused.  Karboksüülhapped  annavad  lahusesse   vesinikioone   (prootoneid),  aga  palju  kordi   vähem  kui  tugevad   anorgaanilised   happed  ( HNO3 ,  H2SO4,  HCl  jt.).  Karboksüülhapped  on  väga  nõrgad  happed  võrreldes   anorgaaniliste   hapetega.  ALKOHOL  VESI  FENOOL  SÜSIHAPE   KARBOKSÜÜLHAPE   PALJUD ANORGAANILISED HAPPED (HCl, H2SO4, HNO3)

26  Karboksüülhapped reageerivad: 

1)  aktiivsete metallidega ( leelismetallid ), tekib sool, 

2CH3 — COOH + 2Na → 2CH3 — COONa + H2↑  2CH3 — COOH + Ca → (CH3 — COO)2Ca + H2↑ 

2)  alustega (tekib sool),  CH3 — COOH + NaOH → CH3 — COONa + H2O 

3)  aluseliste oksiididega (tekib sool),  2CH3 — COOH +  Li2O  → 2CH3 — COOLi + H2O 

4)  nõrgemate hapete sooladega (tekib sool). 

2CH3 — COOH + CaCO3 → (CH3 — COO)2Ca + H2O + CO2↑  5)   alkoholidega  (tekib  ester ), 

CH3 — COOH + CH3 – OH  ¾  ¾  ®  ¾ 

4  2 SO  H  CH3 — COOCH3 + H2O 

Karboksüülhapete reaktsioonidel võime me saada: estreid, halogeniide,  amiide ,  sooli  jt.  ·  Füüsikalised  omadused:  karboksüülhapete  molekulidel  on  võime  moodustada  vesiniksidemeid.  Keemistemperatuur  on  suhteliselt  kõrge.  Väikese ahelaga karboksüülhapped lahustuvad vees hästi, aga ahela pikenedes  lahustuvus väheneb.  ·  Füsioloogilised omadused: karboksüülhapped  võivad olla  sadu kordi  mürgi­  semad kui anorgaanilised happed.  4.  Karboksüülhapete esindajaid.  ·  Asendamata karboksüülhapped (radikaalis ei esine asendusrühmi):  Metaanhape  e.  sipelghape  ( HCOOH )  –  terava  lõhna  ja  ärritava  toimega  mürgine  vedelik.  Looduses  leidub  nõgestes,  sipelgates.  Kasutatakse  keemiatööstuses, kahjuritõrjeks.  Etaanhape  e.  äädikhape  ( CH3COOH )  –  ei  ole  mürgine.  Kasutatakse  toiduainetööstuses  ( söögiäädikas   –  30%­ne  äädikhape  lahus),  keemia­  tööstuses ( lahustina ).  Rasvhapped  – on looduslike rasvade koostises olevad  monohapped , milles on  üle  nelja   paarisarv   süsiniku  aatomi.  Rasvhapped  võivad  olla  nii  küllastunud

27  kui  küllastumata.  Rasvhapete   soolad   lahustuvad  hästi  vees.  Rasvhapete 

soolasid (alates 6 süsinikuga) nimetatakse seepideks.  Dihapped   – tuntuim  on   etaandihape   e.   oblikhape   (HOOCCOOH).  Oblikhape  on mürgine (sadestab organismis Ca 

2+ ). Dihappeid leidub looduses palju. 

Bensoehape  e.  benseenkarboksüülhape  –  kasutatakse  keemiatööstuses,  toiduainetööstuses säilitusainena E210.  ·  Asendatud karboksüülhapped:  Piimhape  e.  2­hüdroksüpropaanhape  –  tekib  lihastes  suure  koormusega  töötamisel, aga samuti ka mikroobide elutegevuse jääkainena.  Õunhape  e. hüdroksübutaandihape – puuviljades, marjades.  Viinhape e. 2,3­dihüdroksübutaanhape – tekib veini laagerdamisel.  Sidrunhape   –  esineb   enamikes   puuviljades  ja  marjades  eriti  tsitrusviljalistes  ( sidrun ). Kasutatakse  toitude  ja jookide hapustamiseks.  Nii  õun,  sidrun  kui  ka  viinhape  on   tavalised   puuviljahapped  ning  sisalduvad puuviljades.  5.   Aminohapped   ·  Nad  on  asendatud  karboksüülhapetest  ühed  olulisemad.  Nad  on  kõige  enam  levinud orgaanilised lämmastiku ühendid. Esineb kõikides elusorganismides.  Valgud tekivad aminohapetest.  ·  Aminohapped  on  need  happed,  kus  karboksüülhappe  radikaalis  on  üks  või mitu vesinikku aatomit asendatud aminorühmaga.  ·  Karboksüülrühm  annab   aminohappele    happelised   omadused  ja  aminorühm  aluselised  omadused. Seepärast on aminohapped amfoteersete omadustega.  CH3 – CH2 – CH2 – COOH  happelised omadused  |  NH2  aluselised omadused

28  ·  Puhtad aminohapped on tahked kristalsed ained, mis ei lendu. Nad lahustuvad 

hästi vees. Neil on suhteliselt kõrge sulamistemperatuur.  ·  Keemilised  omadused:  tähtsam  omadus  on   amfoteersus .  Aminohapped  moodustavad soolasid nii aluste kui ka hapetega:  ESTRID JA AMIIDID  1.  Karboksüülhapete funktsiooniderivaadid  ·  Karboksüülhappe   funktsiooniderivaat   –  ühend,  milles  karbonüülrühm  on  seotud  mingi  polaarse  rühmaga  (Cl,  NH2,  OR),  mis  pole  hüdroksüülrühm  (OH). Näiteks:  ·  Tähtsamad karboksüülhapete funktsiooniderivaadid on estrid ja amiidid.  ·  Karboksüülhappe  asendusderivaat  –  asendatud  karboksüülhapped  (radikaalis  on  asendatud  üks  või  mitu  vesiniku  aatomit  mingi  asendusrühmaga).  Näiteks:  aminohapped,   hüdroksühapped ,  halogenohapped  jt.  2.  Estrid  ·  Ester – karboksüülhappe funktsiooniderivaat, kus funktsionnalrühmaks on:  O  ||  – C – OR  ·  Nimetused moodustatakse sarnaselt soolade nimetustega:
29  ·  Estrid  on  vedelad  või  tahked  ained.  Meeldiva  puuvilja  lõhnaga.  Estrid  ise  ei  ole mürgised, kuid estrite lagunemisel võivad tekkida väga mürgised ühendid.  ·  Keemilised omadused:  Hüdrolüüs  – aine ära reageerimine veega. 

1)  Estri happelisel hüdrolüüsil (katalüütilisel hüdrolüüsil) moodustuvad 

hape ja  alkohol. Katalüsaatorina kasutatakse tugevaid  happeid  (H2SO4).  CH3 — COOCH3 + H2O + H3O  +  CH3 — COOH + CH3 — OH + H3O  + 

2)  Reageerimisel leelistega ( leelise  vesilahusega) moodustuvad estrist 

happe sool ning alkohol. Seda reaktsiooni nimetatakse estri leeliseliseks  hüdrolüüsiks.  CH3 — COOCH3 + NaOH  CH3 — COONa + CH3 — OH 

3)  Estri saamine: saadakse happe ja alkoholi omavahelisel reaktsioonil 

happelises keskkonnas (tavaliselt H2SO4 juuresolekul).  R — COOH + R’ — OH  ¾  ¾  ®  ¾ 

4  2 SO  H  R — COOR’ + H2O  CH3 — COOH + CH3 — OH  ¾  ¾  ®  ¾  4  2 SO  H 

CH3 — COOCH3 + H2O  3.  Amiidid  ·   Amiid  – karboksüülhappe funktsiooniderivaat, kus funktsionaalrühmaks on:  O  ||  – C – NH2  ·  Amiidi  nimetus  moodustatakse  karboksüülhappe  nimest,  asendades  liite  –  hape  liitega  –amiid:  ·  Keemilised omadused: 

1)  Amiidi leeliselisel hüdrolüüsil saadakse sool ja  ammoniaak . 

CH3 —  CONH2  + NaOH → CH3 — COONa + NH3 

2)  Amiidi happelisel hüdrolüüsil saadakse karboksüülhape ja moodustub
30 

ammooniumkatioon (NH4  + ).  CH3 — CONH2 + H2O  ¾  ¾  ®  ¬  +  O  H 

3  CH3 — COOH + NH4  +  3)  Amiide saadakse karboksüülhapete derivaatidest. 

R — COCl + R’NH2 → R — CONHR’ + HCl  R — COOR + R’NH2 → R — CONHR’ + ROH  4.  Mineraalhapete estrid  ·  Mineraalhapete  estreid  saadakse  mineraalhapete  reageerimisel  alkoholiga  happelises keskkonnas (H2SO4 juuresolekul).  ·   Nitraadid   –  lämmastikhappe  estrid.  Moodustuvad  lämmastikhappest  ja  alkoholist   väävelhappe   juuresolekul.  Kõik  orgaanilised  nitraadid  on  ebapüsivad. Võivad kergesti plahvatada.  lõhkeaine . Väga palju kasutatakse lõhketöödes näiteks kaevandustes,  hoonete õhkamisel jne.  Sõjanduses  kasutatakse nitroglütseriini tänapäeval  minimaalselt .  Dünamiit  –  nitroglütseriin   immutatud  mingi  poorse   materjaliga .  Leiutati  

1867. aastal oli  Alfred  Nobeli poolt. Kõige tähtsam lõhkeaine tänapäevani. 

b)  Nitrotselluloos  – saadakse tselluloosi töötlemisel lämmastikhappe ja  väävelhape   seguga . Kasutatakse nitrotsellulooslakkide,  lõhkeainete   valmistamiseks.  ·   Sulfaadid  – väävelhappe estrid. Näiteks: metüülsulfaat, dimetüülsulfaat.  ·   Fosfaadid   –  fosforhappe  estrid.  Väga  tähtsad  elusorganismides.  Fosforhappe  estri  moodustumisest  saavad  alguse  paljud  rakkudes  toimuvad  reaktsioonid.  Fosforhappe estrid on ka  nukeliinhapped .

31  5.   Rasvad  

·   Rasv   –   glütserooli   (propaan­1,2,3­triooli)  triester  karboksüülhappega  (tegelikult rasvhapetega).  ·  Looduslike  rasvade  karboksüülhappe  jäägid  on  hargnemata  ahelaga  ning  paarisarvulise  süsiniku  aatomite  arvuga.  Looduslikud  rasvhapped  võivad  olla  küllastunud või küllastumata (sisaldavad  kaksiksidemeid ).  ·  Laboris  võib  valmistada  ükskõik  millise  karboksüülhappelise  koostisega  rasvasid.  ·  Füüsikalised omadused: 

1) Ei märgu veega (väga hüdrofoobsed). Ei lahustu vees kuna  hüdrofoobne  

süsivesiniku ahel on pikk. 

2) Lahustuvad hästi orgaanilistes lahustites (bensiin, eeter). 

3)  Rasval  on kindel sulamistemperatuur. 

4) Küllastunud rasvhapped on toatemperatuuril tahked, küllastumata 

rasvhapped võivad olla  pehmed  või isegi vedelad.  ·  Keemilised omadused: 

1)  Leeliselisel hüdrolüüsil tekivad rasvhapete soolad, mida nimetatakse 

seepideks.  tristearaat                          leelis                         glütserool   seep   (rasv)                         ( seebikivi ) 

2)  Seep on  detergent . Seebi molekulis on pikk hüdrofoobne süsivesinikahel 

ja polaarne  hüdrofiilne  karboksülaatrühm. 

3)  Küllastumata rasvad oksüdeeruvad õhu toimel ja moodustuvad 

aldehüüdid, karboksüülhapped või teised  hapnikuühendid . 

4)  Rasvade  rääsumine  ­ rasvade  lagunemine  mikroobide toimel.
32 

·  Rasvad meie elus: vt. Tuulmets, A.  2002. Orgaaniline keemia. Lk. 178.  POLÜMEERID  1.   Polümeer  ja  polümerisatsioon   ·  Polümeer  –  ühend,  mille   molekul   koosneb  kovalentsete  sidemetega  seotud  korduvatest struktuuriühikutest – elementaarlülidest.  ·  Tavaliselt on polümeerides üle 100  elementaarlüli .  ·   Monomeerid   ( elementaarlülid )  –  ühinevad  polümeerumise  (polümerisat­  siooni) käigus ja moodustavad polümeere.  ·  Polümerisatsioon  –  protsess,  mille  käigus  monomeerid  ühinevad  moodustades polümeere.  ·  Polümeeri  nime  moodustamisel  lisatakse  polümeeri  lähteainele  (monomeerile)  eesliide  polü­.  2.  Liitumispolümerisatsioon ja  polükondensatsioon   ·  Liitumispolümerisatsioon  –  polümeer  moodustub  monomeeride   liitumise   teel. Nii saadakse  liitumispolümeerid . Näiteks alkeenid polümeeruvad, liitudes  kaksiksideme arvel:  polüpropeen   ·  Polükondensatsioon  –  Polükondensatsiooni  teel  moodustuvad  konden­  satsioonipolümeerid. Seda protsessi võib vaadelda nagu estri teket, kus happe  ja alkoholi  omavahelise  reaktsiooni käigus tekib ester ja eraldub vesi Näiteks  kahe hüdroksühappe molekuli ühinemine:  Kondensatsioonipolümeeri  elementaarlüli  ei  ole   samasugune   kui  lähte­  monomeer .  Elementaarlüli  koostiseks  on  monomeer   miinus   vesi.  Tuntumad  kondensatsioonipolümeerid  on   polüestrid ,   polüamiidid ,   polüsahhariidid   ja  polüpeptiidid .  Polükondensatsioonil  saadud  polümeeri  tunneb  ära  selle

33 

järgi,  et  ahelas  on  „võõras  aatom”  („võõrad”  aatomid  on  kõik  peale  süsiniku ja vesiniku).  3.   Polümeeride  kasutamine  ·  Polümeere  kasutatakse  toodete  valmistamiseks  nii  puhtal  kujul  kui  ka  plastmassidena.  ·   Plastmassid  – sisaldavad  mingit polümeerset ühendit  ja  lisaks  veel täiteainet  (vähendavad  polümeeri  kulu  ja  kujundavad  materjali  omadused),  stabilisaatoreid  (suurendavad   plastmasside   valgus­  ja  kuumuskindlust  ning  kaitsevad   oksüdeerumise  eest),   plastifikaatoreid   (vähendavad  plastmassi  rabedust) ja värvaineid (annavad plastmassile soovitud värvi).  4.   Polüalkeenid  ja nende kasutamine  ·  Alkeenid  ja  asendatud  alkeenid  polümeeruvad  liitumispolümerisatsiooni  teel.  Tehnikas  kasutatakse  paljusi  polüalkeene,  eriti  asendatud  polüalkeene.  Tähtsamate  asendatud  polüeteenide  kasutusalad:  vt.  Tuulmets,  A.    2002.  Orgaaniline keemia. Lk. 190.  ·  Kopolümeerid – ahelas paiknevad erinevad  lülid  sellises arvulises järjekorras,  nagu neid polümerisatsiooniks võeti.  ·   Homopolümeerid   –  valmistatakse  ühe  kindla  monomeeri  polümerisatsiooni  teel. Homopolümeerid on kõik  eelpool  kirjeldatud polümeerid.  5.  Polüestrid ja polüamiidid  ·  Polüestrid  –  Väga  tähtsad  tehnikas,  tekstiilitööstuses.  Sünteetilised  kiud  (tekstiilitooted), karastusjoogipudelid jt.  ·  Polüamiidid – kõige tuntumad polüamiidid on  nailon ­6 ja nailon­6,6. Nailon­  kiud on väga vastupidavad ja neid kasutatakse väga palju tekstiilitööstuses.  SAHHARIIDID  1.  Sahhariidid ehk  süsivesikud   ·  Sahhariidid ehk süsivesikud – orgaaniliste ühendite kõige levinum klass. Üle 

70%  eluslooduses  esinevast süsinikust on sahhariidide koostises. Sahhariidide 

hulka kuuluvad näiteks: suhkur, tärklis,  tselluloos ,  glükoos ,  fruktoos  jne.

34  2.   Monosahhariidid  ehk  lihtsuhkrud  

·  Monosahhariidid  ehk   monoosid   –  üks  rühm   sahhariide ,  mille  ahelas  on  tavaliselt  viis  ( pentoosid )  kuni  kuus  (keksoosid)  süsiniku  aatomit.  Molekulis  on üks karbonüülrühm ja mitu hürdoksüülrühma. Süsivesinikahel on tavaliselt  hargnemata. Nime tunnuseks on lõppliide ­oos. Tuntumad on näiteks: glükoos  ehk  viinamarjasuhkur  (C6H12O6), fruktoos ehk puuviljasuhkur (C6H12O6),  riboos  (C5H10O5),  desoksüriboos  (C5H10O4).  ·  Keemilised omadused: 

1)  Käituvad sarnaselt  alkoholidele  ja karbonüülühenditele. 

2)  Moodustavad molekulisiseseid tsükleid. 

3)  Tsüklilistel  molekulidel  on  2  isomeerset  kuju:  α­vorm  (esimese  süsiniku 

juures  olev  hüdroksüülrühm  märgitakse  allpool  tsükli  tasapinda)  ja  β­vorm  (esimese  süsiniku  juures  olev  hüdroksüülrühm  märgitakse  ülalpool  tsükli  tasapinda).  α­glükoos  β­riboos 

4)  Tsüklilised vormid reageerivad kergesti alkoholidega, moodustades eetri tüüpi 

ühendeid glükosiide (eetrite  alaliik ).  tsükliline β­vorm                                                   β­ glükosiid

35  3.   Oligosahhariidid  ehk  liitsuhkrud  

·  Oligosahhariidid  –  võivad   moodustuda   monosahhariidide  molekulide  omavahelisel  liitumisel.  Näiteks:   laktoos ,   sahharoos   (harilik  suhkur).  Monosahhariidide  molekulid  võivad  liituda  ka  nii,  et  moodustuvad  polüsahhariidid.  4.   Disahhariidid   ·  Disahhariidid  –  kahest  monosahhariidist  moodustunud   glükosiidid .  Reaktsioonis  käitub  üks   sahhariid   alkoholina.  Disahhariidid  on  sarnased  eetritega.  Nad  on  omavahel  seotud  üle  hapniku  silla  mida  nimetatakse  glükosiidsidemeks.  α­glükoos  α­glükoos kui alkohol                             glükosiid ( maltoos )  ·  Tuntumad disahhariidid: 

1)  Sahharoos (glükoos + fruktoos) – roo­ või peedisuhkur (tavaline suhkur). 

Kuumutamisel (185  o C) tekib pruun mass, mida nimetatakse karamelliks.  Sahharoosi hüdrolüüsil tekkivat glükoosi ja fruktoosi segu nimetatakse  invertsuhkruks. Tuntuim invertsuhkru lahus on  mesi . 

2)  Maltoos (glükoos + glükoos) –  linnasesuhkur . Hüdrolüüsil moodustub 

glükoos. Maltoosi saadakse tärklise ensümaatilisel töötlemisel. 

3)  Laktoos ( galaktoos  + glükoos) –  piimasuhkur . Sisaldub piimas. 

5.  Polüsahhariidid  ·  Polüsahhariidid – monosahhariidi jääkidest koosnev pikk ahel ( disahhariid  +  monosahhariid   =  trisahhariid,  trisahhariid  +  monosahhariid  =  tetrasahhariid  jne.).   Polüsahhariid   on  kõrgmolekulaarne  ühend  (polümeer).  Ta  moodustub  polükondensatsiooni teel.  ·  Polüsahhariidid jaotatakse 3 gruppi:  1) struktuursed plüsahhariidid (nt. tselluloos);  2) varupolüsahhariidid (nt. tärklis,  glükogeen );  3) muude ülesannetega polüsahhariidid (nt. pektiinid).

36  ·  Esindajaid: 

Tselluloos  –  ehitatud  β­glükoosi  jääkidest.  Tselluloosi  kiud  on  taimerakkude  ehitusmaterjaliks.  Tselluloos  on  tähtis  paberi,  etanooli,  lõhkeainete  ja  tehiskiudude tootmisel.  Tärklis  –  ehitatud  α­glükoosi  jääkidest.  On  taimede   varupolüsahhariid .  Eristatakse  kahte  tärklise  vormi:   amüloos   ja  amülopektiin.    Tärklis  on  hügroskoopne  aine, kuid ei lahustu vees. Ta pundub ( paisub ) vees.  VALGUD  1.  Kodeeritavad aminohapped  ·  Kodeeritavad  aminohapped  on  eluks  vajalikud  20  aminohapet,  millest  loodus  on  ehitanud  valgud.  Valgud  on  tekkinud  aminohapete  polükondensatsioonil.  ·  Igale  kodeeritavale  aminohappele  vastab  geneetilises   koodis   teatav  sümbol.  Näiteks: glütsiid (Gly),  proliin  (Pro),  türosiin  (Tyr) jne.  ·  Kõik kodeeritavad aminohapped on α­aminohapped (aminorühm asub α ehk 

2 süsiniku juures). 

·  Aminohapped on vees väga hästi lahustuvad  amfoteersed  ühendid.  ·  Kodeeritavad  aminohapped  jagunevad  asendamatuteks  ja  asenduvateks  aminohapeteks.

37  ·  Asendamatud aminohapped – aminohapped,  mida organism  ise ei  sünteesi. 

Need  viiakse  organismi  toiduga.  Asendamatuid   aminohappeid   on  kaheksa  ( valiin ,   leutsiin ,   isoleutsiin ,   fenüülalaniin ,   treoniin ,   metioniin ,  trüptofaan,  lüsiin).  ·  Asenduvad  aminohapped  –  aminohapped,  mida  organism  suudab  ise  sünteesida.  2.   Peptiidid   ·  Peptiidid – bioloogiliselt olulised amiidid või polüamiidid, kus aminohapped  on  omavahel  seotud  amiidsidemega.  Enamasti  on  need  α­aminohapped.  Peptiidi  molekuli amiidrühma nimetatakse biokeemias peptiidsidemeks.  ·  Polüpeptiidid – kui peptiidi moodustavaid aminohappeid on üle kümne.  ·  Oligopeptiidid – kahest kuni kümnest aminohappest koosnevad peptiidid.  3.  Valgud  ·  Valgud  kuuluvad  polüpeptiidide  hulka,  kuid  kõik  polüpeptiidid  ei  ole  tingimata valgud. Kõik polüpeptiidid on kindlasti polüamiidid, kuid kõik  polüamiidid ei ole kindlasti polüpeptiidid.  ·  Valgud  koosnevad  ühest  või  mitmest  omavahel  seotud  polüpeptiidahelast.  Valgumolekulid  koosnevad  sadadest  kuni  isegi  tuhandetest  aminohappe­  jääkidest.  ·  Valgud jagunevad: 1)  lihtvalgud  (ehitatud ainult aminohapetest lähtudes), 2)  liitvalgud  (lisaks lihtvalgulisele osale esineb veel täiendav rühm).  POLÜPEPTIIDID  VALGUD  POLÜAMIIDID

38  ·  Keemilised  omadused:  valgud  lagunevad  temperatuuri  tõstmisel  (sidemed 

katkevad ),   hüdrolüüsuvad   hapete  ja  leeliste  toimel,  moodustavad  vees  lahustudes kolloidlahuseid.  ·  Valkude funktsioonid organismis: 

1) ehituslik funktsioon. Valgud on organismis peamiseks ehitusmaterjaliks, 

2) ensümaatiline funktsioon.  Ensüümid  on valgud, mis reguleerivad  biokeemiliste reaktsioonide kiirust, 

3) transpordi funktsioon.  Transportvalgud  transpordivad hapniku kopsudest 

kõikidesse kudedesse, 

4) signaalfunktsioon. Valgulised hormoonid nt.  insuliin  (reguleerib vere  suhkrusisaldust).

39  VALIK HARJUTUSÜLESANDEID ORGAANILISEST  KEEMIAST  

1.  Anna ühenditele nimetused. 

1)   CH3 — CH — CH2 — CH — CH2 — CH3  |                        |  CH2  CH3  |  CH3  2) 

CH3  |  CH2  CH3  CH3  CH3  |  |  |  |  CH3 — CH — CH — CH — CH — CH — C — CH2 — CH3  |  |  |  CH2  CH3  CH2  CH2  |           |  |           |  CH — C — CH2 — CH3  CH3  CH2  |  |  |  CH2  CH3  CH3  |  CH3 

3)  CH3 — CH2 — CH — CH2 — CH — CH2 — OH  |                        | 

OH                   OH 

4)  CH3 — CH2 — CH2 — CH — CH — CH2 — CH2 — CH — OH 

|           |                                     |  OH      OH  OH 

5)  Br                                OH      Br 

|                                   |           |  CH3 — CH — CH2 — CH — CH — CH — OH  |  CH3

40  6)   CH3 — CH = C — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3  |  CH  ||  CH  |  C  |||  CH 

7)   CH3 — CH — CH2 — CH2 — CH — COOH  |  |  Br  F 

8)  CH3 — CH2 — CH2 — O — CH2 — CH3  9)  O  ||  CH3 — CH2 — CH2 — C — CH3 

10)  CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CHO 

11)  CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — COOLi  12)  CH3 — CH — CH2 — COOH  |  NH2  13) 

F          I                  CH3  I  |  |                   |                     |  CH3 — CH — C — CH — C — CH2 — CH — OH  |        |           |  CH3  Cl  OH

41  14)  Br       Cl  OH  Br  |           |                      |           | 

CH3 — CH — CH — CH — CH — C — CH —OH  |                      |        |  CH3  F      OH 

15)  CH3 — CH = C — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3  |  Br —  C — Cl  |  C  |||  C  | 

C 
||| 
C — Cl 

16)  Cl  |  CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — C — C  ≡ C — C  ≡ C 

|                                 |  C — I                        Cl  ||  C — F  |  CH3 

17)  O  ||  CH3 — CH2 — CH2  — CH2 — C — OCH2 — CH3  18)  O  || 

CH2 — CH2 — C — O — CH2 — CH — CH — CH3  |  |  |  Cl  CH3  NH2 

19)  O  O  ||  ||  CH3 – CH2 – H2C – O – C – CH2 – CH2 – C – O – CH2 – CH2 – CH3

42 

20)  O  ||  CH3 — CH2 — CH2 — C — NH2  21)  O  ||  ( — NH — CH2 — CH2 — C — )n  22)  O  || 

( — CH2 — CH2 — C — O — )n 

23)  CH3  |  ( — CH2 — CH2 — CH2 — CH — )n 

2.  Kirjuta ühendite lihtsustatud struktuurivalemid  1)  2,4­dimetüülpentaan. 
2)  2,2­dibromo­3­jodo­3,5­dietüülnonaan 
3)  Butaan­2,3­diool. 
4)  1,4­dikloro­1,2,4­trifluoro­2,3­dihüdroksüpentaan. 
5)  Butüülpropüüleeter. 
6)  Dietüüleeter. 
7)  Pentaan­1,5­diamiin. 
8)  Heksa­2,4­dieen. 
9)   Hepta ­2,3­dieen­5­üün. 
10)  1­hüdroksübuta­2,3­dieen. 
11)  1,5­dikloro­6­jodo­7­hüdroksü­5­pentüüloktaan­6­een­1,3­diüün. 
12)  1,3,5­dietüülbenseen. 
13)  2­klorobutanaal. 
14)  pentaan­2­oon. 
15)  3­bromo­4,5­dihüdroksüheksaandihape. 
16)  Kaaliumpentanaat. 
17)   Etüülpentanaat . 
18)   Heksaanamiid . 
19)   Polüeteen .  3.  Lõpeta ja  tasakaalusta  reaktsioonivõrrandid 

1)  CH3 — CH2 — CH2 — CH3 + Cl2 →
43 

2)  CH3 — CH2 — Cl + CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — OH → 

3)  CH3 — CH2 — CH2 — Br + KOH →  4)  CH3 — CH2 — F + KCN →  5)  CH3 — CH2 — OH + Na → 

6)  CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — OLi + CH3 — CH2 — Br → 

7)  CH3 — CH2 — CH2 — NH2 + HCl →  8)  CH3 — CH = CH — CH3 + Br2 → 

9)  CH2 = CH – CH = CH2 + HCl → 

10)  11)  12)  13)  CH3 — CH2 — CHO  ¾®  ¾  2  O  14)  CH2 — CH2 — CH2 — COOH + NaOH → 

15)  CH2 — CH2 — COOH + CaO → 

16)  HOOC — CH2 — CH2 — COOH + KOH →  17)  CH2 — COOH + CH2 — CH2 — CH2 — OH → 

4.   Arvutusülesanded  

1)  Mitu dm  3  vesiniku eraldub  butanooli  reageerimisel 5 grammi naatriumiga. 

2)  Kui palju etanooli saadakse 3 kilogrammi naatriumhüdroksiidi reageerimisel  kloroetaaniga? 

3)  Kui palju dietüüleetrit saadi 23 grammi bromoetaani reageerimisel 45 grammi 

50 %­se kaaliumetanolaadiga? 

4)  Mitu dm  3  vesiniku eraldub 23 grammi etaani dehüdrogeenimisel?  + Br2 → 

+ CH3 — CH2 — CH2 — Cl →  + Na →

44  5)  Mitu grammi  oktaani  tekib 34 grammi  okta ­2,4,6­trieeni hüdrogeenimisel kui 

protsessi saagis on 45 %? 

6)  Mitu grammi bensoehapet saadakse 13 grammi tolueeni oksüdeerimisel? 

7)  Kui palju vesinikkloriidhapet tekkis 35 grammi benseeni alküülimisel 56  grammi 1­klorobutaaniga? 

8)  Kui palju  etanaali  on vaja võtta 34 grammi 67 %­se etaanhappe  valmistamiseks? 

9)  Kui palju soola tekkis 50 %­se  metaanhappe  reageerimisel 23 grammi 5 %­se  baariumhüdroksiidiga?