+ + H

Sveučilište u Splitu
Prirodoslovno-matematički fakultet
ODJEL ZA KEMIJU
Organska kemija I
III. zimski semestar šk. god. 2010./2011.
 Nositelj predmeta:
prof. dr. sc. Maja Pavela-Vrančič
 Suradnik:
doc. dr. sc. Stjepan Orhanović
 Asistenti:
mr. sc. Viljemka Bučević-Popović
Matilda Šprung
Barbara Soldo
Nastava iz Organske kemije I
PREDAVANJA:
Seminar:
srijeda 8:15-10:00 h
(predavaonica br. 26)
srijeda 10:15-12:00 h
(predavaonica br. 26)
Vježbe (BEM):
(kemijski laboratorij br. 7, IV kat)
Obvezno: prisustvovanje na
najmanje 70% predavanja
najmanje 80% seminara
100% laboratorijskih vježbi
Provjera znanja




Dva međuispita (M1 i M2)
Pismeni ispit
Usmeni ispit
Završni pismeni ispit iz laboratorijskih vježbi
(BEM)
M1: srijeda, 24. studenoga 2010. u 10:00 sati
Najveći broj bodova: 20
Prolaz: 10 bodova i više
M2: srijeda, 26. siječnja 2011. u 10:00 sati
Najveći broj bodova: 20
Prolaz: 10 bodova i više
Ispitni termini

Zimski rok:
09. veljače 2011. u 9:00 sati u predavaonici br. 26
23. veljače 2011. u 9:00 sati u predavaonici br. 26
Pismeni ispit iz dijela gradiva kojega student/ica nije položio/la
putem međuispita
Najveći broj bodova: 40
Prolaz: 20 bodova i više

Jesenski rok:
06. rujna 2011. u 9:00 sati u predavaonici br. 26
20. rujna 2011. u 9:00 sati u predavaonici br. 26
Pismeni ispit se polaže u cijelosti nezavisno od rezultata koji su
postignuti na međuispitima
Najveći broj bodova: 40
Prolaz: 20 bodova i više
Usmeni ispit: jedan izlazak na usmeni ispit po ispitnom terminu
Konačna ocjena
 Ocjena na međuispitima ili na pismenom ispitu (Z)
20-24 boda
(dovoljan)
25-31 bod
(dobar)
32-36 bodova
(vrlo dobar)
37-40 bodova
(izvrstan)
 Ocjena na usmenom ispitu (W)
 Ocjena na završnom ispitu iz laboratorijskih vježbi (Y)
 Konačna ocjena
 PMF: 0,5Z + 0,5W
 BEM: 0,4Z + 0,4W + 0,2Y
Preporučena literatura
 Stanley H. Pine: Organska kemija, Školska knjiga
Zagreb 1994.
Dopunska literatura:
 Andrew Streitwieser, Clayton H. Heathcock, Edward
M. Kosower: Introduction to Organic Chemistry,
Prentice Hall, Inc. 1992.
 Maja Pavela-Vrančič: powerpoint predavanja
Organska kemija I
7
ORGANSKA KEMIJA I
Organski spojevi: spojevi ugljika
Atom ugljika stvara kemijske
veze s
C, H, O, N, X, S, P
i s atomima metala
8
Elektronska konfiguracija atoma ugljika
Raspodjela elektrona po
ljuskama (K, L)
Elektronska konfiguracija:
raspodjela elektrona po orbitalama
L
ugljik
K
Elektronska konfiguracija atoma ugljika:
2p2
L-ljuska
2s2
K-ljuska
1s2
Raspodjela elektrona po
orbitalama
2 2 2
9
Stabilnu konfiguraciju (8 elektrona
u vanjskoj ljusci) ugljik postiže hibridizacijom

Natrij: elektropozitivan element



Na
otpušta
elektron
Na+
Klor: elektronegativan element



ima 1e- u vanjskoj ljusci
postiže stabilnu konfiguraciju
plemenitoga plina otpuštanjem 1e-
ima 7e- u vanjskoj ljusci
postiže stabilnu konfiguraciju
plemenitoga plina primanjem 1e-
Ugljik: ne može postići stabilnu
konfiguraciju plemenitoga plina
primanjem ili otpuštanjem 4e-
Cl
prima
elektron
Cl-
C → C4+ + 4eC + 4e- → C4-
POSLJEDICA: hibridizacija ugljika
10
sp3-hibridizacija
2p
E
2s
1s
px
py
pz
promocija
→
2p
2s
1s
“miješanjem”
jedne s-orbitale i tri p-orbitale
hibridizacija
→ 2sp3
1s
sp3
nastaju
četiri sp3-hibridne
orbitale
kut veze:
109,5o
sp3
sp3
sp3
11
sp3-hibridizirani C-atom
tetraedarska geometrija
sp2-hibridizacija
Atomi ugljika u dvostrukoj C=C vezi su sp2-hibridizirani
2p
E
px p y p z
2s
1s
“miješanjem”
jedne s i dvije p-orbitale
promocija
2p
hibridizacija
2s
→
2p
2sp2
→
1s
1s
nastaju tri
sp2-hibridne
orbitale
orbitale
sp2
p
sp2
kut veze: 120o
sp2
12
nehibridizirana
p-orbitala
sp2-hibridizirani C-atom
planarna struktura
sp-hibridizacija
Atomi ugljika u trostrukoj C≡C vezi su sp-hibridizirani
2p
E
2s
1s
px py pz
promocija
2p
hibridizacija
2s
→
“
miješanjem”
jedne s orbitale i jedne p-orbitale
2sp
→
1s
2p
1s
nastaju
dvije sp-hibridne
orbitale
p
sp
sp
p
nehibridizirane
p-orbitale
sp-hibridizirani C-atom
kut veze: 180o
Ugljikovodici: sastoje se isključivo od
atoma ugljika i vodika
ugljikovodici
aciklički
zasićeni
ciklički
nezasićeni
aliciklički
aromatski
ravnolančani
ravnolančani
zasićeni
razgranati
razgranati
nezasićeni
Zasićeni aciklički (lančasti) ugljikovodici: alkani
Nezasićeni aliciklički ugljikovodici: alkeni, alkini
Zasićeni aliciklički ugljikovodici: cikloalkani
Nezasićeni aliciklički ugljikovodici: cikloalkeni
14
Zasićeni aciklički (lančasti) ugljikovodici:
ALKANI
Sastoje se od atoma ugljika i vodika međusobno povezanih
jednostrukim vezama
Molekulska formula:
CnH2n+2
n = broj atoma ugljika
U alkanima atom ugljika je
sp3-hibridiziran
H
H
H
C
C
H
H
H
C
C
H
H
H
H
15
Preklapanjem 1s orbitale vodika i sp3-hibridne orbitale
ugljika nastaje kovalentna C-H veza
+
4
H
sp3-hibridizirani C-atom
stvara 4 energetski ekvivalentne
kovalentne σ veze
metan
16
Formule organskih spojeva

Molekulska formula: pokazuje
broj i vrstu atoma u molekuli spoja
C3H8
H H H

Strukturna formula: formula s
crticama koje označavaju
kovalentnu vezu između dva atoma

Kondenzirana formula

Lewisova formula: pokazuje
valentne elektrone

H C C C H
H H H
CH3CH2CH3
H
.. H
.. H
..
H:C:C:C:H
.. .. ..
H H H
Kekuléova formula
17
Sustav IUPAC
 IUPAC: International Union of Pure and Applied Chemistry
 1982. godine u Ženevi utvrđena su međunarodna pravila
sustavne nomenklature organskih spojeva
18
Alkani čine homologni niz
Broj
Naziv
C-atoma
1
metan
2
etan
3
propan
4
butan
5
pentan
6
heksan
7
heptan
Molekulska
formula
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
C5H12
C6H14
C7H16
Kondenzirana
formula
CH4
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3(CH2)2CH3
CH3(CH2)3CH3
CH3(CH2)4CH3
CH3(CH2)5CH3
Svaki idući član homolognoga niza ima jednu –CH2- skupinu više.
Nazivi alkana završavaju nastavkom –an:

prva četiri spoja homolognoga niza imaju trivijalne ili uobičajene nazive
nazivi idućih članova nastaju tako da se nastavak -an doda korijenu grčkih

brojeva koji označavaju broj atoma ugljika u najduljem lancu
heksan (grč. heksa = šest)
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
1
2
3
4
5
6
19
Određivanje nazivlja razgranatih alkana
(i)
osnov imena: najdulji lanac C-atoma u molekuli
(ii)
pobočnim ograncima se naziv odredi prema imenu alkana
s istim brojem C-atoma, a nastavak –an se zamjenjuje
nastavkom –il
CH3–
metil
etil
CH3CH2–
općenito R–
alkil
(iii)
CH3 CH CH2 CH2 CH2 CH3
1
imena pobočnih lanaca dolaze u obliku prefiksa ispred
imena najduljeg lanca
(V)
kada ima više jednakih alkilnih skupina koristi se prefiks
di, tri, tetra, penta, itd.
ako ima više različitih alkilnih skupina navode se
abecednim redom
2
3
4
5
6
2-metilheksan
CH3 CH3
C-atomi u najduljem lancu dobivaju brojeve dako da
atom na koji je vezana alkilna skupina ima najmanji
mogući broj
(iv)
(v)
CH3
CH3 CH CH CH2 CH2 CH2 CH3
1
2
3
4
5
6
7
2,3-dimetilheptan
CH3 CH2 CH3
CH3 CH2 CH CH CH2 CH2 CH2 CH3
1
2
3
4
5
6
7
4-etil-3-metiloktan
20
8
Konstitucijski ili strukturni izomeri
Izomeri: spojevi jednake molekulske formule, a različite strukturne formule

razlikuju se po rasporedu atoma u molekuli

jedan izomer ne prelazi u drugi
Izomerija alkana javlja se od butana nadalje

Molekulska formula: C4H10
CH3 CH CH3
CH3 CH2 CH2 CH3
CH3
n-butan
2-metilpropan
(izobutan)
Molekulska formula: C5H12
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
CH3
CH3 CH CH2 CH3
CH3
n-pentan
2-metilbutan
(izopentan)
CH3 C
CH3
CH3
2,2-dimetilpropan
(neopentan)
Među molekulama alkana djeluju slabe van der
Waalsove privlačne sile
+
-+
C-H
δ+ δ-

van der Waalsove
interakcije
C-H
δ+ δ-
Nespecifične slabe elektrostatske interakcije između
permanentnih ili induciranih dipola

privlačne ili odbojne sile ovisno o udaljenosti
atoma ili skupina

uspostavljaju se ako molekule odgovaraju
oblikom
22
odbijanje
van der Waalsova
dodirna udaljenost
udaljenost
privlačenje
Interakcijska energija
Energija van der Waalsovih interakcija
Najjača privlačna sila
kada je udaljenost između jezgara jednaka zbroju van der Waalsovih polumjera
23
Fizikalna svojstva alkana
Naziv
metan
butan
pentan
2-metilbutan
2,2-dimetilpropan
Kondenzirana formula
CH4
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CH(CH3)CH2CH3
CH3C(CH3)2CH3
Vrelište (oC)
-162
- 0,5
36
28
10



Prva četiri člana homolognoga niza su plinovi,
od C5-C17 su tekućine,
viši članovi su krutine.


S porastom duljine lanca raste vrelište: veći broj međumolekulskih interakcija
Razgranati alkani imaju niže vrelište od ravnolančanih izomera iste molekulske
formule (zbog prostornih smetnji privlačne sile su slabije)
vrelište: -162 oC
vrelište: 36 oC
Ugljik i vodik približno su jednako elektronegativni,
pa je u alkanima C-H veza gotovo nepolarna
Sile među



molekulama alkana su slabe:
nema dipol-dipol privlačenja
nema mogućnosti povezivanja vodikovim vezama
van der Waalsove privlačne sile su veoma slabe
vrelište: 9,5 oC
24
Alkani se ne miješaju s vodom –
alkani ne stvaraju vodikove veze
molekulska
masa
vrelište
(oC)
metan
16
- 164
voda
18
100
104,5
o
Usporedite Tv za CH4 i H2O!
vodikova veza između
dvije molekule vode
vodikove
veze
Svaka molekula vode može stvoriti
4 vodikove veze
Najvažnije svojstvo vodikove veze: atom vodika mora
biti vezan na mali vrlo elektronegativni atom (N, O i F)
25
Konformacije alkana


Konformacijski izomeri nastaju zakretanjem oko jednostruke
C-C veze
Konformacije se prikazuju Newmanovim projekcijama do kojih se dolazi
promatrajući molekulu u smjeru C-C veze
H
H
H
H
C C
H
H

H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
zvjezdasta
konformacija
(stabilnija)
zasjenjena
konformacija
HH
H
C C
H
H
H
(manje stabilna zbog
odbojnih sila između
elektronskih oblaka
C-H veze)
Konformeri se razlikuju po sadržaju energije, a time i po stabilnosti: energetski
povoljnije stanje je ono stanje kod kojega su H-atomi ili skupine što više
udaljeni
26
H
H
C
CH3
CH3
C
H
Energijski dijagram butana
(zakretanje oko C2-C3 veze za 60o)
H
CH3
CH3
CH3
H
H
H
H H CH3
H3C
H
H
H
H
H3C CH3 H
CH3
H
H
A
najstabilnija
konformacija
B
H
H
H
H
H
C
CH3
H CH3
H
H
H
H
CH3
H
H
H
H3C
CH3
D
CH3
H
H
H
C
B
A
Objasnite razlike u stabilnosti konformera!
27
Oksidacija alkana (sagorijevanje)


kod povišenih temperatura kisik
reagira s alkanima (oksidacija ili
sagorijevanje)
izgaranjem alkana oslobađa se
energija
CH3CH2CH3 (g) + 5O2 (g) →
3CO2 (g) + 4H2O (g)
(-2230 kJmol-1)
28
Kemijska svojstva alkana
Alkani su kemijski vrlo inertni – slabo su reaktivni
Veze ugljik-ugljik i ugljik-vodik su vrlo jake veze
Heteroliza:
Homoliza:
A:B
A:A
→
→
A:–
anion
+
B+
kation
⋅A
+
⋅A
slobodni radikali
Za homolizu potreban je izvor energije:
UV zračenje ili toplina
Slobodni radikali:



sadrže jedan nespareni elektron
bogati su energijom
lako reagiraju s drugim molekulama ili
slobodnim radikalima
29
Halogeniranje alkana
Alkani reagiraju mehanizmom lančanih reakcija:
E = hν
Cl:Cl
Stvaranje radikala:
⋅Cl
→
+
⋅Cl
Reakcija se nastavlja kroz tri stupnja:
1. stupanj ili početak:
2. stupanj ili širenje:
CH4
Cl2
+
+
⋅CH3
3. stupanj ili završetak:
⋅Cl
→
HCl
⋅CH3
→
CH3Cl
+
⋅CH3
→
⋅CH3
+
+
⋅Cl
CH3CH3
Halogeniranjem alkana nastaju halogenalkani
CH4
+
Cl2
→
CH3Cl
+
HCl
30
Vladimir Prelog
1906-1998.
Kiralnost
Geometrijsko svojstvo nemogućnosti
preklapanja sa svojom zrcalnom slikom
zbog odsutnosti elemenata simetrije
(nedostaje ravnina simetrije ili centar
simetrije)
grč. cheir = ruka
kiralno
akiralno
1975. Nobelova nagrada
"za istraživanje stereokemije
kemijskih molekula i reakcija"
31
Stereoizomeri



R1
spojevi iste molekulske formule, istog
načina i slijeda povezivanja atoma ili
skupina, ali različitog relativnog
rasporeda atoma ili skupina u
prostoru
asimetrični atom ugljika (*): veže
četiri različita atoma ili skupine (R1,
R2, R3, R4)
C*
R2
R4
R3
broj mogućih stereoizomera: 2n
(n = broj asimetričnih atoma ugljika)
32
Enantiomeri

Enantiomeri: dva stereoizomera koji
se odnose kao predmet i njegova
zrcalna slika, a ne mogu se međusobno
prekriti

za molekule s takvim svojstvom kaže
se da su kiralne (grč. cheir = ruka).
CH2CH3
enantiomeri
(CH3)2CH
CH2CH3
*C
H
C*
CH3
CH3
CH(CH3)2
H
enantiomeri
33
Stereoizomeri posjeduju optičku aktivnost,
svojstvo zakretanja linearno polarizirane svjetlosti

polarimetar
[α] = α/l c
analizator
stupnjevi
polarimetrijska
cijev
polarizator
izvor
svjetla
ravnina polarizacije
izlazeće svjetlosti
optički aktivna
tvar u otopini
zakreće ravninu polarizacije
upadajuće svjetlosti
linearno polarizirana svjetlost:
svjetlost koja titra samo u jednoj
ravnini
[α] = specifično zakretanje
α = kut zakretanja
c = koncentracija (g/mL)
l = duljina kivete

Lijevozakrečuće tvari

Zakretanje ravnine polarizirane
svjetlosti suprotno od smjera
kazaljke na satu (-)

Desnozakrečuće tvari

Zakretanje ravnine polarizirane
svjetlosti u smjeru kazaljke na
satu (+)
34
Fizikalna svojstva enantiomera
Sličnosti:
isto talište, vrelište, topljivost, isti spektri
Razlike:
zakreću ravninu polarizirane svjetlosti u suprotnim smjerovima, ali za isti iznos
Racemična smjesa: sastoji se iz jednakih dijelova oba enantiomera optički je neaktivna
Prevođenje trodimenzionalnog modela u
dvodimenzionalni prikaz

Veze koje su u 3D projekciji otraga (3 i 4),
u 2D projekciji idu gore i dolje
3
3

b1
2
1
4
4
2

Veze koje su u 3D projekciji
naprijed (1 i 2), u 2D projekciji
idu lijevo i desno
Prevođenje geometrijskih formula u
Fisherove projekcije
Geometrijska formula
CHO
HO
Fisherova projekcija
C
H
CH2OH
C-atom najvišeg
oksidacijskog
stupnja
CHO
HO
Napomena: Fisherove projekcijske formule pišu se
tako da se okosnica C-atoma nalazi na okomitoj osi,
na vrhu se nalazi skupina najvišeg oksidacijskog
stupnja, ostale skupine su lijevo i desno.
C
C - okosnica
na okomitoj osi
H
CH2OH
Supstituenti
lijevo i desno
Fisherove
projekcije
CH3
I
HO – C – H
I
COOH
Izvan
ravnine
ploče

CH3
COOH
I I
HO
H
H – –C C– –OH
I I
COOH
CH
3
Dozvoljene radnje

zakretanje u ravnini ploče za 180o
Izvan
ravnine
ploče
U ravnini
ploče
90o
U ravnini
ploče
180o
CH
CH
33
II
HOH––CC––HOH
II
COOH
COOH
COOH
CH
3
II
HO – C – H
II
CH3
COOH

OH3
CH
II
HOOC
HO ––CC––HCH3
II
H
COOH
Nedozvoljene radnje

zakretanje u ravnini ploče za 90o

zakretanje izvan ravnine ploče
Konfiguracija neke molekule je raspored
njezinih atoma u prostoru
Relativna konfiguracija: konfiguracija stereoizomera
određena prema temeljnom spoju unaprijed označene
konfiguracije
Kao standard odabran je gliceraldehid
O
C
H
H C* OH
CH2OH
D (dextro)-gliceraldehid
O
C
H
HO C * H
CH2OH
L (laevo)-gliceraldehid
39
Spojevi koji na asimetričnom atomu ugljika imaju
raspored skupina kao i D-gliceraldehid pripadaju D-nizu
O
C
H
H C * OH
CH2OH
D-gliceraldehid
Kod spojeva s više kiralnih centara,
konfiguracijska pripadnost se određuje
prema najnižem kiralnom centru (*)
O
C
OH
H C * OH
CH3
D-mliječna kiselina
COOH
H C OH
HO C* H
L-vinska
kiselina
COOH
40
Određivanje apsolutne konfiguracije:
R konfiguracija
3
2
Cahn
Ingold
Prelog
3
4
1
2
1
Asimetrični C-atom
promatramo duž veze
najmanjeg prioriteta
R (lat. rectus = desno)
4
Pravilo:
• U 2D projekciji, supstituent najmanjeg prioriteta gleda prema dolje.
• Apsolutna konfiguracija se određuje prema uzajamnom položaju
(prioritetu) preostala tri supstituenta.
S konfiguracija
S
3
3
4
1
1
2
2
4
S (lat. sinister = lijevo)
Interkonverzja 2D strukture
2
3
4
2
1
1
3
4
R
Istovremeno dva i dva supstituenta zamjenjuju mjesta
Interkonverzja 2D strukture
3
3
4
2
1
2
1
4
Istovremeno tri supstituenta zamjenjuju mjesta
R
Atom većeg atomskog broja ima veći
prioritet
prioritet prema
prioritet se određuje
dvostruka veza-
prvoj razlici
prema lancu koji sadrži
atom kisika
svaki vezni atom
se udvostručuje
-CH=CH-
1. -Br
2. -Cl
3. -CH3
4. -H
1. –Br
2. –CH2-CH3
3. –CH2-H
4. –H
1. –Cl
2. –CH(CH3)OH
3. –CH2-O-CH3
4. –H
C C
C C
H H
(R)-2-brombutan
3
CH3CH2
Br
CH3
C
H
R
CH3
2
CH3CH2
C
4
H
Br
1
CH3
CH3
H
C
Br C H
CH2CH3
Br
CH3CH2
1
3
CH3
Br
R
2
C CH2CH3
H4
Stereoizomeri koji nisu enantiomeri,
nazivaju se diastereoizomeri
Spojevi s dva asimetrična ugljika tvore 4 stereoizomera:
CHO
I
Cl – C – H
I
H – C – Cl
I
CH3
enantiomeri
CHO
I
H – C – Cl
I
Cl – C – H
I
CH3
diastereoizomeri
CHO
I
Cl – C – H
I
Cl – C – H
I
CH3
enantiomeri
CHO
I
H – C – Cl
I
H – C – Cl
I
CH3
48
Vinska kiselina ima samo 3 stereoizomera

Dva enantiomera i jedan optički neaktivni diastereoizomer
H
C
OH
HO
C
H
COOH
HO
C
H
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
COOH
enantiomeri


COOH
COOH
COOH
COOH
COOH
COOH
mezo-spoj
Molekula koja ima ravninu simetrije (mezo-spoj) je akiralna
(α = 0)
Razlog: intramolekulska kompenzacija
49
Određivanje apsolutne konfiguracije stereoizomera s
dva asimetrična atoma ugljika
zvjezdasta konformacija
CH3
2
C
I
H
H
C
Cl
3
CH3
CH3
zasjenjena konformacija
180o
I
CH3
C
C
H
H
CH3
I
I
H
CH3
Cl
CH3 CH3
Cl
H
CH3
C H
2
H
C HH 3
Cl
CH3
I
Cl
2
3
CH3
I
I –C
C–H
I
Cl – C – H
I
CH3
CH3
I
I–C–H
I
Cl – C
C–H
I
CH3
CH3
I
CHClCH3– C – I
I
H
R
CHClCH3
I
CH3 – C – Cl
I
H
S
CH3
2
C
I
H
CH3
I
I–C–H
I
CClH(CH3)
H
C
Cl
3
CH3
CH3
I
CClH(CH3) – C – I
I
H
R
CClH(CH3)
I
Cl – C – H
I
CH3
CClH(CH3)
I
CH3 – C – Cl
I
H
S
Koja strukturna formula odgovara :
CH2CH3
I
H – C – Br
I
CH3
Rotacija izvan
ravnine ploče
H
I
CH3 – C – C2H5
I
Br
Zamjena dva i dva
supstituenta
CH3
I
H – C – Br
I
CH2CH3
CH3
H
CH3
H
Br
H
Newmanova Zrcalna slika
projekcija
Br
?
Halogenirani ugljikovodici: RX
Halogenalkani
Molekulska
formula
klormetan
CH3Cl (plin)
diklormetan
CH2Cl2
triklormetan
CHCl3
tetraklormetan
CCl4
Vrelište (oC)
-24
40
61
76,5
Fizikalna svojstva halogenalkana:
 bezbojne tekućine s gustoćom
većom od gustoće vode
 ne miješaju se s vodom
 nepolarna otapala
Kemijska svojstva halogenalkana:
 lako stupaju u kemijske reakcije
 zbog razlike u elektronegativnosti,
kovalentna C–X veza je polarizirana
sredstvo za hlađenje
otapalo za masti i ulja
rabio se kao anestetik
sredstvo za čišćenje
H
H
C
δ+
X
δ-
H
54
Primjena halogenalkana


kloroform (CHCl3): otapalo; zbog toksičnosti se više ne koristi kao
opći anestetik
jodoform (CHJ3): antiseptik
halotan (CF3CHClBr): tekući inhalacijski opći anestetik


DDT (diklordifeniltrikloretan): insekticid (zabranjen!)
heksaklorcikloheksan (C6H6Cl6): incekticid

Cl
CH
Cl
DDT
CCl3
55
Red reakcije
A→B
Reakcija prvog reda: brzina reakcije ovisi o koncentraciji jednog reaktanta
(monomolekularna reakcija)
V = k [A]
A+B→C+D
Reakcija drugog reda: brzina reakcije ovisi o koncentraciji dvaju reaktanata
(bimolekularna)
V = k [A][B]
A+ H2O → C + D
Reakcija pseudoprvog reda: reakcija drugog reda u kojoj brzina reakcije ovisi o
koncentraciji jednog reaktanta, jer se tijekom reakcije koncentracija drugog
reaktanta neznatno mijenja (napr. kada je H2O i otapalo i reaktant)
V = k [A]
Nukleofilna supstitucija ili zamjena
Nukleofilni reagensi: čestice koje posjeduju nepodijeljeni elektronski par, a
mogu biti negativno nabijeni ioni (Nu:–) ili neutralne molekule (Nu:) s
afinitetom prema djelomično pozitivnom (δ+) ili potpuno pozitivnom
atomu ugljika
SN2 : bimolekularna nukleofilna supstitucija (zamjena)
Nu:-
C X
+
Nu C
+
nukleofil
X:izlazna
skupina
Nukleofil napada sa suprotne strane izlazne skupine.
prijelazno stanje
H
H
Nu:
-
+
C Cl
H
H
H
Cl
C
Nu
H
H
H + Cl:
Nu C
-
H
U prijelaznom stanju nastaje pentakoordinirani međuprodukt: veza s nukleofilom se
uspostavlja, a veza s izlaznom skupinom slabi.
O čemu ovisi brzina SN2 reakcije?

Priroda nukleofila


Struktura halogenalkana




grananje na α-ugljiku usporava SN2 reakciju
grananje na β-ugljiku usporava SN2 reakciju
grananje na γ-ugljiku nema utjecaja na brzinu SN2 reakcije
Otapalo



sumpor je bolji nukleofil od kisika
protična otapala (alkohol) solvatiziraju anione
aprotična otapala (aceton) solvatiziraju katione: pogodna za SN2 reakcije
Izlazna skupina

dobre izlazne skupine su slabe baze jakih kiselina
58
Brzina SN2 reakcije ovisno od strukture
halogenalkana
H
H
C
γ
H

Razgranata struktura na
α-C atomu
H
H
C
C
H
H
β
α

X
Razgranata struktura na
β-C atomu
Halogenalkan
Relativna
brzina SN2
reakcije
Halogenalkan
Relativna
brzina SN2
reakcije
CH3Cl
30
CH3CH2Cl
1
CH3CH2Cl
1
CH3CH2CH2Cl
0,4
(CH3)2CHCl
0,03
(CH3)2CHCHCl
0,03
(CH3)3CCl
0
(CH3)3CCH2Cl
0,00001
59
S2N reakcijama podliježu primarni i
sekundarni halogenalkani
primarni
halogenalkan
H
H
sekundarni
halogenalkan
H
tercijarni
halogenalkan
H
C H
C H
H C Cl
H
H C Cl
H C H
H
H
H
H
C H
H C C Cl
HH C
H
H
U primarnim i sekundarnim halogenakanima, nukleofil
može pristupiti C-atomu sa suprotne strane od izlazne skupine
60
Utjecaj otapala na SN2 reakciju

R
Protično otapalo: otapalo koje posjeduje
atom vodika vezan na atom
elektronegativnog elementa i solvatizira
anione

O
R
H
H
A
A-
H
H
O
O
R
Neprikladno za SN2 reakciju, jer
solvatizira nukleofil
R

Aprotično otapalo: ne posjeduje atom
vodika vezan na atom elektronegativnog
elementa, ali može preko atoma
elektronegativnog elementa solvatizirati
katione
C
R
C
R
R
R
O
O
R
O
+
K+
K
O
C
R
O
R
C
R
61
Primjeri SN2 reakcije
CH3CH2Br + :CN- → CH3CH2CN + BrCH3CH2Br + :NH3 → CH3CH2NH2 + HBr
CH3CH2Br + :OH- → CH3CH2OH + BrCH3Cl + :SH- → CH3SH + ClIzlazna skupina je slaba baza jake kiseline.
62
SN2 reakcija na asimetričnom C-atomu
CH2CH3
OH-
H
C
SN2
Br
CH3
HO
Inverzija konfiguracije
CH2CH3
C
H
CH3
+ Br-
Eliminacijske reakcije
Eliminacija se odvija u prisutnosti baze.
Baza: atom ili skupina koja posjeduje slobodni ili nepodijeljeni elektronski
par, a može biti negativno nabijeni ion (B:–) ili neutralna molekula
(B:) s afinitetom za proton, H+.
..
:OH-
..
:Cl:
..
:NH3
..
H2O:
..
>C=O:
Eliminacija: izdvajanje atoma ili atomskih skupina na dva susjedna atoma
ugljika
64
Eliminacijske reakcije halogenalkana
E2: bimolekularna eliminacija
(u baznom mediju)
Eliminacijom HCl iz halogenalkana nastaje alken.
H H
B:-
+
H C C H
BH
+
CH2=CH2
+
X:-
H X
Reakcija se odvija u jednom koraku:
Baza oduzima vodik s β-ugljika, vezni elektronski par se premješta i
nastaje dvostruka veza, a atom halogenog elementa se izdvaja zajedno
s veznim elektronskim parom.
65
Primjeri reakcije eliminacije
CH3CH2Cl + OH- → H2O + CH2=CH2 + ClCH3CH2CHClCH2CH3 + KOH → CH3CH=CHCH2CH3 + KCl + H2O
CH3CH2CHClCH3 + OH- → CH3CH=CHCH3 + CH3CH2CH=CH2 + Cl- + H2O
Napomena: α-Ugljik je atom ugljika na koji je izravno vezana
funkcionalna skupina (atom halogenog elementa).
66
Karbokationi su pozitivno nabijeni
ioni ugljika



pozitivni C-atom ima tri elektrona u valentnoj ljusci
karbokation je sp2 hibridiziran: p-orbitala je prazna
stabilizacija: razmazivanje naboja preklapanjem prazne p-orbitale i C-H veze
H
+
C
H
H
H
<
+
H
C
C
H
metilkation
(najnestabilniji)
H
H
<
H
H
C
H
+
C
H
C
H
primarni karbokation
H
H
sekundarni karbokation
H
<
H
C
H
H
H
+
C
H
C
H
H
C
tercijarni karbokation (najstabilniji)
H
SN1 (monomolekularna nukleofilna
supstitucija)
SN1 reakcijama podliježu tercijarni halogenalkani
Reakcija se odvija u dva koraka:
1) Disocijacija: disocijacijom tercijarnih halogenalkana nastaju
stabilni tercijarni karbokationi i stabilni Cl- ion
Cl
H3 C
CH3
C
CH3
H3C
CH3
Cl-
C
CH3
2) Napad nukleofila (Nu:-) na pozitivno nabijeni atom ugljika (C+)
CH3
H3C
Nu
-
C
Nu:
CH3
C
H3C
CH3
CH3
68
SN1 reakcija na asimetričnom C-atomu
1. Disocijacijom polarizirane C-Cl veze nastaje tercijarni sp2-hibridizirani
C-atom
Cl
CH(CH3)2
CH(CH3)2
C
H3 C
CH2CH3
H3C
CH2CH3
2. Nukleofilni napad
CH(CH3)2
H3C
Nu
Nu:-
C
CH2CH3
Nastaje racemična smjesa
Cl-
C
CH(CH3)2
50%
C
H3C
CH2CH3
H3C
CH(CH3)2
50%
C
Nu
CH2CH3
69
E1 eliminacija
1. Disocijacijom polarizirane C-Cl veze nastaje tercijarni sp2-hibridizirani
C-atom
Cl
CH(CH3)2
CH(CH3)2
C
H3 C
H3C
CH2CH3
Cl-
C
CH2CH3
2. Baza veže H+, a vezni elektronski par stvara π-vezu
H
H
C
CH(CH3)2
B:-
C
H
CH2CH3
CH(CH3)2
H
C
H
C
CH2CH3
Nastaje alken
70
Alkeni: nezasićeni ugljikovodici –
spojevi s jednom ili više dvostrukih veza
Molekulska formula: CnH2n
Atomi ugljika u dvostrukoj C=C vezi su sp2-hibridizirani
71
Dvostruka veza se sastoji od
jedne σ- i jedne π-veze
sp2-hibridizirani
C-atom


sp2-hibridizirani
C-atom
H2C = CH2
Preklapanjem po jedne sp2-hibridne orbitale svakog atoma ugljika nastaje
σ-veza
Bočnim preklapanjem usporednih nehibridiziranih p-orbitala ugljika nastaje
π-veza
preklapanje sp2
orbitale ugjika i
1s orbitale vodika
π-veza
π-veza
σ-veza
preklapanje sp2
orbitala ugjika
72
σ-veza
σ-veza
Nazivlje alkena

Ime alkena tvori se na način da se
korijenu imena koje određuje broj Catoma doda nastavak –en

odredi se najdulji lanac C-atoma

lanac se numerira tako da je C-atom
koji je vezan dvostrukom vezom na
što manjem broju

položaj supstituenata na glavnom
lancu označava se rednim brojem
CH3 CH2 CH CH CH2 CH2 CH2 CH3
1
2
3
4
5
6
7
8
okt-3-en
1
2
5-etilokt-3-en
3
4
5
CH3 CH2 CH CH CH CH2 CH3
CH2 CH2 CH3
6
7
8
73
Geometrijski izomeri
Zbog ograničene rotacije oko dvostruke veze, alkeni mogu
stvarati geometrijske izomere
H3C
H
H
C C
C C
H
H
CH3
tans-but-2-en
H3C
CH3
cis-but-2-en
Trans-izomeri su stabilniji od cis-izomera
U cis-izomeru alkilne skupine se nalaze na udaljenosti manjoj od zbroja


van der Waalsovih polumjera
odbojne sile uzrokuju porast unutrašnje energije
manja stabilnost
74
Slobodna energija (G)
Katalizatori ubrzavaju kemijske reakcije
tako što snizuju energiju aktivacije
Katalizatori olakšavaju nastajanje
prijelaznog stanja
Energija aktivacije
nekatalizirane reakcije [∆G#]
prijelazno
stanje!
Energija aktivacije
katalizirane reakcije
Slobodna
energija
reakcije [∆G]
reaktanti
reaktanti
produkti
produkti
Tijek reakcije
75
Dobivanje alkena
Alkeni nastaju eliminacijom vode iz alkohola (dehidracija)
1) Protoniranje alkohola i disocijacija vode
H
H3C
H
H
C
C
OH
H
CH3
H+
H3C
C
H
C
CH3
-H2O
H2O+ H
2) Eliminacija protona (obnavljanje katalizatora) uz stvaranje C=C
veze
H
H
+
C
H3C
C
H
CH3
-H
+
H
H
C
H3C
C
CH3
76
Katalitičko hidrogeniranje

cis-adicijom vodika na alken (u prisutnosti katalizatora – Pt,
Pd ili Ni) nastaje alkan
Pt, Pd, Ni
+
CH2 CH2
Mehanizam:
H
H

CH3 CH3
H2
H
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
H
H
U prijelaznom stanju nastaje energijom bogati ciklobutanski
prsten: energija prijelaznog stanja se smanjuje pomoću
katalizatora
77
Kemijska svojstva alkena:
Elektrofilna adicija



Reaktivnost alkena uvjetovana je π-vezom
Reakcije adicije: reakcije atoma ili skupina na C-atome povezane dvostrukom vezom
Elektrofili: čestice s manjkom elektrona (Y+), koje teže da se vežu s česticama suprotnih
svojstava
Adicija halogenovodika. Adicijom protona (H+) na π-elektronski par nastaje karbokation
(karbonijev ion), pozitivno nabijeni ion ugljika:
R
R
C C
R
R
+
H+
H R
R C C
R R
Karbokation sadrži ugljik sa 6 elektrona. Reagira s negativno nabijenim ionom:
H R
R C C
R R
+
Cl-
H R
R C C Cl
R R
78
Adicija halogena na nesimetrični alken
prijelazno stanje
CH3 H
H3C
C
H3C
H3C
H
ili
HCl
C
C
H
H
H3C
H3C
H3C
H
C
C
H
H
C
Cl-
C
H3C
C
H
primarni
karbokation
(veći sadržaj
energije)
tercijarni
karbokation
H
H
Cl H

Reakcija se odvija putem stabilnijeg karbokationa –
karbokationa manjeg sadržaja energije
79
Markovnikovljevo pravilo

Kod adicije halogenovodika (HX) na nesimetrične alkene vrijedi
Markovnikovljevo pravilo:
“Vodik iz halogenovodika adira se na onaj C-atom dvostruke veze koji je
bogatiji vodikom (koji je manje supstituiran)”
Cl
H
CH3 CH CH2
HCl
CH3 CH CH2 CH3 CH CH2
H
Cl
Cl
CH2 CH
Cl
HBr
H CH2 CH
Br
Cl
Br CH2 CH
H
80
Reakcije alkena
Adicija halogena (trans adicija):
H2C
CH2
+
Br
Br2
CH2
H2C
Br
Pod utjecajem jakog električnog polja dvostruke veze, molekula halogena se
polarizira (δ+Br-Brδ-)
H
H
C
+ Br-Br
C
H
H
H
H
H C Br
H
C
H
karbokation
H
H
C
C
H
+ Br
Br
H
halonij ion
-
H C Br
Br
C H
H
H
..
H C Br:
..
C
H
H
stvaranje
halonij iona
Primarni karbokation je manje stabilan od halonij iona, premda je u halonij
ionu negativni naboj na elektronegativnom elementu
Razlog: karbokation nema popunjen oktet; u halonij ionu svi atomi imaju
popunjen oktet
81
Adicija halogena na 2-metilbut-2-en
CH3 CH3
H C C
Br CH3
C C
Br-Br

sekundarni
karbokation
CH3
H3C
CH3
C C CH3
H
H3C
CH3
H C C
Br

tercijarni
karbokation
- stabilniji
CH3
H3C
H

CH3
Br
-
Br
H3C Br
H C C CH3
Br CH3
Tercijarni karbokation je stabilniji od sekundarnog karbokationa i
od halonij iona
82
Adicija vode (hidratacija alkena): adicijom vode na alkene
u prisutnosti kiseline nastaju alkoholi
+
CH2 CH2
H+
CH2 CH3
H2O
OH
Mehanizam:
H
H
H+ H
C C H
C C
R
H
H
R
H
H H
H2O
H H
+
R C C H
-H
R C C H
O+ H
H
H
nukleofilni napad
OH H
eliminacija protona
Oksidacija alkena: oksidacijom alkena nastaju dioli ili
glikoli
CH3 CH CH2
KMnO4, H2O
CH3 CH CH2
OH OH
propan-1,2-diol
83
Alkini: nezasićeni ugljikovodici –
spojevi s jednom ili više trostrukih veza
Molekulska formula: CnH2n-2
Struktura alkina: atomi ugljika u trostrukoj C≡C vezi su sp-hibridizirani
84
Trostruka veza se sastoji od
jedne σ- i dvije π-veze
preklapanje
sp-orbitale ugljika
i 1s orbitale vodika
π-veza
σ-veza
preklapanje
sp-orbitala ugljika
π-veza
85
Nazivlje alkina

Ime alkina tvori se na način
da se korijenu imena koje
određuje broj C-atoma doda
nastavak –in

odredi se najdulji lanac Catoma


lanac se numerira tako da
se C-atom koji je vezan
trostrukom vezom nalazi na
što manjem broju
položaj supstituenata na
glavnom lancu označava se
rednim brojem
H C C H
etin (acetilen)
H C C CH3
propin
CH3
H C C CH CH3
3-metil-but-1-in86
Kiselost alkina
Alkini su jače kiseline od alkena
HC≡CH
→
HC≡C:-
+
H+
karbanion
Karbanion: negativno nabijeni ion ugljika (5 elektrona u vanjskoj ljusci)
sp-hibridizacija
sp2-hibridizacija
C C
slaba baza
:
C
H
H
H
H
H
sp3-hibridizacija
C
H
C
H
jaka baza
Slobodni elektronski par atoma ugljika je najjače vezan na sp-hibridizirani C-atom
87
Reaktivnost alkina
Alkini su manje reaktivni od alkena

Adicijom protona na alkin nastaje nestabilni karbokation: nema
preklapanja orbitala - nema raspršenja naboja
H
H+
H3C
C
C
H3C
H
C
C
H
H3C
C
C
H

H
Adicijom protona na alken nastaje stabilniji karbokation: naboj se
raspršuje preklapanjem nehibridizirane p-orbitale i C-H veze
H
H
C
H3C
H+
C
C
H
H
H
H3C
C
H
H
H
H
H
C
H3C
C
H
88
Spojevi s kisikom
Funkcionalne skupine: karakteristične skupine koje određuju
specifična svojstva organskog spoja
Reakcije karakteristične za neki spoj odvijaju se na funkcionalnoj skupini
Najviši oksidacijski stupanj ugljika: CO2
Ostala oksidacijska stanja:
CH3OH
alkohol
HCHO
aldehid
HCOOH
karboksilna
kiselina
89
Alkoholi
Alkoholi sadrže jednu ili više hidroksilnih –OH skupina
Opća formula jednovalentnih alkohola: ROH
Nazivu ugljikovodika s istim brojem C-atoma doda se
nastavak –ol.
Kondenzirana formula
CH3OH
CH3CH2OH
CH3CH2CH2OH
CH3CHOHCH3
Naziv
metanol
etanol
propanol
propan-2-ol
Vrelište (oC)
64,5
78
97
82,5
Vrelište alkohola raste s porastom duljine ugljikovodičnog lanca
Razgranati alkoholi imaju niže vrelište od ravnolančanih alkohola iste
molekulske formule
90
Prema C-atomu na koji je vezana hidroksilna skupina
alkoholi se dijele na primarne, sekundarne i tercijarne
CH3
CH3CH2CH2CH2OH
n-butanol
(primarni alkohol)
glicerol ili propan-1,2,3-triol
(komponenta ulja i masti)
CH2 CH CH2
OH OH OH
CH3CHCH2CH3
OH
sec-butanol
(butan-2-ol)
CH3 C CH3
OH
tert-butanol
(2-metilpropan-2-ol)
etilen-glikol ili etan-1,2-diol
(antifriz)
CH2 CH2
OH
OH
91
Fizikalna svojstva alkohola
Alkoholi sadrže polarnu –OH skupinu s
atomom vodika vezanim na
elektronegativni atom kisika
vodikova
veza
Molekule alkohola se međusobno vežu
vodikovim vezama
Vrelišta i tališta alkohola su znatno viša od vrelišta i
tališta ugljikovodika slične relativne molekulske
mase
Naziv
Molekulska masa
etan
30
metanol
32
Vrelište (oC)
-89
65
92
Zbog mogućnosti stvaranja vodikovih
veza između alkohola i vode, niži
alkoholi se miješaju s vodom
H
H

S porastom duljine ugljikovodičnog lanca
uloga vodikovih veza opada, a sve
značajniju ulogu ima nepolarni
ugljikovodični lanac:

butanol je slabo topljiv u vodi

alkoholi sa 6 i više C-atoma su
netopljivi u vodi
C
H
etanol
H
O
H
vodikove
veze
H
H
O
O
H

Metanol je vrlo otrovan. Ako se pije, udiše dulje
vrijeme ili ako djeluje na kožu izaziva sljepoću,
pa i smrt.

Etanol je manje otrovan od drugih alkohola. U
prodaju dolazi kao koncentrirani alkohol 95%tnog volumnog udjela ili kao čisti, tzv. apsolutni
alkohol.
93
Kemijska svojstva alkohola
Kiselo-bazna svojstva alkohola. Alkoholi su slabe kiseline.
Burno reagiraju s natrijem ili kalijem dajući alkokside (RO-) uz
razvijanje vodika:
2ROH
+
2Na
→
2RO–Na+
+
H2
natrijev alkoksid
U reakciji s jakim kiselinama ponašaju se kao slabe baze:
ROH
+
H+
→
ROH2+
Dehidratacija alkohola. Iz molekule alkohola može se u prisutnosti
kiseline eliminirati molekula vode:
- H2O
+
C C
C C
C C
+ H+
C C + H
+
+
H OH
H
H OH
2
protoniranje alkohola
nestabilan spoj
(gubi vodu)
karbokation
(gubi proton)
alken
94
Oksidacija alkohola

Primarni alkoholi se oksidiraju u aldehide koji se vrlo lako
oksidiraju u kiseline.

Sekundarni alkoholi se oksidiraju u ketone.
O
O
[oksidans]
[oksidans]
R C
R C
RCH2OH
OH
H
primarni alkohol
aldehid
karboksilna
kiselina
R
[oksidans]
R
CHOH
R
sekundarni alkohol
C O
R
keton
95
Nukleofilna supstitucija

Reakcija neće teći, jer je OH- ion slaba izlazna skupina (jaka
baza slabe kiseline, H2O)
Cl-
CH3CH2OH
CH3CH2Cl
OH-
ALI!
 H2O je dobra izlazna skupina (slaba baza jake kiseline, H3O+)
 protoniranjem se slaba izlazna skupina prevodi u dobru izlaznu
skupinu
1)
2)
CH3CH2OH
CH3CH2OH2+
Cl-
H+
CH3CH2OH2+
CH3CH2Cl
H2O+
96
Pregradnja

Disocijacija, jer pregradnjom nastaje stabilniji karbokation
H
H3C
C
C
H3C
H
H
H3C
C
H3C
H
OH2+
C
C
H3C
H
OH
+
H
CH3
CH3
C
pregradnja
H
sekundarni karbokation
H3C
CH3
H
H3C
C
H3C
-H2O
C
CH3
H
tercijarni karbokation
97
Reakcije alkohola

Glicerol se oksidira u dva karbonilna spoja (dihidroksiaceton i
gliceraldehid) koji predstavljaju najjednostavnije ugljikohidrate – trioze
(intermedijeri glikolize)
H
CH2OH
CH2OH
oksidans

O
O
C
ili
CHOH
C
CH2OH
CH2OH
CH2OH
glicerol
dihidroksiaceton
gliceraldehid
CHOH
S kiselinama alkoholi daju estere, pri čemu se OH-skupina kiseline
zamjenjuje s alkoksidnom skupinom.
O
CH3CH2OH + CH3C
+
H
OH
O
CH3C
OCH2CH3
+ H2O
98
Eteri: opća formula ROR
Imenuju se kao alkoksi derivati alkana
CH3 – O – CH3
dimetileter
(metoksimetan)
CH3 – O – CH2CH3
etilmetileter
(metoksietan)
Fizikalna svojstva alifatskih etera


dimetileter je plin
dietileter je bezbojna lakohlapljiva tekućina (TV 36 oC)

nisko vrelište posljedica je nemogućnosti stvaranja vodikovih
veza zbog steričkih smetnji uzrokovanih alkilnim skupinama

ne miješa se s vodom, lakši je (manje gustoće) od vode

teži je od zraka
CH2
CH3
O
dietileter
CH2
O
CH3
tetrahidrofuran
Ciklički eteri su dobro topljivi u vodi, jer nema steričkih smetnji koje bi
ometale stvaranje vodikovih veza.
99
Kemijska svojstva etera

Eteri su vrlo zapaljivi, a smjese sa zrakom
su eksplozivne

na zraku alifatski eteri lako prelaze u
nestabilne perokside koji mogu biti uzrok
eksploziji

Eteri su slabo reaktivni spojevi pa su
prikladni kao otapala

Otporni su prema lužinama, oksidansima i
reducensima, no jake kiseline ih u
određenim uvjetima cijepaju
100
Priprava etera


Atom kisika djeluje kao nukelofil: napada djelomično pozitivni
atom ugljika u protoniranom alkoholu
izlazna skupina: H2O
1) CH3CH2OH + H+
CH3CH2OH2+
..
+
2) CH3CH2OH
.. + CH3CH2OH2
CH3CH2OCH2CH3 + H2O
H
3) CH CH OCH CH
3
2
2
3
H
CH3CH2OCH2CH3 + H+
Obnova katalizatora
101
Aldehidi i ketoni: spojevi s karakterističnom
karbonilnom 〉C=O skupinom
Opća formula aldehida: RCHO, gdje je R alkilna skupina
Opća formula ketona: RCOR
Nazivlje aldehida i ketona
Naziv aldehida izvodi se iz naziva alkana s istim brojem Catoma uz dodatak sufiksa –al
CH3
H
C O
H
metanal
(formaldehid)
C O
H
etanal
(acetaldehid)
CH3
C O
CH3
propan-2-on
(aceton ili dimetilketon)
Naziv ketona izvodi se iz alkana s istim brojem C-atoma uz
dodatak sufiksa –on
102
Rezonantne strukture:
granične strukture spoja
Rezonantne strukture se razlikuju samo po raspodjeli elektrona
Prelaze jedna u drugu premještanjem slobodnih ili π-elektronskih parova
Stvarna struktura je hibrid između graničnih (rezonantnih) struktura
: O:
R
OR
C
-
: O:
:
:
:O:
C
: O:
O-
:



R C N R
H
R C N R
H
103
Fizikalna svojstva aldehida i ketona
Karbonilna skupina u aldehidima i ketonima je polarna, jer
elektronegativniji atom kisika privlači elektrone.
Rezonantne strukture karbonilne skupine:
R
R
C O
+ C O
R
R
rezonantni hibrid
Aldehidi se slabo koriste kao otapala zbog kemijske reaktivnosti.
Spontano se oksidiraju s kisikom iz zraka u odgovarajuće
karboksilne kiseline.
Niži aldehidi i ketoni se dobro miješaju s vodom.
R
H O
C O
R vodikova veza H
104
Priprava aldehida i ketona
 Aldehidi se mogu pripraviti oksidacijom primarnih
alkohola:
O
CH3 CH2 OH
CrO3
CH3 C H
H2SO4
 Ketoni se mogu pripraviti oksidacijom sekundarnih
alkohola:
CrO3
H3C CH CH3
OH
H3C C CH3
H2SO4
O
105
Kemijska svojstva aldehida i ketona

Tautomeri: spojevi s različitim rasporedom atoma u molekuli, koji
mogu prelaziti jedan u drugi.
 Jedan oblik molekule prelazi u drugi pregradnjom.

Keto-enolna tautomerija. Proces u kojemu iz ketona nastaje enol
Enol: spoj u kojemu je na atom ugljika iz C=C veze (oznaka -en)
vezana hidroksilna skupina (oznaka -ol)
O
H3C C CH3
keton
OH
H2C C CH3
enol
COOH
COOH
C O
C OH
CH3
CH2
keto oblik
enolni oblik
pirogrožđane kiseline
106
Mehanizam keto-enolne tautomerije

Keto-enolna tautomerija katalizirana kiselinom
+
O
H3C
C
CH3
OH
OH
H+
H3C
C
H3C
CH3
C
CH3
rezonantne strukture
H
H
C
OH
OH
C
CH3
-H+
H
OH
CH3
Keto-enolna tautomerija katalizirana bazom
H
-
C
H
H

C
H
C
H
O-
O
C
CH3
H
C
C
CH3
H
enolatni ion
H2O
OH
H
C
C
OH-
CH3
H
obnova katalizatora
107
Redukcija aldehida i ketona
 Redukcijom aldehida nastaju primarni alkoholi
O
H2
CH3 CH2 OH
CH3 C H
 Redukcijom ketona nastaju sekundarni alkoholi
H3C C CH3
O
H2
H3C CH CH3
OH
108
Oksidacija aldehida i ketona
Aldehidi se oksidiraju u karboksilne kiseline.
O
oksidans
O
R C OH
R C H
aldehid
karboksilna kiselina
Ketoni se za razliku od aldehida teže oksidiraju u kiseline.
O
R C R
oksidans
nema reakcije
Oksidacija ketona s jačim oksidansima uzrokuje cijepanje ketona na dvije
karboksilne kiseline.
O
jaki oksidans
CH3 CH2 CH2 C OH
CH3 CH2 CH2 C CH2 CH3
O
O
+
CH3 C OH
109
Reakcije adicije na karbonilnu skupinu
Karbonilna skupina podliježe reakcijama adicije na dvostruku vezu

na djelomično pozitivni atom ugljika veže se negativni dio
molekule reagensa (nukleofil)

na djelomično negativni atom kisika veže se pozitivni dio
reagensa (elektrofil)
C O
Nu:-
E+
110
Adicija vode (katalizirano kiselinom)
1) Protoniranje djelomično polarizirane karbonilne skupine radi
jače polarizacije C-O veze
O
CH3 C H
+
H
+
OH
OH
CH3 C H
CH3 C H
rezonantne strukture
2) Voda je slabi nukleofil: napad nukleofila na pozitivni C-atom
CH3
OH
C H
H2O
OH
C H
CH3
+
H
O
H
-H
+
OH
CH3 C H
OH
111
Reakcija aldehida i ketona s alkoholima
U reakciji aldehida i alkohola nastaju poluacetali
O
CH3 C H + CH3CH2OH
H+
OH
CH3 C H
OCH2CH3
etanal
etanol
1-etoksietan-1-ol
(poluacetal)
Poluacetal reakcijom s drugom molekulom alkohola daje acetal
OH
CH3 C H
OCH2CH3
1-etoksietan-1-ol
(poluacetal)
+
CH3CH2OH
H+
OCH2CH3
CH3 C H
+
H2O
OCH2CH3
1,1-dietoksietan
(acetal)
Analogno, ketoni reakcijom s alkoholom daju poluketale, poluketali
reakcijom s alkoholom daju ketale
Priprava poluacetala

Protoniranjem se jače polarizira C-O veza
O
CH3

C
H
H+
OH
+OH
CH3
C
H
CH3
H
Nukleofilni napad kisika iz molekule alkohola na pozitivni C-atom
OH
CH3
C
CH3CH2OH
H
OH
CH3
C
-H
H
O+
CH3CH2

C
H
OH
+
CH3
C
H
OCH2CH3
Eliminacija protona – obnavljanje katalizatora
113
Priprava acetala
Protoniranjem OH-skupine nastaje dobra izlazna skupina

+
OH
CH3
C
OH2
+
H
H
OCH2CH3
CH3
C
CH3
OCH2CH3
H
C
H
OCH2CH3

H
C
H
OCH2CH3
Nukleofilni napad kisika (iz molekule alkohola) na pozitivni C-atom

CH3
-H2O
CH3CH2OH
CH3
O+ CH2CH3
C
H
OCH2CH3
OCH2CH3
-H+
CH3
C
H
OCH2CH3
Eliminacija protona – obnavljanje katalizatora
114
Reakcija aldehida i ketona s amonijakom i
derivatima amonijaka
Aldehidi i ketoni reakcijom s amonijakom daju imine
O
OH
CH3 C H
+ NH3
-H2O
CH3 C H
CH3 C H
NH
NH2
imin
Aldehidi i ketoni reakcijom s primarnim aminima (derivati
amonijaka) daju Schiffove baze
O
OH
CH3 C H + RNH2
-H2O
CH3 C H
NHR
Primjer:
R
C O
H
CH3 C H
NR
Schiffova baza
R
+
NH2NH2
C NNH2
H
+
H2O
Aldolna kondenzacija


Reakcije vezane uz povećanu kiselost α-vodika
Reakcija se zbiva u prisutnosti baze

Eliminacija α-vodika
O
O
OH-
CH3 C
-
H
H

Nukleofilni napad karbaniona na djelomično pozitivni C-atom polarizirane
karbonilne skupine
-
:CH2
CH3
C
H
O
O
O
-
H2O
:CH2 C
C
H
H2C
C
CH3
C
H
O
H2O
H
OH
CH3
C H
H2C
aldol
C
O
H
Karboksilne kiseline
Karboksilne kiseline su organske kiseline opće formule
RCOOH
Sadrže karakterističnu kiselinsku ili karboksilnu -COOH skupinu
Nazivlje karboksilnih kiselina


naziv se izvodi iz naziva alkana s istim brojem C-atoma uz dodatak
sufiksa –ska i riječi kiselina
atom ugljika karboksilne skupine ima u lancu redni broj jedan
O
O
H3C C
H C
OH
metanska kiselina
(trivijalni naziv: mravlja kiselina)
OH
etanska kiselina
(octena kiselina)
117
Fizikalna svojstva karboksilnih kiselina
Zbog izrazite polarnosti karboksilne
skupine, karboksilne kiseline mogu
stvarati vodikove veze između sebe i
s drugim spojevima.
Vrelišta karboksilnih kiselina su viša od
vrelišta alkohola slične relativne
molekulske mase zbog vodikovih veza
kojima se kiseline povezuju u dimere.
O
HO
C R
R C
OH
O
H
Niže karboksilne kiseline dobro su topljive
u vodi, jer se s molekulama vode
vežu vodikovim vezama.
O
H O
R C
OH
O
H
H
118
Kiselost karboksilnih kiselina


Karboksilne kiseline su slabe kiseline
U vodenoj otopini disocijacijom karboksilne kiseline nastaje negativno
nabijeni karboksilatni ion i hidronijum ion, prema reakciji:
CH3COOH

+
H2O
→
–
karboksilatni ion
+
H3O+
Ion karboksilne kiseline može postojati u dvije rezonantne strukture
O
O
R C
R C
O

CH3COO
O
O
R C O
rezonantne strukture
rezonantni hibrid
karboksilatnog iona
Raspodjela naboja znači niži sadržaj unutrašnje energije, odnosno veću
stabilnost
Više masne kiseline su dugolančane
karboksilne kiseline

Broj C-atoma u lancu: od 14 do 24, a najčešće 16 i 18 C-atoma

Masne kiseline mogu biti zasićene ili nezasićene

Dugolančane karboksilne kiseline su netopljive u vodi. Utjecaj polarne
karboksilne skupine smanjuje se zbog većeg utjecaja dugog nepolarnog
ugljikovodičnog lanca.
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH
heksadekanska kiselina
(palmitinska kiselina)
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH
∆9-oktadecenska kiselina
(oleinska kiselina)
∆9 označava položaj dvostruke veze
120
Prirodne nezasićene masne kiseline su
cis-konfiguracije
karboksilna
skupina
(polarna glava)
oleinska kiselina
18:1
ugljikovodični
lanac
(nepolarni rep)
stearinska kiselina
polinezasićene
masne kiseline
linolna
18:2
linolenska
18:3
arahidonska
20:4
121
Kemijska svojstva karboksilnih kiselina
Neutralizacija: karboksline kiseline u reakciji s hidroksidima metala daju
soli
Soli dobivaju naziv tako da se temeljnom ugljikovodiku doda nastavak –oat
na pr.
 soli mravlje kiseline su metanoati ili formijati (lat. formica = mrav)
 soli octene kiseline su etanoati ili acetati
CH3COOH
+
NaOH
→
CH3COO- Na+
+
natrijev etanoat
(natrijev acetat)
H2O
Soli dugolančanih masnih kiselina su sapuni
CH3(CH2)14COO- Na+
natrijev palmitat
122
Lipidi s jednim bočnim lancem, u vodenoj
okolini, stvaraju micele
K- i Na-sapuni su dobro topljivi u
vodi
Ca- i Mg-sapuni su netopljivi u
vodi
Hidrofilne glave su na
površini - okrenute
prema vodi
MICELA
voda
Mast ili ulje
otopljeno u
miceli
Hidrofobni repovi su
usmjereni prema
središtu
Ionizirane masne kiseline (sapuni)
123
Alifatske dikarboksilne kiseline
 Karboksilne kiseline s dvije karboksilne skupine nazivaju
se dikiseline.
HOOC–COOH
HOOC–(CH2)2–COOH
HOOC–(CH2)4–COOH
oksalna kiselina ili
etanska dikiselina
jantarna kiselina ili
butanska dikiselina
adipinska kiselina ili
heksanska dikiselina
124
Supstituirane karboksilne kiseline
Halogenkiseline
Supstituirane karboksilne kiseline kod kojih je supstituent (–Cl) vezan na α-C-atom
jake su kiseline.
Kloroctena kiselina je 100 puta jača, a trikloroctena kiselina 10 000 puta jača kiselina
od octene kiseline.
Razlog: induktivni efekt - raspršenje naboja uslijed privlačnog djelovanja
atoma klora – veća stabilnost konjugirane baze – jača kiselost konjugirane
kiseline
Utjecaj supstituenta naglo pada s porastom udaljenosti od karboksilne skupine.
Naziv
octena kiselina
monokloroctena kiselina
trikloroctena kiselina
Molekulska
formula
CH3COOH
ClCH2COOH
CCl3COOH
pKa
4,76
2,81
0,89
125
Hidroksikiseline
Spojevi koji sadrži dvije funkcionalne skupine, alkoholnu (–OH)
i kiselinsku (–COOH) skupinu, nazivaju se hidroksikiseline
Naziv se izvodi iz karboksilne kiseline, a –OH skupina se navodi
u prefiksu naziva kao hidroksi-skupina
H3C CH COOH
OH
mliječna kiselina
(2-hidroksipropanska kiselina)
Soli mliječne kiseline zovu se laktati.
U mišiću laktat nastaje redukcijom pirogrožđane kiseline.
126
Di- i trikarboksilne hidroksikiseline

OH
Jabučna kiselina ili hidroksibutanska
dikiselina (soli: malati)
HOOC CH2 CH COOH

Vinska kiselina ili 2,3-dihidroksibutanska
dikiselina (soli: tartarati)
OH OH
HOOC CH CH COOH
H2C


Limunska kiselina ili 2-hidroksi
trikarboksilna kiselina (soli: citrati)
HO
COOH
C
COOH
H2C
COOH
Nalaze se u sokovima raznog voća. Vinska
kiselina je najraširenija kiselina u biljnom
svijetu.
127
Oksokiseline
Oksokiseline su važni sudionici metaboličkih procesa
COOH
Spojevi koji osim karboksilne skupine sadrže
i karbonilnu (C=O) skupinu nazivaju se
oksokiseline
C O
CH3
2-oksopropanska kiselina
(pirogrožđana kiselina)
Krajnji produkt glikolize
Dekarboksilacijom okso kiselina nastaju ketoni. Dekarboksilacija je
reakcija kojom se eliminira karboksilna skupina.
O
H3C C CH2COOH
3-oksokiselina
O
H3C C CH3
+
CO2
keton
128
Oksido-redukcijske reakcije
COO-
COO-
 Piruvat se reducira u laktat
reducens
C O
H C OH
CH3
CH3
 Malat se oksidira u oksaloacetat
O
OH
-
OOC
CH2
CH COO-
oksidans
-
OOC
CH2
C COO-
 Sukcinat se oksidira u fumarat
-
OOC CH2 CH2
-
COO
oksidans
-
OOC
C
H
H
C
COO129
Zamjenom OH-skupine karboksilne kiseline s nekim
atomom ili skupinom nastaju derivati karboksilnih kiselina
O

Esteri

Acilhalogenidi
R C OR
O
R C X

Amidi
O
R C NH2

Nitrili
R C N

Anhidridi
O
O
R C O C R
Svima (izuzev nitrila) zajednička je acilna (R-CO-) skupina
130
Esteri
Esteri nastaju reakcijom kondenzacije (esterifikacije) između
karboksilne kiseline i alkohola uz izdvajanje molekule vode
O
CH3 C OH
H+
+
octena kiselina
(etanska kiselina)



HOCH2CH3
etanol
O
CH3 C OCH2CH3 +
H2O
etilacetat
(etiletanoat)
esteri su neutralne tekućine slabo topljive u vodi
dobro se otapaju u organskim otapalima
imaju niža vrelišta od odgovarajućih karboksilnih kiselina, jer ne mogu tvoriti vodikove
veze
Esteri se razgrađuju reakcijom hidrolize (cijepanje veze uz
učešće vode) na karboksilnu kiselinu i alkohol!
131
Priprava estera

Protoniranje
+
O
+
H3C C OH

H
H3C C OH
H3C C OH
Nukleofilni napad, eliminacija protona
OH
H3C C OH
ROH
OH
O+
OH
+
H3C C OH
R

OH
OH
-H
H3C C OH
OR
H
Protoniranjem nastaje dobra izlazna skupina
OH
H3C C OH
OR
H+
OH
+
H3C C OH2
OR
+
-H2O
OH
H3C C
O
-H+
H3C C OR
OR
132
Hidroliza estera

Protoniranje estera
O
H3C C OR

+
+
H
H3C C OR
H3C C OR
Nukleofilni napad, eliminacija protona
OH
H3C C OR
H2O
OH
H3C C OR
O+

OH
OH
+
-H
OH
H3C C OR
OH
H
H
Protoniranjem nastaje dobra izlazna skupina
+
O
OH
OH H
OH
+
+
H
-H
-ROH
+
H3C C
H3C C O
H3C C OR
H3C C OH
OH
OH R
OH
133
Mnogi prirodni spojevi su esteri karboksilnih
kiselina
Triacilgliceroli su esteri glicerola
i masnih kiselina
H
Masti sadrže
zasićene masne kiseline
O
H C O C
O
tristerarilglicerol Tt = 72 oC
Ulja sadrže
nezasićene masne kiseline
H C O C
O
H C O C
H
triacilglicerol
trioleilglicerol Tt = - 4
134
oC
Esteri fosfatne kiseline

Intermedijeri glikolize, G6P i
F6P, su esteri fosfatne kiseline

Fosfolipidi i nukleinske kiseline
sadrže fosfodiestersku vezu
polinukleotid
O
-
O
P O CH2
O-
H C
H
C OH
glukoza-6-fosfat
(G6P)
OH C
O H
H C
C OH
OH
H
R C O CH2
O
O
-
O
P
O
O CH2
O-
fruktoza-6-fosfat
(F6P)
C
H
H
C
OH
O
CH2OH
C
OH
OH
C
H
R C O CH
O
H2C O P O X
fosfolipid
O
135
Laktoni


Hidrokiskiseline mogu stvarati cikličke estere koji se nazivaju
laktoni
Laktoni mogu nastati intramolekulskim gubitkom vode kod γ- ili
δ-hidroksikiselina, jer tada postoji mogućnost stvaranja
stabilnog peteročlanog ili šesteročlanog prstena
O
CH3
CH
CH2
CH2
COOH
OH
H2C
H2C
C
O
+ H2Og
CH
CH3
γ-hidroksikiselina
lakton
136
Anhidridi

Anhidridi su derivati karboksilnih kiselina koji se hidrolizom
cijepaju na dvije molekule karboksilne kiseline

priređuju se reakcijom kondenzacije između dvije molekule
karboksilne kiseline koje mogu biti istovjetne ili različite
O
O
H3C C OH

+ HO C CH3
H+
O
O
H3C C O C CH3 + H2O
anhidrid octene kiseline
Miješani anhidridi su anhidridi različitih kiselina koje mogu biti
organske ili anorganske kiseline:
O
O
H3C C O P O
O
miješani anhidrid octene i fosfatne
kiseline
137
ATP je univerzalna valuta slobodne
energije u biološkim sustavima
fosfoesterska veza
fosfoanhidridne
veze
∆Go′ = -14 kJ/mol (esterska veza)
∆Go′ = -30,5 kJ/mol (anhidridna veza)
ATP + H2O → ADP + Pi
ATP + H2O → AMP + PPi
adenozin
PPi + H2O → 2Pi
adenozin monofosfat (AMP)
adenozin difosfat (ADP)
adenozin trifosfat (ATP)
Hidrolizom anhidridne veze oslobađa se znatna Gibbsova energija, pa
spojeve s anhidridnom vezom ubrajamo u “energijom bogate spojeve”
Kiselinski halogenidi
Acil halogenidi su vrlo reaktivni spojevi
 u reakciji acil halogenida i amonijaka nastaju amidi
O
O
+
H3C C
2 NH3
+
H3C C
NH4Cl
NH2
Cl
 u reakciji acil halogenida i alkohola nastaju esteri
O
O
+
H3C C
Cl
HOCH2CH3
H3C C
+
HCl
OCH2CH3
etilacetat
(etiletanoat)
Acilhalogenidi hidroliziraju na karboksilnu kiselinu i HCl
139
Dieni: spojevi s dvije dvostruke veze
Konjugirani spojevi: naizmjenični raspored dvostrukih i jednostrukih veza
Nekonjugirani spojevi: dvostruke veze razdvaja dvije ili više jednostrukih veza
CH2 CH CH CH CH3
CH2 CH CH2 CH CH2
konjugirani
penta-1,3-dien
nekonjugirani
penta-1,4-dien
Konjugirani spojevi su stabilniji od nekonjugiranih spojeva zbog delokalizacije π-elektrona
C
H
H
H
H
H
H
konjugirani dien
H
C
C
H
H
H
C
H
H
C
C
C
H
C
C
C
H
nekonjugirani dien
C
H
H
Delokalizacija elektrona je posljedica bočnog
preklapanja više usporednih nehibridiziranih p-orbitala
Izolirane dvostruke veze slabo
utječu jedna na drugu i reagiraju
neovisno jedna o drugoj
Konjugirani dieni podliježu reakcijama
1,2- i 1,4-adicije
CH2
+
CH CH CH3
Cl-
CH2 CH CH CH3
CH2 CH CH CH2 + H+
+
CH2 CH CH CH3
1,2-adicija
Cl
Cl
-
1,4-adicija
CH2 CH CH CH3
Cl
Oba adicijska produkta nastaju
preko međuprodukta, karbokationa
141
Izoprenoidni spojevi

CH3
Izoprenska jedinica
CH3
C
H
Izoprenske jedinice nalazimo u strukturi terpena
H2C

C
OH
mircen
iz lovora
limonen
iz limunovog ulja
mentol
iz ulja metvice
142
Elektroni se mogu pobuditi apsorpcijom
svjetlosti određene valne duljine

Spojevi s dvostrukom vezom (π-elektroni)
apsorbiraju svjetlost niže energije,
odnosno veće valne duljine.
Spektar elektromagnetskog zračenja

Što je veći broj konjugiranih dvostrukih veza to je energetska razlika između osnovnog i
pobuđenog stanja manja, a valna duljina apsorpcije veća. Spoj s dovoljno konjugiranih
dvostrukih veza apsorbirat će u vidljivom dijelu spektra i bit će obojen.
Vitamin A
apsorpcijski maksimum Amax = 324 nm
5 konjugiranih dvostrukih veza
β-karoten
apsorpcijski maksimum Amax = 451 nm
11 konjugiranih dvostrukih veza
Aliciklički ugljikovodici (cikloalkani)
Imena cikličkih ugljikovodika tvore se dodavanjem prefiksa “ciklo”
imenu ravnolančanog ugljikovodika s istim brojem C-atoma.

CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
ili
H2C
CH2
ciklopropan
ili
ciklobutan
ciklopentan
CH3
3-metilciklopentan
cikloheksa-1,3-dien
cikloheksan
Stabilnost cikloalkana
Ciklopropan:
 kut veze iznosi 60o –
savijanje veza uzrokuje
veliku kutnu napetost

tri para zasjenjenih vodika
Ciklopropan je najnestabilniji
cikloalka
H
H
H
H
H
H
H
H
H

kolinearno preklapanje orbitala: jaka veza
H
H
H
145
Konformacija ciklobutana i ciklopentana
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H HH
146
Stabilnost cikloheksana



cikloheksan ima kut veze od 109,5o, koji
postiže u konformaciji stolice
atomi vodika su u zvjezdastoj konformaciji
cikloheksan je stabilan
Konformacije cikloheksana
Konformacija stolice
(stabilnija)
H
H
H
H
HH
HH
H
H
H
Konformacija lađe
147
H
Aromatski ugljikovodici: areni
Benzen: C6H6
Atomi ugljika u benzenu su sp2-hibridizirani
π-orbitala
benzena




benzen je planaran – svi atomi ugljika leže u jednoj ravnini
sve C-C veze su iste duljine (kraće od jednostruke C-C veze, a dulje od dvostruke
C=C veze)
nehibridizirane p-orbitale se bočno preklapaju

elektroni u π-orbitali su delokalizirani
delokalizacija 6π-elektrona preko čitavog prstena čini molekulu benzena vrlo
stabilnom
148
Rezonantne strukture benzena
H
H
rezonantne strukture benzena
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
ili ili
H
H
H
rezonantni hibrid benzena je
kombinacija dviju rezonantnih struktura
149
Nazivlje arena

Monosupstituirani derivati benzena
NH2
CH3
toluen
anilin
(metilbenzen) (aminobenzen)

Disupstituirani derivati benzena (na benzenski prsten su vezane dvije skupine):
X
X
X
Y
Y
Y
orto (o)
meta (m)
para (p)
150
CH3
OH
CH3
1
2
CH3
1
o-dimetilbenzen
1,2-dimetilbenzen
NO2
2
o-nitrofenol
2-nitrofenol
1
4
NO2
p-nitrotoluen
4-nitrotoluen
 Polinuklearni aromatski ugljikovodici:
naftalen antracen
fenantren
151
Svojstva arena
Fizikalna svojstva arena:
• aromatski ugljikovodici su slabo topljivi u vodi
• benzen je nepolarno otapalo, vrlo je toksičan
Kemijska svojstva arena:
Areni podliježu reakcijama elektrofilne
aromatske supstitucije
1. Vezanje elektronima siromašnog
reagensa (elektrofila, Y+) na
elektronima bogati prsten benzena
H
H
H
+
H
Y+
H
H
H
H
H
+
H
Y
Y
H
H
H
H
H
H
Y
+
H
2. Nastali međuprodukt otpušta H+, a vezni
elektronski par se pridružuje πelektronskom sustavu benzena
H
H
H
+
H
H
H
152
H+
Halogeniranje benzena
Reakcija teče uz katalizator FeBr3 koji veže Br2 tvoreći kompleks FeBr4-:
H
H
H
H
Br-Br
Br
FeBr4-
H
H
H
H
FeBr3
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Br
H+
Br
H
H
H
H
H
H
FeBr4- + H+ → FeBr3 + HBr
153

Sulfoniranje benzena

Nitriranje benzena
Friedel-Crafts acilacija
Friedel-Crafts alkilacija
154
Fenoli: spojevi s jednom ili više –OH skupina
izravno vezanih na aromatsku jezgru (Ar-OH)
Fizikalna svojstva fenola:
 fenol je bezbojna higroskopna (veže vodu) tvar koja oksidacijom na zraku
poprima žutu ili crvenu boju
 slabo je topljiv u hladnoj vodi
 otrovan je, oštećuje kožu i ostala tkiva jer koagulira stanične proteine.
Fenol je slaba kiselina, no jača je kiselina od alkohola – s hidroksidima
metala daje fenokside C6H5O–
O-Na+
OH
+ NaOH
fenol
+
H2O
natrijev fenoksid
155
Dihidroksibenzen: na benzensku jezgru vezane
su dvije –OH skupine

Hidrokinon je redukcijsko sredstvo, čijom oksidacijom nastaje
kinon
OH
O
oksidacija
+ 2 e + 2 H+
redukcija
OH
hidrokinon


O
O
kinon
Kinonski prsten sadrže mnogi biološki značajni spojevi
Služe kao reverzibilni “redoks” sustavi
Koenzim Q: prijenosnik elektrona u respiracijskom lancu
Vitamin K: derivat 1,4-naftokinona
O
1,4-naftokinon
156
Aromatski aldehidi i ketoni
H
C
O
benzaldehid
O
C
CH3
fenil-metil-keton
(acetofenon)
157
Aromatske karboksilne kiseline
HO
C
O
benzojeva kiselina
o-metilbenzojeva kiselina
O
C
C
OH
OH
HO
C
O
CH3
O
ftalna kiselina
158
Aromatske hidroksikiseline
Salicilna kiselina ili o-hidroksibenzojeva kiselina
 slabo topljiva u vodi, a dobro topljiva u alkoholu
 u obliku alkoholne otopine upotrebljava se kao
antiseptik
COOH
OH
Acetilsalicilna kiselina je ester
 octena kiselina je esterski vezana za hidroksilnu
skupinu salicilne kiseline
COOH
O
O C CH3

natrij salicilat (Acisal) i acetilsalicilna kiselina
(Aspirin) su
 blagi analgetici (smanjuju osjet boli) i
antipiretici (snizuju povišenu temperaturu
tijela)
Galna kiselina (3,4,5-trihidroksibenzojeva kiselina)
 nalazi se u listićima čaja i u mnogim biljkama
COOH
OH
HO
OH
159
Elektrofilna aromatska supstitucija na
monosupstituiranom benzenu
Utjecaj supstituenta:


aktivirajući u odnosu na nesupstituirani benzen
inaktivirajući u odnosu na nesupstituirani benzen


orto, para usmjerujući
meta usmjerujući
160
Spojevi s dušikom
Elektronska konfiguracija dušika: 1s22s22p2
Amini su derivati amonijaka
Dušik je trovalentan i stvara tri kovalentne veze: NH3
primarni amin:
RNH2
sekundarni amin: R2NH
tercijarni amin:
R3N
..
Nazivlje amina dobije se tako da se:


nastavak amin doda nazivu ugljikovodika koji čini glavni dio
molekule (metanamin CH3NH2)
nastavak amin doda se nazivu pripadajuće alkilne skupine na koju
je amino skupina vezana [dimetilamin (CH3)2NH]
CH3CH2NH2
etanamin
(etilamin)
161
Svojstva amina
Amini su dobro topljivi u vodi, jer prave vodikove veze s vodom
H
CH3CH2 N :
H
H
..
O:
H
Amini su nešto jače baze od amonijaka.
Nespareni elektronski par dušika privlači elektrofilne čestice poput
iona vodika. Stabilne soli (hidrokloridi) nastaju reakcijom
amina s jakim kiselinama (HCl):
..
CH3NH2 +
HCl
→
CH3NH3+ Clmetilamin hidroklorid
162
Nitrozamini

Sekundarni alifatski i aromatski amini s nitritnom kiselinom
daju nitrozamine:
R2NH + HNO2 → R2N-NO + H2O

Nitrozamini su kancerogene tvari koje mogu nastati i u
organizmu iz nitrita unesenih nekim lijekovima ili hranom s
većim sadržajem nitrita (konzervirana hrana)

U kiseloj sredini želuca stvara se nitritna kiselina koja s
odgovarajućim aminima može tvoriti nitrozamine
163
Biološki značajni amini
 Etanolamin i kolin dolaze u strukturi lipida
HOCH2CH2NH2
HOCH2CH2N+(CH3)3OHetanolamin
kolin
 Acetilkolin ima ulogu prijenosnika živčanih impulsa
CH3CO-O-CH2CH2N+(CH3)3
acetilkolin
 Sfingozin je nezasićeni amino-alkohol u strukturi
OH
sfingolipida
CH2OH
NH2
164
Derivati katehola s jednom amino-skupinom
u pobočnom lancu: kateholamini
 Katehol
OH
OH
 Dopamin, noradrenalin i adrenalin su derivati katehola
CH2CH2NH2
HO
CHOHCH2NH2
HO
HO
OH
dopamin
CHOHCH2NHCH3
OH
noradrenalin
OH
adrenalin
165
Aromatski amini (arilamini) su spojevi s –NH2
skupinom na aromatskom prstenu

Arilamini su slabije baze od alkilamina zbog delokalizacije
slobodnog elektronskog para atoma dušika

Atom dušika može biti i sastavna komponenta cikličke
strukture, kao u piridinu

spojevi koji u cikličkoj strukturi sadrže atome različite od
ugljika nazivaju se heterociklički spojevi
:NH
N 2
..
N
anilin
(amino benzen)
piridin
166
Amidi
Ako se u karboksilnoj kiselini -OH skupina zamijeni amino-skupinom
nastaju amidi, derivati karboksilnih kiselina
O
R C NH2
Ako se vodik u amidu zamijeni alkilnom skupinom nastaju supstituirani
amidi
O
O
O
H C NH2
H C NHCH3
H C N(CH3)2
metanamid
(formamid)
metilmetanamid
(metilformamid)
dimetilmetanamid
(dimetilformamid)
Topljivi su u vodi zbor stvaranja vodikovih veza.
167
Hidroliza amida
 Amidi se razgrađuju djelovanjem vode (reakcija
hidrolize) na karboksilnu kiselinu i amonijak
O
R C NH2
H+
+
H2O
O
R C OH
+
NH3
 Peptidna veza je u osnovi amidna veza, dakle
peptidna veza se cijepa hidrolizom.
168
Reakcije hidrolize

Hidroliza miješanog anhidrida
O
CH3 C O C CH2CH3

CH3 C OH
H2O
CH3CH2 C OH
Hidroliza peptidne veze
H O
H O
H2N C C N C C OH
CH3

O
O
O
H2O
H O
H2N C C OH
H2N C C OH
CH3
H CH2OH
Hidroliza anhidrida
H O
O
O
C
C
O
C
O
CH2OH
H2O
C
OH
OH
OH
169
 Hidroliza estera
O
H2O
CH3 C O CH2CH3

O
CH3CH2OH
Hidroliza anhidrida
O
O P O P OO-
O
O
-

CH3 C OH
H2O
O-
O
O P OH
HO P O-
O-
O-
-
Hidroliza amida
O
O
CH3 C N(CH3)2
H2O
CH3 C OH
HN(CH3)2
170
Hidroliza nitrila
R C N:
H2O, H
H2O, H
+
O
OH
+
R C NH
R C NH2
O
R C OH
+
NH3
171
Biološki značajne aminokiseline:
α-aminokiseline
α
karboksilna
amino
skupina
skupina
bočni ogranak α-ugljik
 funkcionalne skupine
 karboksilna skupina
 amino skupina
 R- aminokiselinski
ogranak
U otopini su nabijeni i nenabijeni oblici ionizirajućih
–COOH i –NH3+ skupina u ravnoteži:
R-COOH
R-NH3+
R-COO- + H+
R-NH2 + H+
172
Iako su R-COOH i R-NH3+ slabe kiseline,
R-COOH je znatno jača kiselina od R-NH3+
Kod fiziološkog pH (pH 7,4),
karboksilna skupina dolazi kao R-COOa amino skupina kao R-NH3+
H
+
H3N C COOR

fiziološki pH: dvopolni
“zwitter” ion

aminokiselina može
djelovati kao kiselina i kao
baza (amfoterni elektrolit
ili amfolit)
173
Ionizacijski oblik aminokiseline
koncentracija →
ovisi od pK a disocirajućih skupina i od pH okolnog medija
“zwitter” ion
obje skupine
deprotonirane
obje skupine
protonirane
U jako kiseloj otopini aminokiselina je prisutna kao kation;
u jako bazičnoj otopini aminokiselina postaje anion.
pK a vrijednosti nekih aminokiselina
aminokiselina
α-COOH
pKa
α-NH3+
alanin
valin
metionin
fenilalanin
glutamin
2,3
2,3
2,1
2,2
2,2
9,9
9,7
9,3
9,3
9,1
asparaginska kis.
histidin
cistein
tirozin
arginin
2,0
1,8
1,9
2,2
1,8
9,9
9,3
10,7
9,2
9,0
pobočni
lanac
3,9
6,0
8,4
10,5
12,5
175
Titracijska krivulja glicina
Izoelektrična točka (pI)
pH kod kojega se aminokiselina
nalazi u obliku dipolnog iona
pI =
pH
pK1 + pK2
2
176
OH- (ekvivalenti)
Titracija poliprotonskih aminokiselina
“zwitter-ion”
Dodani ekvivalenti OH-
pI =
pK1 + pK2
2
“zwitter-ion”
Dodani ekvivalenti OH-
pI =
pK2 + pK3
2
177
Sve aminokiseline osim glicina su kiralne
 za C-atom okružen s 4
različita supstituenta
kažemo da je asimetričan


tvari koje sadrže
asimetrični atom
ugljika su kiralne i
optički aktivne
dolaze u dva
stereoizomerna oblika
(enantiomerni par)
178
Relativna konfiguracija skupina oko asimetričnog C-atoma
određuje se prema gliceraldehidu kao standardu
L-gliceraldehid
L-α-aminokiselina
Aminokiseline u proteinima su L-aminokiseline
L-izomer
D-izomer
179
Proteini su građeni od
20 “standardnih” aminokiselina
S OH-skupinom
sićušne


aminokiseline se dijele prema
prirodi pobočnog ogranka R
male
alifatske
aminokiselinski ogranci razlikuju
se po:

veličini, obliku, naboju

sposobnosti stvaranja
vodikovih veza

kemijskoj reaktivnosti
kisele
sa sumporom
aromatske
hidrofobne
nabijene
pozitivno
nabijene
polarne
180
Aminokiseline se dijele prema prirodi
pobočnog ogranka
alifatske AK
polarne nenabijene AK
(sadrže kisik ili sumpor)
aromatske AK
nabijene AK
negativno nabijene
ili kisele AK
pozitivno nabijene
ili bazične AK
181
Naziv aminokiselina piše se u obliku kratica

troslovna kratica: sadrži prva tri slova engleskog naziva
aminokiseline

jednoslovna kratica: prema prvom slovu naziva. Ukoliko više
aminokiselina počinje s istim slovom, kratica je konvencijom
dogovoreno slovo.
H3C
H
CH CH2 C COOH3C
H N+
3
leucin
Leu (L)
H
CH2 C COOH N+
HO
tirozin
Tyr (Y)
3
AlaArgAsnAspCysGlnGluGlyHisIleLeuLys
ARNDCQEGHILK
182
Karakteristična reakcija za aminokiseline
je reakcija stvaranja peptidne veze
H
H
aminokiselina 1
+
N C C
H
R1
H
H
O
O
N C C
H
OH
R2
aminokiselina 2
OH
H2O
peptidna veza
N-terminalni
kraj
H
H O
N C C
H
R1
H
O
N C C
H R2
C-terminalni
kraj
OH
Prema dogovoru krajnja aminoskupina piše se slijeva (N-terminalni kraj),
a krajnja karboksilna skupina s desna (C-terminalni kraj).
Reakcije α-aminokiselina

Dekarboksilacijom α-aminokiselina nastaju primarni amin

Dekarboksilacija je eliminacija karboksilne skupine
H
- CO2
R CH2 NH2
R C COOH
NH2


Dekarboksilacijom alanina nastaje etilamin
Dekarboksilacijom serina nastaje etanolamin

Dezaminacijom aminokiselina oslobađa se amonijak:
1) oksidacijom nastaje iminokiselina
2) hidroliza iminokiseline na 2-oksokiselinu i amonijak
oksidans
R CH COOH
NH2
H2O
R C COOH
NH
R C COOH
O
NH3
184
Spojevi sa sumporom
Izraz “tio” označuje zamjenu kisika sumporom
RSH
RSR
RSSR
tioli
sulfidi
disulfidi
CH3CH2SH
CH3CH2SCH2CH3
CH3CH2SSCH2CH3
RSH + HSR
[oksidans]
[reducens]
etantiol
dietilsulfid
dietil-disulfid
RSSR
disulfid
Disulfidna veza je kovalentna veza kojom je
stabilizirana struktura mnogih proteina
Nastaje oksidacijom SH-skupine u bočnim
ograncima dvaju cisteina unutar istog ili
različitih lanaca
185
Koenzim A je nosač acilnih skupina u β-oksidaciji
koenzimA (HSCoA)
acetil-SCoA
O
O
H3C C OH
+
HSCoA
H3C C ~SCoA
+
H2O
acetil-SCoA je tioester
~ označava energijom bogatu vezu
čijom hidrolizom se oslobađa znatna energija
186
β-oksidacija masnih kiselina
Biološka razgradnja masnih
kiselina teče u nizu od 4
reakcijska stupnja koji se
zbivaju na β-C-atomu:
RCH2CH2CH2COOH
oksidans
RCH2CH=CHCOOH
H2O

oksidacija (dehidrogenacija)

hidratacija (adicija vode)
RCH2CHCH2COOH
OH
oksidans

oksidacija

cijepanje na C2-jedinicu i
skraćenu masnu kiselinu
RCH2CCH2COOH
O
RCH2COOH + CH3COOH
C2-jedinica
187
Heterociklički spojevi

Heterociklički spojevi su spojevi cikličke strukture u kojima je
jedan ili više atoma ugljika u prstenu zamijenjeno atomom
elementa koji nije ugljik (heteroatom: S, O ili N)
H
O
S
N
furan
tiofen
pirol
N
N
N
O
N
N
piran
piridin
pirimidin
N
N
H
purin
Heterociklički spojevi su građevne jedinice mnogih prirodnih spojeva:
nukleinske kiseline, alkaloidi, vitamini, hem, klorofil, itd.
188
Piridin je baza


Dušik u piridinu ima slobodan elektronski par koji nije uključen u
aromatski sekstet: piridin je baza
S kiselinama i halogenalkanima daje soli odnosno kvarterne soli
HCl
N
H
N
..
CH3Cl
N
..
N
Cl-
Cl-
CH3
189
Purinske i pirimidinske baze u strukturi
nukleinskih kiselina
Planarne, aromatske, heterocikličke dušične baze
adenin (A)
gvanin (G)
purinske baze
citozin (C)
timin (T)
pirimidinske baze
uracil (U)
Od piridina se izvodi nikotinska kiselina


Nikotinamid je reaktivni sastojak nikotinamidskih nukleotida
(NAD+ i NADP+)
To su važni koenzimi za reverzibilno primanje vodika.
CONH2
COOH
N
..
nikotinska kiselina
N
..
nikotinamid
191
Nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD+)
Reaktivno mjesto:
C4-atom nikotinamidskog
prstena
Nikotinamidski prsten prima ion vodika i dva
elektrona: ekvivalent hidridnom ionu
NAD+
+
H+
+
2e-
redukcija
oksidacija
NADH
O
NAD++
CH3 CH2 OH + NAD
NADH + H+
H3C C H + NADH
Jedan atom vodika se sa supstrata izravno prenosi na
NAD+, a drugi se otpušta u otapalo
192
Flavin-adenin-dinukleotid (FAD)
FAD
adenozin
2
H+
+ 2 e-
FADH2
Reaktivni dio FAD:
izoaloksazinski prsten
FAD prihvaća sa supstrata
dva atoma vodika i dva elektrona
193
Pirolni prsten nalazi se u strukturi porfirina



Osnovnu strukturu čine 4 pirolna prstena međusobno povezana metinskim
skupinama (=CH-)
Na pirolnim prstenima nalaze se pobočni lanci koji određuju tip porfirina
Centralni atom
 željezo: hemoglobin, mioglobin
 magnezij: klorofil
 kobalt: kobalamin (vitamin B12)
N
H
N
N
H
N
osnova strukture porfirina
N
N
Me
N
N
porfirin s metalom
194
Ugljikohidrati
Ugljikohidrati se dijele prema broju podjedinica na
 monosaharide
 di- i trisaharide
 oligosaharide (do 10 monosaharidnih podjedinica)
 polisaharide (celuloza, škrob, glikogen)
Struktura monosaharida
 imena monosaharida završavaju nastavkom –oza
 prema broju C-atoma monosaharidi se razvrstavaju u trioze, tetroze,
pentoze, heksoze, itd.

prema vrsti funkcionalne skupine dijele se na

aldoze: kada je karbonilna skupina na početku ugljikova lanca,
kao u aldehidima

ketoze: ako karbonilna skupina nije na kraju lanca, kao u
ketonima
195
Monosaharidi

Monosaharidi s tri atoma ugljika:
O
C
H
CH2OH
H C OH
C O
CH2OH
gliceraldehid
(aldotrioza)

CH2OH
dihidroksiaceton
(ketotrioza)
Monosaharidi sa šest atoma ugljika:
O
1C
H
H 2 C OH
HO 3 C H
H 4 C OH
H 5 C OH
6
CH2OH
D-glukoza
O
1C
H
H 2 C OH
HO 3 C H
HO 4 C H
H 5 C OH
6
CH2OH
D-galaktoza
1
CH2OH
2
C O
HO 3 C H
H 4 C OH
L- ili D-red određuje
se prema položaju
OH-skupine na
predposljednjem
C-atomu
H 5 C OH
6
CH2OH
D-fruktoza
196
Reakcijom karbonilne skupine i hidroksilne skupine
na C-5 atomu iste molekule glukoze nastaje ciklički
poluacetalni oblik glukoze

Pri ciklizaciji C-1 atom postaje asimetričan i naziva se anomerni C-1 atom

na anomernom C-1 atomu moguće su dvije konfiguracije, pa nastaju dva
izomera koji se još nazivaju i anomeri
 izomer u kojemu se –OH skupina na C-1 atomu nalazi s desne strane je
α-glukoza
 izomer u kojemu je –OH skupina s lijeve strane je β-glukoza.
anomerni C-atom
H 1 C OH
H 2 C OH
HO 3 C H O
H
1
C
O
H 2 C OH
HO 3 C H
HO 1 C H
H 2 C OH
HO 3 C H O
H 4 C OH
H 4 C OH
H 4 C OH
H 5C
H 5 C OH
H 5C
6
CH2OH
α-D-glukoza
poluacetalni oblik
6
CH2OH
D-glukoza
aldehidni oblik
6
CH2OH
β-D-glukoza
poluacetalni oblik
Ciklička struktura se prikazuje Haworthovom perspektivnom
formulom kao planarni prsten sa supstituentima ispod i iznad
ravnine prstena

6
H
4
HO
Skupine koje se u preuređenoj cikličkoj Fisherovoj projekcijskoj formuli nalaze s desne
strane, u Haworthovoj perspektivnoj formuli dolaze ispod ravnine prstena, a skupine s
lijeve strane dolaze iznad ravnine prstena.
CH2OH
H 1 C OH
O H
5
H
OH
H
3
2
H
OH
H 2 C OH
1
HO 3 C H O
OH
H 4 C OH
H 5C
6
α-D-glukoza

CH2OH
H
1
C
O
H 2 C OH
6
HO 1 C H
H
H 2 C OH
HO 3 C H O
4
H 4 C OH
H 4 C OH
HO
H 5 C OH
H 5C
HO 3 C H
6
CH2OH
D-glukoza
6
CH2OH
O OH
5
H
OH
H
3
2
H
OH
1
H
CH2OH
β-D-glukoza
Ako se u Haworthovoj projekcijskoj formuli na anomernom (C1) atomu
 -OH skupina nalazi ispod ravnine prstena tada je α-glukoza
 -OH skupina nalazi iznad ravnine prstena tada je β-glukoza


Monosaharidi koji sadrže šesteročlani prsten: piranoze
Monosaharidi koji sadrže peteročlani prsten: furanoze
198
Glukozid

Hidroksilna skupina na anomernom C-1 atomu glukoze
(poluacetalni oblik) može reagirati s molekulom alkohola pri
čemu nastaje ciklički acetal kojeg nazivamo glukozid.

Reakcija se odvija uz izdvajanje molekule vode.
CH2OH
CH2OH
O H
H
H
OH
+
H
HO
OH
H
OH
α-D-glukoza
O H
H
H
OH
CH3OH
+
H
HO
H2O
OCH3
H
OH
metil-α-D-glukozid
199
Glikozidna veza


Ako hidroksilna skupina na anomernom C-atomu jednog
poluacetala reagira s hidroksilnom skupinom drugog
ugljikohidrata u acetal nastaje disaharid.
Dva monosaharida se povezuju u disaharid O-glikozidnom
vezom.
CH2OH
O H
H
H
OH
OH
H
OH
O H
H
H
OH
+
H
HO
CH2OH
CH2OH
HO
H
OH
OH
H
OH
O H
H
H
CH2OH
H
OH
H
HO
O H
H
O
H
OH
+
H
H2O
OH
H
OH
O-glikozidna veza
200
Ako glikozidna veza povezuje C-1 atom jedne i C-4
atom druge ugljikohidratne podjedinice kažemo da je
1,4-glikozidna veza
Ako je 1,4-glikozidna veza ispod ravnine prstena tada je
α(1,4)-glikozidna veza
Ako je 1,4-glikozidna veza iznad ravnine prstena tada je
β(1,4)-glikozidna veza
CH2OH
O H
H
H
OH
O H
H
H
OH
H
HO
OH
H
OH
OH
H
α(1,4)-glikozidna veza
OH
CH2OH
O
H
H
O
H
CH2OH
CH2OH
O
H
HO
O H
H
H
OH
H
OH
H
H
OH
H
OH
β(1,4)-glikozidna veza
201
Disaharidi
Saharoza: stolni šećer
 dimer glukoze i fruktoze
 1,2-glikozidna veza (α za
glukozu, β za fruktozu)
Laktoza: disaharid u mlijeku
 dimer galaktoze i glukoze
 β-1,4-glikozidna veza
glukoza fruktoza
saharoza
galaktoza
glukoza
laktoza
Maltoza: nastaje hidrolizom škroba
 dimer glukoze
 α-1,4-glikozidna veza
glukoza
glukoza
maltoza
Prirodni polisaharidi

Celuloza: strukturni polisaharid u biljaka

Škrob: hranidbeno skladište u biljaka


amiloza
amilopektin

Glikogen: skladišni polisaharid u životinja

Dekstran: skladišni polisaharid u kvasaca i bakterija


α-1,4-glikozidne veze uz mjestimične ogranke
povezane α-1,2, α-1,3 i α-1,4-glikozidnim vezama
Hitin: polimer N-acetilglukozamina


oklopi kukaca i rakova
β-1,4-glikozidne veze
203
Celuloza je najrašireniji organski spoj u prirodi
pamuk: 98% celuloze
lan
drvo: 40-50% celuloze
204
Celuloza je ravnolančani polimer glukoze
β-1,4-glikozidna veza
1
glukoza
4
glukoza
β-konfiguracija omogućava celulozi stvaranje dugih
ravnih lanaca
205
Strukturni model celuloze
celulozna
vlakna
makrofibrili
mikrofibrili
vodikove
veze
Vlakna nastaju od
usporednih lanaca celuloze
povezanih vodikovim
vezama
Ravnolančana struktura
pogoduje stvaranju vlakana
visoke čvrstoće
206
Škrob se sintetizira i pohranjuje u kloroplastima
α-Amiloza




linearni polisaharid
α-1,4-glikozidne veze
α-konfiguracija glikozidne veze pogoduje
stvaranju šuplje uzvojnice
konfiguracija pogodna za skladištenje
glukoze
glukoza glukoza
207
Amilopektin – razgranati polimer glukoze
ogranak
α (1 →6) glikozidna veza
osnovni
lanac
α (1 → 4) glikozidna veza
208
Glikogen - razgranati polimer glukoze u životinja
nbereducirajući krajevi
α(1→ 6) glikozidna veza
reducirajući kraj
α(1→ 4) glikozidna veza
209

Download Report