COMPUŞI CARBONILICI sunt:

Aldehide - grupa carbonil se leagă de un radical organic şi un atom de H

Cetone - grupa carbonil se leagă de doi radicali organici identici sau diferiţi.

Denumire - adăugarea sufixelor -al sau –onă la numele alcanului pentru aldehide şi respectiv cetonelor.

Proprietăţi chimice - grupa carbonil are o reactivitate mare datorită diferenţei de electronegativitate

dintre O şi care determină polarizarea legăturii.

Reactivitatea aldehidelor este superioară cetonelor.

Reacţii de adiţie

Aldehidele şi cetonele inferioare adiţionează apa formând hidraţi care nu pot fi izolaţi, deoarece la

îndepărtarea excesului de apă trec din nou în compuşii carbonilici iniţiali:

În cazul în care compuşii carbonilici conţin grupe cu efect -I în poziţia α faţă de grupa carbonil, se

manifestă o tendinţă mai accentuată de a adiţiona apa comparativ cu aldehidele şi cetonele alifatice

simple, obţinându-se hidraţi stabili care pot fi izolaţi.

Adiţia alcoolilor conduce la formarea semiacetalilor şi respectiv semicetalilor, compuşi instabili. Încălziţi

cu exces de alcool, în cataliză acidă sau bazică semiacetalii şi semicetalii se esterifică rezultând

acetali şi respectiv cetali:

C

O

HR + HOH C

OH

HR

H

C

O

HR + HOR' C

OH

HR

OR'

+ HOR'

- HOHC

OR'

HR

OR'

C

O

RR + HOR' C

OH

RR

OR'

+ HOR'

- HOHC

OR'

RR

OR'

C O C+ O-

Adiţia H2 în prezenţa catalizatorilor (Ni, Pt, Pd-fin divizate) conduce la alcooli primari sau secundari

după cum adiţia are loc la aldehide sau respectiv cetone.

Adiţia disulfitului de sodiu la toate aldehidele şi la cetonele alifatice conduce la obţinerea de săruri ale

unor acizi sulfonici, frumos cristalizate, folosite pentru separarea aldehidelor şi cetonelor din

amestecurile lor cu alte substanţe:

Adiţia HCN conduce, în cataliză bazică, la cianhidrine ale aldehidelor sau cetonelor.

Reacţii de substituţie

Reacţiile de condensare conduc la o nouă legătură C-C rezultată din adiţii şi substituţii între un compus

cu grupă carbonil (componenta carbonilică) şi substanţe care conţin o grupă CH, CH2 sau CH3 cu

reactivitate mărită prin vecinătatea cu o grupare reactivantă (componenta metilenică). Aceste

reacţii sunt de mai multe tipuri:

- condensarea compuşilor carbonilici între ei se petrece în cataliză acidă sau bazică. Două molecule de

acetaldehidă dau naştere la aldol (reacţia se numeşte condensare aldolică). Aldolul se

deshidratează intramolecular conducând la o aldehidă nesaturată, aldehida crotonică (condensare

crotonică).

C

O

HR + NaHSO3 C

ONa

HR

SO3H

C

O

RH3C + HCH2 C

OH

CH2H3C

H

ToC

- HOHC

O

H

C

O

H

HC CHH3C C

O

H

Reacţiile de substituţie în poziţia α faţă de grupa carbonil

- derivaţi de substituţie care, în mediu alcalin, se descompun cu formare de haloform

(bromoform, cloroform, iodoform).

Reacţii specifice aldehidelor

Reacţia de oxidare - Soluţia amoniacală de azotat de argint (reactiv Tollens),

alcalinizată, se reduce în prezenţa aldehidelor (aldehida formică) cu depunere de Ag

metalic.

Aldehidele reduc soluţiile alcaline ale ionului cupric (reactiv Fehling) precipitând oxidul

cupros de culoare roşu-cărămizie.

C

O

CH3

H3C +- 3HBr

3Br2 C CBr3H3C CHBr3 H3C COOHlumina

O

NaOH+

Ag(NH3)OH + O C

H

HC

OH

HO + 2Ag + 4NH3 + H2O2

C

H

HO Cu

OH

OH

C

OH

HO +2CuO + H2+ 2

2

-condensarea cu derivaţi funcţionali care conţin în moleculă N,

C

O

HC6H5

+ NH2- HOH

C6H5

HC NR C6H5

aldehida benzoică anilina N-benziliden anilina

ACIZI CARBOXILICI - compuşi organici care conţin gruparea funcţională carboxil.

Denumire - adăugarea sufixului -oic la numele catenei de bază.

Poziţia substituenţilor se desemnează prin cifre începând cu atomul de carbon carboxilic sau litere ale

alfabetului grecesc începând cu poziţia vecină grupei carboxil

Radicalii rezultaţi din acizi după îndepărtarea grupei –OH se numesc radicali acil.

Ionii rezultaţi după îndepărtarea H hidroxilic se denumesc înlocuind sufixul –ic cu –at.

Acizi monocarboxilici saturaţi

Proprietăţi chimice

În comparaţie cu acizii minerali, acizii carboxilici sunt mai slabi. În soluţie apoasă sunt ionizaţi, echilibrul

proteolitic fiind deplasat spre stânga.

Formarea de săruri este o proprietate datorată grupei –OH. Acizii monocarboxilici reacţionează cu

metale reactive, oxizi bazici, baze, carbonaţi, bicarbonaţi rezultând săruri

Reacţiile la atomul de carbon carboxilic conduc la obţinerea de derivaţi funcţionali:

reacţia cu alcoolii, în cataliză acidă, conduce la obţinerea de esteri:

R C

O

OH

2HCOOH + Zn (HCOO)2Zn + H2

2HCOOH + CaO (HCOO)2Ca + H2O

C

O

OH

H3C OH C2H5+ C

O

O-C2H5

H3C H2O+

reacţia cu pentaclorura de fosfor conduce la obţinerea de cloruri acide care pot reacţiona cu

sărurile acizilor monocarboxilici rezultând anhidride:

Decarboxilarea acizilor carboxilici este procesul de eliminare a CO2 din moleculele acizilor 0rganici.

Halogenarea - atomii de H din poziţia α faţă de grupa carboxil pot fi substituiţi prin tratarea acidului

carboxilic cu Cl2 sau Br2. Reacţia este condusă fotochimic:

Acizii monocarboxilici saturaţi cu 4÷22 atomi de C au catenă normală, se mai numesc acizi graşi saturaţi şi

sunt prezenţi în natură în lipide şi uleiuri eterice. Acizii graşi saturaţi întâlniţi în natură au, de obicei,

număr par de atomi de carbon:

C4 = Acidul butiric CH3-(CH2)2-COOH C10 = Acidul caprinic CH3-(CH2)8-COOH

C5 = Acidul valerianic CH3-(CH2)3-COOH C12 = Acidul lauric CH3-(CH2)10-COOH

C6 = Acidul capronic CH3-(CH2)4-COOH C14 = Acidul miristic CH3-(CH2)12-COOH

C8 = Acidul caprilic CH3-(CH2)6-COOH C16 = Acidul palmitic CH3-(CH2)14-COOH

C18 = Acidul stearic CH3-(CH2)16-COOH

C

O

OH

H3C PCl5+ C

O

Cl

H3C +POCl3 + HCl

CH3-COOH + Cl2 ClCH2-COOH + Cl2 Cl2CH-COOH + Cl2 Cl3C-COOHlumina

-HCl

lumina

-HCl

lumina

-HCl

Acizi dicarboxilici saturaţi

Conţin în moleculă două grupe carboxil grefate pe o catenă hidrocarbonată.

Denumirea - acid + numele hidrocarburii cu acelaşi număr de atomi de carbon + sufixul –dioic.

Proprietăţi chimice

Grupele carboxil disociază independent în două etape:

1. în soluţie concentrată, este favorizată ionizarea unei grupe carboxil datorită efectului inductiv negativ

manifestat de cealaltă grupă carboxil;

2. datorită atracţiei electrostatice exercitate de anionul carboxilat asupra hidrogenului, la diluţii mai mari, are loc

ionizarea celei de-a doua grupe carboxil.

Cel mai tare acid din serie este acidul oxalic deoarece influenţa acidifiantă a unei grupe carboxil asupra celeilalte este

invers proporţională cu distanţa dintre ele.

Comportare termică

Acizii cu 2 şi 3 atomi de C în moleculă (oxalic şi malonic) se decarboxilează la încălzire conducând la obţinerea de

acizi monocarboxilici cu un C mai puţin în moleculă:

Acizii butan- şi pentandioici (succinic şi glutaric) se deshidratează intramolecular la temperatură conducând la

obţinerea de anhidride:

ToC

-CO2HOOC-COOH HCOOH

CH2

CH2

C

C

O

O

OHOH

ToC

-H2O

CH2

CH2

C

C

O

O

O

AXCIZI MONOCARBOXILICI NESATURAŢI

- Grupa carboxil legată de o catenă nesaturată. Poziţia legăturii duble faţă de grupa -COOH se notează prin litere ale alfabetului grecesc sau prin cifre.

- Acizii din această clasă, datorită influenţei dublei legături sunt mai tari decât acizii monocarboxilici cu acelaşi număr de atomi de carbon.

- Acizii monocarboxilici nesaturaţi dau reacţii la grupa carboxil rezultând derivaţi funcţionali şi reacţii de adiţie la dubla legătură.

ACIZI MONOCARBOXILICI AROMATICI

Gruparea -COOH poate fi legată direct de inelul aromatic sau prin intermediul unor catene care pot fi saturate sau nesaturate.

acid benzoic acid o-ftalic acid fenilacetic acid β-fenilacrilic

COOH COOH

COOH

CH2 HCCOOH CH COOH

DERIVAŢI FUNCŢIONALI AI ACIZILOR CARBOXILICI

Provin prin modificarea grupei -OH sau înlocuirea oxigenului carbonilic ambele din structura

grupei carboxilice. Rezultă derivaţi funcţionali care au proprietatea comună că prin hidroliză

generează acidul din care au provenit.

Halogenuri ale acizilor carboxilici - înlocuirea grupei -OH din -COOH cu un atom de halogen.

Anhidride ale acizilor carboxilici - rezultaţi prin eliminarea unei molecule de apă între două

grupe carboxil. Anhidridele sunt folosite drept agenţi de acilare precum şi în industria de

medicamente.

Amide - înlocuirea grupei -OH din grupa -COOH cu grupa aminică.

Esteri - gruparea -OH din -COOH este înlocuită cu o grupă alcoxil prin esterificare directă.

Esterii acizilor inferiori sunt lichide cu miros plăcut de fructe sau flori.

LIPIDE

Lipidele constituie o grupă de substanţe bioorganice larg răspândite în organismele vii, unde au rol energetic, rol de substanţe de rezervă, rol plastic precum şi rol de material izolant.

Din punct de vedere structural, lipidele se clasifică lipide simple si complexe.

glicozilgliceride

Lipide simple

Ceridele - esteri ai acizilor graşi superiori (C14 – C34) cu alcooli alifatici monohidroxilici superiori şi conţin număr par de atomi de carbon.

În natură, ceridele apar în amestec cu alcooli primari, acizi graşi liberi, răşini, gliceride, steride , amestecuri care poartă numele de ceruri.

Cerurile pot fi de provenienţă animală (spermacet, ceara de albine, lanolina de pe lâna de oaie) sau vegetală (ceara de carnauba care se află pe frunzele palmierului de ceară).

Acilglicerolii (gliceride) - esteri ai acizilor graşi cu glicerina. După gradul de acilare al

grupelor OH se deosebesc monoacilgliceroli, diacilgliceroli şi triacilgliceroli:

α-monoacilglicerol α,β-diacilglicerol α,β,α’-tricilglicerol

CH2

HC

CH2

OH

OH

O C R1

O

CH2

HC

CH2

O

OH

O C R1

O

CH2

HC

CH2

O

O

O C R1

O

C C

C

O O

O

R2

R3

α

β

α’

Acilglicerolii sunt cele mai răspândite lipide în ţesuturile plantelor (uleiuri) şi animalelor

(grăsimi).

Acizii graşi care intră în structura acilglicerolilor sunt acizi monocarboxilici saturaţi sau

nesaturaţi cu număr par de atomi de carbon şi catenă normală.

Denumirea acilglicerolilor - în funcţie de natura şi poziţia acizilor graşi care se denumesc la

rândul lor cu sufixul –oil.

Proprietăţi chimice

Au proprietăţi comune cu ale esterilor dar prezintă şi proprietăţi caracteristice.

Reacţia de hidroliză are loc prin încălzirea acilglicerolilor cu acizi sau cu baze.

Hidroliza bazică, proces care se numeşte saponificare este o transformare ireversibilă care conduce la obţinerea de glicerol şi săruri ale acizilor graşi numite săpunuri.

CH2

CH

CH2

O CO (CH2)14CH3

O CO (CH2)16CH3

O CO (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

α-palmitoil, β-stearoil, α’-oleoil-triacil glicerol

CH2

CH

CH2

O CO R1

O CO R2

O CO R3

+ HOH3

CH2

CH

CH2

OH

OH

OH

+

R1 COOH

R2 COOH

R3 COOH

H+

CH2

CH

CH2

O CO R1

O CO R2

O CO R3

+ NaOH3

CH2

CH

CH2

OH

OH

OH

+

R1 COONa

R2 COONa

R3 COONa

Reacţiile de adiţie ale halogenilor sau H2 la dublele legături din moleculele acilglicerolilor sunt importante. Pentru evaluarea gradului de nesaturare a acizilor graşi din acilgliceroli se utilizează indicele de iod. Cantitatea de I2, în grame, adiţionată la dublele legături ale acizilor graşi din 100g acilglicerol se numeşte indice de iod.

Prin hidrogenare, în prezenţa metalelor fin divizate, la temperatură şi presiune se formează acilgliceroli solizi ca urmare a saturării radicalilor acil. Uleiurile vegetale (floarea soarelui sau soia) se solidifică prin hidrogenare, proces folosit la prepararea margarinei.

• Steridele - esteri ai acizilor graşi superiori cu alcooli tetraciclici monohidroxilici (steroli) a căror unitate

structurală de bază este steranul. Sterolii sunt răspândiţi atât în ţesuturile animale (zoosteroli) cât şi în

plante (fitosteroli) şi ciuperci (micosteroli).

• Etolidele - esteri ai unor oxiacizi legaţi între ei.

CH2

CH

CH2

O CO (CH2)16

O CO (CH2)16

O CO (CH2)16

CH3

CH3

CH3

+

CH2

CH

CH2

O CO (CH2)7

O CO (CH2)7

O CO (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

CH CH (CH2)7 CH3

CH CH (CH2)7 CH3 3 H2

Ni

ToC, p

oleoil-triacilglicerol stearoil-triacilglicerol