U sadržaju ove nastavne teme naučit ćete više o preostale dvije skupine derivata karboksilnih kiselina, amidima i anhidridima.

ISHODI UČENJA

Usvajanjem sadržaja ove Teme moći ćete odgovoriti na sljedeća pitanja:

• Kakve amide možemo razlikovati? Strukturno prikaži!
• Objasni princip imenovanja amida?
• Navedi načine dobivanja amida? Prikaži kemijskim reakcijama!
• Navedi fizikalna svojstva amida!
• Koje su kemijske reakcije karakteristične za amide? Prikaži!
• Koji su najvažniji amidi?
• Navedi područja upotrebe najvažnijih amida!
• Obrazloži značenje pojma “anhidrid”!
• Kako se dobivaju anhidridi karboksilnih kiselina?
• Pojasni način imenovanja anhidrida karboksilnih kiselina!
• Usporedi jednostavne i mješovite anhidride!
• Navedi fizikalna svojstva anhidrida karboksilnih kiselina!
• Koje su kemijske reakcije karakteristične za anhidride karboksilnih kiselina? Prikaži!
• Koji je najznačajniji anhidrid karboksilnih kiselina i za što se upotrebljava?

AMIDI

Amidi su derivati karboksilnih kiselina kod kojih je hidroksilna skupina zamijenjena amino skupinom, NH₂, NHR ili NRR’ skupinom pri čemu R i R’ predstavljaju alkilnu skupinu.

Imenovanje amida

Amidi koji nemaju supstituenata na dušiku imenuju se tako da se u nazivu odgovarajuće karboksilne kiseline odbije nastavak -SKA + KISELINA i doda se nastavak -AMID. Ukoliko imamo supstituente na dušiku oni se navode koristeći oznake N– ili N,N-.

U upotrebi su i trivijalni nazivi, primjerice: metanamid=formamid, etanamid= acetamid.

Dobivanje amida

Amidi se dobivaju iz acil-halogenida ili anhidrida na sljedeći način:

RCOX + NH₃ → RCONH₂ + HX

ili

(RCO)₂O + 2NH₃ → RCONH₂ + RCOONH₄

Svojstva amida

Fizikalna svojstva

Amidi su pri sobnoj temperaturi neutralne krutine. Izuzetak je formamid koji je tekućina. Međusobno se molekule amida povezuju vodikovim vezama pa imaju visoka vrelišta, najveća od svih derivata karboksilnih kiselina. Jednostavniji amidi (5 i manje C-atoma) su topljivi u vodi. Ostali su bolje topljivi u organskim otapalima.

Kemijska svojstva

Amidi su kemijski najmanje reaktivni derivati karboksilnih kiselina. Uzrok tome je bazičnost amino skupine. Karakteristične reakcije amida su reakcije HIDROLIZE (slično esterima). Hidrolizom amida u kiseloj sredini nastaju odgovarajuća karboksilna kiselina i amonijak.

Hidrolizom amida u bazičnoj sredini nastaje sol karboksilne kiseline i amonijak.

Reakcije hidrolize odvijaju se uz zagrijavanje.

Upotreba amida

Vjerojatno najviše rasprostranjen u prirodi i najviše sintetiziran amid je UREA (KARBAMID) ili MOKRAĆEVINA. Urea je produkt razgradnje bjelančevina ili proteina koji sadrže mnogo amidnih veza. Nastaje u jetri, a izlučuje se putem bubrega. Urea je i prvi sintetizirani organski spoji (Prisjeti se Teme Uvod u kemiju ugljikovih spojeva (Organska kemija)!).

Urea je DIAMID jer sadrži dvije amino skupine vezane na karbonilni ugljik. Najvažniji je derivat ugljične kiseline. Bezbojna je krutina lako topljiva u vodi. Zagrijavanjem se raspada na ugljikov dioksid i amonijak što nazivamo amonijačnim vrenjem. U reakciji s vodom u tlu, urea prelazi u topljivu sol amonijev karbonat.

Najveće količine umjetno dobivene uree koriste se kao umjetno gnojivo. Sadrži 46 % vezanog dušika koje biljke lako asimiliraju te se povećava i njihova rodnost. Koristi se i u proizvodnji različitih polimera (aminoplasta), umjetnih smola, lijekova, kozmetičkih preparata i eksploziva.

Velike količine amida koriste se i za proizvodnju polimera, POLIAMIDA. Alifatske poliamide odlikuje visoko talište, velika čvrstoća, žilavost i otpornost prema otapalima i abraziji.

Poliamidi se imenuju prema broju ugljikovih atoma u njihovim monomerima. Najpoznatiji poliamidi su: poliamid 6 koji dolazi pod trgovačkim nazivom PERLON i poliamid 6,6 koji je poznatiji pod trgovačkim nazivom NAJLON. Poliamid 6,6 (najlon-6,6) se dobiva sintezom heksanske dikiseline (adipinske kiseline) i 1,6-heksadiamina, dakle iz monomera koji sadrže 6 ugljikovih atoma.

Upotrebljavaju se kao tekstilna vlakna, kao konstrukcijski materijal, u automobilskoj industriji i u elektroničkoj industriji.

ANHIDRIDI KARBOKSILNIH KISELINA

Anhidridi karboksilnih kiselina su poslije acil-halogenida najreaktivniji derivati karboksilnih kiselina te su vrlo važni u području organske sinteze. Anhidridi karboksilnih kiselina nastaju kondenzacijom dviju karboksilnih kiselina.

Opća formula anhidrida je RCOOCOR’. R-skupine mogu biti jednake ili različite. Jednostavni anhidridi sadrže jednake R-skupine dok mješoviti anhidridi sadrže različite R-skupine.

Imenovanje anhidrida karboksilnih kiselina

Anhidride karboksilnih kiselina imenujemo tako da ispred naziva odgovarajuće kiseline stavimo prefiks ANHIDRID ili izuzimanjem riječi KISELINA iz naziva odgovarajuće kiseline i dodatkom riječi ANHIDRID. Primjerice anhidrid octene kiseline možemo imenovati i kao ETANSKI ANHIDRID ili ACETANHIDRID. U slučaju mješovitih anhidrida, kiseline se navode abecednim redom.

Dobivanje anhidrida karboksilnih kiselina

Anhidridi karboksilnih kiselina mogu se dobiti iz odgovarajućih karboksilnih kiselina uz izdvajanje molekule vode kao što smo vidjeli u slučaju anhidrida octene kiseline. Također, mogu se dobiti i iz acil-halogenida i soli karboksilnih kiselina na sljedeći način:

RCOCl + RCOONa → (RCO)₂O + NaCl

ZADATAK:

Napiši kemijsku reakciju dobivanja anhidrida butanske i propanske kiseline!

Svojstva anhidrida karboksilnih kiselina

Fizikalna svojstva

Jednostavniji anhidridi karboksilnih kiselina su tekućine oštra mirisa. Imaju viša vrelišta od odgovarajućih ugljikovodika, a niža vrelišta od alkohola jednake molekulske mase. Zašto? Hlapljivi anhidridi nadražuju sluzokožu. Slabo su topljivi u vodi.

Kemijska svojstva

Nakon acil-halogenida, anhidridi su najreaktivniji derivati karboksilnih kiselina koji se upotrebljavaju pretežito za sintezu estera (a) i amida (b).

a) (RCO)₂O + R’OH → RCOOR’ + RCOOH

b) (RCO)₂O + 2NH₃ → RCONH₂ + RCOONH₄

Upotreba anhidrida karboksilnih kiselina

Anhidridi karboksilnih kiselina su pretežito produkti kemijske industrije koji se zbog svoje reaktivnosti upotrebljavaju za sintezu biološki važnih spojeva estera i amida.

Najvažniji i najpoznatiji predstavnik ove skupine spojeva je ACETANHIDRID ili ANHIDRID OCTENE KISELINE. Acetanhidrid je bezbojna tekućina oštra mirisa. Slabo je topljiv u vodi, topljiv u organskim otapalima. Može se dobiti kondenzacijom iz octene kiseline, adicijom octene kiseline na keten (R₂C=C=O) ili oksidacijom acetaldehida.

Acetanhidrid se upotrebljava za dobivanje estera od kojih je najvažni celulozni acetat ili acetilceluloza od kojeg se dalje dobivaju različiti polimeri od kojih se izrađuje plastični materijal, filteri za cigarete, pribor za pisanje, boce, itd.

Što čujem zaboravim, što vidim pamtim, što uradim znam!

DERIVATI KARBOKSILNIH KISELINA 2

e-učenje kemije