Orgaaninen kemia
Käsittelee hiiliyhdisteiden kemiaa. Epäorgaanisia hiiliyhdisteisiin lasketaan kuuluvaksi alkuainehiilen eri muodot. Niitä ovat hiilen oksidit, oksidien johdannaiset ja karbidit. Näitä käsitellää epäorgaanisen kemian yhteydessä. Muut hiilen yhdisteet tulevat tässä. Suurin osa orgaanisisita yhdisteitä koostuu siis hiilestä, vedystä, typestä ja hapesta. Niiden lisäksi esiintyy usein fosforia, rikkiä, sekä halogeeneistä fluori, kloori, bromidi ja jodi.
Hiili on neliarvoinen eli voi muodostaa neljää sidosta. Tyypillisesti taas vedyllä on yksi sidos, hapella kaksi ja typellä kolme sidosta. Koska hiilen elektronegatiivisuusarvo 2,5 sijoittuu taulukon puoliväliin, niin hiilen sidokset muihin alkuaineisiin on useimmin kovalenttisia sidoksia. Hiili-hiili sidokset ovat aina poolitoomia ja taas hiili-vety sidokset ovat vain heikosti poolisia ja käytännössä niitäkin voidaan pitää melko poolittomina. Nämä muodostavat yleensä molekyylin runkorakenteen ja ovat melko lailla stabiileja.
Sidokset
Molekyylikaava ilmoittaa aineiden todelliset lukumäärät yhdisteessä. Ensin kirjoitetaan hiili ja vety, sitten loput alkuaineet eli heteroatomit aakkosjärjestyksessä. Hiili voi kuitenkin sitoutua monilla eri tavoilla ja siksi onkin yhdisteitä joilla on siis sama molekyylikaava mutta silti ne ovat täysin eri yhdisteitä. Tämän vuoksi orgaanisessa kemiassa ilmoitetaan usein rakennekaava, joka kuvaa siis atomien tarkan sitoutumisen sekä järjestyksen. Rakenne kaavojen esitystapoja on neljää erilaista:
Lewis rakennekaava: kirjoitetaan atomit ja niiden väliset sidokset näkyviin. Sidos merkitään elektroniparina ja myös vapaat elektronit piirretään näkyviin. Yksin, kaksin- ja kolminkertaiset sidokset : :: :::.
Kekule-rakennekaava eli valenssiviivarakenne: muuten samanlainen kuin lewis mutta elektronit piirretään sidosviivalla ja vapaita elektroneja ei välttämättä tarvitse merkata näkyviin.
Tiivistetty rakennekaava: yleisimmin käytetty tapa, jossa vedyt merkitään ilman sidosviivoja ja niiden lukumäärä on alaindeksissä. Hiili-hiilisidokset ja muut sidokset merkitään näkyviin.
Tikkukaava: on nopein tapa esittää rakenne, jossa rungon hiiliatomit jätetään kirjoittamatta ja rakenne esitetään vaan murtoviivoina, jonka päätepisteet tarkoittavat hiiliatomia ja siihen maksimi määrää sitoituneita vetyjä. Heteroatomit sidoksineen päivineen merkitään näkyviin.
Hiilirunko
Kemiallisen sidoksen muodostuessa atomiorbitaalit muodostavat molekyyliorbitaaleja. Yksinkertaisimmat molekyyliorbitaalit muodostuvat atomiorbitaalien peittäessä toisiaan. Esimerkiksi kun kaksi s-orbitaalia peittää toisiaan, niin muodostuu sigma sidos. Tällainen sidos on mm. H2-molekyylissä. Tästä eteenpäin voi muodostua siis kahden p-orbitaalin peittämää hybridiorbitaalia jne.
Hybridisoituminen
Hiiliatomin perustilan elektronikonfiguraatio on 1s2 2s2 2p2, joten sillä on uloimmalla kuorellaan neljä elektronia joista kaksi ovat parittomia. Tämän perusteella hiili voisi muodostaa vain kaksi identtistä sidosta, mutta se kuitenkin muodostaa neljä identtistä sidosta, joten sen rakenteessa tapahtuu muutos jotta tämä on mahdollista. Tämä on siis hybridisaatio muutos.
Hiilen hybridisaatiot ovat: sp3 hybridistaatiossa hiilen 2s ja kolme 2p orbitaalia muuttuvat neljäksi hybridiorbitaaliksi, joilla on sama energia. s-orbitaalin ja p-orbitaalin välillä KUVA.
Syntyy säännöllinen tetraedri, jonka neljä sidosta suuntautuvat kohti tetraedrin kärkiä.
Kun taas sp2 hybridisaatiossa s-orbitaali ja kaksi p-orbitaalia yhdistyvat keskenään siten että muodostuu kolme keskenään identtistä sp2-hybridiorbitaaalia, joiden kulmat ovat keskenään 120 astetta. Nämä kolme ovat samassa tasossa, ja keskellä jää yksi 2p-orbitaali, joka sojottaa kohtisuorassa tasoon nähden. Sp2 eli kaksoissitoutunut hiili voi muodostaa ketjussa joka toinen kaksois ja joka toinen yksöissidoksen, niin tällainen on konjugoitunut kaksoissidosjärjestelmä. Sp-3 hybridisoituneella hiilellä on sauvamainen rakenne. Laita tähän Vivavideo, jonka teit orbitaaleista.
HIILESTÄ LÄHTEVÄT SIDOKSET
HYBRIDISAATIO
MOLEKYYLIN MUOTO TÄMÄN HIILEN KOHDALLA
SIDOSTEN TYYPIT
neljä yksinkertaista sidosta
sp3
tetraedri 109,5 º
4kpl σ-sidosta
yksi kaksoissidos ja kaksi yksinkertaista sidosta
sp2
tasomainen 120º
3kpl σ-sidosta ja 1kpl π-sidosta
yksi kolmoissidos ja yksi yksöissidos
TAI
kaksi kaksoissidosta (harppa)
sp
lineaarinen 180 º
2kpl σ-sidosta ja
2kpl π-sidosta
Hiiliketjun perustyypit
Hiilirungon perusteella hiiliyhdisteiden rakenteet voidaan jakaa avoketjuisiin eli asyklisiin rakenteisiin ja rengasrakenne eli karbosyklisiin rakenteisiin. Lisäksi heterosyklsiiin rakenteisiin.
Avoketjuiset asykliset yhdisteet eivät sisällä rengasrakenteita vaan ainoastaan suoria tai haaroittuneita, tai joko tyydyttyneitä tai tyydyttämättömiä rakenteita.
Karbosykliset koostuvat hiilirakenteiden muodostumista renkaista, joista yleisimmät ovat 5- ja 6 hiiliset renkaat. Sp3-hybridisoitunut hiiliatomi muodostaa optimaalisesti 109,5 asteisen sidoskulman, joka toteutuu parhaiten edellä mainituissa renkaissa. Neljä- ja kolmihiilisissä renkaissa on sidosjännitystä (90º ja 60º), jonka vuoksi ne ovat pysymättömämpiä ja siten myös harvinaisempia. Renkaat voivat myös sulautua yhteen. Heterosykliset yhdisteet sisältää hiilirenkaassa jonkin heteroatomin (usein O,N tai R).
Aromaattiset yhdisteet sisältävät siis bentseenirenkaan, jolla on poikkeuksellinen rakenne. Jokainen bentseenirenkaan hiilestä on sp2-hybridisoitunut ja muodostaa cis-sidoksen jokaiseen viereiseen hiiliatomiin ja yhteen vetyatomiin. Molekyyli on tasomainen ja sidoskulmat 120 astetta. Tasoa kohtisuorassa sijaitsee hybridisoitumattomat p-orbitaalit. , joiden ansiosta muodostuu delokalisoitunut yhtenäinen varauspilvi, molekyylin ylä- ja alatasolle. Tällainen rakenne tekee bentseenistä stabiilin rakenteen. Kaksoissidokset nk. vuorottelevat kuusirenkaisessa bentseenissä ja ne usein piirretään ympyränä renkaan sisälle.
Funktionaalisten ryhmien muodostuminen
Kun hiili sitoutuu johonkin elektronegatiiviseen alkuaineeseen, kuten happeen tai typpeen, muodostuu poolinen sidos. Sidokset kohdistuvat juuri näihin atomeihin, eikä lujaan hiilirunkoon suoraan. Hiilirunkoon liittyneitä ryhmiä sanotaan funktionaalisiksi ryhmiksi. Funktionaaliset ryhmät määräävät pitkälti kemialliset reaktiot ja reaktiot muistuttavat toisiaan, riippumatta hiilirungon rakenteesta.
On tärkeää erottaa funktionaalinen ryhmä ja itse ryhmän yhdisteelle antama funktionaalisuus, eli kemiallinen ominaisuus. Esimerkiksi OH-ryhmä on hydroksyyliryhmä, mutta yhdisteissä sitä kutsutaan alkoholiksi. Samassa yhdisteessä voi olla useita funktionaalisia ryhmiä, esimerkiksi aminohapoissa on amino- ja karboksyyliryhmä.
Funktionaaliset ryhmät taulukko
Isomeria
Isomerialla tarkoitetaan vaan sitä että yhdisteillä on sama molekyylikaava mutta eri rakenne. Esimerkiksi C2H6O voi olla etanoli CH3-CH2-OH tai dimetyylieetteri CH3-O-CH3 ja niillä on täysin erilaiset ominauudet. Isomeria on erittäin yleistä orgaanisessa kemiassa ja siksi rakennenekaava on esitettävä sekaannusten välttämiseksi. Isomeria jaetaan rakenteisiin ja stereoihin:
Rakenneisomeriaa
Stereoisomeriaa
Optinen eli peilukuvaisomeria
Perustuu molekyylien epäsymmetrisyyteen eli kiraalisuuteen. Edellytyksenä kiraalisuudelle on että molekyylistä löytyy vähintään yksi epäsymmetrinen eli asymmetrinen hiili, joka on siis kiraliakeskus. Tämän pitää sitoa 4 eri atomia tai atomiryhmää. Optiset isomeerit ovat kuin peilikuvia, eli kuten oikea- ja vasen käsi.
Peilikuvaisomeerit ovat fysikaalisesti toistensa kaltaisia, mutta ne kääntävät tasopolaroitua valoa eri suuntiin. Tämän takia niitä kutsutaan optisesti aktiivisiksi yhdisteiksi. Raseeminen seos on peilikuvaisomeerien seos, jossa on yhtäpaljon kumpaakin isomeeriä. Peilikuvaisomeerien fysiologiset ominaisuudet voivat olla erilaisia. Esimerkiksi entsyymit jotka tarvitsevat substraatilta juuri oikeanlaisen rakenteen. Optinen isomeria on tärkeää biokemiassa ja lääkeainekemiassa.
ORGAANISTEN YHDISTEIDEN REAKTIOT
Orgaanisisssa reaktioissa hiilirunko pysyy usein muuttumattomana jolloin reaktiot kohdistuvat pääasiassa funktionaalisiin ryhmiin. Reaktioissa saadaan yleinsä kahden aineen tai useamman seos, eikä yleensä yhtä ns. tuotetta. Osa reaktioista on tasapainoreaktioita ja reaktio-olosuhteen ovat useimmiten kriittiset. Orgaanisten aineiden happo- ja emäsreaktiot ovat samantyyppisiä protoninsiirtoreaktioita kuin epäorgaanisessakin.
Palaminen:
Monet orgaaniset aineet palavat matalissa lämpötiloissa verrattuna epäorgaanisiin. Vain hiiltä, happea ja vetyä sisältävät aineet palavat usein hiilidioksidiksi ja vedeksi. Esimerkiksi 2C2H6 + 7O2 => 4CO2 + 6H2O. Jos yhdisteessä on rikkiä, niin se muuttuu rikkidioksidiksi SO2 tai jos on klooria, niin se muuttuu vetykloridiksi HCl. Typen palamisessa syntyy typen oksideja.
metaanin palaminen on eksoterminen reaktio
Substituutio
Substituutio eli korvausreaktioissa korvataan joka atomi- tai atomiryhmä, jollain toisella atomilla- tai atomiryhmällä, eli substituentilla. Esimerksiksi halogenointi (halogeenialkaanit).
Substituutioreaktiot eivät useinkaan tapahdu kovin helposti, vaan tarvitsevat korkean lämpötilan, UV-valon tai katalyytin. Substituutio ei ole spesifinen vaan reaktiossa syntyy usein yhdisteiden seos. Substituutioreaktio on yleinen alkaaneille ja aromaattisille yhdisteille.
Substituutioreaktiot voidaan selittää kolmivaiheisen radikaalimekanismin avulla. Initiaatiossa eli aloitusreaktiossa valokvantti hajottaa kloorimolekyylin kahdeksi klooriradikaaliksi Cl2 => Cl- + Cl- Tällaiset radikaalit ovat reaktiivisia ja voivat repiä metaanilta vedyn irti, jolloin muodostuu metyyliradikaali, jota kutsutaan propagaatioksi eli etenemiseksi Cl- + CH4 => -CH3 + HCl. Metyyliradikaali voi edelleen reagoida kloorimolekyylin kanssa repien siitä taas klooriradikaalin ja nämä radikaalit muodostaa siis monokloorimetaania. Kun reaktio on siirtynyt loppuun, niin enää uutta radikaalia ei synny.
Syklisen alkaanin reaktio halogeenin kanssa onkin additiota, koska siinä rengasrakenne avautuu ja näin se pääsee reagoimaan esim bromiradikaalin kanssa. Huomaa tämä jutska, joka on poikkeus. Normaalisti alkaani ja halogeeni reagoi substituutiolla, eli jotain atomeja korvataan toisella ja molempia lähtö- ja tuotteita on kaksi. Paitsi justiinsa tämän rengasrakenteisen alkaanin kohdalla, joka on siis additio. Eli additiota voi olla myös syklisten yhdisteiden kohdalla eikä pelkästään alkeenien kohdalla.
Additio (eliminaation vastakohta)
Additio- eli liittymisreaktiossa molekyyliin liittyy uusia atomeja tai atomiryhmiä. Esimerkiksi eteenin hydraus, jossa CH2=CH2 -> CH3-CH3 eli molekyyliin lisääntyy vetyä kun kaksoissidokset avautuvat niille. Additioreaktiot ovat tyypillisiä tyydyttymättömille yhdisteille. Näissä reaktioissa cis-sidokset (kaksois) katkeavat ja tilalle liittyy uusia atomeja tai ryhmiä. Hydraatio on puolestaan veden lisäämistä, jossa liittyy OH-ryhmäksi. Lisäksi on halogenointi eli halogeenin additio, jossa jokin halogeeni liittyy molekyyliin. Vety diggailee yleensä liittyä sellaiseen hiileen jossa jo ennestään paljon vetyä (tämä on Markovnkikovin sääntö).
Eliminaatio (addition vastakohta)
Eliminaatiossa- eli lohkaisureaktiossa on päinvastainen additiolle eli yhdisteestä lähtee, poistetaan jotain atomeja tai atomiryhmiä. Esimerkiksi veden poisto etanolista väkevällä rikkihapolla. CH3-CH2OH -> CH2=CH2 + H2O. Eli siis yhdiste rakentaa itteelleen kaksoissidoksen. Eli näissä reaktioissa tyydyttymättömyys kasvaa.
Orgaaniset yhdisteryhmät
Jaotellaan funktionaalisen ryhmän tai ryhmien antaman käyttäytymisen mukaan. Alkaanit muodostavat vain yksinkertaisia sidoksia ja ne ovat siis tyydyttyneitä. Hiilivetyradikaalit ovat puolestaan metyyli-, etyyli ja propyyli ryhmiä. Eli niitä syntyy siten että hiilivedystä on lähtenyt vety kälppimään ja näin muodostunut vapaa elektroni. Alkaanien sulamis- ja kiehumispisteet nousevat saman suuntaisesti molekyylimassan kanssa. Sarjan ensimmäiset kaasuja, keskimmäiset nesteitä ja viimeiset kiinteitä. Alkaaneja valmistetaan raakaöljystä ja ne ovat suhteellisen pysyviä yhdisteitä, koska niillä on paljon C-C ja C-H sidoksia. Niillä on tyypillisesti substituutioreaktioita ja ne palaessaa muodostavat vettä ja hiilidioksidia. Sykloalkaanit muistuttavat vahvasti muita alkaaneita. Sykloalkaanit voivat substituution lisäksi reagoida myös additiolla avaten renkaansa sidoksia.
Alkeenit ja alkyynit puolestaan ovat hiilivetyjä joissa on kaksois- tai kolmoissidoksia ja ne ovat tyydyttymättömiä. Alkeenilla kaksois ja –yynillä kolmoissidos. Yli kolme hiilisessä ketjussa kaksoissidoksen paikka on osoitettava numerolla (2-buteeni). Tyydyttymättömät hiilivedyt ovat paljon reagtiivisempia kuin alkaanit, joka johtuu niiden cis-sidoksen reaktiiivisuudesta. Kun jokin liittyy avattuun kaksoissidokseen additiolla, niin sp2 muuttuu siis sp3:ksi.
Aromaattisen yhdisteet
Sisältävät bentseenirenkaan C6H6. Bentseenirengas vaikuttaa molekyylin ominaisuuksiin mutta sitä ei kuitenkaan pidetä funktionaalisena ryhmänä vaan se katsotaan osaksi hiilirunkoa. Bentseeni ja siihen liittynyt ryhmä nimetään usein subsituenttina. Jos substituentteja on useita, niin ne saavat mahdollisimman pienen numeron. Jos bentseenin jonkun hiilen vety on irronnut on se radikaali. Aromaattisilla yhdisteillä on usein triviaalinimiä.
Aromaattiste yhdisteiden bentseenirengas on kemiallisissa reaktioissa stabiili, kun taas hiilirenkaissa vetyjä voidaan korvata substituutioreaktioilla, paitsi esim. edellä syklopropaanin ja bromin reaktio olikin additio. Sellainen aromaattinen yhdiste jossa on yksi- tai useampi hydroksyyliryhmä, kutsutaan fenoliksi.
Alkoholit
Alkoholit tunnistaa yhdestä tai useammasta –OH ryhmästä. Nimetään hiilivetyOLI. Kun molekyylissä on 1 hydroksyyliryhmä, niin puhutaan yhdenarvoisesta alkoholista ja jos on kaksi OH ryhmää niin puhutaan moniarvoisista alkoholeista.
Alkoholeja luokitellaan myös sen mukaan millaiseen hiileen hydroksyyliryhmä on sitoutunut. Tämä vaikuttaa alkoholin käyttäytymiseen hapetus-pelkistysreaktioissa.
Alkoholien sulamis- ja kiehumispisteet ovat korkeammat kuin vastaavan molomaavat muut hiilivedyt, koska alkoholeilla pooliset hydroksyyliryhmät voivat muodostaa vetysidoksia. Tämä aiheuttaa lyhytketjuisten tai useampiarvoisten alkoholien liukoisuuden vete
Alkoholeja voidaan valmistaa useilla eri tavoilla ja useista eri lähtöaineista. Alkoholista voidaan saada rikkihapon avulla eetteriä. Esimerkiksi etanolista saadaan dietyylieetteriä
EETTERIT
Eetterin funktionaalinen ryhmä on happisilta, eli eetterihappi, joka yhdistää kahta hiilivetyryhmää. Eetterit nimetään laittamalla hiilivetyradikaalit eetteri-sanan alkuliitteeksi. R-O-ryhmän nimi on alkoksiryhmä.
Eettereitää voidaan valmistaa kondensaatiolla alkoholeista. Jokin vettä lohkaiseva aine esim. rikkihappo saa kaksi etanolia muodostamaan eetterin ja vapautuu vettä. Eetterit eivät ole enää niin poolisia kuin mitä alkoholi, koska happi, joka lisää vesiliukoisuutta on vähän piilossa hiiliketjun keskellä.
ALDEHYDIT JA KETONIT
Aldehydien funktionaalinen ryhmä on ketjun päässä ja taas ketonien ryhmä on jossain muualla kuin ketjun päässä.
Aldehydejä voidaan valmistaa hapettamalla primäärisiä alkoholeja tai pelkistämällä karboksyylihappoja.
Ketoneja saadaan taas valmistettua hapettamalla sekundäärisiä alkoholeja. Tyypillisesti ne reagoivat myös niin että itse pelkistyvät sekundaariseksi alkoholiksi.
Karboksyylihapot
Funktionaalinen ryhmä on karboksyyliryhmä –COOH. Joka on muodostunut siten että karbonyylihiileen –C=O on liittynyt hydroksyyliryhmä –OH. Karbonyylihapot nimetään liittämällä hiilivedyn päätteeksi –happo. Hiiliketjun numerointi aloitetaan karboksyylihiilestä. Paljon myös triviaalinimiä.
Karboksyylihapot ovat siis happoja, mutta melko heikkoja. Karboksyylihapoista muodostuu anioni kun se on luovuttanut vetyionin (?) ne neutraloituvat emästen kanssa suolaksi. Muurahais- ja metaanihapon suolat (anionit) ovat forminaatteja sekä etikka- ja etaanihapon suolat ovat asetaatteja.
HCOOH + H20 -> HCOO- + H3O+
CH3COOH + NaOH > CH3COONa + H2O
Karboksyylihapoilla myös hiiliketjun pituus vaikuttaa sen ominaisuuksiin mm. pitkä hiiliketju heikentää vesiliuokoisuutta. Pitkäketjuiset karboksyylihapot ovat siis rasvahappoja. Eli muistat että pitkäketjuisilla rasvahapoilla on sekä hydrofiilinen että hydrofobinen pää. Tällaiset nk ampfipaattiset molekyylit muodostavat misellejä.
Saippua koostuu rasvahappojen natriumsuoloista. Luonnossa ei ole vapaita rasvahappoja, joten ne hydrolysoidaan triglyserideistä. Saippuan toiminta perustuu misellin muodostukseen, jolla lika saadaan veke.
Karboksyylihappoja saadaan hapettamalla aldehydejä tai suoraan primaarisia alkoholeja. Karboksyylihappoja syntyy myös happoanhydridien ja esterien hydrolyysissä.
kopsaa kirjasta tähän kuvat s.78
Esterit
Estereistä muodostuu happojen reagoidessa alkoholien kanssa. Yleensä esterin muodostaa karboksyylihappo mutta myös epäorgaaniset hapot, joissa on –OH ryhmä, esim typpi- tai rikkihappo. Estereiden yleinen kaava on R1-COO-R2, joissa R1 on karboksyylihappo ja R2 on alkoholi.
Esterit voidaan nimetä kahdella tavalla. Triviaalityyppisellä nimellä metyyliasetaatti joka olisi etaanihapon metyyliesteri.
Esterin muodostuminen eli esteröityminen tapahtuu kondensaatiolla, joka on siis tasapainoreaktio ja sen käänteinen reaktio on siis esteri hydrolyysi. Eli vesiliuoksessa on aina esteriä, sitä muodostavaa happoa ja alkoholia. Lyhytketjuiset esterit ovat nimeltään hedelmäestereitä ja niitä on hedelmissä. Rasvat eli triglyseridi on myös esteri ja se on siis glyserolin triesteri eli triglyseridi.
Tässä kuvassa etanoli ja etikkahappo reagoi keskenään ja muodostuu etyylietanaattia (etaanihapon etyyliesteri) ja vettä.
Amiinit
Amiinit voidaan ajatella olevan ammoniakin johdannaisia, siinä yksi tai useampi ammoniakin vedyistä on korvautunut hiilivetyryhmällä. Amiinit nimetään hiilivetyketjun perusteella ja laittamalla päätteeksi amiini. Mikäli substituenttina on aminoryhmä, niin nimessä amino.
Pienimolekyyliset amiinit ovat kaasuja tai nesteitä. Amiinit luokitellaan sen mukaan montako vetyä typessä on korvautunut.
Samoin kuin ammoniakkikin amiinit ovat emäksiä ja niiden protolyysireaktiot ovat samanlaisia kuin ammoniakillakin. Ne ovat kuitenkin heikkoja happoja ja niiden emäksisyys riippuu siitä mitä ryhmiä typpiatomiin on liittynyt.
Tärkeä reaktio on peptidisidoksen muodostuminen, kondensaatiolla karboksyylihapon kanssa. Syntyvä tuote on amidi eli peptidi ja se sisältää peptidisidoksen tai vain amidoryhmän. Amidit eivät ole emäksiä koska siinä karbonyylihiili estää typen protonoitumisen.
Amiinien ja amidien ja aminoiden erot
Orgaanisten molekyylien osittaisvarauksia:
Orgaanisten molekyylien webbikirja
http://pelu.jns.fi/~iroi/mol/
Teoriapointteja 1
Teht moolista 1
Teht moolista 2
Teht moolista 3
Orgaaniset ryhmät ja niiden synty 1 2
Orgaaniset reaktiot
Orgaanisten ryhmien protonoituminen
Isomeria
Lääkeainekemia
Parasetamoli
Hiili on neliarvoinen eli voi muodostaa neljää sidosta. Tyypillisesti taas vedyllä on yksi sidos, hapella kaksi ja typellä kolme sidosta. Koska hiilen elektronegatiivisuusarvo 2,5 sijoittuu taulukon puoliväliin, niin hiilen sidokset muihin alkuaineisiin on useimmin kovalenttisia sidoksia. Hiili-hiili sidokset ovat aina poolitoomia ja taas hiili-vety sidokset ovat vain heikosti poolisia ja käytännössä niitäkin voidaan pitää melko poolittomina. Nämä muodostavat yleensä molekyylin runkorakenteen ja ovat melko lailla stabiileja.
Sidokset
Molekyylikaava ilmoittaa aineiden todelliset lukumäärät yhdisteessä. Ensin kirjoitetaan hiili ja vety, sitten loput alkuaineet eli heteroatomit aakkosjärjestyksessä. Hiili voi kuitenkin sitoutua monilla eri tavoilla ja siksi onkin yhdisteitä joilla on siis sama molekyylikaava mutta silti ne ovat täysin eri yhdisteitä. Tämän vuoksi orgaanisessa kemiassa ilmoitetaan usein rakennekaava, joka kuvaa siis atomien tarkan sitoutumisen sekä järjestyksen. Rakenne kaavojen esitystapoja on neljää erilaista:
Lewis rakennekaava: kirjoitetaan atomit ja niiden väliset sidokset näkyviin. Sidos merkitään elektroniparina ja myös vapaat elektronit piirretään näkyviin. Yksin, kaksin- ja kolminkertaiset sidokset : :: :::.
Kekule-rakennekaava eli valenssiviivarakenne: muuten samanlainen kuin lewis mutta elektronit piirretään sidosviivalla ja vapaita elektroneja ei välttämättä tarvitse merkata näkyviin.
Tiivistetty rakennekaava: yleisimmin käytetty tapa, jossa vedyt merkitään ilman sidosviivoja ja niiden lukumäärä on alaindeksissä. Hiili-hiilisidokset ja muut sidokset merkitään näkyviin.
Tikkukaava: on nopein tapa esittää rakenne, jossa rungon hiiliatomit jätetään kirjoittamatta ja rakenne esitetään vaan murtoviivoina, jonka päätepisteet tarkoittavat hiiliatomia ja siihen maksimi määrää sitoituneita vetyjä. Heteroatomit sidoksineen päivineen merkitään näkyviin.
Hiilirunko
Kemiallisen sidoksen muodostuessa atomiorbitaalit muodostavat molekyyliorbitaaleja. Yksinkertaisimmat molekyyliorbitaalit muodostuvat atomiorbitaalien peittäessä toisiaan. Esimerkiksi kun kaksi s-orbitaalia peittää toisiaan, niin muodostuu sigma sidos. Tällainen sidos on mm. H2-molekyylissä. Tästä eteenpäin voi muodostua siis kahden p-orbitaalin peittämää hybridiorbitaalia jne.
Hybridisoituminen
Hiiliatomin perustilan elektronikonfiguraatio on 1s2 2s2 2p2, joten sillä on uloimmalla kuorellaan neljä elektronia joista kaksi ovat parittomia. Tämän perusteella hiili voisi muodostaa vain kaksi identtistä sidosta, mutta se kuitenkin muodostaa neljä identtistä sidosta, joten sen rakenteessa tapahtuu muutos jotta tämä on mahdollista. Tämä on siis hybridisaatio muutos.
Hiilen hybridisaatiot ovat: sp3 hybridistaatiossa hiilen 2s ja kolme 2p orbitaalia muuttuvat neljäksi hybridiorbitaaliksi, joilla on sama energia. s-orbitaalin ja p-orbitaalin välillä KUVA.
Syntyy säännöllinen tetraedri, jonka neljä sidosta suuntautuvat kohti tetraedrin kärkiä.
Kun taas sp2 hybridisaatiossa s-orbitaali ja kaksi p-orbitaalia yhdistyvat keskenään siten että muodostuu kolme keskenään identtistä sp2-hybridiorbitaaalia, joiden kulmat ovat keskenään 120 astetta. Nämä kolme ovat samassa tasossa, ja keskellä jää yksi 2p-orbitaali, joka sojottaa kohtisuorassa tasoon nähden. Sp2 eli kaksoissitoutunut hiili voi muodostaa ketjussa joka toinen kaksois ja joka toinen yksöissidoksen, niin tällainen on konjugoitunut kaksoissidosjärjestelmä. Sp-3 hybridisoituneella hiilellä on sauvamainen rakenne. Laita tähän Vivavideo, jonka teit orbitaaleista.
HIILESTÄ LÄHTEVÄT SIDOKSET
HYBRIDISAATIO
MOLEKYYLIN MUOTO TÄMÄN HIILEN KOHDALLA
SIDOSTEN TYYPIT
neljä yksinkertaista sidosta
sp3
tetraedri 109,5 º
4kpl σ-sidosta
yksi kaksoissidos ja kaksi yksinkertaista sidosta
sp2
tasomainen 120º
3kpl σ-sidosta ja 1kpl π-sidosta
yksi kolmoissidos ja yksi yksöissidos
TAI
kaksi kaksoissidosta (harppa)
sp
lineaarinen 180 º
2kpl σ-sidosta ja
2kpl π-sidosta
Hiiliketjun perustyypit
Hiilirungon perusteella hiiliyhdisteiden rakenteet voidaan jakaa avoketjuisiin eli asyklisiin rakenteisiin ja rengasrakenne eli karbosyklisiin rakenteisiin. Lisäksi heterosyklsiiin rakenteisiin.
Avoketjuiset asykliset yhdisteet eivät sisällä rengasrakenteita vaan ainoastaan suoria tai haaroittuneita, tai joko tyydyttyneitä tai tyydyttämättömiä rakenteita.
Karbosykliset koostuvat hiilirakenteiden muodostumista renkaista, joista yleisimmät ovat 5- ja 6 hiiliset renkaat. Sp3-hybridisoitunut hiiliatomi muodostaa optimaalisesti 109,5 asteisen sidoskulman, joka toteutuu parhaiten edellä mainituissa renkaissa. Neljä- ja kolmihiilisissä renkaissa on sidosjännitystä (90º ja 60º), jonka vuoksi ne ovat pysymättömämpiä ja siten myös harvinaisempia. Renkaat voivat myös sulautua yhteen. Heterosykliset yhdisteet sisältää hiilirenkaassa jonkin heteroatomin (usein O,N tai R).
Aromaattiset yhdisteet sisältävät siis bentseenirenkaan, jolla on poikkeuksellinen rakenne. Jokainen bentseenirenkaan hiilestä on sp2-hybridisoitunut ja muodostaa cis-sidoksen jokaiseen viereiseen hiiliatomiin ja yhteen vetyatomiin. Molekyyli on tasomainen ja sidoskulmat 120 astetta. Tasoa kohtisuorassa sijaitsee hybridisoitumattomat p-orbitaalit. , joiden ansiosta muodostuu delokalisoitunut yhtenäinen varauspilvi, molekyylin ylä- ja alatasolle. Tällainen rakenne tekee bentseenistä stabiilin rakenteen. Kaksoissidokset nk. vuorottelevat kuusirenkaisessa bentseenissä ja ne usein piirretään ympyränä renkaan sisälle.
Funktionaalisten ryhmien muodostuminen
Kun hiili sitoutuu johonkin elektronegatiiviseen alkuaineeseen, kuten happeen tai typpeen, muodostuu poolinen sidos. Sidokset kohdistuvat juuri näihin atomeihin, eikä lujaan hiilirunkoon suoraan. Hiilirunkoon liittyneitä ryhmiä sanotaan funktionaalisiksi ryhmiksi. Funktionaaliset ryhmät määräävät pitkälti kemialliset reaktiot ja reaktiot muistuttavat toisiaan, riippumatta hiilirungon rakenteesta.
On tärkeää erottaa funktionaalinen ryhmä ja itse ryhmän yhdisteelle antama funktionaalisuus, eli kemiallinen ominaisuus. Esimerkiksi OH-ryhmä on hydroksyyliryhmä, mutta yhdisteissä sitä kutsutaan alkoholiksi. Samassa yhdisteessä voi olla useita funktionaalisia ryhmiä, esimerkiksi aminohapoissa on amino- ja karboksyyliryhmä.
Funktionaaliset ryhmät taulukko
Isomeria
Isomerialla tarkoitetaan vaan sitä että yhdisteillä on sama molekyylikaava mutta eri rakenne. Esimerkiksi C2H6O voi olla etanoli CH3-CH2-OH tai dimetyylieetteri CH3-O-CH3 ja niillä on täysin erilaiset ominauudet. Isomeria on erittäin yleistä orgaanisessa kemiassa ja siksi rakennenekaava on esitettävä sekaannusten välttämiseksi. Isomeria jaetaan rakenteisiin ja stereoihin:
Rakenneisomeriaa
- Runkoisomeria: hiilirungot erilaisia. Ne voivat sisältää renkaita tai olla haaroittunut eri tavalla. Esimerkiksi C4H10 voi olla butaani tai 2-metyylipropaani.
- Paikkaisomeria, jossa substituentti tai funktionaalinen ryhmä on eri paikassa molekyyliä. Esimerkiksi 1- ja 2 propanolit ovat toistensa paikkaisomeerejä.
- Funktioisomeriassa isomeerit kuuluvat kokonaan eri yhdisteryhmiin eli niillä on eri funktionaalinen ryhmä. Esimerkiksi ed. mainittu etanoli-dimetyylieetteri tapaus.
Stereoisomeriaa
- Konformaatioisomeria johtuu yksinkertaisten sidosten kiertymisestä. Yksinkertaiset sidokset voiva kiertyä vapaasti, konformeerit voivat muuttua toisikseen sidoksen katkeamatta. Konformaatioisomeerejä on niin paljon, niin niitä ei pidetä varsinaisena isomerialajina. Niillä on kuitenkin merkitystä joissain tapauksissa. Esimerkiksi sykloheksaani esiintyy vene- sekä tuolimuodossa. Molemmissa neljä keskimmäistä hiiltä muodostaa tason ja reunat ovat joko vääntyneet cis- tai transmuotoon. Transmuodossa eri puolella olevat hiilet ovat optimaalisemmassa asennossa, kuin venemuodossa oleville. Suurin osa renkatista on tuolimuotoista rakennetta.
- Cis-Trans-isomeria eli geometrinen isomeria, johtuu kaksoissidoksen jäykästä luonteesta, jolloin näin sitoutuneet hiilet eivät pääse pyörimään sidoksen katkeamatta, sekä renkaassa kiinni olevat ryhmät eivät pääse plumpsahtaan renkaan toiselle puolelle. Cis- ja transisomeereilla on erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet. Jotta kaksoissidos aiheuttaisi cis-transisomeriaa, niin täytyy kaksoissidos hiilissä olla kummallakin puolella kaksi erillistä ryhmää. Esimerkiksi 2-buteenilla on sekä cis- että transisomeerit.
Optinen eli peilukuvaisomeria
Perustuu molekyylien epäsymmetrisyyteen eli kiraalisuuteen. Edellytyksenä kiraalisuudelle on että molekyylistä löytyy vähintään yksi epäsymmetrinen eli asymmetrinen hiili, joka on siis kiraliakeskus. Tämän pitää sitoa 4 eri atomia tai atomiryhmää. Optiset isomeerit ovat kuin peilikuvia, eli kuten oikea- ja vasen käsi.
Peilikuvaisomeerit ovat fysikaalisesti toistensa kaltaisia, mutta ne kääntävät tasopolaroitua valoa eri suuntiin. Tämän takia niitä kutsutaan optisesti aktiivisiksi yhdisteiksi. Raseeminen seos on peilikuvaisomeerien seos, jossa on yhtäpaljon kumpaakin isomeeriä. Peilikuvaisomeerien fysiologiset ominaisuudet voivat olla erilaisia. Esimerkiksi entsyymit jotka tarvitsevat substraatilta juuri oikeanlaisen rakenteen. Optinen isomeria on tärkeää biokemiassa ja lääkeainekemiassa.
ORGAANISTEN YHDISTEIDEN REAKTIOT
Orgaanisisssa reaktioissa hiilirunko pysyy usein muuttumattomana jolloin reaktiot kohdistuvat pääasiassa funktionaalisiin ryhmiin. Reaktioissa saadaan yleinsä kahden aineen tai useamman seos, eikä yleensä yhtä ns. tuotetta. Osa reaktioista on tasapainoreaktioita ja reaktio-olosuhteen ovat useimmiten kriittiset. Orgaanisten aineiden happo- ja emäsreaktiot ovat samantyyppisiä protoninsiirtoreaktioita kuin epäorgaanisessakin.
Palaminen:
Monet orgaaniset aineet palavat matalissa lämpötiloissa verrattuna epäorgaanisiin. Vain hiiltä, happea ja vetyä sisältävät aineet palavat usein hiilidioksidiksi ja vedeksi. Esimerkiksi 2C2H6 + 7O2 => 4CO2 + 6H2O. Jos yhdisteessä on rikkiä, niin se muuttuu rikkidioksidiksi SO2 tai jos on klooria, niin se muuttuu vetykloridiksi HCl. Typen palamisessa syntyy typen oksideja.
metaanin palaminen on eksoterminen reaktio
Substituutio
Substituutio eli korvausreaktioissa korvataan joka atomi- tai atomiryhmä, jollain toisella atomilla- tai atomiryhmällä, eli substituentilla. Esimerksiksi halogenointi (halogeenialkaanit).
Substituutioreaktiot eivät useinkaan tapahdu kovin helposti, vaan tarvitsevat korkean lämpötilan, UV-valon tai katalyytin. Substituutio ei ole spesifinen vaan reaktiossa syntyy usein yhdisteiden seos. Substituutioreaktio on yleinen alkaaneille ja aromaattisille yhdisteille.
Substituutioreaktiot voidaan selittää kolmivaiheisen radikaalimekanismin avulla. Initiaatiossa eli aloitusreaktiossa valokvantti hajottaa kloorimolekyylin kahdeksi klooriradikaaliksi Cl2 => Cl- + Cl- Tällaiset radikaalit ovat reaktiivisia ja voivat repiä metaanilta vedyn irti, jolloin muodostuu metyyliradikaali, jota kutsutaan propagaatioksi eli etenemiseksi Cl- + CH4 => -CH3 + HCl. Metyyliradikaali voi edelleen reagoida kloorimolekyylin kanssa repien siitä taas klooriradikaalin ja nämä radikaalit muodostaa siis monokloorimetaania. Kun reaktio on siirtynyt loppuun, niin enää uutta radikaalia ei synny.
Syklisen alkaanin reaktio halogeenin kanssa onkin additiota, koska siinä rengasrakenne avautuu ja näin se pääsee reagoimaan esim bromiradikaalin kanssa. Huomaa tämä jutska, joka on poikkeus. Normaalisti alkaani ja halogeeni reagoi substituutiolla, eli jotain atomeja korvataan toisella ja molempia lähtö- ja tuotteita on kaksi. Paitsi justiinsa tämän rengasrakenteisen alkaanin kohdalla, joka on siis additio. Eli additiota voi olla myös syklisten yhdisteiden kohdalla eikä pelkästään alkeenien kohdalla.
Additio (eliminaation vastakohta)
Additio- eli liittymisreaktiossa molekyyliin liittyy uusia atomeja tai atomiryhmiä. Esimerkiksi eteenin hydraus, jossa CH2=CH2 -> CH3-CH3 eli molekyyliin lisääntyy vetyä kun kaksoissidokset avautuvat niille. Additioreaktiot ovat tyypillisiä tyydyttymättömille yhdisteille. Näissä reaktioissa cis-sidokset (kaksois) katkeavat ja tilalle liittyy uusia atomeja tai ryhmiä. Hydraatio on puolestaan veden lisäämistä, jossa liittyy OH-ryhmäksi. Lisäksi on halogenointi eli halogeenin additio, jossa jokin halogeeni liittyy molekyyliin. Vety diggailee yleensä liittyä sellaiseen hiileen jossa jo ennestään paljon vetyä (tämä on Markovnkikovin sääntö).
Eliminaatio (addition vastakohta)
Eliminaatiossa- eli lohkaisureaktiossa on päinvastainen additiolle eli yhdisteestä lähtee, poistetaan jotain atomeja tai atomiryhmiä. Esimerkiksi veden poisto etanolista väkevällä rikkihapolla. CH3-CH2OH -> CH2=CH2 + H2O. Eli siis yhdiste rakentaa itteelleen kaksoissidoksen. Eli näissä reaktioissa tyydyttymättömyys kasvaa.
Orgaaniset yhdisteryhmät
Jaotellaan funktionaalisen ryhmän tai ryhmien antaman käyttäytymisen mukaan. Alkaanit muodostavat vain yksinkertaisia sidoksia ja ne ovat siis tyydyttyneitä. Hiilivetyradikaalit ovat puolestaan metyyli-, etyyli ja propyyli ryhmiä. Eli niitä syntyy siten että hiilivedystä on lähtenyt vety kälppimään ja näin muodostunut vapaa elektroni. Alkaanien sulamis- ja kiehumispisteet nousevat saman suuntaisesti molekyylimassan kanssa. Sarjan ensimmäiset kaasuja, keskimmäiset nesteitä ja viimeiset kiinteitä. Alkaaneja valmistetaan raakaöljystä ja ne ovat suhteellisen pysyviä yhdisteitä, koska niillä on paljon C-C ja C-H sidoksia. Niillä on tyypillisesti substituutioreaktioita ja ne palaessaa muodostavat vettä ja hiilidioksidia. Sykloalkaanit muistuttavat vahvasti muita alkaaneita. Sykloalkaanit voivat substituution lisäksi reagoida myös additiolla avaten renkaansa sidoksia.
Alkeenit ja alkyynit puolestaan ovat hiilivetyjä joissa on kaksois- tai kolmoissidoksia ja ne ovat tyydyttymättömiä. Alkeenilla kaksois ja –yynillä kolmoissidos. Yli kolme hiilisessä ketjussa kaksoissidoksen paikka on osoitettava numerolla (2-buteeni). Tyydyttymättömät hiilivedyt ovat paljon reagtiivisempia kuin alkaanit, joka johtuu niiden cis-sidoksen reaktiiivisuudesta. Kun jokin liittyy avattuun kaksoissidokseen additiolla, niin sp2 muuttuu siis sp3:ksi.
Aromaattisen yhdisteet
Sisältävät bentseenirenkaan C6H6. Bentseenirengas vaikuttaa molekyylin ominaisuuksiin mutta sitä ei kuitenkaan pidetä funktionaalisena ryhmänä vaan se katsotaan osaksi hiilirunkoa. Bentseeni ja siihen liittynyt ryhmä nimetään usein subsituenttina. Jos substituentteja on useita, niin ne saavat mahdollisimman pienen numeron. Jos bentseenin jonkun hiilen vety on irronnut on se radikaali. Aromaattisilla yhdisteillä on usein triviaalinimiä.
Aromaattiste yhdisteiden bentseenirengas on kemiallisissa reaktioissa stabiili, kun taas hiilirenkaissa vetyjä voidaan korvata substituutioreaktioilla, paitsi esim. edellä syklopropaanin ja bromin reaktio olikin additio. Sellainen aromaattinen yhdiste jossa on yksi- tai useampi hydroksyyliryhmä, kutsutaan fenoliksi.
Alkoholit
Alkoholit tunnistaa yhdestä tai useammasta –OH ryhmästä. Nimetään hiilivetyOLI. Kun molekyylissä on 1 hydroksyyliryhmä, niin puhutaan yhdenarvoisesta alkoholista ja jos on kaksi OH ryhmää niin puhutaan moniarvoisista alkoholeista.
Alkoholeja luokitellaan myös sen mukaan millaiseen hiileen hydroksyyliryhmä on sitoutunut. Tämä vaikuttaa alkoholin käyttäytymiseen hapetus-pelkistysreaktioissa.
- Primäärinen alkoholi :ssa hydroksyyliryhmä on sitoutunut sellaiseen hiileen joka sitoo vain yhtä toista hiiltä.
- Sekundäärinen alkoholi, hydroksyyliryhmä on sitoutunut myös kahteen muuhun hiileen.
- Tertiäärinen alkoholi, hydroksyyliryhmää sitova hiiliatomi sitoo kolmea muuta hiiliatomia.
Alkoholien sulamis- ja kiehumispisteet ovat korkeammat kuin vastaavan molomaavat muut hiilivedyt, koska alkoholeilla pooliset hydroksyyliryhmät voivat muodostaa vetysidoksia. Tämä aiheuttaa lyhytketjuisten tai useampiarvoisten alkoholien liukoisuuden vete
Alkoholeja voidaan valmistaa useilla eri tavoilla ja useista eri lähtöaineista. Alkoholista voidaan saada rikkihapon avulla eetteriä. Esimerkiksi etanolista saadaan dietyylieetteriä
EETTERIT
Eetterin funktionaalinen ryhmä on happisilta, eli eetterihappi, joka yhdistää kahta hiilivetyryhmää. Eetterit nimetään laittamalla hiilivetyradikaalit eetteri-sanan alkuliitteeksi. R-O-ryhmän nimi on alkoksiryhmä.
Eettereitää voidaan valmistaa kondensaatiolla alkoholeista. Jokin vettä lohkaiseva aine esim. rikkihappo saa kaksi etanolia muodostamaan eetterin ja vapautuu vettä. Eetterit eivät ole enää niin poolisia kuin mitä alkoholi, koska happi, joka lisää vesiliukoisuutta on vähän piilossa hiiliketjun keskellä.
ALDEHYDIT JA KETONIT
Aldehydien funktionaalinen ryhmä on ketjun päässä ja taas ketonien ryhmä on jossain muualla kuin ketjun päässä.
Aldehydejä voidaan valmistaa hapettamalla primäärisiä alkoholeja tai pelkistämällä karboksyylihappoja.
Ketoneja saadaan taas valmistettua hapettamalla sekundäärisiä alkoholeja. Tyypillisesti ne reagoivat myös niin että itse pelkistyvät sekundaariseksi alkoholiksi.
Karboksyylihapot
Funktionaalinen ryhmä on karboksyyliryhmä –COOH. Joka on muodostunut siten että karbonyylihiileen –C=O on liittynyt hydroksyyliryhmä –OH. Karbonyylihapot nimetään liittämällä hiilivedyn päätteeksi –happo. Hiiliketjun numerointi aloitetaan karboksyylihiilestä. Paljon myös triviaalinimiä.
Karboksyylihapot ovat siis happoja, mutta melko heikkoja. Karboksyylihapoista muodostuu anioni kun se on luovuttanut vetyionin (?) ne neutraloituvat emästen kanssa suolaksi. Muurahais- ja metaanihapon suolat (anionit) ovat forminaatteja sekä etikka- ja etaanihapon suolat ovat asetaatteja.
HCOOH + H20 -> HCOO- + H3O+
CH3COOH + NaOH > CH3COONa + H2O
Karboksyylihapoilla myös hiiliketjun pituus vaikuttaa sen ominaisuuksiin mm. pitkä hiiliketju heikentää vesiliuokoisuutta. Pitkäketjuiset karboksyylihapot ovat siis rasvahappoja. Eli muistat että pitkäketjuisilla rasvahapoilla on sekä hydrofiilinen että hydrofobinen pää. Tällaiset nk ampfipaattiset molekyylit muodostavat misellejä.
Saippua koostuu rasvahappojen natriumsuoloista. Luonnossa ei ole vapaita rasvahappoja, joten ne hydrolysoidaan triglyserideistä. Saippuan toiminta perustuu misellin muodostukseen, jolla lika saadaan veke.
Karboksyylihappoja saadaan hapettamalla aldehydejä tai suoraan primaarisia alkoholeja. Karboksyylihappoja syntyy myös happoanhydridien ja esterien hydrolyysissä.
kopsaa kirjasta tähän kuvat s.78
Esterit
Estereistä muodostuu happojen reagoidessa alkoholien kanssa. Yleensä esterin muodostaa karboksyylihappo mutta myös epäorgaaniset hapot, joissa on –OH ryhmä, esim typpi- tai rikkihappo. Estereiden yleinen kaava on R1-COO-R2, joissa R1 on karboksyylihappo ja R2 on alkoholi.
Esterit voidaan nimetä kahdella tavalla. Triviaalityyppisellä nimellä metyyliasetaatti joka olisi etaanihapon metyyliesteri.
Esterin muodostuminen eli esteröityminen tapahtuu kondensaatiolla, joka on siis tasapainoreaktio ja sen käänteinen reaktio on siis esteri hydrolyysi. Eli vesiliuoksessa on aina esteriä, sitä muodostavaa happoa ja alkoholia. Lyhytketjuiset esterit ovat nimeltään hedelmäestereitä ja niitä on hedelmissä. Rasvat eli triglyseridi on myös esteri ja se on siis glyserolin triesteri eli triglyseridi.
Tässä kuvassa etanoli ja etikkahappo reagoi keskenään ja muodostuu etyylietanaattia (etaanihapon etyyliesteri) ja vettä.
Amiinit
Amiinit voidaan ajatella olevan ammoniakin johdannaisia, siinä yksi tai useampi ammoniakin vedyistä on korvautunut hiilivetyryhmällä. Amiinit nimetään hiilivetyketjun perusteella ja laittamalla päätteeksi amiini. Mikäli substituenttina on aminoryhmä, niin nimessä amino.
Pienimolekyyliset amiinit ovat kaasuja tai nesteitä. Amiinit luokitellaan sen mukaan montako vetyä typessä on korvautunut.
- Yhden vedyn korvautuessa primaarinen amiini R-NH2
- Kahden vedyn korvautuessa sekundaarinen amiini R-NH
- Kolmen vedyn korvautuessa tertiäärinen amiini R-N
Samoin kuin ammoniakkikin amiinit ovat emäksiä ja niiden protolyysireaktiot ovat samanlaisia kuin ammoniakillakin. Ne ovat kuitenkin heikkoja happoja ja niiden emäksisyys riippuu siitä mitä ryhmiä typpiatomiin on liittynyt.
Tärkeä reaktio on peptidisidoksen muodostuminen, kondensaatiolla karboksyylihapon kanssa. Syntyvä tuote on amidi eli peptidi ja se sisältää peptidisidoksen tai vain amidoryhmän. Amidit eivät ole emäksiä koska siinä karbonyylihiili estää typen protonoitumisen.
Amiinien ja amidien ja aminoiden erot
- Amidit ovat karboksyylihappojen johdoksia, joissa on liitetty amiiniryhmä.
- Aminoryhmä esiintyy amiineissa ja aminohapoissa ja sen kemiallinen merkki on NH2.
Orgaanisten molekyylien osittaisvarauksia:
Orgaanisten molekyylien webbikirja
http://pelu.jns.fi/~iroi/mol/
Teoriapointteja 1
Teht moolista 1
Teht moolista 2
Teht moolista 3
Orgaaniset ryhmät ja niiden synty 1 2
Orgaaniset reaktiot
Orgaanisten ryhmien protonoituminen
Isomeria
Lääkeainekemia
Parasetamoli
