KARBOKSILNE KISELINE

karboksilna grupa = karbonilna + hidroksilna grupa

alifatska karboksilna kiselina, RCO2H

aromatska karboksilna kiselina, ArCO2H

C O H

O: ..

..

:

COOH CO2H

1

Mnoge jednostavne kiseline su nađene u prirodi i kao prvi proučavani organski spojevi nose trivijalna imena, prema prirodnim sirovinama u kojima su nađeni.

Acetatna kiselina, CH3COOH, glavni sastojak vinskog sirćeta, octa, poznata je kao sirćetna ili octena kiselina;

Butanska kiselina, CH3CH2CH2COOH je odgovorna za miris užeglog maslaca, otuda joj ime maslačna ili buterna kiselina;

2

Heksanska kiselina, kapronska kiselina, CH3(CH2)4COOH, je dijelom uzrok karakterističnog mirisa koza (lat. caper = koza).

U živim organizmima nalaze se mnoge karboksilne kiseline komplikovane strukture kao npr. holna kiselina, glavna komponenta humane žuči, a dugolančaste alifatske kiseline kao što su oleinska i linoleinska kiselina, kao i palmitinska i stearinska kiselina biološki su prekursori masti i drugih lipida.

3

Linoleinska kiselina

Oleinska kiselina

(CH2)7

H H

C C

COOH

C C

H H

CH3(CH2)4 CH2

CH3(CH2)7 (CH2)7COOH

H H

C C

Holna kiselina

H

H

H

CH3

H3C

HHH

H

H

COOH

HO

OH

OH

Palmitinska kiselina Stearinska kiselina

CH3(CH2)16COOHCH3(CH2)14COOH

4

Feksofenadin (antihistaminski lijek u tretmanu simptoma alergije)

Giberelinska kiselina (biljni hormon) Lizerginska kiselina

(iz ergot alkaloida u raženoj gljivici)

5

Primjeri karboksilnih kiselina

6

NOMENKLATURA KARBOKSILNIH KISELINA

IUPAC ime karboksilne kiseline izvodi se iz imena najdužeg karbonovog lanca koji sadrži karboksilnu grupu dodatkom sufiksa –ska i riječi kiselina.

Lanac se numeriše počevši od karbonovog atoma karboksilne grupe koji nosi broj 1.

7

IUPAC sistem dozvoljava i trivijalna imena za mravlju i acetatnu kiselinu:

H COOH CH3COOH CH3CHCH 2COOH

CH

Metan ska kiselina Etan ska kiselina 3-Metilbutan ska kiselina

(Mravlja kiselina) (Acetatna kiselina)

CH3CHCH 2COOH

CH3

3-Metilbutan ska kiselina

8

Ako karboksilna kiselina sadrži karbon-karbon dvostruku vezu ili trostruku vezu, ispred sufiksa se stavlja umetak -en- ili -in, da se naznači prisustvo višestruke veze i njen položaj se označava brojem:

H 2C CH COOH

Propen ska kiselina 3-Fenilpropen ska kiselina (E)-2-Buten ska kiselina

(Akrilna kiselina) (Cimetna kiselina) ( trans -Krotonska kiselina)

C CHC CH COOH

H COOH

H3C H

H 2C CH COOH

Propen ska kiselina 3-Fenilpropen ska kiselina (E)-2-Buten ska kiselina

(Akrilna kiselina) (Cimetna kiselina) ( trans -Krotonska kiselina)

C CHC CH COOH

H COOH

H3C H

H 2C CH COOH

Propen ska kiselina 3-Fenilpropen ska kiselina (E)-2-Buten ska kiselina

(Akrilna kiselina) (Cimetna kiselina) ( trans -Krotonska kiselina)

C CHC CH COOH

H COOH

H3C H

9

Prema IUPAC sistemu, karboksilna grupa ima prednost nad većinom ostalih funkcionalnih grupa, uključujući hidroksilnu i amino grupu, kao i karbonilnu grupu aldehida i ketona, koje dobivaju prefiks hidroksi (–OH), amino (–NH2 ), odnosno okso (C=O):

CH 3CHCH 2CH2CH2COOH

OH6 5 4 3 2 1

5-Hidroksi heksanska kiselina

(-Hidroksikapronska kiselina)10

Redoslijed prednosti funkcionalnih grupa

Povećanje prednosti u imenovanju

11

CH2CH2CH2COOHH2N4 3 2 1

4-Amino butanska kiselina

(-Aminobuterna kiselina)

(-Oksokapronska kiselina)

5-Okso heksanska kiselina

6 5 4 3 2 1

O

CH3CCH 2CH2CH2COOH

12

Dikarboksilne kiseline se imenuju dodatkom sufiksa dikiselina ili dikarboksilna kiselina osnovnom imenu alkana koji sadrži obje karboksilne grupe.

Brojevi karboksilnih karbona se ne navode jer mogu biti samo na krajevima alkanskog lanca. IUPAC sistem je zadržao neka trivijalna imena dikarboksilnih kiselina.

13

« Oh, my sweet, good apple pie, sweet as sugar »

HOC COH

O O

O O

HOCCH 2COH

HOCCH 2CH2COH

O O

HOCCH 2CH2CH2COH

O O

O O

HOCCH 2CH2CH2CH2COH

O O

HOC(CH 2)5COH

HOC(CH 2)6COH

O O

HOC(CH 2)7COH

O O

HOC(CH 2)8COH

O O

Etan-dikiselina(Oksalna kiselina)

(Malonska kiselina)

Propan-dikiselina

(Jantarna ili

Sukcinska kiselina)

Butan-dikiselina

(Glutarna kiselina)

Pentan-dikiselina

Heksan-dikiselina

(Adipinska kiselina)

Heptan-dikiselina

(Pimelinska kiselina)

Oktan-dikiselina

(Suberinska kiselina)

Nonan-dikiselina

(Azaleinska kiselina)

Dekan-dikiselina

(Sebacinska kiselina)14

« Oh, my sweet, good apple pie, sweet as sugar »

Naziv oksalna kiselina izveden je iz svog izvora u biološkom svijetu, tj. prema biljkama roda Oxalis, kojima pripada i rabarbara čije lišće sadrži otrovnu oksalnu kiselinu.

Malonska kiselina je prvi put dobivena iz jabučne kiseline (2-hidroksibutan-dikiseline, Malic acid; lat. malum= jabuka).

15

Jantarna ili ćilibarna (sukcinska) kiselina dobivena je kao produkt destilacije fosilne smole ambre (lat. succinum = ambra, jantar, ćilibar). Soli su joj sukcinati.

Glutarna kiselina dobila ime prema glutaminskoj kiselini iz koje je prvi put dobivena.

« Oh, my sweet, good apple pie, sweet as sugar »

16

« Oh, my sweet, good apple pie, sweet as sugar »

Adipinska kiselina je komercijalno najvažnija jer je jedan od dva monomera koji su potrebni u sintezi polimera nylona 66. Dobivena je oksidacijom nezasićenih masnih kiselina (lat. adeps= mast).

Pimelinska kiselina (grč. = mast) je takođe produkt oksidacije nezasićenih masti.

Suberinska kiselina (lat. suber = hrast plutnjak) nastaje oksidacijom pluta.

17

« Oh, my sweet, good apple pie, sweet as sugar »

Azaleinska kiselina je glavni produkt oksidacije nezasićenih masti pomoću nitratne (azotne) kiseline (franc. azote i grč. elaion = maslinovo ulje).

Sebacinska kiselina (lat. sebum = loj), slična je vosku. Nastaje u obliku njene natrijeve soli pri destruktivnoj destilaciji Na-sapuna iz ricinusova ulja.

18

Najvažnije nezasićene dikarbonske kiseline su maleinska i fumarna kiselina kao klasični primjeri geometrijske izomerije tzv. cis- i trans- izomerija:

H

C

C C

C

COOH COOH

COOHH

H

HHOOC

cis-Maleinska kiselina trans- Fumarna kiselina

19

Spojevi koji imaju -COOH grupu vezanu na prsten imenuju se pomoću sufiksa -karboksilna kiselina.

12

3

3-Bromcikloheksankarboksilna kiselina 1-Ciklopentenkarboksilna kiselina

COOH

Br

COOH

1

2

34

5

65

4

2-Cikloheksenkarboksilna kiselina trans-1,3-Ciklopentandikarboksilna kiselina

COOHCOOH HOOC12

3

20

Najjednostavnija aromatska kiselina je benzenkarboksilna kiselina poznatija kao benzojeva kiselina . Derivati benzojeve kiseline se imenuju pomoću brojeva i prefiksa koji pokazuju prisustvo i položaj supstituenata u odnosu na karboksilnu grupu.

(Benzojeva kiselina) (2- Hidroksi benzojeva kiselina;

Salicilna kiselina)

Benzenkarboksilna kiselina 2- Hidroksi benzenkarboksilna kiselina

OH

COOHCOOH

21

Salicilna kiselina je prvi put izolovana iz kore vrbe, drveta iz roda Salix.

(Benzojeva kiselina) (2- Hidroksi benzojeva kiselina;

Salicilna kiselina)

Benzenkarboksilna kiselina 2- Hidroksi benzenkarboksilna kiselina

OH

COOHCOOH

2-Hidroksibenzenkarboksilna kiselina; 2-Hidroksibenzojeva kiselina;

Salicilna kiselina

22

PABA je faktor rasta potreban mikroorganizmima za sintezu folne kiseline. Funkcija sulfa droga je da djeluju kao antibiotici inhibirajući enzimski sistem u bakteriji koji katalizira ugradnju PABA u folnu kiselinu.

(KHP)

COO -K+

COOH

(Ftalna kiselina )

1,2-Benzendikarboksilna kiselina Kalijum hidrogen ftalat

COOH

COOH

(p-Amino benzojeva kiselina; PABA ) ( Tereftalna kiselina )

4-Amino benzenkarboksilna kiselina 1,4-Benzendikarboksilna kiselina

HOOC COOHH 2N COOH

4-Aminobenzenkarboksilna kiselina; p- Aminobenzojeva kiselina; PABA

23

Tereftalna kiselina je jedna od dvije organske komponente potrebne za sintezu tekstilnih vlakana poznatih pod nazivom Dacron.

(KHP)

COO -K+

COOH

(Ftalna kiselina )

1,2-Benzendikarboksilna kiselina Kalijum hidrogen ftalat

COOH

COOH

(p-Amino benzojeva kiselina; PABA ) ( Tereftalna kiselina )

4-Amino benzenkarboksilna kiselina 1,4-Benzendikarboksilna kiselina

HOOC COOHH 2N COOH

(KHP)

COO -K+

COOH

(Ftalna kiselina )

1,2-Benzendikarboksilna kiselina Kalijum hidrogen ftalat

COOH

COOH

(p-Amino benzojeva kiselina; PABA ) ( Tereftalna kiselina )

4-Amino benzenkarboksilna kiselina 1,4-Benzendikarboksilna kiselina

HOOC COOHH 2N COOH

1,2-Benzendikarboksilna kiselina (Ftalna kiselina)

1,4-Benzendikarboksilna kiselina (Tereftalna kiselina)

24

So ftalne kiseline, KHP se široko primjenjuje kao primarni standard u pripremanju otopina za kiselinsko-bazne titracije.

(KHP)

COO -K+

COOH

(Ftalna kiselina )

1,2-Benzendikarboksilna kiselina Kalijum hidrogen ftalat

COOH

COOH

(p-Amino benzojeva kiselina; PABA ) ( Tereftalna kiselina )

4-Amino benzenkarboksilna kiselina 1,4-Benzendikarboksilna kiselina

HOOC COOHH 2N COOH

25

Imenovanje karboksilnih kiselina sa tri i više karboksilnih grupa vrši se pomoću sufiksa –trikarboksilna kiselina, -tetrakarboksilna kiselina itd. Primjer je:

2-hidroksi-1,2,3-propantrikarboksilna kiselina, poznatija kao limunska kiselina (Citric acid) jer se može ekstrahirati iz plodova roda Citrus.

HOOC C OH

CH2COOH

CH2COOH

2-Hidroksi-1,2,3-propantrikarboksilna kiselina (Limunska kiselina)

26

U soku limuna je ima 5 do 8%.

U duhanu je vezana sa nikotinom.

Soli joj se nazivaju citrati.

Limunska kiselina je važna u metaboličkom procesu koji je poznat pod nazivom ciklus trikarboksilnih kiselina (TCA) ili Krebsov ciklus.

27

Limunska kiselina spada u grupu HETEROFUNKCIONALNIH KISELINA od kojih su važne HIDROKSI, OKSO (KETO) i AMINOKISELINE.

Vinska kiselina je uz limunsku kiselinu druga važna hidroksi kiselina, a dolazi kao nusprodukt fermentacije D-glukoze u grožđanom soku pri proizvodnji vina, gdje se skuplja kao so, kalijum hidrogen tartarat

O O

HOCCHCHCOH 2,3-Dihidroksibutan-dikiselina

HO OH

O O

HOCCHCHCOH 2,3-Dihidroksibutan-dikiselina

HO OH

28

Jabučna kiselina se nalazi u sokovima različitog nezrelog voća. Soli su joj malati.

Mliječna kiselina je takođe hidroksi kiselina, a ime je dobila prema kiselom mlijeku u kojem nastaje pod djelovanjem mikroorganizama Lactobacillusa na šećer laktozu. Soli su joj laktati.

2-Hidroksibutanska kiselina

(Jabu čna kiselina)

OH

CH3CH2CHCOOH

2-Hidroksipropanska kiselina

(Mliječna kiselina)

OH

CH3 CH COOH

29

Pirogrožđana kiselina je važan međuprodukt u organizmu, a nastaje pri razlaganju glukoze kao izvora energije. Spada u tzv. -ketokiseline ili 2-oksokiseline. Soli su joj piruvati.

CH3 C COOH

2-Oksopropanska kiselina

(Pirogrožđana kiselina)

O

30

Aminokiseline čine posebnu grupu supstituiranih karboksilnih kiselina koje predstavljaju gradivne jedinice važnih biomolekula, proteina.

-Amino kiselina

R CH COOH

NH2

2-Aminopropanska kiselina

(-Aminopropionska kiselina; Alanin)

NH2

CH3 CH COOH

31