Organické deriváty síry - podpora chemického a fyzikálního

Report
Soubor prezentací: CHEMIE PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA
CH38 – Organické deriváty síry
Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová
Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo:
CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO
VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem České republiky.
SULFONOVÉ KYSELINY = SULFOKYSELINY
• organické kyseliny deriváty uhlovodíků, které
obsahují ve své struktuře charakteristickou skupinu =
sulfoskupinu –SO3H
O

R
S
O
O
H
SULFONACE = ZAVÁDĚNÍ SKUPINY –SO3H
činidlo: koncentrovaná H2SO4, oleum nebo SO3
H2SO4
+
H2O
SULFONACE - ELEKTROFILNÍ SUBSTITUCE
• elektrofilní částice E reaguje s  elektrony aromatického
systému molekuly arenu  vzniká -komplex
• přesmyk -komplexu na -komplex (E poutána k uhlíkovému
atomu aromatického jádra – jádro ztrácí aromatický
charakter)
• odštěpení H+ (reaguje s HSO4- za vz. H2SO4) z atomu uhlíku,
k němuž je vázán E - obnoví se aromatický charakter
SULFONOVÉ KYSELINY = NÁZVOSLOVÍ
• substituční názvy:
• zakončení sulfonová kyselina (pokud je skupinou
hlavní)
• předponou sulfo - (pokud je skupinou vedlejší)
•
•
•
•
•
CH3SO3H – kyselina methansulfonová
C6H5SO3H – kys. benzensulfonová
C6H4OHSO3H – kys.fenolsulfonová
C12H25C6H5SO3H – kys.dodecylbenzensulfonová
3- sulfobenzoová kyselina ………………………………
SO3H
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI
• bezbarvé, krystalické látky
• velmi dobře rozpustné ve vodě
• hygroskopické
• z vodných roztoků se získávají vysolováním např.
s NaCl
PŘÍPRAVA
a) alkansulfonových kyselin:
oxidace alkanů
R – H + SO2 + ½ O2
R – SO3H (kat. V2O5)
.
oxidace
thiolů
R – SH + 3 O
R – SO3H (ox. č. HNO3)
b) arensulfonových kyselin: sulfonace aromatických
sloučenin
REAKTIVITA
• jsou silnější než karboxylové kyseliny( silná polarizace
skupiny –OH vlivem kladného náboje síry)
• vodík ve vodném roztoku odštěpován (disociace):
R-SO3H + H2O -> R-SO3- + H3O+
• s alkalickými hydroxidy reagují za vzniku solí:
H3C-SO3H + NaOH -> H3C-SO3Na + H2O
(kyselina methansulfonová )
(methylsulfonan sodný)
SULFONYLCHLORIDY = DŮLEŽITÉ FUNKČNÍ
DERIVÁTY
Příprava chloridů sulfonových kyselin:
• reakce kyseliny nebo soli s chloridem fosforečným
R – SO3H + PCl5  R – SO2 – Cl + POCl3 + HCl
R – SO2 – ONa + PCl5  R – SO2 – Cl + POCl3 + NaCl
• sulfochlorace = reakce alkanu s oxidem siřičitým a chlorem za
světla (SR)
R – H + SO2 + Cl2  R - SO2Cl + HCl
• U aromatických – reakce s kyselinou chlorosírovou (SE)
HOSO2Cl
SO2Cl
+
H2SO4
+
HCl
SULFONAMIDY = FUNKČNÍ DERIVÁTY
• chemoterapeutika (toxické pro patogenní
mikroorganismy), náhrada či podpora antibiotik
NH2
NH2
O
S
OH
O
NH2
+ PCl5
+ NH3
- POCl3
- HCl
- HCl
O
S
Cl
O
O
S
NH2
O
POUŽITÍ
• výroba tenzidů (povrchově aktivních látek) – sodné
soli sulfonových kyselin
• výroba vodorozpustných barev
(fenolsulfonové a naftol - sulfonové kyseliny)
obr. č. 1 Tenzidy
TENZIDY
• tenzidy – snižují povrchové napětí vody – nepolární
konec se přichytí na nečistotu a ta se rozpustí ve
vodě (díky polárnímu konci)
R
nepolární část
hydrofobní
-
+
SO3Na
polární část
hydrofilní
ÚLOHA
Vyhledejte na internetových stánkách pojmy:
• tenzidy
• saponáty
• detergenty
a zpracuj na toto téma krátký referát.
THIOLY = THIOALKOHOLY (THIOFENOLY) =
MERKAPTANY
obecná charakteristika:
• sirné obdoby alkoholů a fenolů, které obsahují
sulfanylovou skupinu - SH
• Obecný vzorec R – SH
NÁZVOSLOVÍ
• pokud – SH je hlavní skupina  koncovka
– thiol
• pokud – SH je vedlejší skupina  předpona
sulfanyl –
( dříve merkapto –)
• CH3CH2CH2CH2SH – butanthiol
• HSCH2COOH – sulfanylethanová kys.
• C6H5SH – benzenthiol (ne thiofenol)
FYZIKÁLNÍ
VLASTNOSTI
• methylthiol je plyn
• nižší, alifatické thioly jsou kapaliny
• v pevném skupenství se zpravidla jedná o bílé krystalické látky
• ve vodě téměř nerozpustné
• velmi silně zapáchající látky
• větší Mr než odpovídající alkoholy, ale nižší tv (síra má malou
schopnost vytvářet vodíkové můstky)
CHEMICKÉ VLASTNOSTI
• podléhají podobným reakcím jako alkoholy
• silnější kyseliny než odpovídající alkoholy
→ slabší báze → silnější nukleofil (>SN než SE)
• podléhají neutralizacím za vzniku solí: THIOLÁTY
CH3CH2CH2SH + NaOH  CH3CH2CH2SNa
+ H2O
propanthiol
propanthiolát sodný
• snadná oxidace 

disulfidy
sulfonové kyseliny
OXIDACE
a) mírnými ox. činidly (vzduch, I2 )
oxidací mírnými oxidačními činidly vznikají disulfidy
2
SH
thiofenol
+ 1/2 O2
- H2O
S S
difenyldisulfid
2 CH3-CH2-SH + I2  CH3-CH2-S-S-CH2CH3 +
ethanthiol
diethyldisulfid
2 HI
OXIDACE
b) silnými oxidačními činidly (např. HNO3)
vznikají sulfonové kyseliny
SH
HNO3
SO3H
kyselina benzensulfonová
CH3CH2SH
HNO3
CH3CH2SO3H
kyselina ethansulfonová
VÝROBA
• reakcí odpovídajícího alkoholu se sulfanem H2S
v kyselém prostředí (katalyzátor oxid hlinitý)
CH3OH + H2S → CH3SH + H2O
VÝSKYT
•
•
•
•
způsobují charakteristický pach mléka, mléčných výrobků,
zápach česneku (allylthiol) a cibule (propan-1-thiol)
sekrety žláz skunkovitých šelem (3-methylbutan-1-thiol)
methylthiol vzniká v zažívacím
traktu savců rozkladem proteinů při trávení
• vyskytují se v ropě, uhlí a kondenzátu zemního plynu
• v energetice způsobují thioly problémy svou přítomností
ve skládkovém plynu a bioplynu.
• charakteristický zápach u nesprávně skladovaných vín, který
má za následek jejich znehodnocení
VÝZNAM
• ethanthiol využití k odorizaci zemního plynu, (který je
v čistém stavu bez zápachu a tvoří se vzduchem výbušnou
směs)
• butanthiol – v sekretech tchoře
obr.č.2 Tchoř
SULFIDY
• organické sloučeniny, v nichž jsou na atomu síry vázány dva
uhlovodíkové substituenty
• sirné analogy etherů
• Obecný vzorec R – S – R´
např.
CH3-S-CH3
C6H5 – S – CH3
dimethylsulfid
fenyl(methyl)sulfid
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI
• ostře páchnoucí kapaliny
• teploty varu ve srovnání s ethery vyšší
• ve vodě nerozpustné
• rozpustné v ethanolu a diethyletheru
REAKCE - OXIDACE
1. mírnými ox. činidly (jodistany) - vznikají sulfoxidy
CH3 S CH2CH3
NaIO4
ethylmethylsulfid
O
CH3 S CH2CH3
ethylmethylsulfoxid
2. peroxidem vodíku - vznikají sulfoxidy a při přebytku peroxidu
vznikají sulfony
O
O
H2O2
CH3 S CH2CH3
H2O2
CH3 S CH2CH3
CH3 S CH2CH3
O
3. silnými ox. činidly (HNO3) - vznikají sulfony
CH3 S CH2CH3
HNO3
O
CH3 S CH2CH3
O
ethylmethylsulfon
VÝZNAM A POUŽITÍ
• diallyl sulfid CH2 = CH – CH2 – S – CH2 – CH = CH2
obsažen v cibulové a česnekové silici
• 2,2´- dichlordiethylsulfid (yperit)
hustá olejovitá kapalina, bojová chemická látka vyvolávající na
pokožce puchýře
Cl – CH2 – CH2 – S – CH2 – CH2 – Cl
obr.č. 3 Účinky yperitu
ÚLOHA
• Vyhledej informace o původu, vlastnostech a
účincích yperitu. Využij:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Yperit
• Zpracuj jako krátký referát
Použité informační zdroje
Obrázky
[1] [online]. [cit. 2013-03-20]. Dostupné z
http://www.infovek.sk/predmety/chemia/externe/majka/cistiaceprostr.gif
[2] [online]. [cit. 2013-03-20]. Dostupné z http://www.nasepriroda.cz/incimgs2/npr201001-0005_05_5.jpg
[3] [online]. [cit. 2013-03-20]. Dostupné z http://cs.wikipedia.org/wiki/Yperit
Literatura
KLOUDA, Pavel. ANNA JANECZKOVÁ. Organická chemie. druhé. Ostrava: Pavel Klouda,
2001. ISBN 80-86369-04-8.
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační
číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A
FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO
V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a
státním rozpočtem České republiky.

similar documents