Prof. Dr. H.-U. Reißig Organische Chemie I 11.01 Homologe Reihe gesättigter, unverzweigter Carbonsäuren C

Homologe Reihe gesättigter, unverzweigter Carbonsäuren C

H

O

systematischer Name

(Trivialname)

Konstitution Siedepunkt [°C]

Methansäure

(Ameisensäure) H C

OH O

101

Ethansäure

(Essigsäure) H

C C

OH O

118

Propansäure

(Propionsäure) H

C CH

CO

H 141

Butansäure

(Buttersäure) H

C CH

CH

CO

H 163

Pentansäure

(Valeriansäure) H

C CH

CH

CH

CO

H 186

Hexansäure

(Capronsäure) H

C (CH

)

CO

H 206

Schmelzpunkt [°C]

Octansäure

(Caprylsäure) H

C (CH

)

CO

H 17

Decansäure

(Caprinsäure) H

C (CH

)

CO

H 32

Dodecansäure

(Laurinsäure) H

C (CH

)

CO

H 44

Tetradecansäure

(Myristinsäure) H

C (CH

)

CO

H 58

Hexadecansäure

(Palmitinsäure) H

C (CH

)

CO

H 63

Octadecansäure

(Stearinsäure) H

C (CH

)

CO

H 72

Acidität von Chlorcarbonsäuren

O H

R CO

H + R CO

+ H

O

pK

= – log K

K 0 /

K

= K · [H

O] =

[R-CO

H]

[R-CO 0

] [H

O ] /

10

· K

pK

[25 °C]

Vergleich: H

C

OH O

1.8 4.75

Cl CH

C OH O

140 2.85

CH C OH Cl O

Cl

3300 1.48

Cl

C C OH O

20000 0.70

Cl CH

CH

C OH O

10 4.00

Cl CH

CH

CH

C OH O

3 4.52

Reaktivität von Carbonsäurederivaten

R Cl O

R O R

O O

R O

SR'

R

OR' O

R

OH O

R N O

R

R''

R O O Carboxylat-Ion

Carbonsäurechlorid

Carbonsäureanhydrid

Carbonsäurethioester

Carbonsäureester

Carbonsäure

Carbonsäureamid

Zunahme der Reaktivität

gegenüber Nucleophilen

0

Natürliche vorkommende Carbonsäureester: Aromastoffe

Ameisensäure-ethylester

(Rumaroma)

H O

O

Essigsäure-(3-methylbutyl)ester

(Essigsäure-isoamylester, birnenartig)

O O

Buttersäure-ethylester

(in vielen Früchten)

O O

3-Methylbuttersäure-(3-methylbutyl)ester

(Isovaleriansäure-isoamylester, Bananen)

O O

Natürlich vorkommende Carbonsäureester: Wachse (= Ester aus langen Fettsäuren und langen Fettalkoholen)

Palmitinsäure-cetylester

(Walrat) H

C (CH

)

C O (CH

)

CH

O

Palmitin säure-myricylester

(Bienenwachs) H

C (CH

)

C O (CH

)

CH

O

Cerotinsäure-myricylester

(Bienenwachs, Carnaubawachs) H

C (CH

)

C O (CH

)

CH

O

Cerotinsäure-cerylester

(Cerotinsäure-cerylester) H

C (CH

)

C O (CH

)

CH

O

Natürlich vorkommende Ester des Glycerins

O CH CH

CH

O C

C O

O R

R

O

C O R

O O P

O O NR

O

O O

O

cis

9 10

/ 0

Stearinsäure

(C₁₈)

Ölsäure

(C₁₈)

Fette

nur unverzweigte, lange Carbonsäuren mit gerader Zahl von Kohlenstoffatomen (C

, C

, C

, C

, C

)

Glycerinphosphatide (Phospholipide)

(Zellmembran)

R = H: Kephaline

R = CH

: Lecithine

Verteilung der Fettsäuren (%) in Fetten und Ölen

gesättigte Fettsäuren Butter Schweine -fett

Rinder- talg

Waltran Olivenöl Leinöl

C

Buttersäure 3

C

Capronsäure 1

C

Caprylsäure 2

C

Caprinsäure 3

C

Laurinsäure 4 0.1

C

Myristinsäure 2 2 2 6 0.5

C

Palmitinsäure 25 26 27 18 10 5

C

Stearinsäure 9 15 27 2 3 5

ungesättigte Fettsäuren

cis-Doppel- bindungen

C

Ölsäure 1 30 42 39 38 77 25

C

Linolsäure 2 4 14 2 9 18

C

Linolensäure 3 46

C

2-5 0.3 1 0.1 11

C

0.3 1 6

Tensid-Klassen

(Wasch- und Netzmittel, Detergentien)

O O HO

HO

OH OH O

O

OSO

Na SO

Na

N O

C O H

CH

O O

H N

C H

CH

CH

Cl

O O

OH OH

hydrophiler Teil

Anionische Tenside hydrophober Teil

"Seife"

Fettalkoholsulfonate

Alkylbenzolsulfonate

Kationische Tenside

Amphotere Tenside

Nichtionische Tenside

Fettalkoholpoly- ethylenglykolether

Alkylglucosid

"Invertseife"

Monocarbonsäureester von Polyalkoholen

Na / 0

0 / 0 /

/ 0

n

/ 0

n

Querschnitt durch ein Vesikel

Querschnitt durch eine Seifenblase

Dicarbonsäuren

systematischer Name

(Trivialname)

Konstitution Schmelzpunkt [°C]

Ethandisäure

(Oxalsäure)

HO

C CO

H 190

Propandisäure (Malonsäure)

CO

H

HO

C 136

Butandisäure

(Bernsteinsäure)

CO

H

HO

C 188

Pentandisäure

(Glutarsäure) HO

C CO

H 99

Hexandisäure

(Adipinsäure)

CO

H

HO

C 153

(Z)-Butendisäure

(Maleinsäure) HO

C CO

H

139

(E)-Butendisäure

(Fumarsäure)

CO

H

HO

C 300

1,2-Benzoldicarbonsäure

(Phthalsäure)

CO

H CO

H

191

1,4-Benzoldicarbonsäure

(Terephthalsäure) HO

C CO

H

300

Polyester

Weltproduktion 2004: ca. 24

10

t

Terephthalsäuredimethylester

190 – 200 °C – CH

OH O

H OH

O

O O

O CH

C

H

O

H OH

Glykol

··· + + + + ···

O O

O

O O

O O

O O

O O

O O

Terylen

, Trevira

n

Polyamide

Weltproduktion 2004:ca. 4

10

t

N H

OH O

H

O N H O

N H

N H

N H

H N O

O

O

O N H

H N

N H

N H O

O

O

O H

OC CO

H

N

H

NH

ε-Caprolactam ε-Aminocapronsäure

Spur H

O als Katalysator

Perlon

n

n Nylon

Adipinsäure 1,6-Hexandiamin

(Hexamethylendiamin)

Erhitzen – H

O

+ + ···

··· +

Fadenstruktur von Nylon

H H

H H

N N

N N

O

O

O

O

O

H H

H H

N N

N N

O

O

O

O

N O

H H H

N N

N N

O

O

O

O

O

H H

∫

∫

∫ ∫

∫

∫

H-Brücken als "molekularer Klebstoff"

Kohlensäure und Derivate

C O O

H NH

O C O C

O O

H OH

H

O

NH

H

O

C OH N

N

H C O

Tautomerie

Cl C Cl O

C O

Cl OMe C

O OMe MeO

R

OH R

N C O O R

C O NH R

N H

C

NH

NH

NH

N C NH

CH

OH HCl CH

OH HCl C

O N

H

NH

NH

Kohlensäure

Carbaminsäure

Kohlendioxid

+

+

+

Cyansäure

Isocyansäure

Phosgen Kohlensäure-

dimethylester Chlorkohlensäure-

methylester Urethan

+ ^Isocyanat

Guanidin

+ Cyanamid

Harnstoff

+

Polycarbonat

O C

H OH

CH

CH

Cl C Cl

O

C OH

O H

CH

CH

C CH

CH

O O C

C CH

CH

O O C

O O

O C

CH

CH

+ + + ···

Phosgen "Bisphenol A"

... ...

Polykondensation – HCl

n

Makrolon

(BAYER)

··· +

Polyurethane

Weltverbrauch 2002: ca. 9

10

t

N H ^O

O

O ^{O N}

H

O

O

O N H

N H O

n O

H ^OH O C

8

N N C

18

O H O ^OH

Polyaddition

unverzweigte Ketten

··· + + + + ···

Diisocyanat bifunktioneller

Alkohol