Sylabus k přednášce chemie pro biology (1.r) - organická chemie

Základní pojmy

Co je organická sloučenina

C,H,O,N,S,P,...
kovalentní vazby, vaznost (4-vazny C, 1-vazny H, 2-vazny O,S,...)
fyzikální vlastnosti(nízký b.t., b.v.; rozp. v org.rozp., tepelná nestabilita, hořlavost, jedovatost...)
přírodní - podst. čast organismu, syntetické - léčiva, plasty, vlákna, pesticidy, detergenty, poh.látky,...

Izomerie

konstituční isomerie (sumární vzorec, topologie)
geometrická isomerie (u cyklu, alkenu: trans,cis; E,Z)
stereoisomerie (Fisherova projekce, R,S, enantiomery, diastereomery)
konformace (Newmanova projekce, zákrytova/nezákrytová, cyklohexan)

Vazby v organických sloučeninách

jednoduché vazby (alkany)
nasobné vazby

dvojné (alkeny)

isolované
kumulované
konjugované (barevnost, aromaticita)

trojné (alkiny)

polarita vazeb:

nepolární vazby (atomy se stejnou či blízkou polaritou)
polární vazby (atomy s rozdílnou polaritou) - parciální náboje, dipol. moment

aromatické sloučeniny

nenasycené cyklické sloučeniny
konjugované dvojné vazby, delokalizované pi elektrony, 4n + 2, delokalizační energie
rezonanční struktury
aromatické kruhy (cykly, jádra)

Rozdělení organických sloučenin

uhlovodíky
deriváty uhlovodíků = uhlovodíkový zbytek (odtržením H) + funkční skupina

Rozdělení uhlovodíků

nasycené, nenasycené
acyklické - nerozvětvené rozvětvené - cyklické - monocyklické polycyklické (bi, tri..)
aromatické, aromatické kondenzované - alicyklické, alifatické

Rozdělení derivátů uhlovodíků

R-X halogenid
R-OH hydroxysloučenina, alkohol
R-O-R' ether
R-SH hydrogensulfid, thioalkohol, merkaptan
R-SR' sulfid, thioether
R-SO3H sulfonová kys
R-NH2 amin (prim,sec,terc)
R-NO2 nitro
R-NO nitroso
R-NCO isokyanát
R-CO-R' karbonylová slouč. (keton, R'=H ... aldehyd)
R-COOH karboxylová slouč
R-COOR' ester
R-CONH2 amid
R-CN nitril

Názvosloví organických sloučenin

triviální (původ - přír. materiál (citron.kys), barva (porfyrin), chuť (glycerin)
systematické - morfémy , předpony, přípony, slov.základy, číslovk. předpony, lze odvodit vzorec sloučeniny
dvousložkové, radikálově funkční (methylalkohol, diethylether, ethylchlorid, trimethylamin...)
substituční (viz další sekce)

Systematické substituční názvosloví

a) Vyhledání základního názvu:

- nerozvětvený acyklický nebo cykl. uhlovodík, nejdelší = hlavní řetězec Př: methan - dekan cycklopropan až cyklohexan benzen, naftalen, anthracen, fenantren (číslování)

b) Vyznačení přítomnosti strukturních složek

- uhlovodíkové zbytky, Př: methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sek.butyl, terc.butyl, methylen, ehtylen, propylen, trimethylen, vinyl, allyl, benzyl cyklopentyl, cyklohexyl, fenyl, 1(2)-naftyl, 1,2-fenylen,
funkční skupiny (předpona nebo zakončení)
poloha zbytků a skupin vyznačit číslicemi, lokanty, počet stejných skupin násobící předpony (di-, tri-, tetra-), jednovazné zbytky zakončení -yl, násobné vazby -en,-in místo -an, přednostně zakončení fční skup.

c) Konečná úprava - připojení předpon a zakončení k základnímu názvu, udání polohy a počtu strukt. složek př: 2-methylpropan, 1-buten, 2-ethyl-1,3-butadien, butanal, 5-hexen-3-on, 3-hydroxypropanal, 1,3,5-trinitrobenzen, 6-brom-2-naftol, cyklohexankarboxylová kyselina

Předpony a zakončení názvů některých funkčních skupin:

-COOH	karboxy-	-ová kyselina karboxylová kyselina*
-SO3H	sulfo-	-sulfonová kyselina
-COOR	alkoxykarbonyl-	-alkyl -oát -alkyl -karboxylát
-CONH2	karbamoyl-	-amin -karbamid*
-CN	kyan-	-nitril -karbonitril
-CHO	oxo-	-al -karbaldehyd
-CO-	oxo-	-on
-OH	hydroxy-	-ol
-SH	merkapto-	-thiol
-NH2	amino-	-amin
-X	halogen-	-
-NO2	nitro-	-
-NO	nitroso-	-
-OR	alkoxy-	-

Obecné systematické názvy uhlovodíků, jejich zbytků a derivátů

alkany, alkeny, alkiny, alkadieny, cykloalkany, bicykloalkany, areny. alkyl, alkenyl, alkinyl, cykloalkyl, aryl

Názvy jednoduchých alkanů tvořené pomocí předpon

n-, iso-, neo- alkany.
Označování derivátů benzenu pomocí předpon
o-, m-, p- ... dichlorbenzen, nitrotoluen, p-aminbenzoová lépe 1,2- , 1,3- , 1,4-

Homologické řady členy se liší o -CH2-, roste b.v.

Přehled organických sloučenin

Alkany a cykloalkany

CnH2n+2x (x = 1 .. -y)
Reakce:

Oxidace a) hoření, spalování, úplné - H2O, CO2, neúplné - CO motory, kotle, ... b) katalyzovaná oxidace - kyslík. deriváty - karbox.kys., ketony..
Chlorace radikálová, alkan + Cl2 + UV inic., teplo, směsi mono-, poly- chlorderivátů (př. chlormethany, benzylchlorid)
Sulfochlorace SO2 + Cl2, akansulfonylchloridy - sulfonové kys. (detergenty) Kakování technol.význam, rozklad v nepřít. O2 a) termické - krátkodobě na 900 stupňů b) katalytické - 400 - 600 stupňů produkty - nižší uhlovodíky, velké množ. ethylenu, propylenu Cykloalkany (cyklopropan, cyklobutan) - reaktivita díky pnutí v kruhu, jinak reakt. stejná.

Zástupci:

Methan: zemní plyn, geochem. přem. uhlí, mikrobiál. rozklad celulosy, součást bioplynu
Ethan, Propan, Butan: v malých množstvích v zemním plynu, chemické suroviny, propan- butan - palivo Petrolether(l): směs 5-6 C alkanů, frakční destilace ropy, rozpouštědlo
Cyklohexan(l): ropa, rozpouštědlo, výroba polyamidů

Alkeny

C=C vazba, C H atomy
Reakce:

radikálové (jako alkany)
reakce na dvojné vazbě:

a) adice: hydrogenace (radikálová, katalytická - Pt, Pd, Ni) adice halogenovodíků (HCl, propen, Markovnikovo prav., elektrofilní) adice halogenů (Br2, propen, důkaz C=C - bromová voda) H2SO4, hydrogensulfát, hydrolýzou alkohol
b) oxidace O2, kat. - propylenoxid O3, hydrolýza - formaldehyd, acetaldehyd studený vodný KMnO4 - propylenglykol teplý vodný KMnO4 - kys. mravenčí, kys. octová
c) polymerace - průmyslově význ., polyethylen, polypropylen

Zástupci:

Ethylen, ethen: pyrolýza zemního plynu, výroba polyethylenu, ethanol, ethylchlorid, ethylenoxid, ethylendichlorid, ethylbenzen, acetaldehyd, další látky.
Propylen: obdoba ethylenu.

Alkadieny

izolované dvojné vazby - obdoba alkenů
konjugované dvojné vazby - adice 1,2 a 1,4 polymerace

1,3-Butadien: dehydrogenace C4 uhlovodíků, výr. syntetického kaučuku
Isopren, 2-methyl-1,3-butadien, základ isoprenoidů, synt. kaučuk

Alkiny

Reakce: radikál. I elektrofil adice - alkeny - adice alkiny

a) adice vodíku (H2, Pt, Pd, Ni), Lindlar. katalyz. - alken, jinak alkan
b) HCl, vinylchlorid, dichlorethan
c) Br2, důkaz nenasyc.
d) H2O - acetaldehyd (H2SO4, Hg2+, vinylalkohol, tautomerie, keto-enol forma) karbidy, acetylidy

Acetylen: pyrolýza methanu, dříve hydrolýzou CaC2 , výroba vinylchloridu, vinylacetátu, sváření, acetylidy - výbušné

Areny

nejméně jeden aromatický kruh
Reakce:

a) radikálové hoření chlorace - HCH hydrogenace H2, Ni - cyklohexan
b) elektrofilní substituce aromatického kruhu di-subtituce - vliv substituentu: 1. řádu - ortho, para (alkyl, halogen, OH, NH2) 2. řádu - el.deficit - (SO3H, NO2, COOH) meta Př: benzen + Br2, FeBr3, H2SO4 80° HNO3 RX, AlCl3 RCOX, AlCl3
c) oxidace na postraním řetězci - karboxylová kys. (KMnO4, průmyslově O2, katal.) na jádře: naftalen - ftalanhydrid (O2, kat.) anthracen - anthrachinon (CrO3, HOAc)

Zástupci:

Benzen: b.v. 80°, karcinogen, z ropy, katal. dehydrog. cyklohexanu, karbonizace uhli (malá část). Moderní způsob - dehydromethylace toluenu. Rozpouštědlo, surovina pro výrobu org. slouč.
Toluen: z ropy, karb. uhlí. Použ. jako benzen. TNT.
Styren: z benzenu přes ethylbenzen, použ. - polystyren.
Kumen: isopropylbenzen, benzen + propylen,. Výr. acetonu, fenolu.
Xyleny: dimethylbenzeny, rozpouštědla, suroviny pro výr. dikarboxyl. kyselin
Naftalen: dříve karbonizací uhlí, dnes petrochemicky. Surovina, hl. kys. ftalová.

Halogenové deriváty

RX, alkyl nebo aryl halogenidy.
Alyl mnohem reakt. než aryl (s vyjímkou vinyl. typu). Reakt. stoupá F<< Cl < Br < I
Reakce:

a)nukleofilní substituce Sn1, Sn2

Př: ethylbromid + OH- EtO- NH3 CN- SH- H-

b) eliminace (půs. bazí, OH-, tBuO-), hl. u terc. halog., méně u sek.
c) přípr. Grignardových slouč., reakce s: HX, RCOR'

Zástupci:

Methylchlorid: chladicí zařízení, methylační činidlo v org. synt.
Methylendichlorid: rozpouštědlo
Chloroform: rozpouštědlo, dřívě narkóza
Tetrachlor: rozpouštědlo, dříve hasicí přístr.
Trichlorethylen: chem. čištění,
Vinylchlorid: plasty
Chloropren (2-chlor-1,3-butadien): kaučuk
Chlorbenzen: syntézy
Tetrafluorethylen: teflon
Jodoform: dezinfekce

Nitrosloučeniny

RNO2, rezonanční struktury
ArNO2 významější
Reakce:

redukce na NH2 (H2 + kat, nebo Fe + HCl)
red. v alk. prostř: ArNO nitrosoAren, ArNHOH arylhydroxylamin, ArN=NAr azoaren

Zástupci:

Nitrobenzen: nitrací benzenu, výroba anilinu
Trinitrotoluen (TNT): průmyslová, vojenská trhavina

Aminy

Deriváty amoniaku
Primární, sekundární, terciární
Reakce:

a) zásadité vlastnosti: bazické vodné roztoky (arom. aminy méně bazické, konjug N el.páru), tvoří soli s kyselinami Př: + HCl, H2O
b) nukleofilní vlastnosti: alkylace N atomu Př: + MeCl, kvartérní aminy - soli, hydroxid (Ag2O)
c) arylamin + HNO2 - diazoniové soli

+ H2SO4 - fenol
+ Cl-,Br-, Cu1+ (Sandmayerova reak.) = ArX
+ I- = ArI
+ ArNR2, nebo ArOH (kopulace) = azobarviva

Zástupci:

Methylamin, dimethylamin, triethylamin: zapáchají, org. syntéza.
Hexamethylendiamin: synt. vlákna
Anilin: jedovatý, na vzduchu tmavne, surovina pro přípravu arom. slouč.
p-Fenylendiamin: součást fotograf. vývojek

Hydroxysloučeniny

ROH - alkoholy
ArOH - fenoly
OH - kyselý vodík, vodíkové vazby, polarita, rozp.ve vodě (nižší alk.), vyšší bod varu

Alkoholy

Primární, sekundární, terciární
2 OH = Dioly (vyjímečně geminální = hydrat. aldehydy)
Vinyl alkoholy - přesmyk na karbonylové slouč.
Reakce:

a) s alk. kovy, silnými bázemi - alkoholáty : - hydrolýza vodou na alkoholy - nukl.subst. s alkyl halogenidy ( ethery )
b) se silnými anorg.kys. - oxoniové soli: - hydrolýza vodou na alkoholy - eliminace nebo esterif. při zahř.
c) oxidace - CrO3: prim. OH - aldehyd - karb.kyselina sek. OH - keton terc. - nereaguje - katal. dehydrogenace prim.alk. na aldehydy
d) esterifikace - s karbox.kys., anogr.kys.

Zástupci

Methanol: jedovatý, mís.s vodou, výr. ze synt. plynu, použ. rozpouštědlo, výr. formaldehydu, methylesterů
Etanol výr. fermentací glukosy, hydratací ethylenu, desinf. úč., použ. rozpouštědlo,výr. acetaldehydu, ethylchloridu, ethylesterů, lihoin. Denaturace (benzin).
Cyklohexanol: příp. oxidací cyklohexanu, katal. hydrog. fenolu. Výr. syntetických vláken.
Ethylenglykol: výr. z ethylenoxidu, jedovatý, použ. nemrznoucí směsi, plasty.
Glycerol (dříve glycerin): nejedovatý, kosmetika, potravinářství , farmacie, glyceroltrinitrát (nesprávně trinitroglycerin) - výbušnina, lék.

Fenoly (252)

Kyselejší než alkoholy (soli s hydroxidy), fenoláty
di OH v ortho, para poloze - snadná oxidace - chinony (benzochinony)
Zástupci:

Fenol: bezb. látka, tmavne na vzduchu, leptá kůži, přípr. z černouh. dehtu, alkal. tavení chlorbenzenu, z kumenu. Výr. arom. slučenin, plastů. Nitrací kys. pikrová - výbušnina.
Kresoly: der. toluenu, dezinfekce
Pyrokatechol (1,2-benzendiol), Hydrochinon (1,4-benzendiol): složky fotogr. vývojek.
Resorcin (1,3-benzendiol): dermatologie
1-Naftol, 2-naftol - surofiny pro výrobu barviv.

Ethery

R-O-R' , těkavější než izomerní alkohly - nejsou H vazby.
Tvoří výbušné peroxidy radikál. reakcí s kyslíkem.
Málo reaktivní k iontovým činidlům.
Reakce:

a) silné kys.: oxoninové soli, hydrolýza zpět na ethery, zahř. - eliminace
b) štěpení HI na alkohol a alkyljodid

Zástupci:

Diethylether: hořlavá kap., část. rozp. ve vodě. výr. dehydratací ethanolu. Narkotické účinky.
Ethylenoxid: jedovatý plyn, hydrolýzou vzniká ethylenglykol

Karbonylové sloučeniny

CO skupina, polární, nukleofilní i elektrofilní reakce, vliv na alfa vodíky - zvýš. kyselosti
Aldehydy R-CHO - reaktivnější než ketony

a) oxidace na karb. kyseliny. (CrO3, Ag(NH3)2+, Cu2+) Tollens, Fehling čindla - důkaz aldehydů
b) redukce na alkoholy (NaBH4)

Ketony R-CO-R

a) redukce na alkoholy
b) methylketony + X2 + NaOH = haloform + karb.kys. (jodoformová reakce, důkaz methylketonů, ethanolu)

Společné reakce:

a) adice nukleofilní O, N, S slouč., Grignardových slouč. - acetaly - oximy - aldolizace (př. acetaldehyd) - Grignard. sl. (př. EtMgI)

Zástupci:

Formaldehyd: plyn, dezinf.úč., rozp. ve vodě (formalín, 40%), výr. katal.ox nebo dehydrog. methanol Výroba plastů. polymer. na paraform (polyoxymethylen).
Acetaldehyd: páchne, těkavý, polym. na paradehyd. Výr. oxidací ethanolu, nižších alkanů,, ethylenu, hydratací acetylenu. Výr. kys. octové, 1-butanolu,...
Benzaldehyd: vůně hořké mandle, výr. oxidací toluenu, synt. arom. látek. Oxiduje se na vzduchu.
Aceton: rozpouš., výr. oxidací propanolu, z kumenu
Cyklohexanon: výr. ox. cyklohexanu. Výr. synt. vláken.

Karboxylové kyseliny

-COOH, karboxylová skupina, mono-, di-, tri-,...
nekyselejší org. slouč., delokalizace - rezonanční struktury,
Reakce:

soli, hydrolýza
esterifikace, kyselá esterifikace/hydrolýza,
dekarboxylace (malonová, 15O stupňů)
dehydratace na anhydridy (ftalová)
termální cyklizace na keton (adipová na cyklopentanon)

Zástupci:

Mravenčí kyselina, b.v. 100, leptá, mísí se s vodou, výroba: CO + NaOH, tlak, anorg. kys. konzervace potravin
Kys. octová, oxidací acetaldehydu, alkanů, rozpouštědlo, acetylační činidlo, ocet
Kys. máselná, butnová, zapáchá, pot, žluklé máslo
Palmitová k.(C16), Stearová k. (C18), olejová (C9+9), ve formě esterů s glycerolem v tucích, rostl. olejích.
K. štavelová, krystalická, jedovatá,. Oxiduje se KMnO4 na CO2, (analatické stanovení)
K. adipová, oxidací cyklohexanolu, nebo cyklohexanonu. Výr. syntetických vláken.
K. maleinová, cis-butendiová, katal. oxidace benzenu, výroba plastů
K. benzoová, oxidací toluenů, konzervační prostředek, surovína pro výr. arom.slouč.
K. ftalová, katal. ox. naftalenu, o-xylenu, výr. plastů
K. tereftalová, oxidací p-xylenu, výr. syntetických vláken.

Funkční deriváty karboxylových sloučenin

Modifik. karboxyl, R-C=O - acyl, Př: formyl, acetyl

halogenidy RCOCl -> octová k., ethylacetát, acetamid
anhydridy RCOOCOR - tytež produkty
estery Kapaliny (nižší), voní, hydrolýza půs. bazí, kys., amidy půs. aminů
amidy, nitrily meziprodukty org. syntéz, rozpouštědla

Př:

Acetylchlorid, acetanhydrid - acetylační činidla (morfin - heroin)
Ftalanhydrid - výr. plastů
Formamid, DMF - rozpouštědla
Acetonitril - jedovatý, rozpouštědlo
Akrylonitril - jedovatý, výroba syntetických vláken
Ethylacetát, butylacetát - rozpouštědla
Vinylacetát - adící k.octové na acetylen, příprava polyvinylacetátu, polyvinylalkoholu
Estery k. akrylové, methakrylové - výroba plastů
Estery vyšších karbox. kys. (mastných k.) s glycerolem - triacylglyceroly (glyceridy), zákl. složka tuků a rostl. olejů.
Estery kys. ftalové - změkčovadla plastů

Substituční deriváty karboxylových kyselin

modifikace postr. řetězce karbox. k., na kterémkoli uhlíku molekuly (alfa, beta...)

halogenkyseliny kyselejší, reaktivní
aminokyseliny zásaditá skupina - betain , izoelektrický bod, vliv pH
alfa-aminokyseliny - složky bíkovín, metabolické procesy
hydroxykyseliny, př:

výskyt v ovoci (jablečná), vznik laktonů (př. hydroxypentanová kys.)
vinná, mléčná (optické izomery)
salicylová k., acetylací - acylpyrin

ketokyseliny

př.: kys. pyrohroznová, biochemické procesy k. acetoctová

Deriváty kyseliny uhličité

Fosgen, COCl2

reakt. plyn.,
reakce:

- hydrol. na vzduchu (H2O) na CO2, HCl
- ROH - dialkylkarbonát, použ. v chem. syntéze
- NH3 - močovina, výr. plastů, přísada do krmiva skotu, hnojivo, synt. léčiv, odpadní prod. metabolismu savců.

Heterocyklické sloučeniny

Cykl. slouč. obsahují alespoň jeden heteroatom (jiný atom než než uhlík, alespoň dvojvazný, běžěně: O, S, N), často aromatický charatkter.
Př.:

ethylenoxid - průmysl,
pyrrol
furan
thiofen
imidazol
pyridin
piperidin
4H-pyran
pyrimidin
indol
chinolin
purin

Reakční mechanismy

Popis průběhu přeměn výchozích látek v produkty všetně popisu struktur meziproduktů. Nesmí být v rozporu s žádným experimentálně zjištěným poznatkem o studované reakci. Usuzuje se hlavně ze závislosti reakční rychl. na koncentraci vých. látek. Mechanismy formálně podobných reakcí mohou být rozdílné, a naopak.
Elektronové posuny v molekulách

Posun elektronů pí, sigma a volných el. párů vlivem strukturních prvká v molekule.
sigma - indukční efekt pi, nevaz.el.páry - mezomerní, konjugační efekt
Indukční efekt

kladný (+I) - atomy, skupiny, odpuzující elektrony (kovy, vodík)
záporný (-I) - elektroneg. atomy. (Cl, O,..), atomy nesoucí kladný náboj efekt slábne s rostoucí vzdáleností (počtem vazeb)
(Př. kys. chloroctová, kyselost) Přeškrtnutá šipka od + k -

Mezomerní efekt (rezonanční)

kladný (+M) OH, Halogeny, NR3 (př. vinylchlorid)
záporný (-M) y- NO2

Delokalizace elektronů, snížení energie, rezonanční struktury fenoláty X alkoholáty anilin X alif. aminy

Radikálové substituce (Chlorace methanu) u látek s koval. vazbami,

- iniciace (teplo, UV zář., iniciátory)
- propagace (tisíce kroků na jeden radikál, řetězová reakce)
- terminace

Elektrofilní substituce (nitrace benzenu)

pi-komplex,
sigma-komplex,
eliminace H - rearomatizace

Nukleofilní substituce (MeI, OH-)

hl. primární, ev. sekundární alkylhalogenidy - Sn2, terc. - Sn1
Eliminace (Alkohol, H2SO4)
alkoholy, H2SO4. halogenovodiíky (terc., ev. sec.), báze

Elektrofilní adice (C=C, HBr)

na násobné vazby, halogeny, halogenovodíky, kyseliny
Markovnikovo pravidlo - regioselektivní reakce (pouze hydrobromace možná proti pravidlu - radikálově)

Nukloefilní adice (C=O, NH2OH, aldolová kondenzace)
Esterifikace, hydrolýza (kys. katal)
Přesmyky (prim na terc. karbokat, Beckman (272))

Př: 1-jod-2,2-dimethylpropan -> 2-Me-2-butanol (Sn1 s přesmykem) beckman na cyklohexanonoximu

Organická chemie v moderní společnosti

Suroviny - fosilní (pravěké) = zemní plyn, ropa, uhlí - recentní (současné) = dřevo, brambory, živočišné tkáně, aj.
Zemní plyn

u ropy i bez, směs uhlovodíků, >=75% methanu, + CO2, složení kolísá
Použ.: palivo, výroba slouč (chlor. methany, H2, HCN, CS2, acetylen, saze) pyrolýzou vodní parou katal. oxidy Co,Ni, 700 st. Celsia - syntézní plyn : směs H2, CO

Ropa

Nafta, hnědá až černá olej. kapal., menší hustota než voda. Směs alkan ů, cykloalkanů a arenů, poměr se liší. Někdy S, N - horší zpracování. Naleziště - Perský, Gunejský záliv, Kaspické moře, Sahara, Indonésie, Severní a Střední Amerika. Doprava tankery, ropovody.
Zpracování - filtrace, destilace

- uhlovodíkové plyny, - benzínové frakce (do 180°C) - petrolejová frakce (260°C) - plynový olej (400°C) - destilační zbytek
Uhlovodíkové plyny: propan, butan - palivo, chem. surovina
Benzínová frakce - palivo do zážeh. motor., chem. surov., rozp.
Petrolejová frakce - vytápěnlí, palivo pro plynové turbíny, krakování
Plynový olej = motorová nafta - krakování, palivo pro diesly
Destilační zbytek = mazut - topení, - vakuová destilace - oleje, tuhý zbytek = asfalt (silnice, izolace proti vlhkosti)

Petrochemie

zpracování zemního plynu, ropy pro potřeby chem. průmyslu. Výr. přes 90% v praxi použ. slouč. Krakování - ethylen, propylen (a další) - vých. slouč. syntéz

Uhlí

Hornina, geochem. přeměny rostlinných zbytků (desítky až stovky milionů let). Směs vysokomol. látek o ne zcela objasěné struktuře. Převládá C, pak H, O, N, S. Minerální látky - popel.
Druhy (podle stáří ): - hnědé - černé - antracit
Použití:

- palivo (síra - kyselé deště)
- chemická surovina
- vysokoteplotní karbonizace černého uhlí 900°C, za nepříst. kyslíku:
Karbonizační plyn - H2 (60%), Methan (25%), CO (5%) použití - svítiplyn
Dehet - kapalný produkt, několik set org.slouč., některé se izolují (naftalen a vyšší areny
Koks - pevný zbytek, kvalitní palivo, redukční prostředek

Plynárny - zaměřeny na plyn Koksárny ...
Zplyňování uhlí - přeměna v plynné palivo

- generátorový plyn - 1000°C, vhánění směsi vzduchu a vodní páry do generátoru naplněného uhlím
- vodní plyn - rozklad pouze vodní parou

Syntetické polymery

Makromol. slouč. s Mr desítky až stovky tisíc. Strukturní jednotka = mer, pravidelně se opakuje.
Úprava syntetických polymerů vhodnými přiměsemi -> plasty.
Plasty - pevné, tvarovatelné, lehké, snadno se obrábějí, většinou dobré tepelně izolační vlastnoti. Téměř nepodléhají korozi - výhodné pro trvanlivost, nevýhodné ekologicky. Výroba syntetických vláken.

Termoplasty - teplem měknou, ochlazením původní vlastnosti. Řetězce nepropojené.
Reaktoplasty - zahříváním neměknou, rozkládají se. Řetězce zesíťovány (jedna gigantická makromolekula).
Elastomery - lze natáhnout až na 10ti násobek původní délky, po uvolnění se vrací do původního stavu (kaučuky)

Polyreakce lze dělit podle průběhu na

Řetězcové - spojování mol. obs. alespoň jednu dvojnou vazbu, iniciovány radikálovými katalyzátory. Výchozí látky se nazývají monomery.
Stupňovité reakce (krokové) vých. slouč. se nejprve spojují v menší či větší celky, které se pak spojujíc v makromolekuly

v praxi se dělí na

Polymerace: řetězová polyreakce, př. vinylchlorid
Kopolymerace : více monomerů
Polykondenzace stupňovitá reakce, reakce dvou typů sloučenin, každá obsahuje alespoň dvě reaktivní skupiny, při vzájemné reakci odštěpování molekul nízkomolekulární sloučeniny (např. voda, alkohol) Př. hexamethylendiamin + kys. adipová -> polyamind 6,6 + H2O
Polyadice - podobná polymeraci, neodštěpuje se žádná slouč., ale jde o reakci stupňovitou Př: 1,4-butandiol + 1,6-hexamethylendiisokyanát -> polyurethan (polyadukt)

Všechny produkty předchozích reakcí se řadí k syntetickým polymerům (i když skutečnou polymerací vzniká jen první).
Použití: - výroba plastů přídavkem aditiv: změkčovadla - vláčnost, stabilizátory (např antioxidanty) pigmenty - barví plniva - zvětšení objemu

Přehled důležitých plastů

a) polymerace

polyethylen vysokotlaký; nízkotlaký - kvalitnější, Zieglerovy katal. AlR3, TiCl4 vedle PVC a polystyrenu nejrozšířenější použití - lahve, hadice, potrubí, folie (obaly) polypropylen výroba a použ. podobná ethylenu, výroba i syntetických vláken
polyvinylchlorid PVC, za teple výborně tvarovatelný. Neměkčený - Novodur - trubky, tyče desky, instalační materiál, spotř. zboží. Měkčený -Novoplast - folie, filmy, hračky, podlahové krytiny, umělé kožešiny, koženky Kopolymerací s vinylacetátem - plast pro výrobu gramof. desek
polyakrylonitril samotný se obtížně zpracovává, proto kopolymery s vinylchloridem - textilní vlákna
polystyren výroba spotřebních předmětů (hračky, misky, lžičky), lehčený pěnový polystyren - obalová technika, izolace (stavebnictví, chladírenstrví)
polyvinylacetát výroba latexů - emulzní nátěrové látky, povrchová úprva materiálů, lepidla, hydrolýzyou PVA - lepidla
polymethylmethakrylát organické sklo (letadla, auta), optické čočky, zubní protézy
polytetrafluorethylen jeden z nejodolnějších plastlů chemický i termicky, použ. v chem. prům. (těsnění, potrubí), chirurgie - kostní náhrady, kychyně - pánve
Polyoxymethylen - paraformaldehyd, výborné mechanické vlastnosti - výroba strojních součástí, např. ozubená kola

b) polykondenzace

Polyamidy - diaminy s karbox.kys. (polyamid 6,6 - nylon), nebo polymerace cyklických laktramů (polyamid 6 - silon). Výroba textilních materiálů, lana, ozubená kola, drobné zboží (obroučky brýllí, hřebeny).
Lineární polyestery - z dvojsyt. alkoholu a kyselin. Textilní materiály, ve směsi s vlnou, bavlnou; lana, filmy, magnetofonové pásky ... Př.: polyethylentereftalát
Polyamidy i lineární polyestery - text.prům, - vlákna pružná, nemačkavá, odolná vůči molům i plísním, rychleschnoucí, snadno zpracovatelná na textil. strojích. Nevýhoda - hořlavost, elstat.elektřina, malá absorpce potu
Zesíťované polyestery - dva druhy

- alkydové pryskyřice (glyptaly) - esterifikace ftalanhydridu s vícesytným alkoholem (glycerol). Vzniklý produkt - esterifikace s nenasycenými karb.kyselinami - na dvojných vazbách oxidační polymerace - zesíťování řetězců. Nátěry odolné a lesklé.
- nenasycené polyestery - esterifikace maleinanhydridu s ethylen či propylenglykolem. Síťování kopolymerací se styrenem. Přípr. nátěrových látek, licích pryskyřic, lepidel, ve spojení se skelnou tkaninou - lamináty - konstrukční materiál (stavebnictví, karoserie, sport. nářadí)

Fenoplasty - nejdéle známé,(1907 L.H.Baekeland) kondenzace fenolu s formaldehydem. při řízení reakce na lineární molekuly - novolaky (nátěrové hmoty, lepidla), v přít. alkal. katal. - nerozpustné, netavitelné pryskyřice - bakelit, Chemolit. Reaktoplasty - spotřební předměty, izolační materiály v elektrotech. Fenoplasty na tvrzený papír - vrstvené materiály - elektrotechnika, dekorace
Aminoplasty - raktoplasty, formaldehyd + aminosloučeniny (močovina nebo melamin) - bezbarvé nebo bílé látky, výr. spotř. zboží, eletkrotech.výr. nátěr. látky, tmely, lepidla. Na rozdíl od fenoplastů jsou bez zápachu. Vrstvené materiály - Umakart
Epoxydové pryskyřice - dian = 2,2-bis(4-hydroxyfenyl)propan + epichlorhydrin, následné vytvrzení aminy, nebo anhydridy karb. kyselin, lepidla, tmely
Silikony - organické polysiloxany - oleje (vymazávání forem pro odlitky), pasty (ošetřování povrchů karoserií, nábytku), kaučuky (výr. elastických předmětů, lze použít i při nízkých a vysokých teplotách), pryskyřice (hydrofobní složka nátěrových látek). Všechny jsou hydrofobní a chemicky odolné.

c) polyadice

Polyurethany - diisokyanáty + dvojsyt.alkoholy - připr. kvalitních lepidel, pěnových plastů pro čalounické účely (molitan)

Přehled důležitých elastomerů

Výroba polymerací konjugovaných dienů - poly-1,3-butadien - dříve Buna, dnes kopolymerací se styrenem (butadien-styrenový kaučuk SBR - podrážky, pneumatiky) nebo akrylonitrilem (butadien-akrylonitrilový kaučuk NBR - odolný proti olejům a ropě - vykládání cisteren a potrubí)
- poly-2-methyl-1,3-butadien - podobný přírodnímu kaučuku - plly-2-chlor-1,3-butadien -odolává nepolár.rozpoušt., olejům, ropě, velmi elastický
Výroba latexů a lepidel. Zahř. se sírou -zesíťování - sirné můstky - pryže (nesprávně gumy). Přídavky plniv pigmentů, antioxidantů

Pohonné látky

paliva pro motory:
Zážehové - benzin = směs nižších uhlovodíků, frakční dest. ropy (primární benzíny), z výševroucích ropných frakcí krakkováním (pyrolýzní benzíny). Úprava na lepší kvalitu - reformování - zahř. na 500°C, katal. Pr, Rh, tlak 1-4 MPa - cyklizace, dehydrogenace/hydrogenace, izomerace.
Oktanové číslo - 100 - 2,2,4-trimethylpentan (isooktan), 0 - heptan
Primární benzíny - OČ 50-55, po reformování téměř 100, OČ se zvýší také přidáním PbEt4, tBuOMe
Dieslové (vznětové) - motorová nafta

Syntetické detergenty

látky s čisticím apracím účinkem. Základní složka :
- tenzidy - povrchově aktivní látky - amfifilní tj. obsahují hydrofobní a hydrofilní část.(obr. - kapička oleje ve vodě, obalená tenzidem)
hydrofobní část - uhlovodík. zbytek hydrofobní část - COOM, SO3M, OSO3M
Další složky detergentů - fosfáty, perboráty, sulfáty, opticky zjasňující prostředky, př. proteolytické enzymy, parfémy
Mýdla - K (kapalné), Na (tuhé) soli vyšších mastných kyselin, výr. alkal. hydrol. acylglycerolů - z přírodního materiálu (neřadí se mezi syntetické deterg.)
Alkylsulfáty (RO-SO2-ONa)
Arensulfonáty (Ar-SO2-ONa) , dodecylbenzensulfonát sodný
Negativní ekol. účinky - pomalé odbourávání (zejména s rozvětv. řetězci)

Léčiva prevence, diagnóza, terapie chorob, ovlivňování fyziol. fcí

dělení: -léčivé látky - synt. chem.individua, nebo směs látek přírodního původu - léčivé přípravky - z léčivých látek určitým postupem- lékové formy - léky - z léčivých látek nebo přípravků - upravené do dispensační formy připravené k použití
Podle účinku:
Anestetika - znecitlivující látky - celková (rozsáhlé operace)
Př: cyklopropan, diethylether, halotan (1-brom-2,2,2-trifluor-1-chlorethan)
- lokální (drobné operace) Př: prokain (4-(N,N-diethylethyloxykarbonyl)anilin, ethylchlorid)
Analgetika -mírní bolest bez ztráty vědomí Př: k. acetylsalicylová, paracetamol (N-acetyl-p-hydroxyanilin), aminofenazon, morfin (velké bolesti, návykovost)
Hypnotika a sedativa - tlumí činnost centrálního nerv. syst. - spánek (hypnotika), uklidění (sedativa). Př. deriváty kys. barbiturové (kondenz. močoviny, diesteru kys. malonové), fenobarbital (fenyl,ethyl, místo H na CH2)
Psychofarmaka
Chemoterapeutika - toxické zdroji infekce sulfonamidy
Antibiotika - proti mikroorganismum peniciliny (valin-cystein), streptomycin, chloramfenikol, erythromycin, tetracykliny

Pesticidy

insekticidy DDT (chlorované, ekolog.problémy), organofosfáty, hmyzí hormony, feromony
herbicidy k. 2,4-dichlorfenoxyooctová

Výbušniny

střeliviny (nitroceluloza)
trhaviny (drcení hornin, objektů, nitroglycerin- dynamit., TNT)
třaskaviny (roznětky, fulminát Hg(ONC)2)