Beispiele für Hydroxysäuren:

Glycerinsäure2,3-Dihydroxypropan-säure; Salz: Glycerat

in vielen FrüchtenWeinsäure2,3-Dihydroxybutan-disäure; Salz: Tartrat

in unreifen Früchten, z.B. Äpfeln u. Vogelbeeren

ÄpfelsäureHydroxybutandisäureSalz: Malat

in Citrusfrüchten, Citratcyclus;

Salz: Citrat

Citronensäure2-Hydroxy-1,2,3-propantricarbonsäure

wichtiges Zwischenprodukt im KH-Stoffwechsel

L-(+)-Milchsäure: Abbauprodukte der Kohlenhydrate im Muskel

Milchsäure2-HydroxypropansäureSalz: Lactat

unreife Weintrauben und Zuckerrohr

GlykolsäureHydroxyethansäure

VorkommenBezeichnungStrukturformel

HOH2C COOH

CH3 CH

OH

COOH

HOH2C CH

OH

COOH

CH2 CH

OH

COOHHOOC

CH

OH

COOHCHHOOC

OH

CH2HOOC C

COOH

OH

CH2 COOH

Oxosäuren:

Strukturformel Bezeichnung Vorkommen

Brenztraubensäure2-OxopropansäureSalz: Pyruvat

Stoffwechsel-zwischenprodukt

Acetessigsäure3-OxobutansäureSalz: Acetacetat

unbeständig,in Diabetikerharn

Oxalessigsäure2-OxobutandisäureSalz: Oxalacetat

Stoffwechsel-zwischenprodukt

CH3 C

O

COOH

CH3 C

O

CH2 COOH

HOOC C

O

CH2 COOH

Carbonsäurederivate

a) Carbonsäure-Anhydride

intermolekulare:

CH3 CO

OH

+O

CO

H

CH3H2O-

CH3 CO

O

CO

CH3

Essigsäure-Anhydrid

intramolekulare = cyclische Anhydride von 1,4- oder 1,5-Dicarbonsäuren

CH2

CH2

C

C

O

O

O

O H

H

H2O- CH2

CH2

C

O

C

O

O

Bernsteinsäure Bernsteinsäure-Anhydrid

C

C

O

OH

O

OH

- H2OC

C

O

O

O

Phthalsäure Phthalsäureanhydrid

b) Carbonsäureester

Darstellung

R CO

OH+ HO R' R C

O

O R'+ H2O

nach Massenwirkungsgesetz: K =

cEster

cH2O*

cSäure

cAlkohol*

Ausbeute an Ester erhöhen:

• möglichst wasserfreie Säure und Alkohol verwenden

• Wasser aus dem Reaktionsgemisch entfernen, z.B. durch Abdestillieren

• Konzentration eines der Edukte erhöhen

R C

OH

O+ H R C

OH

OH

COH

OHR + O R

H

C

OH

OH

OR

H

R

säurekatalysierte Esterbildung

C OR

OH

O

R

HH

C OR

OH

R + H2O

C OR

OH

R C OR

O

R + H

Nomenklatur:

Name der Carbonsäure, des “Restes” dann Endung -ester z.B.

oder Bezeichnung wie bei Salzen von (Carbon)säuren

z.B:

z.B.:

CH3 CO

OCH3Essigsäuremethylester

CH3 CO

OCH3

Methylacetat

EssigsäurephenylesterPhenylacetat

Vorkommen: weitverbreitet in der Natur

kurzkettige: in Früchten, Blüten usw.

langkettige: in Lipiden

OCCH3

O

Beispiele für Ester mit anorganischen Säuren

Formel Bezeichnung

Borsäuretrimethyl-ester

Qual. Nachweis für Bor

Salpetersäure-methylester

(Methylnitrat)

Raketentreibstoff

„Nitro“glyerin

GlyceroltrinitratExplosivstoff

Herzmedikament

Phosphorsäure-monoester

Phosphorsäure-diester

Stoffwechsel-zwischenprodukte

korrosionshemmend Netzmittel u.a.

Phosphorsäure-triester

Schwefelsäure-monoester

Stoffwechselprodukte

Schwefelsäure-diester

O

H

P HOR O

O

O

H

P ROR O

O

O

R

P ROR O

O

S

O

O

OHRO

S

O

O

ORRO

B OO

O

CH3

CH3H3C

NO2OH3C

CH2

CH O

CH2 O

O NO2

NO2

NO2

Formel Bezeichnung Siede-punkt

Geruchs-charakter

Ameisensäure-ethylester 54°C Rum

Essigsäure-3-methyl-butylester

142°C Banane

2-Methylbutter-säureethylester

133°C Apfel

„Birnenester“ Williamsbirne(nbrand)

Beispiele für aromarelevante Carbonsäureester

bisher > 400 „Fruchtester“ beschrieben

OCH

O

CH2 CH3

OCCH3

O

CH2 CH2 CH

CH3

CH3

OCCH

O

CH2 CH3CH2

CH3

CH3

OCCH

O

CH2 CH3CHCHCH(CH2)4CH3

C

OH

O ORp-Hydroxybenzoesäureester „pHB-Ester“

Als Konservierungsstoff für Lebensmittel zugelassen:

R: -CH3 -methylester

R: -C2H5 -ethylester

R: -C3H7 -propylester

Phosphorsäureester als Pestizide

(Insektizide, Nematizide, Akarizide)

• hohe Wirksamkeit, kurze Halbwertszeit, biologisch gut abbaubar

• aber: auch Nutzinsekten betroffen und hohe Warmblüter-Toxizität

z.B.:

PO OCH3 CH

O

O

CH3

CCl

Cl

DICHLORVOS

2,2-Dichlorvinyldimethylphosphat

PO OCH2

S

O

CH2

CH3

CH3

NO2

PARATHION “E 605”

O,O-Diethyl-O-4-nitrophenylthiophosphat

OH

COOH

+ HOOC CH3

COOH

O C

O

CH3

+ HO

OH

C

O

O

Acetylsalicylsäure “Aspirin”

Essigsäuresalycilat

• schmerzstillend

• fiebersenkend

• Nebenwirkungen auf Magen u. Darm

• Acetylgruppe erhöht Lipoidlöslichkeit

Salicylsäurephenylester

•antiseptisch•antirheumatisch

Salicylsäuremethylester: Aromatisierung von Zahnpastaals Textilschutzmittel

Lactone (intramolekulare Ester)

CH C

H

O

H

C

H

H

C

H

H

O

O

HO O

+ H2O

4-Hydroxybutansäure4-Hydroxybutansäurelacton-Butyrolacton

O O

ein -Lacton

O O

OHOH

C

H

OH

CH2OH

L-Ascorbinsäure "Vitamin C"

+ NaOHO O

OHO

C

H

OH

CH2OH

Na

+ H2O

Natriumascorbat

O O

ein γ-Lacton

O

O

„Weinlacton“, am Aroma des Weins beteiligt

Geruchsschwellenwert extrem niedrig:

1014 g/l

keine H-Brücken möglich leicht flüchtig

CH3 C

O

CH2 CO

OC2H5

3-Oxobutansäureethylester Acetessigester, Ketoform

H+-

+ H+

CH3 C

O

CH CO

OC2H5

CH3 C CH CO

OC2H5O

CH3 C CH CO

OC2H5OH

3-Hydroxy-2-butensäureethylester

Acetessigester, Enolform, "Aciform"

Beispiel für eine weitere C-H-acide Verbindung

Acetessigester: Zwischenprodukt für Herstellung von u.a. Arzneimitteln

Keto-Enol-Tautomerie

Tautomerie: reversible Umlagerung org. Verbindungen

zwei Molekülformen nebeneinander existent

Mesomere Formen des Anions

„Polyester“

CC

O

OO

O

CH3CH3+CH2 OH + HO CH2 CH2 OH + CO

O

CH3

- CH3OH

Terephthalsäuredimethylester

Benzendicarbonsäure-dimethylester

Ethandiol

CC

O

OO

O

CH2 CH2 O

n

"Diolen"

Eine Polykondensationsreaktion

Kondensation: Reaktion, bei der sich zwei Moleküle unter Abspaltung eines dritten (z.B. Wasser, Methanol o.a.) vereinigen.

Polyethylenterephthalat (PET) nicht quervernetzt Faserbildung möglich z. B. Diolen®

FETTE

Triglyceride von Fettsäuren (Fettsäureester des Glycerols)

C

H

H OH

C

H

OHH

C OHH

Glycerin

HO C

O

R

HO C

O

R

HO C

O

R

'

''

HC OH C

OR'

C

H

OH C

O

R''

C

H

H O C

O

R

+ 3 H2O

Fettsäure Fett

Fettsäuren in Lebensmitteln • fast nur gerade C-Zahl • fast nur unverzweigt• C=C - Doppelbindungen fast immer in cis-Konfiguration

Hauptfettsäuren:gesättigte: mit 14, 16, oder 18 C-Atomenungesättigte: meist mit 18 C-Atomen und 1, 2 oder 3 C=C -

Doppelbindungen

Daneben Minorfettsäuren→ geradzahlige ab 4 bis 26 C-Atomen [z.B. Butansäure (Buttersäure)]→ ungeradzahlige (z.B. Pentadecansäure in Butterfett)→ verzweigte (sehr selten)

z.B. 2,6,10,14-Tetramethyl-pentadecansäure;Pristansäure (in

Milchfett)

COOH

Bezeichnungen und Schmelzpunkte von Fettsäuren

Hexadecansäure, Palmitinsäure, C16:0,

Fp: 62°CCH3 CH2 COOH

14

CH3 CH2 COOH16

Octadecansäure, Stearinsäure, C18:0

Fp.: 70°C

COOH918

9-Octadecensäure, Ölsäure, C18:1(9c), Fp: 12°C

eine 9-Fettsäure

COOH912

18

9,12-Octadecadiensäure, Linolsäure, C18:2(9c, 12c),

Fp: -5°C, eine -6-Fettsäure

COOH9121518

9,12,15-Octadecatriensäure, Linolensäure,C18:3(9c,12c,15c), Fp.: -14°C, eine 3-Fettsäure

Zur Autoxidation von Fettsäuren (am Bsp. der Ölsäure)

COOHH

COOHH

O O H

Ölsäure-Hydroperoxid

h Katalysator

- H . Startreaktion

.COOH

H

O O. .

Kettenfortpflanzung

COOHH

O O.

KettenabbruchH.

+

+

Ketofettsäuren, Hydroxysäuren,

FettsäurenEpoxide, verzweigte

trans-Fettsäuren

, Aldehyde....

Autoxidation: als Kettenreaktion verlaufende Oxidation organischer Verbindungen durch Luftsauerstoff

Unterdrückung der Autoxidation durch Antioxidantien

z.B.:

(BHT)

Di-tert-butyl-hydroxytoluol

.

CH3

C(CH3)3(CH3)3COH

+ CH C C

H H.CH3

C(CH3)3(CH3)3CO.

CH3

C(CH3)3(CH3)3CO

höherer Gehalt an ungesättigten Fettsäuren

niedrigerer Schmelzpunkt

bei Margarineherstellung häufig Fetthärtung

zur Definition „Öle“:

allgemein: wasserunlöslich, bei Raumtemperatur flüssig

1. Mineralöle: Gemische aus flüssigen,

überwiegend aliphatischen Kohlenwasserstoffen

2. ätherische Öle: Gemische aus versch. Terpenen, Alkoholen, Aldehyden, Ketonen, Estern, Lactonen;

in Pflanzen vorkommend; duftend, relativ leicht flüchtig, ergeben auf Papier keine Fettflecken

3. fette Öle: bei Raumtemperatur flüssige Fette

(Triglyceride mit relativ kurzkettigen oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren)

H2+Ni, 180°C, 5 bar

Linolsäure Ölsäure Stearinsäure