Kondensaatio ja hydrolyysi

Transkriptio

1 Kondensaatio ja hydrolyysi REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Määritelmä, kondensaatioreaktio: Kondensaatioreaktiossa molekyylit liittyvät yhteen muodostaen uuden funktionaalisen ryhmän ja samalla molekyylien väliltä lohkeaa vesimolekyyli tai jokin muu pieni molekyyli. Tyypillisiä kondensaatioreaktioita ovat esterien muodostuminen karboksyylihaposta ja alkoholista, eetterien muodostuminen alkoholeista (2 kpl) ja amidien muodostuminen karboksyylihaposta ja amiinista. Määritelmä, hydrolyysireaktio: Hydrolyysireaktiossa (joka on siis vastakkainen kondensaatiolle) kovalenttinen sidos katkeaa veden vaikutuksesta. Hydrolyysi-sana tulee kreikasta ja tarkoittaa vedellä hajottamista 1

2 Esterit muodostuvat, kun karboksyylihappo ja alkoholi reagoivat keskenään. Sivutuotteena saadaan vettä. Reaktiota kutsutaan lyhyesti esteröitymiseksi ja sitä nopeutetaan eli katalysoidaan väkevää rikkihapolla ja kuumennuksella. Esteröityminen on tasapainoreaktio, huomaa kaksisuuntainen nuoli, tasapainoreaktioista tarkemmin kurssilla 5. Reaktioastiaan jää siis aina lähtöaineita. Esterien nimen alkuosa muodostetaan yleensä alkoholista yyli-päätteellä ja loppuosa karboksyylihaposta aatti-päätteellä. Toinen tapa on kirjoittaa ensin karboksyylihapon nimi, johon liitetään yyli-päätteellä reagoineen alkoholin hiiliketjusta johtuva nimi. 2

3 Rasvat ovat glyserolin ja rasvahappojen (kolmiarvoisia) estereitä. Hyviä eli terveellisiä rasvoja ovat sellaiset rasvat, joissa happo-osan hiiliketjussa on kaksoissidoksia, vertaa edellinen tunti hydraus rasvojen kovettaminen. Kun kaksi karboksyylihappoa reagoi, syntyy happoanhydridi, joka ei ole kovin pysyvä yhdiste hajoaa takaisin lähtöaineiksi. Happoanhydridit reagoivat melko helposti alkoholien ja amiinien kanssa muodostaen estereitä ja amideja. Aspiriini tai Tylenolin vaikuttavaa aineen asetaminofenyylin valmistusreaktioita kutsutaan asetylaatioiksi. Myös heroiinin valmistus morfiinista on asetylaatioreaktio. 3

4 Eetterit muodostuvat, kun kaksi alkoholia reagoivat keskenään. Sivutuotteena saadaan niinikään vettä. Eettereissä kaksi hiiliketjua on liittyneenä toisiinsa happisillalla. Tärkein eetteri lienee dietyylieetteri, joka on hyvä liuotin, mutta haihtuu jo 36 asteessa ja on herkkä syttymään labra: säilytys jäähileessä. Jos reaktio tehdään liian korkeassa lämpötilassa, kondensaation sijasta tapahtuukin eliminaatioreaktio, jolloin syntyy eteeniä. Hiilihydraatit muodostuvat monosakkaridiyksiköistä kondensaatioreaktiolla, jolloin aina kahden monosakkaridimolekyylin väliltä lohkeaa yksi vesi pois. Glykogeeni (varastopolysakkaridi) syntyy glukoosiyksiköistä kondensaatiolla Biokemiassa muodostuvaa sidosta sanotaan glykosidisidokseksi. Glykosidisidos 4

5 Amidit muodostuvat kun karboksyylihapot reagoivat primääristen tai sekundääristen amiinien kanssa. Reaktio on kaksivaiheinen. Amiinit ovat emäksiä ja happojen kanssa tapahtuu ensin protoninsiirtoreaktio ja syntyy suola. Kuumennettaessa syntyneestä suolasta lohkeaa vettä ja saadaan amidi. Aminohapoissa on sekä happo-osa että amiiniosa. Kahden aminohapon reagoidessa muodostuu dipepti. Valkuaisaineet rakentuvat proteiineista, jotka ovat aminohappojen polykondensaatioreaktion tuotteita. Esteröitymisen käänteisreaktio on esterihydrolyysi, joka tapahtuu happojen vesiliuoksissa pikkuhiljaa. Emäksisissä olosuhteissa hydrolyysi tapahtuu nopeammin. Tällöin syntyy karboksyylihappojen suoloja, koska hydrolyysissä syntyvä karboksyylihappo neutraloituu suolaksi. Hydrolyysireaktiota nopeuttavat happojen /emästen lisäksi myös entsyymit. Yleisesti hiilihydraatit hajoavat parhaiten happamissa, valkuaisaineet ja rasvat emäksissä olosuhteissa. Rasvat hydrolysoituvat rasvahapoiksi ja glyseroliksi, kun niitä keitetään KOH:n tai NaOH:n vesiliuoksessa. Rasvahapot neutraloituvat emäksisissä olosuhteissa saippuaksi, joka on siis rasvahappojen natrium- tai kalium suolaa (kaliumsuolat ovat suopia). Reaktiota kutsutaan saippuoitumiseksi. 5

6 Esteröityminen ja esterihydrolyysi ovat siis käänteisreaktioita toisilleen: Saippuan pesuteho perustuu sähköisiin vuorovaikutuksiin. Saippua eli suola hajoaa vedessä ioneiksi. Positiivinen natrium (kalium) on hydratoituneena, mutta negatiivisen karboksylaatti-ionin ns. hydrofobinen pää tunkeutuu likaan (rasvaan) ja irrottaa lian esimerkiksi kankaasta. 6

7 Amidien hydrolyysi on hidasta, koska amidiryhmä on hyvin pysyvä. Reaktioon tarvitaan poikkeukselliset olosuhteet, esimerkiksi kuuma suolahappo. Amidien hydrolyysiä tapahtuu esimerkiksi ruoansulatuksessa. Mahanesteessä on tehokkaita proteiineja hydrolysoivia entsyymejä kuten pepsiiniä ja suolahappoa. 7