Химические свойства карбоновых кислот

Химические свойства карбоновых кислот обусловлены наличием в молекуле карбоксильной группы, которая характеризуется высокой полярностью за счет смещения электронной плотности от атома водорода по направлению к карбоксильному атому кислорода.

_δ-

О

_δ+ //

R─C

\ _{δ- δ+}

О←Н

1. Кислотно-основные свойства. Смещение электронной плотности от атома водорода, значительно ослабляет связь – О – Н. вследствие этого карбоксильная группа способна отщеплять протон. В водных растворах карбоновые кислоты диссоциируют, образуя карбоксилат-ион (анион соответствующей кислоты) и протон.

R – СООН R – СОО ^- + Н⁺

Сами кислоты проявляют достаточно сильные кислотные свойства. pKa кислот около 4,7-4,8 (данное значение соответствует величине рН, при котором соединение ионизировано на 50%). Длина радикала практически не влияет на силу кислотных свойств. Введение в углеводородный радикал электроноакцепторных заместителей, обладающих отрицательным индуктивным эффектом (-I), таких как: галогены,Ю гидроксильная группа, нитрогруппа, дополнительная гидроксильная группа, приводит к значительному повышению (на 1-3 единицы рКа) кислотности карбоксильной группы

Н

│

CI←C←C←О←Н

│ ║

Н О

Алкильные группы, обладающие положительным индуктивным эффектом (+I), наоборот, ослабляют кислотные свойств карбоксильной группы.

Н

│

Н₃С→С→СООН

│

Н

2. Реакции солеобразования. Карбоновые кислоты взаимодействуют с реакционно-способными металлами (К, Nа), основаниями, карбонатами и гидрокарбонатами щелочных металлов (калия и натрия), образуя соответствующие соли.

ОО

// //

R─C + Nа₂СО₃ 2 R─С + СО₂ + Н₂O

\ \

О─Н ОNа

Калиевые и натриевые соли карбоновых кислот, как правило, бесцветны и водорастворимы. Кислоты в анионной форме (в виде солей) реагируют с солями тяжелых металлов (меди (II), железа (III), кобальта(II)) c образованием труднорастворимых осадков. Соли меди окрашены в сине-зеленый, железа- в желто-розовый, кобальта – в розовый цвет.

Данные реакции можно использовать для доказательства подлинности карбоновых кислот.

3. Реакция этерификации.При нагревании смеси карбоновых кислот с этанолом в присутствии концентрированной серной кислоты, как водоотнимающего средства, происходит образование сложного эфира.

H₂SO₄ k

R – COOH + HO - R´ R – C – O - R´

- H₂O ║

O

Сложные эфиры, как правило, обладают характерным фруктовым запахом.

Получение

Карбоновые кислоты 1. Из галогенпроизводных. 2. Окислением спиртов

Соли карбоновых кислот – нейтрализацией соответствующих кислот карбонатом калия, натрия или кальция. Все соли затем очищают перекристаллизацией.

Кислоту вальпроевую получают синтетически.

2-пропилвалериановая кислота