Монокарбоновые кислоты

Одноосновные карбоновые кислоты содержат одну карбок­сильную группу, связанную с углеводородным радикалом (пре­дельным, непредельным, ароматическим).

Одноосновные предельные карбоновые кислоты Рассмотрим свойства кислот на примере муравьиной, уксус­ной, пальмитиновой и стеариновой кислот.

Муравьиная кислота

в природе встречается в жгучей крапиве, в муравьях; впервые была выделена путем обработ­ки водяным паром муравьев.

В настоящее время ее получают действием оксида углерода СО на гидроксид натрия при повышенной температуре и давлении. При этом получается формиат натрия:

СО+NaOH®NaCOOH

2NaCOOH+H₂SO₄®2НСООН+Na₂SO₄

Муравьиная кислота отличается по своему строению от других карбоновых кислот. В ее молекуле

находится карбонил, связанный с водородом, т.е. альдегидная группе

Действительно, муравьиная кислота проявляет и свой-

ства альдегидов. Она легко окисляется аммиачным раствором оксида серебра, т.е. является сильным восстановителем.

Восстановительные свойства муравьиной кислоты можно проследить на примере взаимодействия с сулемой HgCl₂:

НСООН+2HgCl₂ ®Hg₂Cl₂+2НСl+СO₂

Образующаяся каломель Hg₂Cl₂ избытком НСООН восстанав­ливается до металлической ртути:

НСООН+Hg₂Cl₂ ®2Hg+2НСl+СO₂

Уксусная кислота

— типичный представитель карбоновых кислот, в состав которой входят углеводородный ра­дикал и карбоксил. Безводная уксусная кислота — бесцветная жидкость с резким запахом. При охлаждении до +16,6°С засты­вает в кристаллическую массу, напоминающую кристаллы льда. Поэтому безводную уксусную кислоту часто называют ледяной уксусной кислотой.

Один из основных промышленных способов получения уксус­ной кислоты состоит в окислении ацетальдегида кислородом воз­духа в присутствии марганцевых катализаторов:

В нашей стране разработан способ получения уксусной кисло­ты путем окисления н-бутана при 145°С и давлении в 50 атм с выходом кислоты до 80%.

2СН₃-СН₂-СН₂-СН₃+5O₂ ®4СН₃СООН+2Н₂О

В больших количествах уксусная кислота применяется при син­тезах различных полимеров, красителей, лекарственных средств, в пищевой и парфюмерной промышленности, в медицине.

Хлоруксусная кислота применяется в производстве гербици­дов, с помощью которых производят «химическую» обработку пшеницы, ржи и других злаков. Уксусный ангидрид использует­ся при изготовлении ацетатного волокна.

Пальмитиновая C₁₅H₃₁COOH и стеариновая С₁₇Н₃₅СООН кислоты — высшие предельные одноосновные карбоновые кис­лоты. Это твердые белые вещества, нерастворимые в воде. Моле­кулы обеих кислот состоят из неразветвленных цепей, в которых атомы углерода соединены s-связями.

Высшие карбоновые кислоты обладают теми же химически­ми свойствами, что и низшие. Так, при взаимодействии с щелоча­ми они образуют соли:

Соли щелочных металлов высших предельных карбоновых кислот обладают моющим действием и составляют основу обыч­ного мыла. Калиевые соли этих кислот дают жидкие мыла, а натриевые — твердые мыла.

Соли высших карбоновых кислот легко подвергаются гид­ролизу:

C₁₇H₃₅COONa+НОН«С₁₇Н₃₅СООН+NaOH или С₁₇Н₃₅СОO^-+НОН«С₁₇Н₃₅СООН+ОН^-

Непредельные карбоновые кислоты

Известны кислоты, в углеводородном радикале которых со­держится одна или несколько двойных связей. Химические свой­ства непредельных карбоновых кислот обусловлены как свойст­вами карбоксильной группы, так и свойствами двойной связи.

В группе непредельных кислот чаще всего используют эмпи­рические названия: СН₂=СН—СООН — акриловая (пропеновая) кислота; СН₂=С(СН₃)—СООН — метакриловая (2-метилпропеновая) кислота.

Изомерия в группе непредельных одноосновных кислот свя­зана с:

а) изомерией углеродного скелета;

б) положением двойной связи;

в) цис- и транс-изомерией.

Рассмотрим способы получения непредельных монокарбоновых кислот: 1) Дегидрогалогенирование галогензамещенных кислот:

Низшие непредельные кислоты — жидкости, растворимы в воде, с сильным острым запахом; высшие — твердые, нераствори­мы в воде, бег запаха.

Специфическими свойствами обладают кислоты с близко рас­положенной от карбоксильной группы двойной связью —a-,b-непредельные кислоты. У этих кислот присоединение галогеноводородов и гидратация идет против правила Марковникова: СН₂=СН-СООН+HBr®CH₂Br-CH₂-COOH При осторожном окислении образуются диоксикислоты: СН₂-СН-СООН +[О]+Н₂O®НО-СН₂-СН(ОН)-СООН При энергичном окислении происходит разрыв двойной связи и образуется смесь разных продуктов, по которым можно устано­вить положение двойной связи.

Олеиновая С₁₇Н₃₃СООН — одна из важнейших высших непре­дельных кислот. Это бесцветная жидкость, затвердевающая на холоде. Ее структурная формула:

Олеиновая кислота вместе со стеариновой и пальмитиновой кислотами входит в состав растительных и животных жиров в виде сложных эфиров глицерина.

Наличие двойной связи у олеиновой кислоты определяет и ее химические свойства как непредельного соединения. Так, присо­единив по месту двойной связи водород, она переходит в стеари­новую кислоту:

C₁₇H₃₃COOH+H₂®C₁₇H₃₅COOH