КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ
Органические соединения, содержащие карбоксильную группу –СООН, относятся к классу кислот.
Биологически важные карбоновые кислоты:
Кислоты (тривиальное название) | Название аниона | Формула кислоты |
Одноосновные | ||
муравьиная | формиат | HCOOH |
уксусная | ацетат | CH3COOH |
масляная | бутират | CH3(CH2)2COOH |
валериановая | валерат | CH3(CH2)3COOH |
Непредельные кислоты | ||
акриловая | акрилаты | СН2 = СН- СООН |
кротоновая | кротонат | СН3 – СН = СН - СООН |
Ароматические | ||
бензойная | бензоат | C6H5COOH |
Дикарбоновые кислоты | ||
щавелевая кислота | оксалаты | НООС - СООН |
малоновая | малонаты | НООС-СН2 - СООН |
янтарная | сукцинаты | НООС-СН2 – СН2 -СООН |
глутаровая | глутараты | НООС –(СН2)3 - СООН |
Непредельные дикарбоновые | ||
Фумаровая (транс-изомер) | фумараты | НООС-СН=СН-СООН |
Кислотные свойства карбоновых кислот:
RCOOH RCOO- + Н+
При диссоциации образуется карбоксилат анион, в котором отрицательный заряд равномерно распределяется между кислородными атомами, что увеличивает стабильность этой частицы. Сила карбоновых кислот зависит от длины радикала (чем больше радикал, тем слабее кислота) и заместителей (электроноакцепторные заместители усиливают кислотность). CI3COOH намного сильнее СН3СООН. Дикарбоновые кислоты сильнее одноосновных.
Функциональные производные карбоновых кислот:
Карбоновые кислоты проявляют высокую реакционную способность. Они вступают в реакции с различными веществами и образуют функциональные производные, т.е. соединения, полученные в результате реакций по карбоксильной группе.
1. Образование солей. Карбоновые кислоты обладают всеми свойствами обычных кислот. Они реагируют с активными металлами, основными оксидами, основаниями и солями слабых кислот:
2RCOOH + Мg → (RCOO)2Mg + Н2,
2RCOOH + СаО → (RCOO)2Ca + Н2О,
RCOOH + NaOH → RCOONa + Н2О,
RCOOH + NaHCO3→ RCOONa + Н2О + СО2↑.
Карбоновые кислоты — слабые, поэтому сильные минеральные кислоты вытесняют их из соответствующих солей:
CH3COONa + HCl → СН3СООН + NaCl.
Соли карбоновых кислот в водных растворах гидролизованы:
СН3СООК + Н2О СН3СООН + КОН.
Отличие карбоновых кислот от минеральных заключается в возможности образования ряда функциональных производных.
2. Образование функциональных производных карбоновых кислот. При замещении группы ОН в карбоновых кислотах различными группами (X) образуются функциональные производные кислот, имеющие общую формулу R—СО—X; здесь R означает алкильную либо арильную группу. Хотя нитрилы имеют другую общую формулу (R—CN), обычно их также рассматривают как производные карбоновых кислот, поскольку они могут быть получены из этих кислот.
Хлорангидридыполучают действием хлорида фосфора (V) на кислоты:
R-CO-OH + РСl 5 → R-CO-Cl + РОСl3 + HCl.
Ангидриды образуются из карбоновых кислот при действии водоотнимающих средств:
2R-CO-OH + Р2О5 → (R-CO-)2O + 2НРО3.
Сложные эфиры образуются при нагревании кислоты со спиртом в присутствии серной кислоты (обратимая реакция этерификации):
Сложные эфиры можно также получить при взаимодействии хлорангидридов кислот и алкоголятов щелочных металлов:
R-CO-Cl + Na-O-R' → R-CO-OR' + NaCl.
Амиды образуются реакцией хлорангидридов карбоновых кислот с аммиаком :
СН3-СО-Сl + NН3 → СН3-СО-NН2 + HCl.
Кроме того, амиды могут быть получены при нагревании аммонийных солей карбоновых кислот: to
CH3-COONH4 → CH3-CO-NH2 + Н2О
При нагревании амидов в присутствии водоотнимающих средств они дегидратируются с образованием нитрилов:
p2o5
CH3-CO-NH2 → CH3-C≡N + Н2О
3. Cвойства карбоновых кислот, обусловленные наличием углеводородного радикала.Так, при действии галогенов на кислоты в присутствии красного фосфора образуются галогензамещенные кислоты, причем на галоген замещается атом водорода при соседнем с карбоксильной группой атоме углерода (α-атоме ): ркр.
СН3-СН2-СООН + Вr2 → СН3-СНВr-СООН + НВr
4. Непредельные карбоновые кислоты способны к реакциям присоединения:
СН2=СН-СООН + Н2 → СН3-СН2-СООН,
СН2=СН-СООН + Сl2 → СН2Сl-СНСl-СООН,
СН2=СН-СООН + HCl → СН2Сl-СН2-СООН,
СН2=СН-СООН + Н2O → НО-СН2-СН2-СООН,
Две последние реакции протекают против правила Марковникова.
Непредельные карбоновые кислоты и их производные способны к реакциям полимеризации.
5. Окислительно-восстановительные реакции карбоновых кислот:
Карбоновые кислоты при действии восстановителей в присутствии катализаторов способны превращаться в альдегиды, спирты и даже углеводороды.
Муравьиная кислота НСООН отличается рядом особенностей, поскольку в ее составе есть альдегидная группа.
Муравьиная кислота — сильный восстановитель и легко окисляется до СО2. Она дает реакцию "серебряного зеркала":
НСООН + 2[Ag(NH3)2]OH → 2Ag + (NH4)2CO3 + 2NH3 + H2O,
или в упрощенном виде в аммиачном растворе при нагревании:
НСООН + Аg2О → 2Аg + СО2 + Н2О.
Насыщенные карбоновые кислоты устойчивы к действию концентрированных серной и азотной кислот. Исключение составляет муравьиная кислота:
Н2SО4(конц)
НСООН → СО + Н2О
6. Реакции декарбоксилирования. Насыщенные незамещенные монокарбоновые кислоты из-за большой прочности связи С—С при нагревании декарбоксилируются с трудом. Для этого необходимо сплавление соли щелочного металла карбоновой кислоты со щелочью:
to
CH3-CH2-COONa + NaOH → С2Н6↑ + Na2CO3
Двухосновные карбоновые кислоты легко отщепляют СО2 при нагревании:
to
НООС-СН2-СООН → СН3СООН + CO2↑
Дата добавления: 2016-01-09; просмотров: 2322;