ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Карбоновые кислоты

Общие положения

Определение. Органические соединения, содержащие карбоксильную группу -СООН, называются карбоновыми кислотами.

По числу карбоксильных групп различают одно-, двух-, трех- и многоосновные кислоты.

В зависимости от того, с каким радикалом связана карбоксильная группа, различают насыщенные, ненасыщенные и ароматические карбоновые кислоты.

Одноосновные предельные карбоновые кислоты имеют общую формулу С_nH_2nO₂ или С_nH_2n+1COOH.

Изомерия карбоновых кислот сводится к изомерии углеродного скелета. Кислоты с числом углеродных атомов меньше четырех изомеров не имеют. Кислота, углеродный скелет которой построен из четырех углеродных атомов, имеет два изомера. Число изомеров растет с ростом углеродного остова.

Действуют три номенклатуры.

Тривиальная номенклатура характеризует исторически сложившиеся названия карбоновых кислот. Префикс изо- используется для обозначения карбоновых кислот с изомерным строением углеродного скелета, которые содержат метильную группу на удаленном от карбоксильной группы конце цепи.

Рациональная номенклатура карбоновых кислот включает несколько версий. Классический вариант, когда карбоновые кислоты рассматриваются как производные уксусной кислоты, в которой атомы водорода метильного радикала замещены на какие-то другие радикалы. Замещенные ароматические карбоновые кислоты бензольного и нафталинового рядов рассматриваются как производные бензойной и нафтойной кислот. В случае замещенных в углеводородный радикал кислот положения заместителей обозначают буквами греческого алфавита α, β, γ, δ и т.д. Названия кислот алициклического и гетероциклического рядов образуют путем прибавления к названию углеводорода или гетероарена суффикса -карбоновая.

Название карбоновой кислоте в систематической номенклатуре дается по соответствующему предельному углеводороду с добавлением суффикса -овая. Причем карбоксильная группа всегда имеет первый номер. В названиях дикарбоновых кислотах добавляется суффикс -диовая.

В названии кислоты, молекула которой включает несколько различных функциональных групп, карбоксильная группа обозначается после альдегидной группы, кетонной, гидроксигруппы, кратной связи, алкила и галоида.

Насыщенные карбоновые кислоты:

Насыщенные дикарбоновые кислоты:

Ненасыщенные карбоновые и дикарбоновые кислоты:

Ароматические карбоновые и дикарбоновые кислоты:

Для различных фрагментов карбоновых кислот приняты следующие обозначения:

Наиболее распространенные радикалы кислот – ацилы:

В ходе реакций с участием карбоновых кислот наиболее часто образуются соединения общей формулы:

где Х = Hal, OR, OCOR, NR₁R₂; R₁ и R₂ могут быть H, Alk, Ar.

Такие соединения называются функциональными производными карбоновых кислот. Ацильная группа является общим структурным элементом функциональных производных карбоновых кислот.

Определение. Функциональные производные карбоновых кислот, или просто производные карбоновых кислот, в которых гидроксигруппа у ацильного атома углерода замещена на галоген, называются галогенангидридами карбоновых кислот (ацилгалогенидами):

Название галогенангидридов карбоновых кислот образуется от названия карбоновой кислоты путем замены суффикса -оваяна суффикс -оилгалогенид. Например: этаноилхлорид (ацетилхлорид), бензоилхлорид, 3-метилпентаноилбромид.

Определение. Производные карбоновых кислот, в которых гидроксигруппа у ацильного атома углерода замещена на ацилоксигруппу, называются ангидридами карбоновых кислот:

Название ангидридов строится по названию соответствующих кислот. Например, уксусный ангидрид, малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид.

Определение. Производные карбоновых кислот, в которых гидроксигруппа у ацильного атома углерода замещена на алкоксигруппу, называются сложными эфирами карбоновых кислот:

При построении названия сложного эфира по систематической номенклатуре сначала указывают алкильную группу, связанную с кислородом, затем кислоту, заменяя суффикс в названии кислоты -овая на суффикс -оат. Например:

Определение. Производные карбоновых кислот, в которых гидроксигруппа у ацильного атома углерода замещена на аминогруппу, называются амидами карбоновых кислот:

Аминогруппа в амидах может иметь один или два заместителя.

В названиях амидов суффикс названия кислоты -овая заменяется на суффикс -амид. Причем, если атом азота имеет заместителей, то указывается положение и количество заместителей. Например:

Определение. Соединения, содержащие группу -СºN вместо –С(=О)-Х, также относятся к производным карбоновых кислот и называются нитрилами:

R-CºN

Нитрилы можно рассматривать как ангидриды амидов потому, что они образуются при дегидратации амидов, и наоборот: гидролиз нитрилов приводит к образованию амидов:

Названия нитрилов строятся добавлением суффикса -нитрил к названию углеводорода, причем атом углерода цианогруппы включается в общее количество. Например:

1.2. Способы получения

1.2.1. Гидролиз геминальных тригалогенопроизводных: