Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Карбоновые кислоты - файл


скачать (107.9 kb.)


ЛЕКЦИЯ 11
КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Карбоновые кислоты можно рассматривать как продукты окисления углеводородов третьей степени (когда на один атом углерода приходится три атома кислорода).

H OH O


CH3-C-H + 3O CH3-C-OH H2O + CH3-C

H OH OH


O

Функциональная группа карбоновых кислот –С называется

OH

карбоксильной группой (карбонил + гидроксил).


Классификация
Карбоновые кислоты классифицируют по двум признакам:

1) по рядам углеводородов




предельные непредельные



2) по основности
одноосновные многоосновные

(содержат одну (содержат две и более

группу СООН) групп СООН)
Предельные одноосновные кислоты. Гомологический ряд

Общая формула СnH2n+1COOH



Эмпирическое название

кислот

солей, эфиров

O

H-C


OH

муравьиная

формиат

O

CH3-C

OH


уксусная

ацетат

CH3-CH2-COOH

пропионовая

пропианат

CH3-CH2-CH2-COOH

масляная

бутират

O

CH3-CH-C

CH3 OH


изомасляная

изобутират

CH3-(CH2)3-COOH

валериановая

валеронат

CH3-(CH2)4-COOH

капроновая

капронат


Изомерия
Наблюдается, начиная с четвертого члена ряда:

O

СH3-CH-C (изомерия цепи) – изомасляная кислота



CH3 OH

Номенклатура
Рациональная номенклатура

Соединения рассматриваются как продукты замещения атомов водорода в уксусной кислоте радиалами.

CH3 O

CH3-C-C триметилуксусная кислота

CH3 OH
Систематическая (IUPAC)

За основу принимается самая длинная цепь, включающая группу СООН. Нумерация производится от группы СООН. К названию углеводорода, соответствующего самой длинной цепи, добавляется окончание “-овая” кислота.

5 4 3 2 1 O

СH3-CH-CH2-CH2-C 4-метилпентановая кислота

CH3 OH

Карбоксильная группа обозначается приставкой “карбоксиалкил”.

8 7 6 5 4 3 2 1

HOOC-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-COOH 4-карбоксиметилоктандионовая

CH2-COOH кислота
Способы получения
1. Окисление углеводородов

а) Окисление предельных углеводородов С2040 (см. свойства парафинов);

б) Окисление олефинов

R-C=O


OH

R-CH=CH-R + 4O

R-C=O

OH

2. Окисление первичных спиртов и альдегидов (см. свойства спиртов и альдегидов)


3. Омыление нитрилов
OH O O

CH3I+KCN KI+CH3-C N CH3-C=NH CH3-C CH3-C

NH2 –NH3 OH

4. Магний-органический синтез

O O


СH3I + Mg CH3-Mg CH3-C Mg(OH)I + CH3-C

OMg OH


5. Оксосинтез
СH2=CH2 + C=O + HOH СH3-CH2-C=O

H3PO4 OH



6. Гидролиз гемитригалогенопроизводных

Cl OH O O

СH3-C-Cl + HOH CH3-C-Cl CH3-C CH3-C

Cl Cl Cl OH


3. Электронное строение
В карбоксильной группе электроная плотность, благодаря наличию Р-сопряжения, смещена в сторону карбонильного кислорода, в результате повышается полярность связи О-Н.

-

H H + O

H-C-C C

H H O-H

Кроме того, группа СООН, имея на углероде заряд + , оказывает индукционное влияние на радикал, увеличивая заряд + у атомов водорода в -положении.




4. Физические свойства предельных одноосновных карбоновых кислот
Первые три члена ряда С-С3 – подвижные бесцветные жидкости со жгучим запахом, смешиваются с водой. С4 и далее – маслянистые жидкости с запахом прогорклого масла, с водой не смешиваются, ратсворимость уменьшается с увеличением молекулярного веса. Неустойчивы к нагреванию. С19 – жидкости; С10 и более – твердые вещества. Температуры кипения кислот высокие. У муравьиной кислоты – 1000С, дальше – еще выше. Это объясняется тем, что карбоновые кислоты образуют за счет водородных связей димеры, сохраняющиеся даже при кипении.

5. Химические свойства карбоновых кислот

1) Кислотные свойства

а) Диссоциация в водном растворе

O O


R-C R-C + H+

O-H O-

Степень диссоциации увеличивается при введении в радикал электроноакцепторных групп, например, групп С=О, ОН, Cl. Чем ближе эти группы расположены к СООН, тем сильнее кислота. Например, у хлоруксусной кислоты

Cl CH2 CО OH Кд=1,5.10-3

у трихлоруксусной

Cl

Cl C C-O-H Кд=2,1.10-1



Cl

т.е. трихлоруксусная кислота аналогична сильным минеральным кислотам.


2) Образование солей происходит при взаимодействии с металлами, окисями, гидроокисями металлов, с некоторыми другими солями и аммиаком

а) 2HCOOH + Mg H2 + (HCOO)2Mg

формиат магния

б) 2СH3COOH + CaO (CH3COO)2Ca + H2O

ацетат кальция

в) С2H5COOH + NaOH H2O + C2H5COONa

пропионат натрия

г) CH3COOH + NaHCO3 CH3COONa + CO2 + H2O

д) CH3COONa + AgNO3 CH3COOAg + NaNO3

е) CH3COOH + NH3 [CH3COO-]N+H4


3) Образование производных карбоновых кислот путем замещения гидроксила (реакции ацилирования)

а) Образование хлорангидридов кислот

O O


CH3-C + PCl5 CH3-C + POCl3 + HCl

OH Cl


(или PCl3 хлорангидрид уксусной кислоты

SOCl2) (хлористый ацетил)



б) Образование амидов карбоновых кислот

O O


CH3-C + NH3 CH3-C + H2O

OH NH2

O O

CH3-C + NH3 CH3-C + HCl NH4Cl



Cl NH2

4) Декарбоксилирование – отщепление СО2.

У предельных одноосновных кислот идет трудно и требует высокой температуры и присутствия щелочи. В результате образуется углеводород.

O

CH3-C + NaOH Na2CO3 + CH4



ONa

5) Окисление.

Предельные одноосновные кислоты к окислению устойчивы, за исключением муравьиной кислоты, которая проявляет свойства альдегидов.

O O

H-C + O HO-C-OH CO2 + H2O



H

7) Реакции в радикале.

O O


CH3-C + Cl2 ClCH2-C

OH OH


Скачать файл (107.9 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации