Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Карбоновые кислоты – это производные УВ, содержащие функциональную карбоксильную группу –COOH



Карбоксильная группа (карбоксил) – сложная функциональная группа, состоящая из карбонильной и гидроксильной групп. Общая формула карбоновых кислот: R–COOH.

По основности кислоты делятся на:

- одноосновные (монокарбоновые);

- двухосновные (дикарбоновые);

- трехосновные (трикарбоновые) и т.д.

HOOC–COOH – щавелевая кислота

HOOC–(CH2)3–COOH – глутаровая кислота

C6H4(COOH)2 – фталевая кислота

В зависимости от строения УВ радикала карбоновые кислоты делятся на:

- предельные (насыщенные) – R=алкил;

- непредельные (ненасыщенные) – производные непредельных УВ;

- ароматические – производные ароматических УВ.

Наибольшее значение имеют насыщенные монокарбоновые кислоты, их общая формула: CnH2n+1–COOH, где n≥0.

2. Монокарбоновые кислоты. Номенклатура, изомерия. Способы получения. Физические свойства.

В структуре карбоновых кислот часто выделяют такие кислотные радикалы, или ацилы R–C=O.

По международной заместительной номенклатуре название кислоты производят от названия соответствующего углеводорода с добавлением окончания –овая и слова кислота. Нумерация цепи всегда начинается с атома углерода карбоксильной группы, поэтому в названиях положение группы –СООН не указывают. Например, CH3–CH2–CH(C2H5)–CH2–CH(CH3)–COOH – 2-метил-4-этилгекса-новая кислота или CH3–C(CH3)2–CH2–CH(CH3)–COOH – α,γ,γ-триметилвалериановая кислота.

Внутри класса предельных монокарбоновых кислот возможна только изомерия углеродной цепи. Монокарбоновые кислоты изомерны сложным эфирам карбоновых кислот, например, C2H4O2 – может быть или уксусная кислота или метилфомиат.

 

Электронное строение.

 

 


Карбокисльная группа содержит высокополяризованную карбонильную группу С=О. Атом «С» карбонильной группы, имеющий частичный положительный заряд, оттягивает на себя электроны связи С–О. Неподеленная пара электронов атома кислорода гидроксильной группы взаимодействует с электронами π-связи карбонильной группы. Это приводит к большему оттягиванию электронов от атома «Н» гидроксильной группы и увеличению полярности связи О–Н по сравнению со спиртами, а также уменьшению положительного заряда на атоме «С» карбонильной группы кислот по сравнению с альдегидами. В результате свойства гидроксильной и карбонильной групп в карбоновых кислотах отличаются от свойств соответствующих групп в спиртах и альдегидах.

 

Физические свойства.



 

Первые члены гомологического ряда при обычных условиях – жидкости, начиная с декановой – твердые вещества. Жидкие кислоты растворяются в воде, причем метановая и этановая кислоты смешиваются с водой во всех отношениях, у последующих кислот растворимость уменьшается, температура кипения увеличивается.

В твердом и жидком состояниях молекулы насыщенных монокарбоновых кислот димеризуются в результате образования между ними водородных связей, образуя циклический димер.

3. Химические свойства монокарбоновых кислот: кислотные свойства; реакции нуклеофильного замещения; реакции с участием радикалов монокарбоновых кислот.

Для насыщенных монокарбоновых кислот характерна высокая реакционная способность. Это определяется главным образом реакциями карбоксильной группы (разрыв связей О–Н и С–О), а также реакциями замещения атомов водорода у α-углеродного атома.

 

Реакции с разрывом связи O–H (кислотные свойства, обусловленные подвижностью атома водорода карбоксильной группы).

 

Предельные монокарбоновые кислоты обладают всеми свойствами обычных кислот.

Диссоциация – с образованием карбоксилат-иона, отрицательный заряд которого делокализован между атомами кислорода карбокисльной группы. Делокализация стабилизирует карбоксилат-ион.

Карбоновые кислоты являются слабыми кислотами. Наиболее сильная – муравьиная кислота. Алкильные радикалы в молекулах следующих членов гомологического ряда обладают положительным индукционным эффектом (+I) и уменьшают положительный заряд на атоме углерода карбоксильной группы. Это в свою очередь ослабляет полярность связи O–Н и тем в большей степени, чем больше УВ радикал. Поэтому в гомологическом ряду кислот их сила уменьшается с ростом числа атомов углерода в молекуле.

Образование солей:

а) взаимодействие с активным Ме;



б) с основными оксидами;

в) со щелочами (реакция нейтрализации);

г) с аммиаком или гидроксидом аммония:

CH3COOH + NH3 → CH3COONH4 (ацетат аммония)

CH3COOH + NH4OH → CH3COONH4 + H2O

д) с солями более слабых кислот (карбонатами и гидрокарбонатами).

 

Реакции с разрывом связи С–О (замещение группы –ОН).

 

Реакция нуклеофильного замещения – sp2-гибридизированный атом углерода карбоксильной группы, благодаря электроноакцепторным свойствам атома кислорода оксогруппы, несет частичный положительный заряд, т.е. является электрофильным центром. Он может атаковаться нуклеофильными частицами, в результате чего происходит замещение гидроксильной группы в –СООН на другую нуклеофильную частицу (реакцию ведут в присутствии кислотного катализатора):

а) взаимодействие со спиртами (реакция этерификации, в присутствии сильных минеральных кислот);

б) с аммиаком – образуются амиды;

в) с галогенами фосфора – с образованием галогенангидридов карбоновых кислот;

г) межмолекулярная дегидратация – с образованием ангидридов (соединение через кислород двух ацилов).

 

Реакции с разрывом связей С–Н у α-углеродного атома (реакции с участием радикала).

 

Атомы водорода у α-углеродного атома более подвижны, чем другие атомы водорода в радикале кислоты и могут замещаться на атомы галогена с образованием α-галогенкарбоновых кислот:

CH3COOH + Cl2 → ClCH2COOH + HCl (PCl5, to, hν) монохлоруксусная кислота

4. Дикарбоновые кислоты. Номенклатура, изомерия. Физические и химические свойства.

В основе названий алифатических дикарбоновых кислот по заместительной номенклатуре лежат названия соответствующих предельных УВ. Наличие двух карбоксильных групп отражат приставкой ди- к суффиксу –овая кислота. В названиях алициклических и ароматических дикарбоновых кислот множительная приставка ставится перед суффиксом –карбоновая кислота.

НООС–СООН – этандиовая кислота

НООС–СН2–СООН – пропандиовая кислота

 

Химические свойства.

 

Дикарбоновые кислоты по химическим свойствам во многом сходны с монокарбоновыми кислотами, только реакции могут идти с участием одной или одновременно с двумя карбоксильными группами.

Кислотные свойства выражены сильнее, чем у одноосновных кислот, что объясняется сильным электроноакцепторным действием второй карбоксильной группы, которая способствует делокализации отрицательного заряда в анионе, образовавшемся после отрыва протона на первой ступени диссоциации.

Дикарбоновые кислоты ведут себя как двухосновные, образуя ряды солей – кислые и средние:

HOOC–COOH + NaOH → HOOC–COONa + H2O (гидроксалат натрия, кислая соль)

HOOC–COOH + NaOH → NaOOC–COONa + 2H2O (оксалат натрия, средняя соль)

Реакции нуклеофильного замещения – с участием одной или двух функциональных групп. При этом образуются функциональные производные – сложные эфиры, амиды, хлорангидриды.

Специфические реакции – реакции декарбоксилирования:

HOOC–COOH → H–COOH + CO2 (t=200oC)

HOOC–CH2–COOH → CH3–COOH + CO2 (из малоновой кислоты образуется уксусная)

С удлинением углеродной цепи и удалении функциональных групп при нагревании не декарбоксилируются, а теряют молекулу воды и образуют циклические ангидриды, с образованием устойчивых пяти- и шестичленного цикла, например, из янтарной кислоты при 220-230оС образуется янтарный ангидрид (пятичленный цикл).


 

Тема: «Жиры».


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!