Карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты – соединения, содержащие в молекуле одну или несколько карбоксильных групп

Атом углерода карбоксильной группы находится в состоянии sp² –гибридизации, три σ -связи образуют угол 120^о. В силу большей электроотрицательности кислорода электронная плотность π-связи смещена в сторону кислорода, и на атоме углерода образуется частичный положительный заряд.

Классификация карбоновых кислот:

- по природе радикала (предельные CnH2n+1COOH, непредельные,

ароматические);

- по основности (одноосновные, двухосновные, многоосновные).

Первые три члена гомологического ряда, включая пропионовую кислоту, - жидкости, имеющие резкий запах, хорошо растворимые в воде. Следующие гомологи, начиная с масляной кислоты, - так же жидкости, обладающие резким неприятным запахом, но плохо растворимые в воде. Высшие кислоты, с числом атомов углерода 10 и более, представляют собой твердые вещества без запаха, не растворимые в воде.

Получение карбоновых кислот.

1. Окисление предельных углеводородов, спиртов и альдегидов

[О]

C₂H₅OH CH₃COOH + H₂O

2. Окисление алкенов

Окисление алкенов сильными окислителями, например, кипящим раствором перманганата калия в кислой среде приводит к разрыву двойной связи и образованию кислот различного строения.

3. Окисление алкинов

Алкины легко окисляются, при этом происходит расщепление тройной связи

CH₃-CH₂-C≡CH CH₃CH₂COOH + CO₂

При неполном окислении ацетилена образуется щавелевая кислота

HC ≡ CH HOOC-COOH

4. Окисление гомологов бензола

5C₆H₅C₂H₅ + 12KMnO₄ + 18H₂SO₄ →

5C₆H₅COOH + 5CO₂ + 12MnSO₄ + 28H₂O + 6K₂SO₄

5. Синтез Гриньяра

RMgBr + CO₂ RCOOMgBr + H₂O RCOOH + MgOHBr

6. Гидролиз производных карбоновых кислот

а) гидролиз ангидридов кислот

(RCO)₂O + H₂O 2RCOOH

б)гидролиз галогенангидридов кислот

R-CO-Cl + H₂O R-COOH + HCl

в) гидролиз амидов кислот

R-CO-NH₂ + H₂O R-COONH₄

R-COONH₄ + HCl R-COOH + NH₄Cl

г) гидролиз гемтригалогенидов

CH₃CHCl₃ + 4 KOH RCOOK + 3KCl + H₂O

Химические свойства карбоновых кислот

1. Растворимые кислоты диссоциируют в воде:

RCOOH ↔ RCOO^- + H⁺

Благодаря наличию в воде иона Н⁺ они имеют кислый вкус, способны изменять окраску индикаторов и проводить электрический ток. В водном растворе эти кислоты – слабые электролиты.

2. Карбоновые кислоты (особенно растворимые в воде)

обладают всеми свойствами неорганических кислот. Они

взаимодействуют с активными металлами, основными оксидами,

основаниями и солями слабых кислот:

а) с металлами с образованием солей:

2CH₃COOH + Zn H₂ + (CH₃COO)₂Zn

б) с оксидами металлов

2CH₃COOH + CuO H₂O + (CH₃COO)₂Cu

в) с основаниями

CH₃COOH + KOH CH₃COOK + H₂O

г) с солями слабых кислот

CH₃COOH + NaHCO₃ CH₃COONa + H₂O + CO₂↑

3. Взаимодействие со спиртами с образованием сложных эфиров (реакция этерификация)

H₂SO₄

CH₃COOH + C₂H₅OH ←→ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

4. Образование галогенангидридов

CH₃COOH + PCl₅ CH₃COCl + POCl₃ + HCl

CH₃COOH + SOCl₂ CH₃COCl + SO₂ + HCl

5. Образование амидов

CH₃COOH + NH₃ CH₃COONH₄

t

CH₃COONH₄ CH₃CONH₂ + H₂O

6. Межмолекулярная дегидратация с образованием ангидридов

t , P₂O₅

2СH₃COOH (CH₃CO)₂O + H₂O

7. Галогенирование в α –положение

Р кр.

CH₃CH₂COOH + Cl₂ CH₃CHClCOOH + HCl

8.

8. Декарбоксилирование

а) Сплавление солей щелочных металлов со щелочами

t

СH₃CH₂COONa(тв.) + NaOH(тв.) C₂H₆↑ + Na₂CO₃

б) Легко отщепляют СО₂ при нагревании также галогензамещённые

и двухосновные кислоты

t

CCl₃COOH CHCl₃ + CO₂↑

t

HCOOH-CH₂-COOH CH₃COOH + CO₂↑