3. Запропонуйте декілька методів одержання акрилової кислоти та напишіть для неї рівняння реакції з hBr. Розв’язок:

Акрилова (пропен-2-ова) кислота відноситься до ненасичених монокарбонових кислот, для одержання яких можна використати методи синтезу насичених карбонових кислот. Тільки як вихідні речовини в даному випадку слід використати ненасичені сполуки, наприклад окиснення ненасичених первинних спиртів та альдегідів в м’яких умовах, гідроліз нітрилів. Однак є і специфічні методи одержання ненасичених кислот: гідрокарбоксилювання алкінів (реакція Реппе) та елімінування -галоген- та -гідроксикарбонових кислот.

У присутності карбонілів металів (реакція Реппе) алкіни взаємодіють з оксидом вуглецю у водному середовищі з утворення , -ненасичених монокарбонових кислот:

-Галогенокарбонові кислоти при нагріванні з водою відщеплюють галогеноводень та перетворюються на , -ненасичені карбонові кислоти. Так, при нагріванні -хлоропропіонова кислота відщеплює HCl та перетворюється при цьому на акрилову.

-Гідроксипропіонова кислота при нагріванні відщеплює молекулу води за наступною схемою:

Реакційна здатність ненасичених монокарбонових кислот обумовлена наявністю в їх структурі карбоксильної групи та кратного (подвійного) зв’язку. За рахунок наявності карбоксильної групи ненасичені кислоти вступають в реакції, що характерні для насичених кислот, а за рахунок кратного зв’язку в вуглеводневому радикалі вони проявляють властивості алкенів (алкінів). Однак приєднання галогеноводнів до , -ненасичених кислот відбувається проти правила Марковнікова. Це пояснюється електроноакцепторним впливом карбоксильної групи за рахунок – М та – І-ефектів. Тому при дії HBr на акрилову кислоту утворюється -бромопропіонова кислота:

4. Наведіть схеми реакцій бензойної кислоти з: хлоридом фосфору (V), оцтовим ангідридом (в кислому середовищі) та Br2 (в присутності FeBr3). Розв’язок:

Реакційна здатність аренмонокарбонових кислот обумовлена наявністю у їх структурі карбоксильної групи та бензольного ядра. По карбоксильній групі для них характерні реакції, які властиві насиченим монокарбоновим кислотам, а саме, утворення солей, галогенангідридів, ангідридів, естерів, амідів. При взаємодії бензойної кислоти з хлоридом фосфору (V) утворюється хлорангідрид бензойної кислоти:

При дії оцтового ангідриду в кислому середовищі на бензойну кислоту відбувається реакція міжмолекулярної дегідратації, в результаті якої утворюється ангідрид бензойної кислоти та як побічний продукт - оцтова кислота:

За рахунок наявності бензольного кільця аренмонокарбонові кислоти вступають в реакції електрофільного заміщення (нітрування, сульфування, галогенування), характерні для ароматичних вуглеводнів. Карбоксильна група є орієнтантом другого роду, тому в реакціях електрофільного заміщення вона направляє замісник (групу, що атакує) в мета – положення:

5. Синтезуйте янтарну кислоту та напишіть для неї рівняння реакцій з гідроксидом натрію та піддайте її нагріванню. Розв’язок:

Янтарна кислота відноситься до дикарбонових кислот, тобто має у своєму складі дві карбоксильні групи. За замісниковою номенклатурою ІЮПАК вона має назву бутан-1,4-діова кислота. Для одержання дикарбонових кислот можна запропонувати ті ж самі методи, що і для монокарбонових, використовуючи як вихідні речовини відповідні біфункціональні сполуки. Наприклад, янтарну кислоту можна одержати при окисненні двупервинних гліколів:

При окисненні діальдегідів:

При окисненні гідроксикислот, в даному випадку 4-гідроксибутанової кислоти:

За хімічними властивостями дикарбонові кислоти подібні до монокарбонових. Вони утворюють подібні похідні лише з різницею у тому, що реакції відбуваються за участю однієї чи двох карбоксильних груп. При дії гідроксиду натрію утворюються як нейтральні, так і кислі солі янтарної кислоти:

Разом з тим, наявність двох карбоксильних груп в одній молекулі обумовлюють деякі особливості хімічних властивостей двохосновних кислот.

При нагріванні янтарна кислота утворює циклічний ангідрид за наступною схемою: