Получение

• Окисление спиртов

• Окисление альдегидов

• Гидролиз тригалогеналканов

• Карбоксилирование металлорганических соединений

• Гидролиз сложных эфиров

• Гидролиз нитрилов

Катализируется кислотой или основанием; первоначально образуется амид, который гидролизуется до кислоты; лишь в редких случаях амид устойчив к гидролизу; удобный лабораторный метод (если нитрил доступен)

• Реакция Арндта-Эйстерта

Используется для получения высших гомологов кислот из низших.

Изомерия карбоновых кислот

 Cтруктурная изомерия

- изомерия скелета в углеводородном радикале (начиная с C₄).

- межклассовая изомерия, начиная с C₂.  Например, формуле C₂H₄O₂ соответствуют 4 изомера, относящиеся к различным классам органических соединений.

 Пространственная изомерия

- Возможна цис-транс изомерия в случае непредельных карбоновых кислот. Пример:

- Оптическую изомерию проявляют карбоновые кислоты, в молекулах которых присутствует асимметрический атом углерода (sp³-атом, связанный с 4-мяразличными заместителями).  Например, 2-метилбутановая кислота C₂H₅CH(CH₃)COOH существует в виде двух оптических изомеров

 Строение карбоксильной группы

Карбоксильная группа сочетает в себе две функциональные группы – карбонил и гидроксил, взаимно влияющие друг на друга. Это влияние передается по системе сопряжения sp²-атомов O–C–O.

Электронное строение группы –СООН придает карбоновым кислотам характерные химические и физические свойства.

1. Смещение электронной плотности к карбонильному атому кислорода вызывает дополнительную (по сравнению со спиртами и фенолами) поляризацию связи О–Н, что определяет подвижность водородного атома (кислотные свойства).

В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют на ионы:

Однако карбоновые кислоты в целом – слабые кислоты: в водных растворах их соли сильно гидролизованы. Видеоопыт "Карбоновые кислоты – слабые электролиты".

2. Пониженная электронная плотность (δ+) на атоме углерода в карбоксильной группе обусловливает возможность реакций нуклеофильного замещения группы -ОН.

3. Группа -СООН за счет положительного заряда на атоме углерода снижает электронную плотность на связанном с ней углеводородном радикале, т.е. является по отношению к нему электроноакцепторным заместителем. В случае предельных кислот карбоксильная группа проявляет -I-эффект, а в непредельных (например,CH₂=CH-COOH) и ароматических (С₆Н₅-СООН) – -I и -М-эффекты.

4. Карбоксильная группа, являясь электроноакцептором, вызывает дополнительную поляризацию связи С–Н в соседнем (α-) положении и увеличивает подвижностьα-водородного атома в реакциях замещения по углеводородному радикалу.

30) Получение

• Окисление спиртов

• Окисление альдегидов

• Гидролиз тригалогеналканов

• Карбоксилирование металлорганических соединений

• Гидролиз сложных эфиров

• Гидролиз нитрилов

Катализируется кислотой или основанием; первоначально образуется амид, который гидролизуется до кислоты; лишь в редких случаях амид устойчив к гидролизу; удобный лабораторный метод (если нитрил доступен)

• Реакция Арндта-Эйстерта

Используется для получения высших гомологов кислот из низших.

Гидролиз

Окисление

Карбоксилирование и карбоксиметилирование металлорганических соединений

Конденсация

Щелочное расщепление

Замещение и присоединение

Перегруппировки

еакции окисления алкенов

Строение продуктов окисления алкенов зависит от условий реакции и природы окислителя.

1. Мягкое окисление алкенов водным раствором перманганата калия приводит к образованию двухатомных спиртов (реакцияВагнера):

Полное уравнение реакции:

(см. схему электронного баланса этой реакции).

В ходе этой реакции происходит обесцвечивание фиолетовой окраски водного раствора KMnO₄. Поэтому она используется как качественная реакция на алкены. Видеоопыт "Взаимодействие этилена с раствором перманганата калия".

2. При жестком окислении алкенов кипящим раствором KMnO₄ в кислой среде происходит полный разрыв двойной связи:

3. Промышленное значение имеет частичное окисление алкенов с образованием циклических оксидов, которые широко используются в органическом синтезе:

4. Полное окисление (горение):

Газообразные гомологи алкенов образуют с воздухом взРеакции окисления аренов

Бензол не окисляется даже под действием сильных окислителей (KMnO₄, K₂Cr₂O₇ и т.п.). Поэтому он часто используется как инертный растворитель при проведении реакций окисления других органических соединений.

В отличие от бензола его гомологи окисляются довольно легко.

1. При действии раствора KMnO₄ в кислой среде и нагревании в гомологах бензола окислению подвергаются только боковые цепи:

Окисление других гомологов (этилбензол, пропилбензол и т.д.) также приводит к образованию бензойной кислоты. Разрыв связи при этом происходит между двумя ближайшими к кольцу атомами углерода в боковой цепи.

Алкильные группы в алкилбензолах окисляются легче, чем алканы. Это объясняется влиянием бензольного кольца на атомы в боковой цепи.

2. Бензол и его гомологи на воздухе горят коптящим пламенем, что обусловлено высоким содержанием углерода в их молекулах:

Бензол и его летучие гомологи образуют с воздухом и кислородом взрывоопасные смеси.

31) Методы получения сложных эфиров

Сольволиз

Реакции электрофильного типа

Нуклеофильные реакции

Реакция Кляйзена	Реакция Штоббе	Реакция Дикмана
Реакция Кновенагеля	Реакция Михаэля	Реакция Реформатского
Реакция Дарзана	Реакция Фаворского	Альдольная конденсация

 

Окисление и восстановление

33) Жирные кислоты — алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения. Жирные кислоты, как правило, содержат неразветвленную цепь из четного числа атомов углерода (С4-24, включая карбоксильный углерод) и могут быть как насыщенными, так и ненасыщенными^[1].

Пальмитиновая кислота (Гексадекановая кислота) CH₃(CH₂)₁₄COOH – наиболее распространенная в природе одноосновная насыщенная карбоновая кислота (жирная кислота).

Соли и эфиры пальмитиновой кислоты называются пальмитатами

Стеариновая кислота (октадекановая кислота) — одноосновная карбоновая кислота алифатического ряда, отвечающая формуле C₁₈H₃₆O₂, или CH₃(CH₂)₁₆COOH. Белые кристаллы, нерастворимые в воде и растворимые в диэтиловом эфире. Стеариновая кислота была открыта в свином сале в 1816 году французским химиком Шеврелем.

Олеиновая кислота (цис-9-октадеценовая кислота) СН₃(СН₂)₇СН=СН(СН₂)₇СООН — мононенасыщенная жирная кислота.

Линолевая кислота — одноосновная карбоновая кислота с двумя изолированными двойными связями CH₃(CH₂)₃-(CH₂CH=CH)₂(CH₂)₇COOH.

Линоленовая кислота — одноосновная карбоновая кислота с тремя изолированными двойными связями, CH₃(CH₂CH=CH)₃(CH₂)₇COOH

Жиры, или триглицериды — природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот; входят в класс липидов. В живых организмах выполняют структурную, энергетическую и др. функции.

Наряду с углеводами и белками, жиры — один из главных компонентов питания. Жидкие жиры растительного происхождения обычно называют маслами — так же, как и сливочное масло.

Масло — собирательное название ряда химических веществ или смесей веществ, не растворяющихся в воде.

Основных групп «масел» три:

1. некоторые «масла» являются жирами,

2. минеральные масла являются продуктами переработки нефти,

3. выделяется также важная группа — эфирные масла.

Также маслами нередко именуют смеси разных липофильных веществ (синтетические технические масла, некоторые косметические продукты).

• Для природных триглицеридов лучше использовать более однозначные термины — жиры и растительные масла.

• Слово липиды имеет несколько иной смысл.

34) Двухосновные карбоновые кислоты (или дикарбоновые кислоты) — это карбоновые кислоты, содержащие две карбоксильные группы —COOH, с общей формулой HOOC—R—COOH, где R — любой двухвалентный органический радикал.