Методы получения

Монокарбоновые кислоты получают окислением органических соединений, гидролизом галогенопроизводных, функциональных производных (нитрилов, сложных эфиров, амидов) карбоновых кислот путем карбоксилирования металлорганических соединений. Промышленно важным методом является реакция карбонилирования алкенов и алкинов, спиртов и галогенопроизводных. Для получения карбоновых кислот применяется также ряд специфических методов.

Методы, основанные на реакции окисления

Конечным продуктом окисления многих органических соединений являются карбоновые кислоты. В зависимости от природы исходного соединения условия реакции и тип окислителя варьируются. Для окисления используют кислород (воздух) в присутствии катализаторов (соли Со, Мn), так и другие неорганические (Н₂О₂, СrO₃, КMnO₄, МnO₂, HNO₃) и органические (пероксикарбоновые кислоты, гидропероксиды) окислители.

а) Окисление алканов

Прямое окисление алканов с целью получения синтетических высших жирных карбоновых кислот (ВЖК) осуществляется в промышленности кислородом воздуха в присутствии KMnO₄. Синтетические ВЖК, получаемые в промышленности из нефте-химического сырья, представляют собой, как правило, смеси насыщенных монокарбоновых кислот нормального и изостроения с четным и нечетным числом атомов углерода, содержащие примеси дикарбоновых, гидрокси- и кетокарбоновых кислот и других соединений.

Кислоты отделяют от непрореагировавшего парафина растворением в водной щелочи с последующей нейтрализацией минеральной кислотой и последующим фракционированием получают фракции кислот С₅-С₆, С₇-С₉, С₁₀-С₁₆, С₁₇-С₂₀ и выше.

До недавнего времени одним из промышленных методов получения уксусной кислоты было окисление н-бутана.

б) Окисление алкиларенов

Это наиболее распространенный способ получения ароматических карбоновых кислот. Первичные и вторичные алкильные группы, присоединенные к бензольному кольцу, окисляются до карбоксильной группы. Так в промышленности получают важные в практическом плане бензойную, толуиловые кислоты.

В качестве окислителя наиболее часто используют перманганат калия, соли кобальта, соединения хрома (VI) или водную азотную кислоту.

в) Окисление алкенов и алкинов.

Симметрично дизамещенные алкены и алкины окисляются сильными окислителями по двойной или тройной связи до насыщенных карбоновых кислот.

Эти реакции не играют заметной роли в синтезе карбоновых кислот. Такое окисление используется в основном для доказательства строения исходных углеводородов.

г) Окисление первичных спиртов и альдегидов

Первичные спирты и альдегиды окисляются в карбоновые кислоты. В качестве окислителей для препаративного синтеза используют оксиды хрома (VI) или перманганата калия.

Альдегиды легко окисляются до карбоновых кислот при действии тех же реагентов, а также оксида серебра.

Так, одним из основных промышленных методов получения уксусной кислоты является окисление уксусного альдегида кислородом воздуха в присутствии солей кобальта.

д) Диспропорционирование альдегидов по Канниццаро.

Эта реакция, в принципе, применима для получения ароматических кислот.

Окислительно-восстановительная реакция ароматических альдегидов была открыта в 1853 г. итальянским химиком С.Канниццаро. Альдегиды, не имеющие атома водорода при α-углеродном атоме, при нагревании в водно-спиртовом растворе щелочи подвергаются диспропорционированию с образованием равных количеств первичного спирта и карбоновой кислоты.

е) Окисление метилкетонов. Галоформная реакция.

Метилкетоны при взаимодействии с галогенами в щелочной среде галогенируются по метильной группе, превращаясь в тригалогенметилкетон, который в этих условиях расщепляется на карбоновую кислоту (в виде соли) и галоформ (СННal₃).

Галоформную реакцию используют как препаративный способ получения карбоновых кислот, а также для обнаружения метилкетонов (иодоформная проба).