Производные карбоновых кислот.
В ходе реакций с участием карбоновых кислот наиболее часто образуются соединения общей формулы:
Такие соединения называются функциональными производными карбоновых кислот. Ацильная группа является общим структурным элементом функциональных производных карбоновых кислот.
Способы получения карбоновых кислот сводятся к химическим свойствам самих кислот.
Ангидриды карбоновых кислот
Производные карбоновых кислот, в которых гидроксигруппа у ацильного атома углерода замещена на ацилоксигруппу называются ангидридами карбоновых кислот:
Название ангидридов строится по названию соответствующих кислот. Например, уксусный ангидрид, малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид.
Способы получения.
1. Ацилирование карбоновых кислот и их солей ацилгалогенидами.
Общий метод получения ангидридов заключается во взаимодействии ацилгалогенидов с солями карбоновых кислот:
Вместо солей карбоновых кислот можно использовать сами карбоновые кислоты. Реакция протекает при более жестких условиях – при нагревании.
В присутствии оснований взаимодействие протекает в мягких условиях в растворителе.
2. Дегидратация монокарбоновых кислот.
Ангидриды кислот образуются при нагревании кислот с дегидратирующим агентом, например, пентаоксидом фосфора (Р2О5). Этот метод удобен для получения ангидридов сильных кислот.
Циклические ангидриды некоторых дикарбоновых кислот образуются просто при нагревании. Однако, этот метод пригоден лишь для получения ангидридов с 5- и 6-членными циклами.
3. Реакции монокарбоновых кислот с уксусным ангидридом.
Монокарбоновые кислоты при нагревании с уксусным ангидридом превращаются в ангидриды. Метод используется для получения ангидридов высших карбоновых кислот.
4. Ацилирование карбоновой кислоты кетеном.
Уксусный ангидрид в промышленности получают при взаимодействии кетена с уксусной кислотой.
Сложные эфиры
Производные карбоновых кислот, в которых гидроксигруппа у ацильного атома углерода замещена на алкоксигруппу называются сложными эфирами карбоновых кислот:
В названии сложного эфира сначала указывают алкильную группу, связанную с кислородом, затем кислоту, заменяя суффикс в названии кислоты «-овая» на суффикс «-оат». Например:
Получение сложных эфиров
1. Этерификация карбоновых кислот.
Наиболее общим методом получения сложных эфиров является этерификация – взаимодействие спиртов с карбоновыми кислотами.
Процесс является обратимым, поэтому для повышения выхода продукта реакцию проводят с большим избытком спирта или азеотропной отгонкой воды. Этот метод дает хорошие результаты в случае первичных спиртов, а для получения сложных эфиров третичных спиртов практически непригоден.
2. Ацилирование спиртов и фенолов ангидридами или хлорангидридами карбоновых кислот.
Этот метод ацилирования часто применяют в промышленных и препаративных лабораторных синтезах. Можно использовать для получения сложных эфиров вторичных, третичных спиртов и фенолов.
3. Реакции переэтерификации.
Другой распространенный способ получения сложных эфиров – переэтерификация. Реакцию осуществляют взаимодействием сложного эфира с избытком соответствующего спирта в присутствии кислотного или основного катализатора. Образующийся низкоипящий спирт удаляют из реакционной среды. Переэтерификацией, например, получают известный анестетик новокаин из этилового эфира п-аминобензойной кислоты.
4. Алкилирование солей карбоновых кислот алкилгалогенидами.
Сложные эфиры с высокими выходами получают взаимодействием солей карбоновых кислот с алкилгалогенидами.
Реакция представляет собой нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода алкилгалогенида, в роли нуклеофильной частицы выступает карбоксилат-анион. Способ применяется для получения разнообразных сложных эфиров, в том числе и пространственно загруженных кислот. Применение метода межфазного катализа способствует получению продуктов с очень высокими выходами.
