Насичені одноосновні карбонові кислоти

Окремі представники

1. Мурашина кислота НСООН

2. Оцтова кислота СН₃СООН

3. Пропіонова кислота СН₃–СН₂–СООН

4. Масляна кислота СН₃–(СН₂)₂–СООН

5. Валеріанова кислота СН₃–(СН₂)₃–СООН

6. Капронова кислота СН₃–(СН₂)₄–СООН

7. Енантова кислота СН₃–(СН₂)₅–СООН

8. Пальмітинова кислота СН₃–(СН₂)₁₄–СООН

9. Маргаринова кислота СН₃–(СН₂)₁₅–СООН

10. Стеаринова кислота СН₃–(СН₂)₁₆–СООН

Фізіологічна дія

Пари мурашиної кислоти подразнюють слизову оболонку. ГДК = 1мг/м³. Оцтова килота при с2% небезпечна для очей. Деревний оцет може викликати екземи. ГДК = 5мг/м³. Концентровані кислоти викликають болючі опіки на шкірі.

Способи одержання

(на прикладі оцтової кислоти)

1. Промисловий метод

а) окиснення спирту під дією біологічних ферментів: CH₃–CH₂–OH + O₂ →CH₃COOH + H₂O

б) пряме окиснення бутану:

2C₄H₁₀ + 5O₂ → 4CH₃COOH + H₂O

в) з ацетилену по реакції Кучерова добувають оцтовий альдегід, який окиснюють до кислоти

г) реакція оксосинтезу: суха перегонка деревини (нагрівання без доступу повітря)

Фізичні властивості

В ряду насичених одноосновних карбонових кислот немає газоподібних речовин. Інші члени ряду (С₁–С₁₅) – рідини з гострим запахом, вищі кислоти – тверді речовини без запаху. Зі збільшенням молекулярної маси розчинність кислот і воді зменшується.

ІІ. Лабораторні методи:

а) З хлор метану за допомогою ціаніду калію:

CH₃Cl + KCN → CH₃–CN + KCl;

CH₃–CN + 2H₂O → CH₃COOH +NH₃↑

б) З металоорганічних сполук:

CH₃Li + CO₂ → CH₃COOLi;

CH₃COOLi + HCl → CH₃COOH + LiCl

в) За допомогою реактивів Гріньяра:

R–MgBr + CO₂ → R–COOMgBr;

R–COOMgBr + H₂O → R–COOH + Mg(OH)Br

г) Гідроліз нітрилів:

R–C≡N + 2H₂O → R–COOH + NH₃↑

Якісні реакції

1. Карбонові кислоти змінюють забарвлення індикаторів: метиловий оранжевий червоніє, лакмус стає рожевим, фенолфталеїн безбарвний.

2. Мурашину кислоту можна виявити за такими ознаками:

а) під дією KmnO₄ окислюється до вугільної кислоти

б) Взаємодіє з аміачним розчином оксиду срібла (реакція срібного дзеркала): НСООН + 2[Ag(NH₃)₂)OH → HCOONH₄ + 2Ag↓ + 3NH₃↑ + H₂O

Хімічні властивості насичених одноосновних карбонових кислот

Загальні

1. Утворення солей: 2CH₃COOH + 2Na → 2CH₃COONa + H₂↑;

2CH₃COOH + CaO → (CH₃COO)₂Ca + H₂O;

CH₃COOH +NaOH → CH₃COONa + H₂O;

2. Утворення ефірів: CH₃COOH + R–OH → CH₃COOR + H₂O

3. Утворення ангідридів та хлорангідридів:

CH₃COOH + PCl₅ → CH₃COOCl + POCl + HCl;

CH₃COONa + CH₃–(C=O)–Cl → (CH₃–(C=O)–)₂O

4. Взаємодія з галогенами: CH₃COOH + Cl₂ → CH₂ClCOOH + HCl 5. Взаємодія з аміаком: CH₃COOH + NH₃ → CH₃COONH₄;

CH₃COONH₄ + t ^oC → CH₃–(C=O)–NH₂

6. Відновлення: CH₃COOH + LiAlH₄ → CH₃–CH₂–OH

Специфічні

Мурашина кислота містить в своєму складі і альдегідну і карбоксильну групу. Тому вона має деякі специфічні властивості, зокрема є добрим відновником:

HCOOH + Cu(OH)₂ → HO–(C=O)–OH + Cu₂O + H₂O;

HO–(C=O)–OH ↔ CO₂↑ + H₂O;

HCOOH + 2[Ag(NH₃)₂]OH → H–CO–O–NH₄ + 2Ag + 3NH₃↑ + H₂O;

HCOOH + t ^oC + H₂SO₄ → CO + H₂O

Радикали

Загальна формула C_nH_2n(COOH)₂ – це формула насичених двохосновних карбонових кислот. Найпростішим представником цього ряду є щавелева кислота НООС–СООН, найближчий її гомолог малонова кислота HOOC–CH₂–COOH, в якої карбоксильні групи розділені групою –CH₂–. Продовжуючи послідовно ланцюг на групу –CH₂– можна отримати ряд двохосновних кислот, наприклад:

HOCO–(CH₂)₂–COOH – янтарна (бутадіонова) кислота

HOCO–(CH₂)₃–COOH – глутарова (пентадіонова) кислота

HOCO­–(CH₂)₄–COOH – адипінова (гексадіонова) кислота

HOCO–(CH₂)₅–COOH – пімелінова (гептадіонова) кислота

HOCO–(CH₂)₆–COOH – пробкова (октадіонова) кислота

HOCO–(CH₂)₇–COOH – селезіанова (нонадіонова) кислота

HOCO–(CH₂)₈–COOH – себацинова (декандіонова) кислота

Дія на організм людини.

Карбонові кислоти діють на організм людини тим сильніше, чим вища константа їхньої дисоціації. Токсичність ангідридів, галоген ангідридів органічних кислот також пов'язана з утворенням на вологих слизових оболонках кислот, які сильно подразнюють тканин. Щавелева кислота викликає тяжкі отруєння при вдиханні або ковтанні пороху. В тяжких випадках може викликати послаблення серцевої діяльності і судороги. ГДК = 1мг/м³

Способи одержання.

Загальні методи одержання двохосновних кислот, аналогічні способам одержання одноосновних карбонових кислот.

Наприклад:

1. Окислення первинних двохатомних спиртів

2. Гідроліз (омилення) динітрилів

3. Окиснення оксикислот

Фізичні властивості

Двохосновні кислоти – це безбарвні кристалічні речовини, розчинні у воді. В змінах температур їх плавлення в гомологічному ряді, як і в випадку одноосновних спостерігається певна періодична закономірність. Температура плавлення кислот з парним числом вуглецевих атомів вища температур плавлення сусідніх кислот з непарним числом вуглецевих атомів.

Наприклад: адипінова кислота (СН₂)₄(СООН)₂ має Т_пл = 153 ^оС, а глутарова (СН₂)₃(СООН)₂ має Т_пл = 97,5 ^оС.

Якісні реакції

1. Реагентом служить NaHCO₃, NaOH, AgNO₃. Розчинення в розчині NaHCO₃ з виділенням газоподібного СО₂

2. AgNO₃ утворює білий осад погано розчинної срібної солі: Ag–OOC–COO–Ag↓ + 2HNO₃

1. Реакції декарбоксилювання:

HOOC–COOH → HCOOH + CO₂↑

HOOC–CH₂–COOH → CH₃–COOH + CO₂↑

HOOC–CRR'–COOH → (R–)(R'–)CH–COOH +CO₂↑

2. Утворення складних етерів:

HOOC–COOH + 2ROH → ROOC–COOR + 2H₂O

3. Утворення циклічних ангідридів:

HOOC–(CH₂)₂–COOH → OOC–(CH₂)₂– COO

O

4. Піроліз кальцієвих або барієвих солей адипінової, пілемінової і пробкової кислот:

O

//

H₂C–CH₂–C–O H₂C–CH₂

| Ca → CaCO₃ + | C=O

H₂C–CH₂–C–O H₃C–CH₂

\\

O

Сіль адипінової кислоти Циклопентенон

O

//

CH₂–CH₂–C–O CH₂–CH₂

H₂C Ca → CaCO₃ + CH₂ C=O

CH₂–CH₂–C–O CH₂–CH₂

\\

O

Сіль пімелінової кислоти Циклогексанон

Ангідриди карбонових кислот

Можна роглядати як продукт міжмолекулярного відщеплення води від двох молекул карбонових кислот за рахунок гідроксилів їх карбоксильних груп

Способи добування

1 При взаємодії солей карбонових кислот з галоген ангідридами:

R–(C=O)–Na + R–(C=O)–Cl → R–(C=O)–O–(C=O)–R + NaCl

2. Прямою дегідратацією (в кислому середовищі): R–(C=O)–OH → R–(C=O)–O–(C=O)–R + H₂O

Загальна формула

R–(C=O)–O–(C=O)–R, або (R–(C=O)–)₂O

Хімічні властивості

1. Реакція гідролізу: (R–(C=O)–)₂O + H₂O + H⁺ → 2R–(C=O)–OH 2. Реакція алкоголізу: (R–(C=O)–)₂O + R'OH +H⁺ → R–(C=O)–O–R' + R–(C=O)–OH 3. Реакція амонолізу: (R–(C=O)–)₂O + 2NH₃ → R–(C=O)–NH₂ + R–(C=O)–O–NH₄

Фізичні властивості

Ангідриди нижчих карбонових кислот мають гострий запах. Ангідриди вищих карбонових кислот – кристалічні речовини без запаху.

Застосування

За хімічними властивостями ангідриди виступають як гарні ациліруючі реагенти.

Представники

– Хлорангідрид мурашиної кислоти (хлористий форміл)

– Хлорангідрид оцтової кислоти (хлористий ацетил)

– Хлорангідрид пропіонової кислоти (хлористий пропіоніл)

Дія на організм людини

Галоген заміщені аліфатичні кислоти проявляють значно більшу токсичність і припікаючи дію, а також подразнюючу дію. Так наприклад трифтороцтова кислота викликає дистрофічні зміни в легенях, печінці, мозку тварин.

Має подразнюючу і припікаючи дію. ГДК = 2мг/м³. Для хлороцтової кислоти ГДК = 1мг/м³

Способи одержання

1. Взаємодія карбонових кислот з фосфор галогені дами: RCOOH + PCl₅ → RCOCl + POCl₃ + HCl 2. Взаємодія карбонових кислот з SOCl₂: RCOOH + SOCl₂ → RCOCl +SO₂ + HCl

Фізичні властивості

Із галоген ангідридів важливе значення мають хлорангідриди. Нижчі хлорангідриди являють собою безбарвні леткі рідини з різким запахом, подразнюють слизові оболонки; вищі хлорангідриди – безбарні кристалічні речовини. Наприклад хлористий ацетил – легко кипляча рідина з Т_кип= 52^оС

Хімічні властивості

1. Реакція гідролізу: RCOCl + HOH → RCOOH + HCl 2. Реакція алкоголізу: RCOCl + R'–OH → R–(C=O)–O–R' + HCl 3. Реакція амоналізу: RCOCl + NH₃ → RCONH₂ + HCl