Ангідриди карбонових кислот

Важливими функціональними похідними кислот є їх ангідриди, які можна розглядати як продукти дегідратації кислот:

2СН₃СООН ^P2O5 + H₂O.

У молекулах ангідридів два кислотні радикали з’єднані через кисень. Назви їх будуються виходячи з назв відповідних кислот.

Способи одержання

Ангідриди можна одержати із хлорангідридів при взаємодії із солями карбонових кислот. Якщо виходити з похідних різних кислот, то утворюються змішані ангідриди:

R−СОС1 + NaOOC−R (R') → R–СО−О–СО–R (R')+ NaСl.

Властивості

Ангідриди нижчих кислот − рідини з гострим запахом, нерозчинні у воді. Ангідриди вищих кислот − кристалічні речовини, без запаху. Температура кипіння ангідридів вище, чим температура кипіння відповідних кислот.

За хімічними властивостями ангідриди нагадують хлорангідриди. Вони також є ацилюючими агентами, але реакції з ними протікають за більш м’яких умов, ніж із хлорангідридами. Дією ангідридів на спирти одержують естери, дією на аміак − аміди. Реакції ці аналогічні реакціям хлорангідридів.

Ангідриди гідролізуються водою до кислот, але повільніше, ніж хлорангідриди.

Окремі представники

Ацетатний ангідрид – рідина, що не змішується з водою й на холоду лише повільно з нею реагує. Великі кількості ацетатного ангідриду витрачаються на виробництво штучного ацетатного волокна. Використовується як ацилюючий засіб.

Фталевий ангідрид. Кристалічна речовина, що кристалізується у вигляді голок, легко сублімується. У промисловості фталевий ангідрид одержують шляхом окиснення нафталіну й використовують як напівпродукт для різних синтезів.

Пероксиди ацилів

При взаємодії ангідридів або хлорангідридів кислот з пероксидами металів утворюються пероксиди ацилів:

2C₆H₅−СОС1 + Na₂O₂ → C₆H₅ − СО−О−О −СО−C₆H₅ + 2NaСl.

пероксид бензоїлу

Пероксиди ацилів − сильні окисники.

Перекис бензоїлу, кристалічна речовина. Більш стійка, ніж інші пероксиди ацилів. Її можна зберігати й транспортувати. При нагріванні або під дією УФ-променів вона розкладається з вибухом. При нагріванні розчину пероксиду в органічному розчиннику йде повільне розкладання й утворюються вільні радикали. Сполука використовується як ініціатор радикальної полімеризації.

Естери карбонових кислот

Естери є найбільш важливими функціональними похідними кислот із загальною формулою R–СОО–R, тобто їх можна розглядати, як похідні кислот, у яких гідроксил заміщений алкоксильною групою.

Ізомерія. Номенклатура

Ізомерія складних естерів зумовлена будовою радикалів, пов'язаних з ацильною групою.

Назви їх утворюють від карбонового радикала спирту й кореня латинської назви кислоти з додаванням закінчення ат (або оат замість закінчення овая в кислоті). Вживані також назви, утворені з назв спиртів і кислот, що дають естер.

НСООСН₃ СН₃СООСН₃ С₂Н₅СООС₃Н₇

метилформіат етилацетат пропілацетат

Естери широко поширені в природі. Аромат багатьох квітів, плодів, ягід зумовлений присутністю в них цих сполук. Надзвичайно поширені в рослинному й тваринному світі жири – естери гліцерину та кислот від С₁₂. Естери нижчих одноатомних спиртів і нижчих кислот − леткі рідини із приємним запахом квітів, фруктів. Этилформіат має запах рому, ізоамілацетат − запах груш, этилбутират − запах абрикосів, ізоамілбутират − запах ананасів, ізоаміловий естер ізовалеріанової кислоти − запах яблук. Естери часто використовують у парфумерній і харчовій промисловості як фруктові есенції.

Способи одержання

Найважливіший спосіб одержання естерів − взаємодія карбонових кислот зі спиртами (реакція етерифікації):

СН₃СООН + НОС₂Н₅ → С₂Н₅–СОО–С₂Н₅.

В якості каталізаторів використовують концентровану H₂SO₄, і ін.

Швидкість реакції етерифікації залежить від природи кислоти й спирту. Об'ємні радикали створюють просторові утруднення й заважають утворенню проміжних продуктів приєднання. Особливо погано зазнають етерифікації третинні спирти.

Іншим поширеним способом одержання естерів є ацилювання спиртів хлорангідридами або ангідридами кислот (так, зокрема, одержують естери третинних спиртів і фенолів).

Властивості

Естери мало розчинні у воді, добре розчиняються в органічних розчинниках, самі є розчинниками. Т_кип їх нижче, чим у відповідних кислот, тому що їм не властива асоціація.

Для естерів характерні наступні хімічні реакції.

1. Взаємодія з водою (гідроліз) у результаті якої утворюються кислота й спирт. Кисле й основне середовище сприяють цій реакції. У кислому середовищі реакція оборотна.

2. Взаємодія з аміаком (амоноліз) приводить до утворення амідів кислот:

CH₃–CO–OС₂H₅ + NH₃ → CH₃–CO–NH₂+ C₂H₅OH

3. Відновлення естерів протікає легше, чим самих кислот. У результаті утворюються первинні спирти. У якості відновника використовують водень у присутності мідно-хромового каталізатора (каталітичне гідрування):

R–CO–OR’ + [H⁺] → R–CH₂OH + R’–OH

4. Естери стійкі до дії окисників. Внаслідок цього в реакціях окиснення для захисту спиртових або фенольних груп ці групи попередньо етеріфикують, а по закінченню окиснення – гідролизують:

Віски. Природні віски є сумішшю складних естерів вищих жирних кислот і вищих спиртів, і містять також вільні вищі спирти, вільні кислоти й парафіни з нормальним ланцюгом карбонових атомів. Бджолиний віск (t_пл 60…62 °С) складається з естерів первинних спиртів і кислот з парним числом карбонових атомів С₂₄ –С₃₄ і вільних алканів з непарним числом вуглецевих атомів С₂₅–С₃₁.

Деякі рослини виділяють на листах і плодах захисну плівку віску. Склад бавовняного віску близький до складу бджолиного. Віск на листах тютюну майже винятково складається з парафінів С₂₅ –С₃₃, а віск на листах капусти – на 95% з парафіну С₂₉Н₆₀. З голови морського ссавця кашалота виділений твердий віск − спермацет (t_пл 41…48 °С) і рідкий віск – спермацетове масло.

Ланолін – жиропіт овечої вовни – суміш естерів кислот С₁₀ –С₂₀ і спиртів С₁₈ –С₂₀.