38. Химические свойства карбоновых кислот. Механизм реакции этерификации.

Химические свойства карбоновых кислот определяет карбоксильная группа. Она сочетает в себе две функциональные группы – карбонильную и гидроксильную, взаимно влияющие друг на друга. Это влияние передается по системе сопряжения sp²-атомов O=C–O.

Смещение электронной плотности к карбонильному атому кислорода вызывает более сильную поляризацию связи О–Н, что определяет подвижность атома водорода (кислотные свойства). В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют на ионы: R-COOH → R-COO^- + H⁺

Пониженная электронная плотность ( +) на углероде в карбоксильной группе обусловливает возможность реакций нуклеофильного замещения группы -ОН.

Группа -СООН за счет положительного заряда на атоме углерода снижает электронную плотность на связанном с ней углеводородном радикале. В предельных кислотах карбоксильная группа проявляет -I-эффект, а в непредельных и ароматических – -I и -М-эффекты. Карбоксильная группа, являясь электроноакцептором, вызывает дополнительную поляризацию связи С–Н в соседнем положении и увеличивает подвижность -водородного атома в реакциях замещения по углеводородному радикалу.

Большое значение имеет способность атомов водорода и кислорода карбоксильной группы к образованию межмолекулярных водородных связей (соединение аминокислот в цепь).

Карбоновые кислоты проявляют высокую реакционную способность. Многочисленные их производные, имеют большое значение.

1. Образование солей:

2R-COOH + Mg → (R-COO)₂Mg + H₂ - под действием активных металлов

R-COOH + NH₃ → R-COONH₄- под действием аммиака

2R-COOH + CuO → (R-COO)₂Cu + H₂O - под действием основных оксидов

R-COOH + NaOH → R-COONa + H₂O - под действием металлов и аммония

2R-COOH + Na₂CO₃ → 2R-COONa + H₂O + CO₂ - под действием солей более слабых кислот

Названия солей составляют из названий остатка R-COO^– (карбоксилат-иона) и металла. Например, CH₃-COONa – ацетат натрия, (H-COO)₂Ca – формиат кальция, C₁₇H₃₅-COOK – стеарат калия и т.п.

2. Образование амидов:

R-COOH + NH₃ → R-COO^-NH₄⁺ → (t^o, +H₂O) R-CONH₂

Амиды образуются также при взаимодействии карбоновых кислот (или их галогенангидридов) аминами: R-COOH + R’-NH₂ → (t^o, +H₂O) R-CONH-R’

3. Особое место занимает так же и реакция образование сложных эфиров R–COO-R' (реакция этерификации). Сложные эфиры могут быть получены при взаимодействии карбоновых кислот со спиртами, катализаторами, обычно, являются минеральные кислоты (каталитическое действие оказывают ионы водорода):

CH₃-COOH + H-O-C₂H₅ ←→ CH₃-COO-C₂H₅ + H₂O (уксусно-этиловый эфир, этилацетат)

4. Отдельно можно выделить образование жиров - сложных эфиров глицерина и высших одноосновных карбоновых кислот (насыщенных - пальмитиновой C₁₅H₃₁-COOH, стеариновой C₁₇H₃₅-COOH и ненасыщенных кислот - линоленовой C₁₅H₂₉-COOH, олеиновой C₁₇H₃₃-COOH, линолевой C₁₇H₃₁-COOH): (нарисовать глицерин, к которому за счет объединения -OH групп глицерина и кислоты присоединены карбоновые кислоты).