Способи одержання карбонових кислот

У промисловості карбонові кислоти одержують, головним чином, такими методами:

1. Окиснення

1. Окиснення алканів киснем повітря або чистим о2.

Процес окиснення, як звичайно, проводять у рідкій фазі у присутності каталізаторів при температурах від 105 до 200^оС. При окисненні алканів С₄-С₈ утворюється, головним чином, оцтова кислота.

Окиснення фракцій прямогонного бензину С₅-С₈ призводить до утворення суміші кислот (мурашиної, оцтової, пропіонової). Одержану суміш розділяють на індивідуальні сполуки.

Широко застосовується також процес окиснення твердих алканів (парафіну С₁₀-С₂₀). При цьому утворюються т.з. синтетичні жирні кислоти (СЖК), на основі яких виробляють господарське мило та різні миючі засоби.

1.2. Реакція оксосинтезу (карбонілування)

Реакція карбонілування дозволяє зі спиртів отримувати карбонові кислоти.

Оксосинтез за участю алкенів, суміші СО та Н₂О над Ni(СО)₄ при температурах 100-200^оС та тиску до 20 Мпа, також призводить до утворення суміші кислот нормальної та ізобудови:

3. Окиснення спиртів та альдегідів (див. стор.).

Первинні спирти у присутності каталізаторів при 300-400^о оксинюються киснем повітря до відповідних кислот.

У ролі окисників можна використовувати KMnO₄, K₂Cr₂O₇, CrO₃ тощо. Альдегіди також доволі легко окиснюються до кислот (див.стор. ).

2. Гідроліз

2.1. Гідроліз гемінальних тригалогенопохідних (див. стор.).

2.2. Гідроліз нітрилів у кислому або лужному середовищах

У кислому середовищі утворюється кислота і амонійна сіль, а у лужному – кислота виділяється у вигляді солі.

2.3. Гідроліз естерів і жирів

Лужним гідролізом (омиленням) жирів одержують вищі жирні кислоти, переважно стеаринову та пальмітинову:

3. Одержання за допомогою металоорганічних сполук

Найкращі виходи дають літійорганічні сполуки.

Метиллітій

Використовують також і магнійорганічні сполуки:

Реактив

Гриньяра

Фізичні властивості

Карбонові кислоти С₁-С₁₀ - рідини, починаючи з С₁₁ - тверді речовини. Зі збільшенням молекулярної маси, збільшується температура кипіння. Температура плавлення кислот з парним числом атомів вуглецю вища, ніж з непарним. Це пояснюється тим, що у кислот з парним числом атомів вуглецю кінцева СН₃-група і -СООН розміщені з різних боків від вісі молекули, внаслідок чого такі молекули активніше взаємодіють між собою:

С₄ С₅

Для кислот характерні вищі, порівняно зі спиртами, температури кипіння, що пояснюється утворенням циклічних димерів, або лінійних олігомерів за рахунок міцніших водневих зв'язків .

Лінійний олігомер

Хімічні властивості

У карбоксильній групі зв'язок С=О довший, ніж в альдегідах, а зв'язок С―О коротший, ніж у спиртах. Це свідчить про взаємодію електронних систем С=О групи та атома кисню гідроксильної групи.

Неподілені електронні пари атомів кисню надають їм нуклеофільних властивостей. Неподілена пара електронів атома кисню ОН-групи вступає у спряження з π-електронами карбонільної групи і виявляє при цьому +М-ефект, що збільшує величину негативного заряду на вуглецевому атомі кисню карбоксильної групи. Крім того, у карбоксильній групі наявні атоми водню і вуглецю, які мають часткові позитивні заряди і можуть виступати як електрофільні центри.