МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Московский государственный университет технологий и управления (образован в 1953 году) Кафедра органической, физической и коллоидной химии Дистанционное обучение Хим.орг. – 1.22.2701.очн.плн. Хим.орг. – 1.22.2701.вчр.плн. Хим.орг. – 1.22.2701.зчн.скр. Хим.орг. – 1.22.2701.зчн.плн. Хим.орг. – 1.22.2703.очн.плн. Хим.орг. – 1.22.2703.вчр.плн. Хим.орг. – 1.22.2703.зчн.скр. Хим.орг. – 1.22.2703.зчн.плн. Хим.орг. – 1.22.2704.очн.плн. Хим.орг. – 1.22.2704.вчр.плн. Хим.орг. – 1.22.2704.зчн.скр. Хим.орг. – 1.22.2704.зчн.плн. Хим.орг. – 1.22.2705.очн.плн. Хим.орг. – 1.22.2705.вчр.плн. Хим.орг. – 1.22.2705.зчн.скр . Хим.орг. – 1.22.2705.зчн.плн. Хим.орг. – 1.22.2707.очн.плн. Хим.орг. – 1.22.2707.вчр.плн. Хим.орг. – 1.22.2707.зчн.скр. Хим.орг. – 1.22.2707.зчн.плн. Хим.орг. – 1.22.2708.очн.плн. Хим.орг. – 1.22.2708.вчр.плн. Хим.орг. – 1.22.2708.зчн.скр. Хим.орг. – 1.22.2708.зчн.плн. Хим.орг. – 1.22.2710.очн.плн. Хим.орг. – 1.22.2710.вчр.плн. Хим.орг. – 1.22.2710.зчн.скр. Хим.орг. – 1.22.2710.зчн.плн. Хим.орг. – 1.22.2712.очн.плн. Хим.орг. – 1.22.2712.вчр.плн. Хим.орг. – 1.22.2712.зчн.скр. Хим.орг. – 1.22.2712.зчн.плн. Хим.орг. – 1.22.0135.очн.плн. Хим.орг. – 1.22.0135.вчр.плн. Хим.орг. – 1.22.0135.зчн.скр. Хим.орг. – 1.22.0135.зчн.плн. Хим.орг. – 1.22.3117.очн.плн. Хим.орг. – 1.22.3117.вчр.плн. Хим.орг. – 1.22.3117.зчн.скр. Хим.орг. – 1.22.3117.зчн.плн. В.А. Домбровский, В.С. Падалкина, А.М. Евтушенко, И.Г. Крашенинникова ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ГИДРОКСИКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ Учебно-практическое пособие для студентов технологических специальностей всех форм обучения www.msta.ru Москва - 2004 4131

УДК: 547

© Домбровский В.А., Падалкина В.С., Евтушенко А.М., Крашенинникова И.Г. Учебно-практическое пособие – М., МГУТУ, 2004.

Учебно – практическое пособие предназначено для более глубокого изучения раздела «Гидроксикарбоновые кислоты» в органической химии. Материал данного раздела изложен на современном научном уровне.

Пособие предназначено для студентов технологических специальностей 2 и 3 курса всех форм обучения.

Авторы: Домбровский Владимир Андреевич, Падалкина Валентина Стефановна, Евтушенко Анатолий Михайлович, Крашенинникова Ирина Геннадьевна.

Рецензенты: Профессор, д.х.н. «Синтез полимеров» МГАТХТ ми. М.В. Ломоносова Грицкова И.А.

Доцент, к.х.н. каф. «Органической химии» МГУПБ Фонский Д.Ю.

Редактор: Свешникова Н.И.

© Московский государственный университет технологий и управления, 2004

109004, Москва, Земляной вал, 73.

СОДЕРЖАНИЕ

УДК: 547 2

© Домбровский В.А., Падалкина В.С., Евтушенко А.М., Крашенинникова И.Г. Учебно-практическое пособие – М., МГУТУ, 2004. 2

Учебно – практическое пособие предназначено для более глубокого изучения раздела «Гидроксикарбоновые кислоты» в органической химии. Материал данного раздела изложен на современном научном уровне. 2

Пособие предназначено для студентов технологических специальностей 2 и 3 курса всех форм обучения. 2

Авторы: Домбровский Владимир Андреевич, Падалкина Валентина Стефановна, Евтушенко Анатолий Михайлович, Крашенинникова Ирина Геннадьевна. 2

Рецензенты: Профессор, д.х.н. «Синтез полимеров» МГАТХТ ми. М.В. Ломоносова Грицкова И.А. 2

Доцент, к.х.н. каф. «Органической химии» МГУПБ Фонский Д.Ю. 2

Редактор: Свешникова Н.И. 2

© Московский государственный университет технологий и управления, 2004 3

109004, Москва, Земляной вал, 73. 3

СОДЕРЖАНИЕ 4

5

ВВЕДЕНИЕ 6

1.ГИДРОКСИКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ОПТИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ. 7

2. ОДНООСНОВНЫЕ ГИДРОКСИКИСЛОТЫ. 9

2.1.Физические свойства. 11

2.2. Химические свойства. 11

2.3.Специфические реакции. 14

2.4.Важнейшие представители. 15

2.5.Оптическая изомерия гидроксикислот. 16

2.6.Конфигурация и знак вращения.D- и L- ряды. 20

3. МНОГООСНОВНЫЕ И МНОГОАТОМНЫЕ ГИДРОКСИКИСЛОТЫ. 21

3.1.Методы расщепления рацематов на антиподы. 26

3.2.Стереохимия реакций замещения. 27

4. АРОМАТИЧЕСКИЕ ГИДРОКСИКИСЛОТЫ (ФЕНОЛОКИСЛОТЫ). 29

4.1.Реакции с участием карбоксильной группы. 31

4.2.Реакции с участием фенольного гидроксила. 32

4.3.Реакции в бензольное кольцо. 33

5. АРОМАТИЧЕСКИЕ ТРИГИДРОКСИКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ. 34

6. НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ ГИДРОКСИКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ. 34

7. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ. 34

8. ТЕСТЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ, 35

8.1.ПРИМЕРЫ С ОТВЕТАМИ 35

в) 36

1. в) молочная кислота, 2-гидроксипропановая кислота 36

8.2. ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ. 37

ЛИТЕРАТУРА 39

Введение

Гидроксикислоты важны для современной науки, сельского хозяйства, медицины, пищевой промышленности и др. Соединения этого класса распространены в растительном и животном мире, где они выполняют ответственные функции жизнедеятельности организмов.

В природе встречаются разнообразные гидрокси- и алкоксикарбоновые кислоты. Гидроксиалкановые кислоты были выделены из ланолина, пчелиного воска, коры корней воскообразного слоя листьев, семян, бактерий и грибов. Наиболее широко встречаются α-гидроксиалкановые кислоты, а комбинации со сфингозинами тканей животных или фитоофингазинами растений и микроорганизмов они, очевидно, входят в состав всего живого. Кроме того, α-гидрокси- кислоты были обнаружены в цереброзирах, выделенных из тканей мозга. β-ги-дроксикислоты играют важную роль в биосинтезе и катаболизме ( процесс распада веществ в организме) жирных кислот, а в процессе метаболизма воска насекомых или растений синтезируются из ненасыщенных кислот.

о-Гидроксибензойная (салициловая) кислота присутствует в виде метилового эфира во многих эфирных маслах и является основным компонентом масла гаултерии. Известное лекарство аспирин – это о-ацетилпроизводное салициловой кислоты. Салициловая кислота применяется в пищевой промышленности, при консервировании фруктов.

2-Гидроксипропановая кислота (молочная кислота) находит широкое применение в пищевой промышленности при изготовлении конфет, безалкогольных напитков. Эфиры молочной кислоты употребляются в качестве улучшающих добавок в хлебопечении, при производстве кондитерских изделий, мороженного.

Гидроксибутандиеновая кислота (яблочная) и 2-гидроксипропан-1,2,3-три-карбоновая (лимонная) кислоты находят во многих плодах. Кроме того, обе кислоты принимают участие в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса). 2,3 - -(+)-Дигидроксибутандионовая (винная) кислота присутствует в виноградном соке.

Большинство природных гидроксикислот оптически активны.

1.Гидроксикарбоновые кислоты и оптическая изомерия.

Гидроксикарбоновые кислоты ^(гидроксикислоты) или (спиртокислоты) – это органические соединения, молекулы которых содержат одновременно карбоксильную и гидроксильную группы. Таким образом, гидроксикислоты являются бифункциональными органическими соединениями. Количество функциональных групп в гидроксикислотах может быть разным: одна гидроксильная и одна карбонильная, две гидроксильных и одна карбоксильная, две гидроксильных и две карбоксильных и т.д.

Гидроксикислоты можно рассматривать как производные соответствующих органических кислот:

Органическая кислота	Гидроксикислота
Н3С-СООН уксусная	НО-СН2-СООН гидроксиуксусная или гликолевая
Н3С-СН2-СООН пропионовая	α-гироксипропионовая β-гидроксипропионовая гидроксиянтарная или яблочная дигидроксиянтарная, или винная

Гидрокислоты классифицируют по основности и по атомности. Количество карбоксильных групп указывает на основность кислоты, а количество гидроксильных групп, учитывая и гидроксил карбоксила – на её атомность. Например, гидроксиуксусная кислота, α – и β - гидроксипропионовые кислоты являются односновными двухатомными гидроксикислотами, а яблочная кислота – двухосновной трехатомной гидроксикислотой, винная – двухосновной четырех атомной гидроксикислотой и т. д. Для гидроксикислот используют преимущественно исторические названия, которые происходят от названий природных источников нахождения этих гидроксикислот. Так, α –гидроксипропионовая кислота впервые была найдена в кислом молоке и потому называется молочной кислотой, гидроксиянтарная кислота впервые была найдена в яблоках и её называют яблочной, дигидроксиянтарная содержится в винограде и потому её называют виноградной и т.д. Часто гидроксикислоты называют по названию соответствующих карбоновых кислот, обозначая греческими буквами положение спиртовой группы в молекуле относительно карбоксильной например: α – гидроксипропионовая кислота, β – оксипропионовая кислота и т.д. По систематической номенклатуре название гидроксикислоты образуют из названия соответствующей карбоновой кислоты, перед которой ставят приставку гидрокси-(окси-), что указывает на присутствие ОН – группы в молекулах этих кислот. Положение гидроксильной группы в цепи указывают номером углеродного атома, с которым она соединена, причем нумерацию углеродных атомов в цепи начинают с углеродного атома карбоксильной группы. Например: 2 – гидроксипропановая кислота, 3 – гидроксипропановая кислота. В табл.1 приведены названия наиболее распространенных гидроксикислот. Изомерия в ряду гидроксикислот зависит от структуры углеводородной цепи и положения спиртового гидроксила. Гликолевая кислота изомеров не имеет. Следующий гомолог ряда гидроксикислот существует в виде двух изомеров - α – гидроксипропионой и β – гидроксипропионой кислот, которые отличаются положением спиртового гидроксила. Одноосновная гидроксикислота с четырьмя углеродными атомами может существовать в виде пяти структурных изомеров:

2- гидроксибутановая кислота α – гидроксимасляная кислота	3 – гидроксибутановая, или β – гидроксимасляная кислота
4-гидроксибутановая кислота или γ – гидроксимасляная кислота (ГОМК)	2-метил-3-гидроксипропановая кислота
	2-метил-2-гидроксипропановая кислота

Первые три из приведённых гидроксикислот являются изомерами, которые отличаются положением спиртового гидроксила, изомерия остальных обусловлена еще и разветвлением углеводородной цепи. Кроме того, гидроксикислоты, молекулы которых содержат асимметрические атомы углерода существуют в виде оптических изомеров.