І. Кислотні властивості

1. Дисоціація: СН₃СООН→СН₃СОО^- + Н⁺

Органічні кислоти набагато слабкіші ніж мінеральні (неорганічні – HCl, HBr, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄), але сильніші за Н₂СО₃. Відносна кислотність сполук зменшується в ряду:

HCl > R—СООН > Н₂О > R—ОН > НС≡СН > NH₃ > R—H

2. З активними металами

СН₃СООН + Na→ СН₃СООNa + Н₂

3. З оксидами металів

СН₃СООН + СаО → (СН₃СОО)₂Са + Н₂

4. З лугами

СН₃СООН + NaOH → СН₃СООNa + H₂O

С₁₇Н₃₅СООН + NaOH → С₁₇Н₃₅СООNa + H₂O

Натрію стеарат

Калієві і натрієві солі вищих карбонових (жирних) кислот (ВЖК, ВКК) – називаються мила. Натрієві солі – тверді мила – С₁₇Н₃₅СООNa, калієві – рідкі мила – С₁₇Н₃₅СООК

5. З солями слабких і летких кислот

СН₃СООН + NaHCO₃ → СН₃СООNa + CO₂ + H₂O

СН₃СООН + CaCO₃ → (СН₃СОО)₂Ca + СО₂ + Н₂О

6. З амоніаком

СН₃СООН + NH₃ → СН₃СООNH₄

ІІ. Реакції за участю атомів Н в α-положенні відносно групи –СООН (біля 2-го атому С) – реакції заміщення. Внаслідок впливу групи С=О атом Н в α-положенні проявляє підвищену рухливість. Так під дією PCl₃ i POCl₃ утворюються α-галогензаміщені похідні:

O O O

R —CH₂—C + POCl₃ → R—CH—C +H₂O R—CH—C

OH │ Cl -HCl │ OH

Cl Cl

При вільнорадикальному галогенуванні утворюється суміш α-, β-, γ-заміщених кислот:

С Н₃—СН₂—СН₂—СООН +3Cl₂ СН₃—СН₂—СН—СООН + СН₃—СН—СН₂—СООН │ │

Cl Cl

+ СН₂—СН₂—СН₂—СООН + 3 HCl

│

Cl

При хлоруванні оцтової кислоти можуть утворюватись моно-, ди- і трихлорпохідні:

Cl

│

С Н₃ —СООН + Cl_{2 -HCl} СН₂ —СООН + Cl₂ СН —СООН + Cl₂

│ ^-HCl │

Cl Cl

монохлороцтова к-та дихлороцтова к-та

Cl

│

C—COOH + HCl

│

Cl

трихлороцтова к-та

Синтез α-заміщених карбонових кислот відбувається також галогенуванням в присутності червоного фосфору – реакція Гель-Фольгард-Зелінського:

Cl

│

С Н₃ —СН₂—СООН + Cl_{2 -HCl} СН₃ — СН —СООН + Cl₂

^-HCl

α-хлорпропіонова к-та

Cl

│

СН₃ —C—COOH + HCl

│

Cl

α-дихлорпропіонова к-та

ІІІ. Реакції нуклеофільного заміщення – S_N :

1) утворення галогенангідридів (ацилгалогенідів) при дії на карбонові кислоти сильних галогенуючих агентів – PCl₅, PCl₃, SOCl₂, COCl₂

O O

С H₃—C + PCl₅ → CH₃—C + HCl + POCl₃

OH Cl

Ацетилхлорид (ацетатхлорид)

Формілгалогеніди за н.у. нестійкі і швидко розкладаються:

О O

Н —С + PCl₅ → H — C CO + HCl

Н Cl

O O

С H₃—C + H₂O → CH₃—C + HCl

Cl OH

O O

С H₃—C + C₂H₅OH → CH₃—C + HCl

Cl O-C₂H₅

етилацетат

(етиловий естер оцтової к-ти)

O O

С H₃—C + 2NH₃ → CH₃—C + NH₄Cl

Cl NH₂

амід (ацетамід)

О О

O O ║ ║

С H₃—C + CH₃—C → СH₃—C—О—С— СH₃ + AgCl Cl О-Ag оцтовий ангідрид

2) реакції естерифікації (зі спиртами):

О

СН₃СООН + С₂Н₅ОН → Н₃С—С + Н₂О

О—С₂Н₅

Вищі жирні кислоти, реагуючи з гліцерином, утворюють жири, які також є естерами ВЖК та гліцерину:

О

С Н₂ – ОН СН₂—О—С R

O

C H – OН + 3 R-СООН → CH —O—C + 3Н₂О

R

O

С Н₂ – ОН CH₂–—O—С

R

3. взаємодія з естерами (реакція обміну)

О О О

С ₂Н₅ —СООН + Н₃С—С → С₂Н₅ —С + СН₃—С

О—С₂Н₅ О—С₂Н₅ ОН

4. утворення амідів (з аміаком)

О O О

С Н₃—С + NH₃ → СН₃—С суха перегонка СН₃—С + Н₂О

ОН O-NH₄ NH₂

Амоній ацетат ацетамід

О O

С Н₃—С + NH₃ → СН₃—С + Н₂О

ОН NH₂

Аміди кислот при нагріванні з водопоглинаючими речовинами (Р₂О₅) перетворюються на нітрили.

О

R —С → R—С≡N + Н₂О

NH₂

5. утворення ангідридів - міжмолекулярна дегідратація карбонових кислот

О О

R —С +H₂SO₄ R—С

О Н О + Н₂О

О H R—С

R —С О

O

Ангідриди є ацилюючими реагентами і взаємодіють з нуклеофільними сполуками

1) гідроліз (з водою)

О

R —С О

О + Н₂О → 2 СН₃—С

R —С ОН

O

2) алкоголіз (з спиртами)

О

R —С О О

О + С₂Н₅ОН → СН₃—С + СН₃—С

R —С О-С₂Н₅ ОН

O

3) амоноліз аміаком

О

R —С О О

О + NH₄ → СН₃—С + СН₃—С

R —С NH₂ ОNН₄

O

Швидкість гідролізу зменшується вряду:

O O

O ║ ║ O O

R —C > R—C—O—C—R > R—C > R—C > R—C≡N

Cl O-R₁ O-NH₂

Ненасичені монокарбонові кислоти

Їх молекули, крім функціональної групи -СООН містять один або кілька кратних зв’язків (подвійних чи потрійних).

Найважливіші представники:

СН₂=СН—СООН пропенова акрилова

Н Н

С = С цис-2-бутенова ізокротонова

Н₃С СООН

Н ₃С Н

С = С транс-2-бутенова ізокротонова

Н СООН

СН₂=СН—СН₂—СООН 3-бутенова вінілоцтова

Вищі жирні ненасичені кислоти:

С₁₇Н₂₉СООН – ліноленова

С₁₇Н₃₁СООН – лінолева

С₁₇Н₃₃СООН - олеїнова

Ароматичні монокарбонові кислоти – їх молекули містять одну карбоксильну групу –СООН, сполучену безпосередньо з бензольним ядром.

—СООН

бензойна кислота С₆Н₅СООН

—СООН

СН₃

о-толуїнова (о-метилбензолова к-та)

(так само в м-, п-положеннях)

—СООН

Cl - о-хлорбензойна к-та (так само в м- і п-положенні)

—СООН

ОН о-оксибензойна к-та (о-гідроксибензойна к-та)

(саліцілова к-та)

N H₂— —СООН

п-амінобензойна к-та

Якщо група –СООН сполучена з атомом С бічного ланцюга, то такі к-ти належать до жирно-ароматичного ряду. Прикладом є фенілоцтова к-та.

—СН₂—СООН

Транс-3-фенілпропенова кислота (корична)

Фізичні та хімічні властивості

Монокарбонові ароматичні к-ти – це кристалічні речовини, важко розчиняються у холодній воді, при нагріванні їх розчинність зростає. Добре розчиняються в органічних розчинниках.

Розподіл електронної густини визначається електроноакцепторними властивостями групи –СООН. Бензойна кислота сильніша за аліфатичні монокарбонові кислоти (крім НСООН)

О

— ^δ+С

О←Н^δ+

Ароматичним карбоновим кислотам притаманні всі реакції насичених аліфатичних кислот:

1. дисоціація:

С₆Н₅СООН → С₆Н₅СОО^- + Н⁺

Наявність групи –СООН надає їм кислотних властивостей.

Сила ароматичних кислот залежить від природи і положення замісника в бензольному ядрі.

Електронодонорні замісники (СН₃) зменшують кислотність, а електроноакцепторні (NO₂) – збільшують силу ароматичних кислот.

О

СН₃→ →С

О—Н

О

N О₂— —С

О—Н

2) утворення солей (з лугами, карбонатами, гідрокарбонатами лужних і лужно-земельних металів)

С₆Н₅СООН + NaOH → С₆Н₅СООNa + H₂O

Бензоат натрію

Бензоат натрію виявляє дивну властивість – різні люди по-різному сприймають його на смак – одним він гіркий, іншим – кислий, солодкий або зовсім без смаку.

3) реакція естерифікації

О О

С ₆Н₅ —С + СН₃ОН → С₆Н₅ —С + Н₂О

ОН О-СН₃

Метилбензоат

(метиловий естер бензойної к-ти)

4) утворення галогенангідридів та ангідридів (з PCl₅, SOCl₂):

О О

С ₆Н₅ —С + PCl₅ → С₆Н₅ —С + НCl + POCl₃

ОН Cl

Хлористий бензоїл

(хлорангідрид бензойної к-ти)

Галогенангідриди широко застосовуються для органічного синтезу в таких реакціях:

А) гідроліз

О О

С ₆Н₅ —С + H₂O → С₆Н₅ —С + НCl

Cl OH

Б) алкоголіз

О О

С ₆Н₅ —С + С₂Н₅ОН → С₆Н₅ —С + НCl

Cl O-С₂Н₅

В) амоноліз (з аміаком або амінами)

О О

С ₆Н₅ —С + NН₃ → С₆Н₅ —С + НCl

Cl O-NН₂

Амід бензойної к-ти (бензамід)

Г) ацилювання

О О

С ₆Н₅ —С + С₆Н₅ОNa → С₆Н₅ —С + NaCl

Cl O-С₆Н₅

Фенілбензоат

5) S_E – реакції електрофільного заміщення в бензольному ядрі.

Карбоксильна група –СООН – електроноакцепторний замісник (орієнтант ІІ роду) – орієнтує вступаючий електрофіл в м-положення.

А) галогенування

—СООН + Cl_{2 -HCl} —COOH + Cl₂

^-HCl

Cl

Cl

—СООН

Cl

Б) нітрування

—СООН + HNO₃ -Н₂О —COOH + HNO₃

-H₂O

NO₂

NO₂

—СООН

NO₂

Бензойна кислота широко використовується в органічному синтезі для одержання ліків, барвників, парфумів, консервування харчових продуктів завдяки антисептичним властивостям.