6

Карбоновые кислоты и их производные

Органические соединения, молекулы которых содержат карбоксильную группу (карбоксил)  СООН, называются карбоновыми кислотами.

Карбоксильная группа  структурный фрагмент (функция), представляющий собой сочетание карбонильной и гидроксильной групп. В данной характеристической (функциональной) группе карбонильный атом углерода имеет степень окисления равную +3.

Карбоновые кислоты в зависимости от природы углеводородных радикалов бывают алифатическими, алициклическими и ароматическими. В молекулах таких соединений может содержаться разное число СООН групп, при этом они могут быть связаны с атомами углерода различной степени гибридизации: С(sp³) – насыщенные (предельные); С(sp²) и С(sp) – ненасыщенные (непредельные), а также С(sp²)_Ar – ароматические (аренкарбоновые) кислоты.

Производные карбоновых кислот можно условно подразделить на производные:

• карбоксильной группы  ацилгалогениды, ангидриды, сложные эфиры, амиды, иминоэфиры, амидины, тиокислоты, дитиокислоты, пероксикислоты (надкислоты), кетены

• содержащие наряду с СООН группой и другие функциональные группы  (двойные или тройные связи, галогены-, гидрокси-, оксо-, нитро-, амино- и др. группы).

Предельные монокарбоновые кислоты

Брутто, общая и рациональная формулы: С_mH_2n+2O₂ (m = n+1); C_nH_2n+1–СООН; R–СООН.

Виды изомерии  углеродного скелета, межклассовая (изомерия функциональных групп)¹.

Н

оменклатура². В соответствии с номенклатурой ИЮПАК название монокарбоновой кислоты формируется от названия соответствующего углеводорода с добавлением в конце названия суффикса с окончанием ("-овая") и заключительного слова "кислота", например, бутановая кислота – С₃Н₇СООН, если СООН группа является младшей и не входит в состав главной цепи, то она соответственно обозначается в виде префикса "карбокси-" с указанием ее положения. Для карбоновых кислот часто используют тривиальные названия. Например: НСООН – муравьиная, СН₃СООН – уксусная, С₃Н₇СООН – масляная кислоты и т.д. Ниже отметим также ряд важнейших названий составных частей молекул карбоновых кислот и их производных.

Способы получения монокарбоновых кислот

Исходными соединениями для получения карбоновых кислот могут быть углеводороды (алканы, алкены, алкины), галогенопроизводные, спирты и производные карбоновых кислот.

1. Каталитическое окисление СH - связей в алканах кислородом воздуха до карбоновых к-т.

Окисление расплава парафинов (смесь высших алканов) при t = 80-130 С в присутствии О₂ воздуха и катализатора (соединений марганца), при этом образуются карбоновые к-ты с нормальной цепью. Например:

Октадекан → стеариновая к-та СН₃(СН₂)₁₆СН₃ + 3О₂ [саt=МnО₂] → СН₃(СН₂)₁₆СOOH + 2Н₂O

Данная реакция часто используется для последующего получения моющих веществ.

2

. Озонолиз алкенов (см. хим. свойства алкенов). Для получения карбоновых кислот на практике используется окислительное разложение озонидов, т.к. Н₂О₂ окисляет альдегиды до карбоновых кислот.

3

. Окислительное расщепление алкенов. Если оба атома углерода при двойной связи содержат только по одной алкильной группе, то исчерпывающего окисления алкенов водно-щелочным раствором KMnO₄, а также KMnO₄ или K₂CrO₇ в Н₂SO_{4(водной)} при нагревании, либо раствором оксида хрома (VI) CrO₃ в уксусной кислоте приводит к смеси карбоновых кислот. Алкены с концевой двойной связью расщепляются до карбоновой кислоты и углекислого газа. Окисление алкенов (RСН=СН₂ и RCH=CHR) до карбоновых кислот (RCOOH) с помощью перманганата KMnO₄ или дихромата калия, проводят в условиях межфазного катализа. Выходы карбоновых кислот при этом превышают 90%.