Химические свойства карбоновых кислот

В карбоновых кислотах выделяют 4 реакционных центра:

• ОН-кислотный центр, за счет которого карбоновые кислоты проявляют кислотные свойства в реакциях с основаниями;

• электрофильный центр – атом углерода карбоксильной группы, при участии которого карбоновые кислоты и их функциональные производные вступают в реакции нуклеофильного замещения;

• основный центр – оксогруппа со своей неподеленной парой электронов, которая протонируется на стадии катализа в реакциях нуклеофильного замещения;

• СН-кислотный центр, возникающий у α-атома углерода за счет индуктивного эффекта карбоксильной группы.

В карбоновых кислотах частичный положительный заряд на карбонильном атоме углерода меньше, чем в альдегидах и кетонах, поэтому кислота менее активна к восприятию атаки нуклеофильного реагента. Соответственно, реакции нуклеофильного присоединения более характерны для альдегидов и кетонов.

1. Реакции диссоциации (в «OH»-кислотном центре):

. Образование солей:

1) С активными металлами:

2 CH₃COOH + Mg → (CH₃COO)₂Mg + H₂

2) С основными оксидами:

2 CH₃COOH + CaO → (CH₃COO)₂Ca + H₂O

3) Со щелочами (реакция нейтрализации):

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

4) С солями более слабых кислот:

CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + CO₂ ↑+ H₂O

2 CH₃COOH + Na₂CO₃ → 2 CH₃COONa + CO₂ ↑+ H₂O

Эти реакции используются как качественные на карбоксильную группу (по выделению пузырьков CO₂).

Образование солей дикарбоновыми кислотами:

оксалат кальция

Около 80% почечных камней образуется из оксалата кальция.

Образование солей гидроксикислотами:

молочная кислота лактат кальция

Лактат кальция используется в медицине как кальциевый препарат.

1. Реакции галогенирования (реакции в сн-кислотном центре):

CH₃ – CH₂ – COOH + Br₂ → CH₃ – CH(Br) – COOH + HBr

α-бромпропионовая кислота

4. Реакции декарбоксилирования – реакции, в ходе которых происходит удаление углекислого газа из карбоксильной группы, приводящее к разрушению карбоксильной группы.

1) In vitro pеакции декарбоксилирования протекают при нагревании.

HOOC – COOH → HCOOH + CO₂

щавелевая кислота муравьиная кислота

янтарная кислота ангидрид янтарной кислоты

2) In vivo реакции декарбоксилирования протекают с участием ферментов-декарбоксилаз (наибольшее значение имеют реакции декарбоксилирования гидрокси-, оксо-, аминокислот).

Пример: декарбоксилирование яблочной кислоты.

3) В организме также протекает окислительное декарбоксилирование, в частности, ПВК в митохондриях. С участием декарбоксилазы, дегидрогеназы и кофермента А (S-KoA). [ПВК= этаналь+ углекислый газ = ацетил-Ко-А+ НАДН+ Н⁺]

Ацетил-КоА, будучи активным соединением, вовлекается в цикл Кребса.

5. Реакции этерификации – нуклеофильного замещения (S_N) у sр²-гибридизованного атома углерода:

6. Реакции окисления

Окисление гидроксикислот протекает аналогично окислению вторичных спиртов с участием ферментов-дегидрогеназ.

1) Окисление молочной кислоты до пировиноградной кислоты:

2) Окисление яблочной кислоты до щавелевоуксусной кислоты:

3) Окисление β-гидроксимасляной кислоты до ацетоуксусной кислоты:

[β-гидроксимасляная кислота = ацетоуксусная кислота + НАДН + Н⁺]

Таким образом, при окислении гидроксикислот с участием ферментов-дегидрогеназ образуются кетонокислоты.