Карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты

Кислоты содержат функциональную группу СООН

По номенклатуре IUPAC эта группа обозначается окончанием -овая кислота

НСООН муравьиная к- та метановая кислота

СН₃СООН уксусная к-та этановая к-та

СН₃СН₂СООН пропионовая к-та пропановая к-та

СН₃СН₂СН₂СООН масляная к-та бутановая к-та

СН₃СН(СН₃)СООН изомасляная к-та метилпропановая к-та

5 4 3 2 1

СН₃СН(СН₃)СН₂СН₂СООН 4-метилпентановая к-та

Нумерация начинается от углеродного атома карбоксильной группы.

НООС-СООН щавелевая к-та этандиовая к-та

НООССН₂СООН малоновая к-та пропандиовая к-та

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

1. Окисление первичных спиртов или альдегидов

RCH₂OH → RCH=O → RCOOH Окислители -хромовая смесь, KMnO₄

2.Гидролиз нитрилов- RCN

Нитрилы получают из галогеналкилов реакцией нуклеофильного замещения

RCl + KCN → RCN + KCl

H+

RCN + 2 HOH → RCOOH + NH₄+ гидролиз в кислой среде

Можно проводить гидролиз и в щелочной среде, тогда получиться соль кислоты

NaOH

RCN + 2 HOH → RCOONa + NH₄OH

2. С помощью металлоорганических соединений, например, реактивов Гриньяра

Абс. Эфир HBr

RMgBr + CO₂ → RCOOMgBr → RCOOH + MgBr₂

3. Оксосинтез

t p

СН₂=СН₂ + СО + НОН → СН₃СН₂СООН

Kat Co (кобальт)

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1.Кислые свойства

В группе СООН существует сопряжение электронной пары, находящейся на

внешнем электронном уровне атома кислорода и π-электронов связи С=О,

поэтому связь О ←Н поляризована в большей степени, чем , например, в спиртах,

водород более подвижен, кислые свойства выше. Образующийся при отщеплении

протона анион RCOO- характеризуется равномерным распределением отрицательного

заряда по обоим атомам кислорода, что способствует его устойчивости и облегчает

его образование

Органические кислоты более слабые, по сравнению с минеральными, и реагируют

только с активными металлами 1 и 2 гр.

2RCOOH + 2 Na → 2 RCOONa + H₂

Соли образуются и с NaOH и с NaHCO₃ , угольная кислота более слабая

RCOOH + NaOH → RCOONa + HOH

RCOOH + NaHCO₃ → RCOONa + CO₂ +HOH

2.Остальные свойства кислот будем рассматривать при получении производных

кислот.

Существуют след. виды производных:

СОЛИ RCOOM(металл)

ГАЛОГЕНАНГИДРИДЫ, в основном это хлорангидриды RCOCl

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ RCOOR¹

АМИДЫ RCONH₂

НИТРИЛЫ RCN

АНГИДРИДЫ RC(O)OC(O)R

Хлорангидриды

Получают хлорангидриды из кислот при действии хлористого тионила-SOCl₂ или

треххлористого или пятихлористого фосфора:

RCOOH + SOCl₂ → RCOCl + SO₂ + HCl

RCOOH + PCl₅ → RCOCl + POCl₃ + HCl

3RCOOH + PCl₃ → 3 RCOCl + P(OH)₃

Хлорангидриды очень реакционноспособные соединения, реагируют с водой,

спиртами, аминами, солями кислот:

Т.е из хлорангидрида можно получить почти все производные кислоты.

При восстановлении хлорангидриды превращаются в альдегиды

RCOCl + H₂ (Pd) → RCOH

Сложные эфиры

Один из способов получения сложных эфиров-реакция этерификации:

Реакция обратима и воду из реакционной массы надо удалять, чтобы полностью

прореагировали исходные соединения.

Сложный эфир можно получить из хлорангидрида, см.выше.

Можно получить и из ангидрида, см. свойства ангидридов (ниже), а также из

солей кислот: RCOONa + C₂H₅Cl → RCOOC₂H₅ + NaCl

Химические свойства сложных эфиров

1. Гидролиз

Гидролиз в кислой среде это обратная реакция этерификации

RCOOCH₂CH₃ + HOH (H+) → RCOOH + CH₃CH₂OH

Избыток ←

Можно гидролизовать в щелочной среде, тогда реакция необратима

СН₃СН₂СООСН₃ + NaOH(HOH) → CH₃CH₂COONa + CH₃OH

2 . Аммонолиз

Сложные эфиры взаимодействуют с аммиаком с образованием амидов,

обратная реакция идет с трудом:

СН₃СН₂СООСН₃ + NH₃ → CH₃CH₂CONH₂ + CH₃OH

2. Переэтерификация

При действии на сложный эфир избытка спирта в условиях реакции

этерификации, получается сложный эфир с этим спиртом

СН₃СН₂СООСН₃ + н-С₄Н₉ОН → СН₃СН₂СООС₄Н₉ + CH₃OH

Изб.

Ангидриды

Ангидриды получают из хлорангидридов и солей кислот, как было показано

выше в свойствах хлорангидридов, или из кислот отщеплением воды в присутствии

водоотнимающих катализаторов

Химические свойства ангидридов

Ангидриды реагируют с нуклеофилами, которые атакуют электрофильный

карбонильный углеродный атом, затем расщепляется связь О-С, можно получить

амид или сложный эфир.

Амиды

Амиды можно получить из кислоты при действии аммиака, сначала получается

аммонийная соль, затем при сухой перегонке отщепляется вода и образуется амид

t

RCOOH + NH₃ → RCOONH₄ → RCONH₂ + HOH

Амиды также можно получить из хлорангидридов (см. выше), из ангидридов (см.выше)

и из сложных эфиров (см.выше)

Химические свойства амидов

Амиды гидролизуются водой в кислой или щелочной среде с образованием кислот

или солей кислот

RCONH₂ +HOH(H+) → RCOOH + NH₄+

RCONH₂ + HOH(OH-) → RCOO- + NH₃

При действии водоотнимающих реагентов от амидов отщепляется вода с образованием

нитрилов

P₂O₅

RCONH₂ → RCN

-HOH

Нитрилы можно получать и из галогеналкилов

RCl + KCN → RCN + KCl

При восстановлении нитрилов образуются первичные амины