Карбоновые кислоты.

Карбоновые кислоты– это производные УВ, содержащие функциональную карбоксильную группы –СООН.

По основности кислоты делятся на:

1. одноосновные (монокарбоновые)

2. двухосновные (дикарбоновые)

3. трехосновные (трикарбоновые)

Наибольшее значение имеют насыщенные монокарбоновые кислоты.

Номенклатура и изомерия:

Формула	Название кислоты	Название остатка
Систематическое	Тривиальное
HCOOH	метановая	меравьиная	Формиат
CH3COOH	этановая	уксусная	Ацетат
C2H5COOH	пропановая	пропионавая	Пропионат
C3H7COOH	бутановая	масляная	Бутират
C4H9COOH	пентановая	валерьяновая	Валерат
C5H11COOH	гексановая	капроновая	Капрат
C15H31COOH	гексадекановая	пальмитиновая	Пальмитат
C17H35COOH	октадекановая	стеариновая	Стеарат
C6H5COOH	бензолкарбоновая	бензойная	Бензоат
CH2=CHCOOH	пропеновая	акриловая	акрилат

У насыщенных карбоновых кислот ТОЛЬКО изомерия углеродного скелета.

Физические свойства:

В твердом и жидком состояниях молекулы насыщенных монокарбоновых кислот димеризуются в результате образования между ними водородных связей. Водородная связь в кислотах сильнее, чем в спиртах, поэтому температуры кипения кислот больше температуры кипения соответствующих спиртов.

В водных растворах кислоты образуют линейные димеры.

Химические свойства карбоновых кислот:

Для насыщенных карбоновых кислот характерна высокая реакционная способность. Это определяется главным образом реакциями карбоксильной группы, а также реакциями замещения атомов водорода в альфа-положении.

1. Диссоциация:

R-COOH ↔ RCOO^- + H⁺

2. Взаимодействие с активными металлами:

2R-COOH + 2Na → 2R-COONa + H2↑

3. Взаимодействие с основными оксидами и основаниями:

2R-COOH + CaO → (R-COO)2Ca + H₂O

R-COOH + NaOH → R-COONa + H₂O

4. Взаимодействие с солями слабых кислот:

R-COOH + NaHCO → R-COONa + H₂O + CO₂↑

• Соли карбоновых кислот разлагаются сильными минеральными кислотами:

R-COONa + HСl → NaCl + R-COOH

• В водных растворах гидролизуются:

R-COONa + H2O ↔ R-COOH + NaOH

5. Образование сложных эфиров со спиртами:

Специфические свойства 

1. Получение хлорангидридов:

R-COOH + PCl5 → R-CO-Cl + POCl₃ + HCl

2. Образование амидов

CH3COOH+NH3⟶CH3COOHNH4⟶tCH3CONH2+H2O

• Вместо карбоновых кислот чаще используют их галогенангидриды:

• Амиды образуются также при взаимодействии карбоновых кислот (их галогенангидридов или ангидридов) с органическими производными аммиака (аминами):

3. Реакции замещения с галогенами

(свойства углеводородного радикала, образуется альфа-хлорпроизводное карбоновой кислоты):

CH3COOH+Cl2=Pкрасн.CH2Cl−COOH+HCl

Особенности муравьиной кислоты H-COOH: 

1. Даёт реакцию «Серебряного зеркала»:

H-COOH + 2[Ag(NH₃)₂]OH → 2Ag↓ + (NH₄)₂CO₃ + 2NH₃ + H₂O

2. Окисление хлором:

H-COOH + Cl₂ → CO₂ + 2HCl

3. Вступает в реакцию с гидроксидом меди(II):

H-COOH + 2Cu(OH)₂ ^t → Cu2O↓ + CO₂↑ + 3H₂O

4.Разлагается при нагревании:

HCOOH ^t,H₂^SO₄→ CO↑ + H₂O

Реакции декарбоксилирования солей карбоновых кислот

(получение алканов):

R-COONa + NaOH ^t → Na₂CO₃ + R-H (алкан)

Окисление в атмосфере кислорода:

R-COOH + O₂ → CO₂ + H₂O

Применение важнейших карбоновых кислот:

Муравьиная:

1. Растворители

2. Пестициды

3. Крашение тканей и бумаги

4. Обработка кожи

5. Лекарственные средства

6. Консервирование фруктовых соков, зеленых кормов

7. Дезинфекция емкостей в пищевой промышленности

Уксусная:

1. Растворители

2. Дли пищевых целей

3. Красители

4. Лекарственное средство – аспирин

5. получение производных карбоновых кислот

Эфиры.

Сложные эфиры – это вещества, которые образуются в результате взаимодействия органических или кислородсодержащих неорганических кислот со спиртами (реакции этерификации).

Изомерия сложных эфиров:

Структурная изомерия	Межклассовая изомерия
Углеродной цепи	Радикалов
Пропиловый эфир уксусной кислоты или пропилацетат	Этиловый эфирпропионовой кислоты или эти пропионат	Пентановая кислоты
Изопропиловый эфир уксусной кислоты или изопропилацетат	Метиловый эфир масляной кислоты или метилбутират

Номенклатура: 

Название сложных эфиров образуются из названий соответствующих кислот или кислотных остатков и названий алкильных радикалов, входящих в состав спиртов.

Физические свойства:

 Простейшие по составу сложные эфиры карбоновых кислот – бесцветные легкокипящие жидкости с фруктовым запахом. Высшие сложные эфиры – воскообразные вещества (пчелиный воск), все сложные эфиры в воде растворяются плохо.

Химические свойства: 

Гидролиз – важнейшее химическое свойство сложных эфиров:

Применение сложных эфиров:

1. Парфюмерия

2. Растворители

3. Пищевая промышленность

4. Лекарственные вещества

5. Пластмассы

 

41.391. Способы получения кислородсодержащих органических соединений

Способы получения кислородсодержащих соединений

Кислородсодержащие УВ:

1. Спирты.

2. Фенолы.

3. Альдегиды и кетоны.

4. Карбоновые кислоты.

Получение одноатомных спиртов:

1. Самый общий способ получения спиртов, имеющий промышленное значение, — гидратация алкенов. Реакция идет при пропускании алкена с парами воды над фосфорно­кислым катализатором:

СН2=СН2 + Н2О →СН3—СН₂—ОН. (катализатор - фосфорная кислота)

Из этилена получается этиловый спирт, из пропена — изопропиловый. Присоединение воды идет по правилу Марковникова, поэтому из первичных спиртов по данной реакции можно полу­чить только этиловый спирт.

2. Другой общий способ получения спиртов — гидролиз алкилгалогенидов под действием водных растворов щелочей:

R—Br + NaOH → R—OH + NaBr.

По этой реакции можно получать первичные, вторичные и третичные спирты.

3. Восстановление карбонильных соединений. При восстановлении альдегидов образуются первичный спирты, при восстановлении кетонов — вторичные:

R—CH=O + Н₂ → R—CH₂—OH, (1)

R—CO—R’ + Н₂→ R—CH(OH) —R’.(2)

Реакцию проводят, пропуская смесь паров альдегида или кетона и водорода над никелевым катализатором.

4. Этанол получают при спиртовом брожении глюкозы:

С₆Н₁₂О₆ →2С₂Н₅ОН + 2СО₂↑

Получение многоатомных спиртов

В промышлености

1. Взаимодействие дигалогенпроизводных алканов с водными растворами щелочей:

2. Омыление жиров (триглицеридов):

В лаборатории

1. Окисление алкенов:

Получение фенолов:

1. Получение из галогенбензолов. При нагревании хлорбензола и гидроксида натрия под давлением получают фенолят натрия, при дальнейшей обработке которого кислотой образуется фенол:

С₆Н₅―Сl + 2NaOH → C₆H₅―ONa + NaCl + Н₂О.

2. При каталитическом окислении изопропилбензола (кумола) кислородом воздуха образуются фенол и ацетон:

Это — основной промышленный способ получения фенола.

3. Получение из ароматических сульфокислот. Реакция про­водится при сплавлении сульфокислот с щелочами. Первоначально образующиеся феноксиды обрабатывают сильными кислотами для получения свободных фенолов. Метод обычно применяют для получения многоатомных фенолов: