Карбоновые кислоты

Если в реакции с карбонатом кальция участвует смесь двух кислот, то образуется смесь солей, причем анионы могут быть как одинаковыми: (RCOO)2Ca; (R’COO)2Ca, так и различными: RCOO—Ca—OOCR’. Напри-

мер, при перегонке смеси карбоната кальция с уксусной и пропионовой кислотами, кроме диметилкетона CH3COCH3 и диэтилкетона C2H5COC2H5, получается метилэтилкетон:

Если же в реакции солеобразования одной из кислот является мура- вьиная кислота, то наряду с кетоном RCOR получается и альдегид:

6.2.9 Образование амидов карбоновых кислот

Амиды - это функциональные производные карбоновых кислот, в ко- торых гидроксильная группа замещена на аминогруппу NH2 –.

Амиды карбоновых кислот образуются при взаимодействии хлоран- гидридов кислот с аммиаком:

Амиды также можно получить при нагревании аммонийных солей карбоновых кислот:

Амиды более устойчивы к действию воды, тем не менее, гидролизу- ются при нагревании, особенно в кислой или щелочной среде.

6.2.10 Получение нитрилов карбоновых кислот

21

Нитрилы карбоновых кислот – это функциональные производные карбоновых кислот, имеющие общую формулу R—C≡N.

Практическое значение имеют два способа получения нитрилов кар- боновых кислот. Во-первых, это взаимодействие галогенпроизводных уг- леводородов с цианидами металлов (солями синильной кислоты):

Второй путь синтеза нитрилов — нагревание амидов кислот с водо- отнимающими соединениями:

Гидролиз нитрилов используют для синтеза карбоновых кислот за- данного строения.

22

7 ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

7.1 Определите класс вещества и назовите его по систематической и рациональной номенклатурам:

а)

б)

в)

д)

е)

ж)

23

24

ж) пропандиовая кислота; хлорангидрид 2-гидроксипропановой кисло- ты; бутиронитрил;

з) изопропил-α-иодбутират; ацетат железа трехвалентного; бензилук- сусная кислота;

и) N-метил-N-этиламид 2-метилпентановой кислоты; хлорангидрид этилового эфира янтарной кислоты; диэтилуксусная кислота;

к) оксалат кальция; изобутилформиат; хлористый валерил; л) молочная кислота; ацетангидрид; бутандиовая кислота;

м) циануксусная кислота; смешанный ангидрид уксусной и бензойной кислот; оксалат магния;

н) ангидрид фталевой кислоты; гександиовая кислота; α- оксивалериановая кислота;

о) циклогексилцианид; малонилхлорид; бромангидрид изокапроновой кислоты;

п) 2,3-диметилбутандионовая кислота; бромангидрид α- бромпропионовой кислоты; м-толуиловая кислота;

р) хлористый п-бромбензоил; акрилонитрил; β-оксивалериановая кис-

лота;

с) стеариновая кислота; хлорангидрид изовалериановой кислоты; 2,3- диметилбутанамид;

т) п-метоксибензойная кислота; хлорангидрид этилового эфира янтар- ной кислоты; нитрил винилуксусной кислоты;

у) бензилуксусная кислота; пропил-α-бромбутират; бутират натрия; ф) ангидрид 1,2-бензолдикарбоновой кислоты; галловая кислота; бро-

мистый изовалерил; х) салициловая кислота; амид коричной кислоты; бензанилид;

ц) этилэтаноат; ацетанилид; акрилонитрил; ч) п-толуиловая кислота; этилформиат; малоновый эфир;

ш) пальмитиновая кислота; N,N-диметилформамид; бутират натрия; щ) антраниловая кислота; нитрил п-метоксибензойной кислоты; этил-

формиат.

7.3 Используя различные методы, синтезируйте соответствующие карбоновые кислоты и их производные:

а) исходя из этилена, получите двумя способами янтарную кислоту. Ее же получите из малонового эфира и других подходящих реагентов;

б) получите глутаровую кислоту: синтезом Гриньяра; нитрильным син- тезом; при помощи малонового эфира;

в) получите, исходя из толуола, фенилуксусную кислоту нитрильным синтезом и через металлорганические соединения. Объясните, почему дан- ную кислоту нельзя получить малоновым синтезом;

26

г) получите, используя метод Гриньяра, нитрильный синтез и малоно- вый синтез, изовалериановую кислоту;

д) Получите 3-фенилпропановую кислоту, используя метод Гриньяра, нитрильный синтез и малоновый синтез и окисление соответствующего аль- дегида;

е) получите из изомасляной кислоты ее нитрил, а из нитрила изомасля- ную кислоту. Приведите механизм гидролиза нитрила в кислой и щелочной среде;

ж) напишите реакцию получения этилового эфира пропановой кисло- ты, используя в качестве исходного соединения: пропионовую кислоту; хло- рангидрид пропионовой кислоты; натриевую или серебряную соль пропио- новой кислоты. Напишите механизм взаимодействия кислоты со спиртом;

з) исходя из ацетилена, получите этиловый эфир уксусной кислоты. Получите данный эфир другим способом;

и) получите из пропилена изомасляную кислоту двумя способами. Ее же синтезируйте при помощи малонового эфира;

к) получите бензойную кислоту методом Гриньяра и нитрильным син- тезом (приведите синтез нитрила бензойной кислоты из соли диазония и из бензолсульфокислоты). Объясните возможность получения бензойной кисло- ты малоновым синтезом;

л) малоновым синтезом получите аллилуксусную кислоту и приведите две реакции на двойную связь и две реакции на карбоксильную группу;

м) из бензола получите тремя способами фталевую кислоту; н) как получить из бензола бензойную кислоту, а из бензойной кислоты

– бензол? Напишите соответствующие реакции; о) получите бензойную кислоту из нитробензола, бромбензола, бензол-

сульфокислоты, толуола; п) напишите уравнения реакций, при помощи которых следующие со-

единения можно превратить в н-масляную кислоту: н-бутиловый спирт; н- пропиловый спирт; н-пропиловый спирт (вторым способом);

р) напишите уравнения реакций, при помощи которых можно следую- щие соединения превратить в бензойную кислоту: толуол, бромбензол, бен- зонитрил, бензиловый спирт, бензотрихлорид, ацетофенон С6Н5СОСН3;

с) укажите все стадии возможных лабораторных синтезов следующих

кислот из толуола с использованием любых необходимых алифатических и неорганических реагентов: бензойной, фенилуксусной, м-хлорбензойной, п- хлорбензойной. Объясните, почему фенилуксусную кислоту нельзя получить малоновым синтезом;

т) напишите уравнения реакций, при помощи которых можно следую- щие соединения превратить в триметилуксусную кислоту: неопентиловый спирт, третбутиловый спирт (двумя способами). Объясните возможность по- лучения данной кислоты малоновым синтезом;

у) исходя из малонового эфира, получите этилбутандиовую кислоту;

27

ф) для получения валериановой кислоты используйте следующие со- единения: пентиловый спирт, бутиловый спирт, 1-гексен, 1-бутен (оксосин- тезом), 2-метил-3-гептанон;

х) исходя из малонового эфира, получите пентандиовую кислоту; ц) из бензола получите тремя способами терефталевую кислоту;

ч) из бензальдегида получите α-окси-α-фенилуксусную кислоту. Отли- чаются ли по своим химическим свойствам спиртовая группа - ОН и ОН- группа карбоксила? Докажите примерами соответствующих реакций;

ш) исходя из бензола, получите все нитробензойные кислоты. Сравните по кислотности бензойную кислоту и п-нитробензойную, дайте объяснение;

щ) с использованием малонового эфира получите диизопропилуксус- ную кислоту.

7.4 Нижеприведенные вещества сравните по кислотности. Расположите их в ряд по ее увеличению; дайте объяснения на основании электронных эффектов в молекулах. Напишите реакцию этерификации самой сильной кислоты с этиловым спиртом, отразите механизм:

а) бутановая, 2-бромбутановая, 3-бромбутановая, 4-бромбутановая кислоты; б) вода, этиловый спирт, уксусная, пропионовая, α-хлормасляная кислоты; в) уксусная, хлоруксусная, триметилуксусная, муравьиная кислоты; г) бензойная, п-нитробензойная, п-аминобензойная, 2,4,6-

тринитробензойная кислоты; д) бензойная, п-хлорбензойная, 2,4-дихлорбензойная, 2,4,6-

трихлорбензойная кислоты; е) бензойная, п-нитробензойная, п-толуиловая кислоты;

ж) α-хлорфенилуксусная, п-хлорфенилуксусная, фенилуксусная, α-фенилпропионовая кислоты;

з) уксусная кислота, ацетилен, аммиак, этан, этиловый спирт; и) м-бромбензойная, п-толуиловая, бензойная, п-нитробензойная кислоты;

к) уксусная, гидроксиуксусная, изомасляная, триметилуксусная кислоты; л) пропионовая, акриловая, 2-бутиновая, масляная кислоты; м) п-нитробензойная, п-аминобензойная, п-хлорбензойная, п-

толуиловая кислоты; н) уксусная, муравьиная, хлоруксусная, изомасляная кислоты;

о) валериановая, уксусная, хлоруксусная, бромуксусная, триметилук- сусная кислоты;

п) уксусная, хлоруксусная, триметилуксусная, муравьиная кислоты; р) п-нитробензойная, п-нитрофенилуксусная и β-(п-нитрофенил)-

пропионовая кислоты; с) уксусная, фенилуксусная, хлоруксусная и фторуксусная кислоты;

т) вода, фенол, циклогексанкарбоновая кислота, муравьиная кислота; у) 2,4-динитробензойная, 2,4,6-триметилбензойная, п-толуиловая кислоты;

28

ф) этан, ацетилен, вода, фенол, циклогексанкарбоновая кислота.

х) бензойная, п-нитробензойная, п-аминобензойная, 2,4,6- тринитробензойная кислоты;

ц) циануксусная, β-цианпропионовая, α-цианпропионовая, уксусная кислоты; ч) циклогексанкарбоновая, 2-хлорциклогексанкарбоновая кислоты,

этанол, фенол; ш) щавелевая, уксусная, триметилуксусная кислоты;

щ) щавелевая, малоновая, уксусная, масляная кислоты.

7.5 Заполните следующие схемы реакций. Назовите типы химических превращений:

а)

б)

в)

г)

д)

е)

29