Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

06.Карб.кисл

.pdf
Скачиваний:
113
Добавлен:
10.02.2016
Размер:
880.14 Кб
Скачать

CH3

 

 

 

 

 

 

C

O

+

PCl5

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

C

O

+ HCl

+ POCl3

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 CH3

 

 

 

 

 

C

O

+

PCl3

 

 

 

 

 

 

3 CH3

 

 

 

 

 

 

C

O

+ H3PO3

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

+ SO2

CH3

 

 

 

 

C

OH + SOCl2

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

C

Cl +

HCl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

C

O

+ SO2Cl2

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

C

O

+

HCl

 

 

+ SO3

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этановая кислота

ацетилхлорид

(хлорангидрид этановой кислоты)

 

Свойства галогенангидридов карбоновых кислот.

Галогенангидриды карбоновых кислот – очень реакционноспособные соединения.

Гидролиз галогенангидридов карбоновых кислот:

CH3

 

CH2

 

C

O

+

Н2О

 

CH3

 

CH2

 

C

O

+ HCl

 

 

Cl

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пропионилхлорид

пропановая кислота

 

(хлорангидрид пропановой кислоты)

 

Взаимодействие галогенангидридов карбоновых кислот со спиртами,

алкоголятами и фенолятами с образованием сложных эфиров:

СН3

 

 

C

O

+

С2Н5ОН

 

 

 

 

 

 

СН3

 

 

 

C

O

+

HCl

 

 

Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2Н5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацетилхлорид

 

этанол

 

 

 

 

 

этиловый эфир уксусной кислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

O

+ С2Н5О- Na+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

СН3

 

 

 

C

Cl

 

 

 

 

 

 

СН3

 

 

C 2Н5

+

NaCl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацетилхлорид

 

этилат натрия

 

 

 

 

 

этиловый эфир уксусной кислоты

 

СН3

 

 

 

C

O

 

С6Н5О- Na+

 

 

 

 

 

 

СН3

 

 

C

O

+

 

 

 

 

Cl

+

 

 

 

 

 

 

 

 

6Н5

NaCl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацетилхлорид

 

фенолят натрия

 

 

 

 

 

фениловый эфир уксусной кислоты

 

Взаимодействие галогенангидридов карбоновых кислот с аммиаком с

образованием амидов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

R

 

C

O

+ NH4Cl

 

 

R

 

C

Cl

+ 2 NH3

 

 

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

амид кислоты

Галогенангидриды карбоновых кислот – ацилирущие агенты.

Ацилирование ароматических углеводородов по Фриделю – Крафтсу описано в разделе «Одноядерные арены».

Образование ангидридов кислот. При нагревании в присутствии водоотнимающих средств карбоновые кислоты подвергаются межмолекулярной дегидратации с образованием ангидридов:

153

 

 

O

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

Р2О5

СН3

 

 

 

C

 

 

2 СН3

C

ОН

 

 

 

O

+ 2НРО3

 

СН3

 

 

C

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уксусная кислота

 

уксусный ангидрид

 

Ангидриды кислот получаются также при взаимодействие галогенангидридов с солями карбоновых кислот:

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

O

R

 

C

O

+ R

 

C

 

R

 

C O + NaCl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

 

ONa

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ангидрид кислоты

Свойства ангидридов карбоновых кислот.

Гидролиз ангидридов карбоновых кислот. При лѐгком нагревании с водой ангидриды образуют соответствующие карбоновые кислоты:

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

O

СН3

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

+

Н2О

 

2 СН3

C

ОН

 

 

 

C

 

СН3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уксусный ангидрид

 

 

 

уксусная кислота

Взаимодействие ангидридов карбоновых кислот со спиртами:

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

O

СН3

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

+

С2Н5ОН

 

СН3

C

ОС2Н5

+

СН3

 

C

ОН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН3

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уксусный ангидрид

 

 

 

этилацетат

 

уксусная кислота

Взаимодействие ангидридов карбоновых кислот с аммиаком. При этом образуется смесь кислоты и еѐ амида:

 

 

 

 

O

 

 

 

 

O

 

 

 

O

СН3

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

+ NH3

 

СН3

C

2

+

СН3

C

ОН

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН3

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ацетамид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уксусный ангидрид

 

 

(амид уксусной кислоты)

 

уксусная кислота

Ангидриды карбоновых кислот – ацилирущие агенты. Ацилирование с помощью ангидридов сопровождается выделением молекулы карбоновой кислоты.

Образование сложных эфиров (реакция этерификации). Карбоновые кислоты при нагревании в присутствии кислотного катализатора реагируют со спиртами, образуя сложные эфиры (см. раздел «Алканолы»):

 

 

 

O

 

 

 

 

H2SO4

O

 

 

 

R

 

C

OH

+ R'

 

OH

 

 

 

R

 

C

O

 

R'

+ H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скорость реакции этерификации зависит от строения кислот и спиртов. Линейные кислоты легче вступают в реакцию, чем разветвлѐнные.

154

Как указано выше, сложные эфиры могут быть также получены при

взаимодействии солей карбоновых кислот с галогеналканами, из галогенангидридов и ангидридов карбоновых кислот. Кроме того, к

образованию сложных эфиров приводит сложноэфирная конденсация альдегидов по Тищенко (см. раздел «Альдегиды и кетоны»):

O O

R C H + HC R

(C2H5O)3Al

O

R C O CH2 R

Свойства сложных эфиров карбоновых кислот.

Гидролиз сложных эфиров. Сложные эфиры подвергаются гидролизу в кислой или щелочной средах. Кислотный гидролиз представляет собой последовательность обратимых превращений, противоположных реакции этерификации:

 

 

 

O

 

 

 

 

H2SO4

O

 

 

 

R

 

C

O

 

R'

+ H2O

 

 

 

R

 

C

OH

+ R'

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В отличие от кислотного щелочной гидролиз сложных эфиров – процесс необратимый. При щелочном гидролизе щѐлочь выступает не в роли катализатора, а в роли реагента:

O

R CO R' + NaOH

H2O

O

R C O- Na+ + R' OH

Щелочной гидролиз сложных эфиров часто называют омылением. Это название связано с тем, что при щелочном гидролизе жиров, представляющих собой сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных карбоновых кислот, образуются мыла.

Взаимодействие сложных эфиров со спиртами (реакция переэтерификации). Под действием спиртов в молекуле сложного эфира может происходить замена одного спиртового остатка на другой. Реакция обратима и катализируется кислотами или щелочами:

 

 

O

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

H+или OН

 

 

 

СН3

C

OСН3

+ С2Н5ОН

 

 

 

 

 

СН3

C

ОС2Н5

+ СН3OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

метилацетат

этанол

 

 

 

 

 

этилацетат

метанол

Практическое значение переэтерификация имеет в том случае, когда в состав исходного сложного эфира входит остаток низкокипящего спирта. Отгоняя более летучий спирт, смещают равновесие реакции вправо.

Образование амидов карбоновых кислот. При взаимодействии карбоновых кислот с аммиаком образуются аммониевые соли кислот, которые при нагревании в сухом виде отщепляют воду и превращаются в амиды карбоновых кислот:

 

 

 

O

 

 

R

 

O

 

 

200 оС

R

 

 

O

R

 

C

OH

+ NH3

 

 

C

-

+

 

 

 

C

+ H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O NH4

 

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

 

 

аммониевая соль

 

 

 

 

амид

 

 

 

 

 

 

 

карбоновой кислоты

 

 

 

карбоновой кислоты

155

Из-за жѐстких условий протекания реакции этот метод образования амидов редко используется в препаративных целях. Чаще амиды получают при действии аммиака на сложные эфиры, галогенангидриды и ангидриды карбоновых кислот (см. выше).

Свойства амидов карбоновых кислот.

Гидролиз амидов карбоновых кислот. При кипячении с водными растворами минеральных кислот или щелочей амиды подвергаются гидролизу с образованием карбоновых кислот или их солей:

 

 

 

 

 

HCl

 

R

 

 

C

O

 

+ NH4Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

H2O

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH2

 

NaOH

 

R

 

 

C

O

- + + NH4OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Na

 

Амиды кислот образуются как промежуточные продукты при гидролизе нитрилов.

Дегидратация амидов карбоновых кислот. При нагревании с оксидом фосфора (V) амиды отщепляют воду с образованием нитрилов карбоновых кислот:

 

 

 

O

Р2O5

 

 

 

 

 

 

 

R

 

C

 

R

 

C

 

 

N

+ H2O

 

NH2

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

амид карбоновой кислоты

 

нитрил карбоновой кислоты

Расщепление амидов карбоновых кислот по Гофману. При взаимодействии с гипобромитом натрия NaOBr амиды подвергаются расщеплению с образованием первичных аминов, содержащих на один атом углерода меньше, чем в исходном амиде:

 

 

 

 

O

NaOBr

 

 

 

 

CH3

 

CH2

C

 

CH3

 

CH2

NH2 + NaBr + CO2

 

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

амид пропановой кислоты

 

 

 

этиламин

Восстановление амидов карбоновых кислот. При действии алюмогидрида лития LiAlH4 амиды восстанавливаются до аминов:

CH3

C

O

 

H

 

CH3

CH2

NH2 + H2O

 

 

 

 

 

NH2

 

 

 

LiAlH4

 

 

 

 

 

ацетамид

 

 

 

 

этиламин

Замещение водорода у α-углеродного атома карбоновых кислот на галоген. Под действиием электроноакцепторной карбоксильной группы атомы водорода у α-углеродного атома приобретают подвижность, поэтому при обработке карбоновых кислот хлором или бромом в присутствии фосфора (или галогенидами фосфора) атомы водорода у α-углеродного атома замещаются на галоген. Реакция протекает через стадию образования галогенангидридов α- галогенкарбоновых кислот и известна как реакция Гелля – Фольгарда – Зелинского:

156

 

 

 

 

O

 

 

P

 

 

 

 

 

 

O

CH3

 

CH2

C

 

+

Br2

CH3

 

 

CH

 

C

 

 

OH

 

 

 

 

 

Br

 

- Н2О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Br

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2O

 

 

 

 

 

 

O

CH3

 

 

CH

 

C

 

 

 

 

 

 

OH

- HBr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Br

 

 

пропановая кислота

бромангидрид

2-бромпропановая

 

2-бромпропановой кислоты

кислота

Окисление и восстановление карбоновых кислот. Монокарбоновые кислоты, за исключением муравьиной, довольно устойчивы к действию окислителей.

При восстановлении монокарбоновые кислоты образуют, в зависимости от условий, альдегиды или первичные спирты.

6.2.4. ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ НАСЫЩЕННЫХ МОНОКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

Му р а в ь и н а я к и с л о т а (метановая кислота) НСООН.

Впромышленности муравьиную кислоту получают из еѐ натриевой соли, которая образуется при пропускании оксида углерода (ІІ) через расплавленный едкий натр:

 

p, t

 

 

 

O

H2SO4

 

 

 

O

 

 

 

 

 

H

 

C

 

CO + NaOH

 

H C

O- Na+

- NaHSO4

 

ОH

 

 

 

 

 

 

формиат натрия

 

муравьиная кислота

В связи с особенностью строения (наличием альдегидной группы) муравьиная кислота даѐт реакцию «серебряного зеркала», окисляясь до угольной кислоты, которая разлагается на оксид углерода (IV) и воду:

 

 

 

O

 

NH4OH

 

 

 

O

 

H

 

C

 

+ Ag2O

 

 

 

 

 

 

ОH

 

HO

 

C

ОH

+ 2Ag

 

 

 

альдегидная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

группа

 

 

 

CO2

 

 

+

H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При нагревании с концентрированной серной кислотой муравьиная кислота разлагается с образованием оксида углерода (ІІ) и воды:

O

H2SO4

 

 

H C ОH

СО

+ Н2О

 

Среди производных муравьиной кислоты широкое практичекое применение в качестве сильно полярного растворителя имеет N,N- диметилформамид:

O

H C NCH3

CH3

157

Ук с у с н а я к и с л о т а (этановая кислота) СН3СООН.

Впромышленности существует несколько способов получения уксусной кислоты, рассмотренных ранее: из ацетилена через уксусный альдегид; при окислении алканов, этанола; уксуснокислым брожением и др. Разработан также метод получения уксусной кислоты оксосинтезом из метанола:

 

Ni (СО)4

 

 

O

CH3OH + СО

CH3

 

C ОH

 

 

 

р

 

============================================================

6.3. НАСЫЩЕННЫЕ ДИКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

============================================================

Насыщенные дикарбоновые кислоты – это производные предельных углеводородов, содержащие две карбоксильные группы.

Для насыщенных дикарбоновых кислот наиболее часто используют тривиальные названия. По правилам заместительной номенклатуры ИЮПAK их названия образуют из названий алканов с тем же числом атомов углерода в главной углеродной цепи (включая углероды карбоксильных групп),

прибавляя –диовая кислота.

 

 

 

ФОРМУЛА КИСЛОТЫ

 

 

ТРИВИАЛЬНАЯ

ЗАМЕСТИТЕЛЬНАЯ

 

 

 

 

 

НОМЕНКЛАТУРА

НОМЕНКЛАТУРА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

Щавелевая

Этандиовая

 

 

 

 

 

 

H

 

 

O C

 

 

 

C

O

 

 

 

H

 

 

 

 

 

кислота

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

C

 

 

 

CH2

 

 

C

O

 

 

 

 

 

Малоновая

Пропандиовая

 

H

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

H

кислота

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

Янтарная

Бутандиовая

H

 

 

O C

 

 

CH2

 

 

CH2

 

 

C

O

 

H

кислота

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

C

 

 

 

(CH2)3

 

 

C

 

O

 

 

Глутаровая

Пентандиовая

H

 

 

 

O

 

 

 

 

 

O

 

 

H

кислота

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

C

 

 

 

(CH2)4

 

 

C

 

O

 

 

Адипиновая

Гександиовая

H

 

 

 

O

 

 

 

 

O

 

 

H

кислота

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

158

 

6.3.1. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ ДИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

П о л у ч е н и е щ а в е л е в о й к и с л о т ы

Окисление этиленгликоля. Продуктом глубокого окисления этиленгликоля является щавелевая кислота:

 

CH2

 

 

CH2

4[ O ]

O

C

 

 

O

 

 

 

 

HO

 

C

OH

 

 

- 2Н2О

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этиленгликоль

 

щавелевая кислота

Гидролиз динитрила щавелевой кислоты. При нагревании с водными растворами кислот и щелочей динитрил щавелевой кислоты подвергается гидролизу с образованием щавелевой кислоты:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2HCl

O

C

 

 

 

 

O

 

+

2 NH4Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4H2O

 

HO

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

C

 

C

 

 

N

 

щавелевая кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

динитрил

2NaOH

 

C

 

 

C

 

+

2 NH4OH

щавелевой кислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O Na

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Na O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оксалат натрия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2HCl

 

O

C

 

C

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 2NaCl

 

HO

 

OH

щавелевая кислота

Из натриевой соли муравьиной кислоты – промышленный способ получения щавелевой кислоты. Дегидрированием формиата натрия получают динатриевую соль щавелевой кислоты и подкисляют еѐ до образования щавелевой кислоты:

 

 

 

O

 

 

 

O

 

H

 

C

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O Na+

t

O Na+

+ 2HCl

 

 

 

 

 

 

 

 

O

- H2

 

 

O

- 2NaCl

H

 

C

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O Na+

 

O Na+

 

 

 

 

 

 

 

 

O

C ОH

O

CОH

формиат натрия оксалат натрия щавелевая кислота

П о л у ч е н и е м а л о н о в о й к и с л о т ы

Из монохлоруксусной кислоты. Под действием цианистого натрия монохлоруксусную кислоту превращают в циануксусную, гидролиз которой

приводит к образованию малоновой кислоты:

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

 

CH

 

 

C

O

+ Na C

 

N

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

O

+2 H2O; HCl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

CH

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

OH

 

 

 

 

 

 

2

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- NaCl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

монохлоруксусная кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

циануксусная кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

C

 

 

CH2

 

 

 

 

O

 

 

 

NH4Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

 

 

C

OH

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

малоновая кислота

159

П о л у ч е н и е я н т а р н о й к и с л о т ы

Из 1,2-дихлорэтана. Янтарную кислоту получают гидролизом еѐ динитрила, который образуется при действии цианистого натрия на 1,2- дихлорэтан:

CH2

 

 

CH2 + 2NaC

 

N

 

 

N

 

C

 

CH2

 

CH2

 

C

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

Cl

- 2NaCl

 

 

 

динитрил янтарной кислоты

1,2-дихлорэтан

+4 H2O; 2 HCl

O

 

 

 

 

 

 

 

O

 

HO

C

 

CH2

 

CH2

 

C

+

2 NH4Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

янтарная кислота

 

 

Г л у т а р о в а я и а д и п и н о в а я к и с л о т ы могут быть получены окислением соответствующих циклических кетонов:

CH2

 

 

 

CH2

O

 

3 [O]

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

HO

C

 

 

(CH2)3

 

 

C

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(HNO3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

циклопентанон

 

 

 

 

 

 

 

глутаровая кислота

 

 

CH2

 

 

 

CH2

 

 

 

3 [O]

O

C

 

 

(CH2)4

 

 

C

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

C

 

 

O

 

 

 

 

HO

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

(HNO3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

CH2

 

 

 

адипиновая кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

циклогексанон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Адипиновая кислота используется для производства синтетического волокна найлона. Поликонденсацией адипиновой кислоты с гексаметилендиамином получают полиамиды, способные в размягчѐнном состоянии вытягиваться в чрезвычайно прочные нити (см. раздел «Фенолы»).

6.3.2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАСЫЩЕННЫХ ДИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

По химическим свойствам дикарбоновые кислоты во многом сходны с монокарбоновыми. Они образуют одни и те же функциональные производные, с тем лишь отличием, что реакции могут идти с участием как одной, так и двух карбоксильных групп. Например, они образуют полные и неполные сложные эфиры, галогенангидриды, амиды карбоновых кислот, нейтральные и кислые соли. Причѐм, как указывалось ранее, по первой ступени диссоциации дикарбоновые кислоты значительно сильнее, чем по второй:

 

 

 

O

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ H+

HO

 

C

 

 

(CH2)n

 

 

C

 

 

 

OH

 

 

 

HO

 

C

 

(CH2)n

 

C

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ H+

HO

 

 

C

 

 

(CH2)n

 

C

 

O

 

 

 

 

 

O

 

C

 

(CH2)n

 

C

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вместе с тем дикарбоновые кислоты проявляют некоторые

специфические химические свойства.

160

В молекуле малоновой кислоты атомы водорода метиленовой группы имеют значительную подвижность. Это объясняется с одной стороны электроноакцепторным влиянием карбоксильных групп, а с другой – устойчивостью карбаниона, образующегося из малоновой кислоты после отрыва от неѐ протона метиленовой группы. Устойчивость карбаниона в значительной степени объясняется тем, что отрицательный заряд в нѐм делокализован за счѐт эффекта сопряжения с карбонильными группами:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

H

O

 

 

 

 

 

O

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

H+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO C C

 

 

 

 

 

 

C C H

 

 

 

 

C H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

малоновая кислота

 

 

 

 

 

 

карбанион

 

 

Поэтому возникает возможность проведения реакций замещения α- водородных атомов. В частности в эфирах малоновой кислоты они легко замещаются атомами щелочных металлов. Так, из диэтилового эфира малоновой кислоты при действии натрия или алкоголята натрия получается

натриймалоновый эфир:

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

+ Na

 

COOC2H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

+

2C H OH

 

 

 

CH

 

 

 

 

 

Na+ +

1/2 H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НC

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

5

- 2H2O

 

 

 

2

 

C H OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

5

 

 

 

 

 

 

 

COOH

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

 

 

 

COOC2H5

 

 

малоновая кислота

 

 

 

 

 

диэтиловый эфир

 

 

 

натриймалоновый эфир

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

малоновой кислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Натриймалоновый эфир легко алкилируется, ацилируется и реагирует с другими электрофильными реагентами. Эти свойства широко используются в практике для получения моно- и дикарбоновых кислот.

Синтезы на основе натриймалонового эфира

Синтез линейных монокарбоновых кислот. Натриймалоновый эфир алкилируют галогеналканом до алкилмалонового эфира, который в процессе гидролиза превращается в алкилмалоновую кислоту. Алкилмалоновые кислоты, содержащие две карбоксильные группы у одного углеродного атома, легко декарбоксилируются с образованием линейных монокарбоновых кислот:

 

COOC2H5

R-Cl

 

COOC2H5

2 H2O; H2SO4

 

 

COOH

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НC Na+

 

НC

 

R

 

НC

 

R

 

R

 

CH2

COOH

 

- NaCl

 

 

-2 C2H5OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- СО2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

 

COOC2H5

 

 

COOH

 

 

 

 

линейная

натриймалоновый

 

алкилмалоновый

 

 

алкилмалоновая

 

 

 

монокарбоновая

 

 

эфир

 

 

 

эфир

 

 

кислота

 

 

 

 

кислота

Синтез разветвлѐнных монокарбоновых кислот. Для получения разветвлѐнных монокарбоновых кислот надо последовательно заменить алкильными группами оба атома водорода метиленовой группы в малоновом эфире:

161

 

 

COOC2H5

 

 

COOC2H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Na+

 

 

 

 

R-Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ Na

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R'-Cl

НC

 

 

 

 

 

 

 

НC

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Na+C

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

- NaCl

 

 

- 1/2 H2

 

 

- NaCl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

COOC2H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

2 H2O; H2SO4

 

 

 

 

 

COOH

t

 

 

 

 

 

 

R

 

CH

 

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R'

 

C

 

R

R'

 

 

C

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-2 C H OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- СО2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разветвлённая

монокарбоновая кислота

Синтез дикарбоновых кислот. При действии на натриймалоновый эфир эфиров α-галогенкарбоновых кислот образуются дикарбоновые кислоты:

 

COOC2H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

 

 

3 H2O; H2SO4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НC

 

Na+ +

CH

 

 

 

COOC H

 

 

 

 

 

 

НC

 

CH

 

 

 

COOC H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

5

- NaCl

 

 

 

 

2

 

 

 

2

5

-3 C2H5OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOC2H5

 

 

 

 

 

этиловый эфир

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

натриймалоновый

монохлоруксусной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эфир

 

 

 

 

 

кислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НC

 

 

 

COOH

 

 

 

НООС

 

 

CH2

 

CH2

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- СО2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бутандиовая (янтарная) кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COOH

 

 

 

 

 

 

 

 

============================================================

6.4. ГАЛОГЕНОЗАМЕЩЁННЫЕ НАСЫЩЕННЫЕ МОНОКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

============================================================

Галогенозамещѐнные насыщенные монокарбоновые кислоты – это производные насыщенных монокарбоновых кислот, в углеводородном радикале которых один или несколько атомов водорода замещены атомами галогенов.

По правилам заместительной номенклатуры ИЮПAK названия галогенозамещѐнных насыщенных монокарбоновых кислот образуют из названий насыщенных монокарбоновых кислот, указывая положение атома галогена цифрами. Часто названия строят из тривиальных названий предельных монокарбоновых кислот, используя в качестве локантов греческие буквы:

CH2

 

 

COOH

2-хлорэтановая кислота,

 

 

Cl

 

 

 

 

 

 

-хлоруксусная кислота

CH3

 

 

 

CH

 

COOH

2-хлорпропановая кислота,

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl

-хлорпропионовая кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

162

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]