Ізомерія карбонових кислот

1. Для аліфатичних кислот – ізомерія вуглеводневого радикалу.

2. Для ароматичних - ізомерія положення замісника при бензольному кільці.

3. Міжкласова ізомерія з естерами (наприклад, CH₃COOH і HCOOCH₃).

Одержання

1. окиснення первинних спиртів і альдегідів киснем в присут­ності каталізаторів, KMnO₄; K₂Cr₂O₇:

				O			O
			//			//
R-	-CH2OH	–[O] R–	– C		–[O] R-	-C
			\			\
				H			OH
первинний спирт		альдегід		кислота

2) промисловий синтез мурашиної кислоти:

a) каталітичне окиснення метану

2CH₄ + 3O₂  ––^{t, кат}  2H–COOH + 2H₂O

б) нагріванням оксиду вуглецю (II) з гідроксидом натрію

CO + NaOH  ––^{p; 200C}  H–COONa  ––^H2SO4  H–COOH

3) Промисловий синтез оцтової кислоти:

a) каталітичне окиснення бутану

2CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ + 5O₂  ––^{t, кат}  4CH₃COOH + 2H₂O

б) нагріванням суміші оксиду вуглецю (II) і метанолу на каталі­заторі під тиском

CH₃OH + CO  CH₃COOH

4) окисненням гомологів бензолу синтезують ароматичні кислоти:

5 + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄  ––^t  5 + 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ + 14H₂O

толуол бензойна

кислота

5) гідроліз функціональних похідних (складних ефірів, ангід­ри­дів, галогенангідридів, амідів).

СH₃COOС₂Н₅ ––^{t, Н2О} СH₃COOН + С₂Н₅ОН

етилацетат етанова кислота етанол

 

Хімічні властивості

1. Через зсув електронної густини від гідроксильної групи O–H до сильно поляризованої карбонільної групи C=O молекули карбонових кислот здатні до електролітичної дисоціації:

R–COOH    R–COO^- + H⁺

Сила карбонових кислот у водному розчині невелика.

2. Карбонові кислоти володіють властивостями, характерними для мінеральних кислот. Вони реагують з активними металами, основними оксидами, основами, солями слабких кислот:

2СH₃COOH + Mg  (CH₃COO)₂Mg + H₂

2СH₃COOH + СaO  (CH₃COO)₂Ca + H₂O

H–COOH + NaOH  H–COONa + H₂O

2СH₃CH₂COOH + Na₂CO₃  2CH₃CH₂COONa + H₂O + CO₂

СH₃CH₂COOH + NaHCO₃  CH₃CH₂COONa + H₂O + CO₂

  Карбонові кислоти слабші за багато сильних мінеральних кислот (HCl, H₂SO₄ і т.д.) і тому витісняються ними з солей:

СH₃COONa + H₂SO₄(конц.)  ––  CH₃COOH + NaHSO₄

3. Утворення функціональних похідних:

a) при взаємодії із спиртами (у присутності концентрованої H₂SO₄) утворюються складні ефіри. Утворення складних ефірів при взаємодії кислоти і спирту у присутності мінеральних кислот нази­ва­ється реакцією ЕСТЕРИФІКАЦІЇ (ester з латинського "ефір"). Дану реакцію розглянемо на прикладі утворення метилового ефіру оцтової кислоти з оцтової кислоти і метилового спирту:

оцтова кислота + HO–CH₃ метиловый спирт   метиловиий ефір оцтової кислоти + H₂O

Загальна формула складних ефірів (естерів) , де R і R' – вуглеводневі радикали в складних ефірах.

Зворотною реакцією є гідроліз складного ефіру (ОМИЛЕННЯ):

+ HO–H  + CH₃OH

метилацетат етанова кислота метанол

Як видно, процес етерифікації оборотний:

+ HO–CH₃  + H₂O

При настанні хімічної рівноваги в реакційній суміші знаходитимуться як початкові, так і кінцеві речовини. Каталізатор (іони водню) – однаково прискорюють пряму і зворотну реакції, тобто йде досягнення рівноваги. Щоб зсунути рівновагу у бік утворення естеру, слід брати в надлишку початкові кислоту або спирт, або видаляти один з про­дуктів реакції зі сфери взаємодії – наприклад, відганяючи естер або зв'язуючи воду водовіднімаючими засобами.

б) при дії водовіднімаючих реагентів в результаті міжмолекулярної дегідратації утворюються ангідриди:

+ ––^(P2O5)  + H₂O

оцтовий ангідрид

c) при обробці карбонових кислот п'ятихлористим фосфором одержують хлорангідриди

+ PCl₅  + POCl₃ + HCl

хлорангідрид

оцтової кислоти

Гідроліз всіх функціональних похідних карбонових кислот (ангід­ридів, хлорангідридів, складних ефірів і ін.) приводить в кислому сере­довищі до початкових карбонових кислот, а в лужному середовищі – до їх солей.

4. Галогенування. При дії галогенів (у присутності червоного фосфору) утворюються -галогензаміщені кислоти


CH3–CH2–COOH ––Br2;(P) CH3–CH–COOH + HBr   I Br
		-бромпропіонова кислота 2-бромпропанова кислота

Галогензаміщені кислоти – більш сильні кислоти, ніж карбо­нові, за рахунок електроноакцепторних властивостей атома галогену. 

До ненасичених карбонових кислот відносяться карбонові кислоти, які містять у вуглеводному радикалі кратний зв'язок. В номен­клатурі ненасичених кислот широко використовують тривіаль­ні назви. За ІЮПАК назви ненасичених кислот утворюють аналогічно насиченим, використовуючи суфікс –ен для позначення подвійного зв'язку і суфікси –ин(ін) для позначення потрійного.

Реакційна здатність ненасичених монокарбонових кислот зумовлена наявністю в їх структурі карбоксильної групи, зокрема, вони утворюють солі, галогенангідриди, ангідриди, естери, аміди. По кратному зв'язку у вуглеводневому радикалі ненасичені кислоти мають властивості алкенів (алкінів).

ВИЩІ КАРБОНОВІ КИСЛОТИ були виділені з жирів, тому одер­жали назву жирних. Ці сполуки (ВЖК) входять до складу багатьох ліпідів – групи речовин, що містяться в тваринних і рослинних тканинах, що виконують ряд важливих функцій, не розчинних у воді, але розчинних в малополярних розчинниках. ВЖК, в більшості, моно­карбонові кислоти з нерозгалуженим вуглецевим ланцюгом і парним числом атомів Карбону (частіше всього 16 і 18 атомів). ВЖК про­яв­ляють хімічні властивості, характерні для карбонових кислот взагалі.

У ліпідах організму людини ВЖК можуть бути представлені насиченими (стеаринова, пальмітинова) і ненасиченими (олеїнова, ліно­лева, ліноленова, арахідонова) кислотами, рідше – циклічними і гідро­ксикислотами. Особливо важлива роль поліненасичених ліно­левої і ліноленової кислот як сполук, незамінних для людини. Вони сприяють зниженню в крові холестеролу – одного з чинників розвитку атеросклерозу.