Карбоновые кислоты

Содержат в качестве функциональной группы – карбоксильную.

Классификация:

По числу COOH: моно-, ди-, трикарбоновые кислоты

По строению углеводородного скелета:

Алифатические, предельные алифатические, непредельные ароматические.

Алифатические предельные монокарбоновые кислоты (одноосновные):

C_nH_2nO₂ или C_nH_2n-1 + COOH

кислота	Тривиальное назв.	Номенклатурное назв.	Рациональное назв.
HCOOH	Муравьиная	Метановая
CH3COOH	Уксусная	Этановая	Уксусная
CH3CH2COOH	Пропионовая	Пропановая	Метилуксусная
CH3CH2CH2COOH	Масляная	Бутановая	Этилуксусная
CH3(CH2)3COOH	Валериановая	Пентановая	Пропилуксусная
Высшие: C­15H31COOH	Пальмитиновая	Гексадекановая
С17H35COOH	Стеариновая	Октодекановая

Способы получения:

1. Окислительные способы

- Оксление спиртов:

MnO₄^-H₃O⁺

R – CH₂OH R – COOH

- Окисление альдегидов:

с тем же числом углеродных атомов

- Озонолиз алкенов

R – CH=CH – R’ → ^O₃ → ^H₂^O₂ RCOOH + R’COOH

- Жесткое окисление алкенов

t, MnO₄^-, H₃O

R – CH=CH – R’ RCOOH + R’COOH

- Окисление алканов (до C₇)

CH₃CH₂CH₂CH₃ + O₂ → ^t,кат. CH₃COOH + H₂O

2. Гидролитические методы

- Гидролиз нитрилов

-Гидролиз сложных эфиров

- Гидролиз геминальных тригалогеналканов

3. Синтетические методы

- Синтез с использованием реактивов Гриньяна

4. Гидрокарбоксиирование алкенов

CH₂=CH₂ + CO + H₂O → ^{t, p, H+} CH₃CH₂COOH

Физические свойства:

Молекулы карбоновых кислот образуют как линейные ассоциаты, так и димеры.

Химические свойства:

Строение карбоксильной группы:

Карбоксильная группа состоит из карбонильной и гидроксильной групп, которые находятся близко и оказывают существенное влияние друг на друга.

Кислотные свойства:

Влияние карбонильной группы на гидроксильную:

Карбонил оттягивает электронную плотность от ОН группы на себя, тем самым облегчая ионизацию ОН.

Протон легко уходит, а оставшийся анион довольно термостабилен.

Стабильность карбоксил-аниона объясняется делокализацией заряда за счет рπ-сопряжения и его равномерного распределения между двумя атомами кислорода, в результате чего обе углерод-кислородные связи имеют одинаковую длину.

Реакции, связанные с кислотными свойствами:

1. С активными металлами:

2СH₃COOK + Ca→(CH₃COO)₂Ca + H₂↑

2. С основными оксидами:

2HCOOH + BaO → (HCOO)₂Ba + H₂O

3. С щелочами

CH₃COOH + NaOH→CH₃COONa + H₂O

4. С солями слабых неорганических кислот

CH₃COOH + NaHCO₃→CH₃COONa + CO₂ + H₂O

Т.о. карбоновые кислоты отличаются от спиртов более высокой кислотностью.

Величина кислотности зависит о природы радикала. Электроно-акцепторные повышают кислотность, т.к. спообствуют делокализации заряда, а электроно-донорные понижают кислотность, дестабилизируя анион.

Реакции нуклеофильного замещения:

Влияние гидроксила на карбонил

За счет +M OH-группы электрофильность углероднго атома группы снижается.

δ⁺'<δ⁺, поэтому реакции нуклеофильного присоединения, характерные для альдегидов кетонов, для карбоновых кислот не идут. Для карбоновых кислот характерны реакции нуклеофильного замещения.