Карбоновые кислоты и их производные

РЕФЕРАТ Карбоновые кислоты и их производные Карбоновыми кислотами называют органические соединения, содержащие в своем составе карбоксильную группу. По международной заместительной номенклатуре карбоновым кислотам соответствует окончание -овая кислота в названии. Для простейших представителей класса, а также высших жирных кислот (см. тему "Жиры"), приняты тривиальные названия (уксусная, стеариновая).

По числу карбоксильных групп делятся на монокарбоновые (одноосновные) и дикарбоновые (двухосновные), в зависимости от строения углеводородного скелета - на алифатические (уксусная, щавелевая) и ароматические (бензойная). Предельные одноосновные карбоновые кислоты, содержащие от одного до одиннадцати атомов углерода - жидкости, хорошо смешивающиеся с водой. В твердом и жидком состояниях, а также в водных растворах молекулы кислот димеризуются в результате

образования между ними водородных связей. Одноосновные карбоновые кислоты Общие способы получения Окисление углеводородов: Окисление первичных спиртов и альдегидов КMпО4 или К2Сr2О7: Оксосинтез (см. тему «Химические свойства алкенов»). Нитрильный синтез: Магнийорганический синтез: Гидролиз сложных эфиров - см. тему «Химические свойства одноатомных спиртов». Химические свойства Взаимное влияние составляющих карбоксильную группу карбонила

и гидроксила с одной стороны уменьшает поляризацию связей С=O карбонила, с другой стороны ослабляет связь О-Н гидроксила, что приводит к отсутствию реакций нуклеофильного присоединения AN и увеличению подвижности водорода гидроксила (кислотные свойства). Кислотные свойства. Карбоновые кислоты - слабые кислоты. С увеличением углеводородного радикала степень диссоциации уменьшается.

Предельные монокарбоновые кислбты обладают всеми свойствами обычных кислот: a) 2RCOOH + Mg ® (RCOO)2Mg + Н2­; б) 2RCOOH + СаО ® (RCOO)2Ca + Н2О ; в) RCOOH + КОН ® RCOOK + Н2О; г) 2RCOOH + Na2CO3 ® 2RCOONa + СO2­ + Н2О. Сравнение силы кислот: Взаимодействие со спиртами (реакция этерификации).

Образование галогенангидридов: Образование ангидридов (действием водоотнимаюших средств): Взаимодействие с аммиаком с образованием амидов и нитрилов: Непредельные карбоновые кислоты Способы получения Гидролиз галогенопроизводных: Дегидратация гидроксикислот: Нитрильный синтез: Химические свойства Гидрогалогенирование:

Гидратация: Двухосновные кислоты Химические свойства Пиролиз щавелевой и малоновой кислот: Синтез с малоновым эфиром: Двухосновные непредельные кислоты Способ получения Химические свойства Оксикислоты Способы получения Гидролиз галогенпроизводных: Нитрильный синтез: Реакция Реформатского (получение b-оксикислот):

Химические свойства Дегидратация a-гидроксикислот: Дегидратация b-гидроксикислот: Дегидратация c-гидроксикислот: Оптическая изомерия гидроксикислот Зеркальные изомеры называются оптическими антиподами (энантиомерами). Они вращают плоскость поляризации в разные стороны. Стереоизомеры, не являющиеся антиподами, называются диастереомерами.

Общее количество оптических изомеров N вычисляется по формуле: N = 2 n, где n – количество асимметрических атомов углерода в молекуле. Для идентификации оптических изомеров гидроксилслдержащих веществ применяют D-L-номенклатуру. Оптические изомеры винной кислоты представлены на рисунке. Композиция, состоящая из равных количеств энантиомеров, называется рацематом.

Альдегидо- и кетокислоты Способы получения Окисление двухатомных спиртов с одной концевой группировкой: Окисление оксикислот: Гидролиз вицинальных дигалогенопроизводных карбоновах кислот: Пиролиз винной кислоты: Химические свойства Пиролиз: Кето-енольная таутомерия ацетоуксусного эфира. Таутомерия – динамическая изомерия: с повышением температуры увеличивается содержание енольной формы: Сложные эфиры

Сложные эфиры - производные органических или кислородсодержащих неорганических кислот, у которых атом водорода замещен на углеводородный радикал. Названия образуются из названий кислот (кислотных остатков) и названий алкильных радикалов, входящих в состав спиртов. Простейшие по составу сложные эфиры - бесцветные легкокипящие жидкости с фруктовым запахом; высшие сложные эфиры - воскообразные вещества. Все сложные эфиры в воде растворяются плохо.

Способы получения Реакция этерификации (см. тему "Химические свойства одноосновных карбоновых кислот"). Взаимодействие хлорангидридов кислот и алкоголятов щелочных металлов: Изоамилацетат – запах груши. Взаимодействие солей карбоновых кислот и галогензамещенных углеводородов: Этилформиат – запах рома. Реакция ангидридов карбоновых кислот со спиртами:

Этилбутират – запах ананаса. Химические свойства Гидролиз (омыление): Реакция переэтерификации: 3) Образование амидов кислот под действием аммиака: Жиры Жиры (триглицериды) - сложные эфиры глицерина и высших карбоновых (жирных) кислот. Наиболее часто в состав жиров входят предельные (пальмитиновая С15Н31СООН, стеариновая С17Н35СООН) и непредельные кислоты (олеиновая

С17Н33СООН, линолевая С17Н31СООН, линоленовая С17Н29СООН). Природные жиры представляют собой смесь различных триглицеридов. Жиры - вязкие жидкости или твердые вещества, легче воды, в воде не растворяются, но растворяются в органических растворителях. Жиры, образованные предельными кислотами - твердые вещества, а непредельными - жидкие (они называются маслами). Чем больше в жирах содержание непредельных кислот, тем ниже их температура

плавления. Получение Из природных источников. Реакция этерификации глицерина: Химические свойства I) Гидролиз (омыление). В зависимости от условий гидролиз бывает: водный (без катализатора, при высоких температуре и давлении), кислотный (в присутствии кислоты в качестве катализатора), щелочной (под действием щелочей) и ферментативный (в живых организмах). Мылами называют соли высших жирных кислот. Натриевые соли образуют твердые мыла, калиевые - жидкие.

Реакции присоединения: гидрирование или гидрогенизация - получение твердых жиров из жидких. Характерна для жидких жиров, содержащих кратные связи.