Графично решаване на уравнения. Графичен начин за решаване на уравнения

Карбоксилните киселини са производни на въглеводороди, съдържащи една или повече карбоксилни групи.

Броят на карбоксилните групи характеризира основността на киселината.

В зависимост от броя на карбоксилните групи карбоксилните киселини се делят на едноосновни (съдържащи една карбоксилна група), двуосновни (съдържащи две карбоксилни групи) и многоосновни киселини.

В зависимост от вида на радикала, свързан с карбоксилната група, карбоксилните киселини се разделят на наситени, ненаситени и ароматни. Ограничаващите и ненаситените киселини се обединяват под общото наименование алифатни или мастни киселини.

1. Едноосновни карбоксилни киселини

1.1 Хомоложни серии и номенклатура

Хомоложната серия от едноосновни наситени карбоксилни киселини (понякога наричани мастни киселини) започва с мравчена киселина

Формула за хомоложни серии

Номенклатурата на IUPAC позволява запазването на много киселини под техните тривиални имена, които обикновено показват естествения източник, от който е изолирана тази или онази киселина, например мравчена, оцетна, маслена, валерианова и др.

За по-сложни случаи имената на киселините се получават от името на въглеводороди със същия брой въглеродни атоми, както в киселинната молекула, с добавяне на края -оваяи думи киселина.Мравчената киселина H-COOH се нарича метанова киселина, оцетната киселина CH 3 -COOH се нарича етанова киселина и т.н.

По този начин киселините се считат за производни на въглеводороди, една връзка от които се превръща в карбоксил:

При именуване на киселини с разклонена верига според рационалната номенклатура, те се считат за производни на оцетна киселина, в чиято молекула водородните атоми са заменени с радикали, например триметилоцетна киселина (CH 3) 3 C - COOH.

1.2 Физични свойства на карбоксилните киселини

Само от чисто формални позиции карбоксилната група може да се разглежда като комбинация от карбонилни и хидроксилни функции. Всъщност взаимното им влияние едно върху друго е такова, че напълно променя свойствата им.

Поляризацията на двойната връзка C=0, обичайна за карбонила, се увеличава силно поради допълнителното свиване на свободна електронна двойка от съседния кислороден атом на хидроксилната група:

Последствието от това е значително отслабване на връзката O-H в хидроксил и лекотата на отделяне на водороден атом от него под формата на протон (H +). Появата на намалена електронна плътност (δ +) върху централния въглероден атом на карбоксилната група също води до свиване на σ-електроните на съседната C-C връзка към карбоксилната група и появата (както при алдехиди и кетони) на намалена електронна плътност (δ +) върху α-въглеродния атом на киселината.

Всички карбоксилни киселини са киселинни (откриват се чрез индикатори) и образуват соли с хидроксиди, оксиди и карбонати на метали и с активни метали:

Карбоксилните киселини в повечето случаи се дисоциират във воден разтвор само в малка степен и са слаби киселини, значително по-ниски от такива киселини като солна, азотна и сярна. Така че, при разтваряне на един мол в 16 литра вода, степента на дисоциация на мравчената киселина е 0,06, оцетната киселина - 0,0167, докато солната киселина е почти напълно дисоциирана с това разреждане.

За повечето едноосновни карбоксилни киселини РК а \u003d 4,8, само мравчената киселина има по-ниска стойност на pKa (около 3,7), което се обяснява с липсата на електронодонорния ефект на алкиловите групи.

В безводните минерални киселини карбоксилните киселини се протонират при кислород, за да образуват карбокатиони:

Изместването на електронната плътност в молекулата на недисоциираната карбоксилна киселина, което беше споменато по-горе, намалява електронната плътност на хидроксилния кислороден атом и я увеличава на карбонилния. Това изместване се увеличава допълнително в аниона на киселината:

Резултатът от изместването е пълно изравняване на зарядите в аниона, който всъщност съществува под формата А - резонанса на карбоксилатния анион.

Първите четири представителя на серията карбоксилни киселини са подвижни течности, смесими с вода във всички отношения. Киселините, чиято молекула съдържа от пет до девет въглеродни атома (както и изомаслената киселина), са маслени течности, тяхната разтворимост във вода е ниска.

Висшите киселини (от С 10) са твърди вещества, практически неразтворими във вода, по време на дестилация при нормални условия те се разлагат.

Мравчената, оцетната и пропионовата киселина имат остра миризма; средните членове на серията имат неприятна миризма, по-високите киселини нямат миризма.

Физичните свойства на карбоксилните киселини се влияят от значителна степен на асоцииране поради образуването на водородни връзки. Киселините образуват силни водородни връзки, тъй като O-H връзките в тях са силно поляризирани. В допълнение, карбоксилните киселини са способни да образуват водородни връзки с участието на кислородния атом на карбонилния дипол, който има значителна електроотрицателност. Наистина, в твърдо и течно състояние карбоксилните киселини съществуват главно под формата на циклични димери:

Такива димерни структури се запазват до известна степен дори в газообразно състояние и в разредени разтвори в неполярни разтворители.

Карбоксилните киселини са органични киселини. Те са част от живите организми и участват в метаболизма. Химичните свойства на карбоксилните киселини се определят от наличието на карбоксилна група -СООН. Те включват оцетна, мравчена, оксалова, маслена и редица други киселини.

общо описание

Има няколко начина за получаване на карбоксилни киселини:

• окисление на алкохоли - C 2 H 5 OH + O2 → CH 3 COOH + H 2 O (оцетната киселина се образува от етанол);
• окисляване на алдехиди - CH 3 COH + [O] → CH 3 COOH;
• окисляване на бутан - 2C 4 H 10 + 5O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O;
• карбонилиране на алкохол - CH 3 + CO → CH 3 COOH;
• разлагане на оксалова киселина до получаване на мравчена киселина - C 2 H 2 O 4 → HCOOH + CO 2;
• взаимодействието на соли с концентрирана сярна киселина - CH 3 COONa + H 2 SO 4 → CH 3 COOH + NaHSO 4.

Ориз. 1. Методи за получаване на карбоксилни киселини.

Физични свойства на карбоксилните киселини:

• точката на кипене е по-висока от тази на съответните въглеводороди и алкохоли;
• добра разтворимост във вода - разтваря се във водородни катиони и аниони на киселинния остатък (те са слаби електролити);
• увеличаването на броя на въглеродните атоми намалява силата на киселините.

Карбоксилните киселини имат силни водородни връзки (по-силни от алкохолите) поради големия положителен заряд на водородния атом в карбоксилната група.

Взаимодействие

Карбоксилните киселини променят цвета на индикаторите. Лакмусът и метилоранжът стават червени.

Ориз. 2. Взаимодействие с индикатори.

Таблицата с химичните свойства на карбоксилните киселини описва взаимодействието на киселините с други вещества.

Реакции	Резултат	Пример
с метали	Отделя се водород, образуват се соли	2CH 3 COOH + Mg → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2
С оксиди	Образуват се сол и вода	2CH 3 COOH + ZnO → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 O
С основи (неутрализиране)	Образуват се сол и вода	CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O
С карбонати	Отделят се въглероден диоксид и вода	2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2
Със соли на слаби киселини	Образувана неорганична киселина	2CH 3 COOH + Na 2 SiO 3 → 2CH 3 COONa + H 2 SiO 3
С амоняк или амониев хидроксид	Образува се амониев ацетат. При взаимодействие с хидроксид се отделя вода	CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4 CH 3 COOH + NH 4 OH → CH 3 COONH 4 + H 2 O
С алкохоли (естерификация)	Образуват се естери	CH 3 COOH + C 2 H 5 OH → CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
Халогениране	Образува се сол	CH 3 COOH + Br 2 → CH 2 BrCOOH

Солите, образувани при взаимодействието на вещества с мравчена киселина, се наричат ​​формиати, с оцетна киселина - ацетати.

Декарбоксилиране

Разцепването на карбоксилната група се нарича процес на декарбоксилиране, което се случва в следните случаи:

• когато солите се нагряват в присъствието на твърди алкали, за да се образуват алкани - RCOONa tv + NaOH tv → RH + Na 2 CO 3;
• при нагряване на твърди соли - (CH 3 COO) 2 Ca → CH 3 -CO-CH 3 + CaCO 3;
• при калциниране на бензоена киселина - Ph-COOH → PhH + CO 2;
• при електролизата на солеви разтвори - 2RCOONa + H 2 O → R-R + 2CO 2 + 2NaOH.

Ориз. 3. Процес на декарбоксилиране.

Какво научихме?

От урока в 10 клас научихме за основните химични и физични свойства на карбоксилните киселини. Те се образуват при окисляването на алкохоли, алдехиди, бутан, в процеса на карбонилиране, разлагане, взаимодействие със сярна киселина. Киселините се разтварят добре във вода и кипят при по-високи температури от алкохолите. По време на декарбоксилирането групата -COOH се отцепва. Карбоксилните киселини взаимодействат със соли, метали, оксиди, хидроксиди, соли, амоняк.

Тематическа викторина

Доклад за оценка

Среден рейтинг: 4.2. Общо получени оценки: 92.

Карбоксилни киселини (2 лекции)

1. Определение. Класификация.

2. Изомерия и номенклатура на едноосновните карбоксилни киселини

3. Физични свойства на киселините

4. Химични свойства. Структурата на карбонилната група.

карбоксилни киселини са производни на въглеводороди, съдържащи карбоксилна група (-СООН).

Класификация на карбоксилните киселини

Карбоксилните киселини се класифицират според две структурни характеристики.

1) Според броя на карбоксилните групи на киселинатаподразделени на:

Ø единична основа (монокарбон)

Ø многоосновни (дикарбоксилни, трикарбоксилни и др.)

.

2) Чрез природата на въглеводородния радикалразпознават киселини:

Ø граница (напр. CH3CH2CH2COOH)

Ø ненаситени (CH2=CHCH2COOH)

Ø ароматен (RC6H4COOH)

Едноосновни ограничаващи карбоксилни киселини

Общата формула на такива киселини е CnH2nO2 или CnH2n + 1COOH

Номенклатура и изомерия на карбоксилните киселини

Киселините с по-малко от четири въглеродни атома нямат изомери. Ако броят на атомите е четири, киселините имат два изомера; ако броят на атомите е пет, пет изомера.

Следните видове номенклатура се използват за наименуване на киселини:

ü тривиално

o рационален.

Имената на карбоксилните киселини се конструират, като се използва името на оцетната киселина като основа. Останалите киселини се считат за негови производни с заместването на водородните атоми в метиловата група с по-сложни радикали. Останалите правила са напълно съобразени с правилата на рационалната номенклатура на въглеводородите (те са подробно описани в началото на лекционния курс).

При съставянето на името на карбоксилна киселина за основа се взема най-дългата верига, включително карбоксилната група. Номерирането започва от въглеродния атом на карбоксилната група (номерът, показващ позицията на функционалната група, не се поставя). Наставката се добавя към името на въглеводорода според броя на въглеродните атоми в главната верига - оична киселина . Числата и префиксите показват позицията и броя на заместителите.

Номенклатурата на карбоксилните киселини е идентична с тази на алдехидите. което значително улеснява неговото разбиране и изучаване.

Имена на отделни представители на карбоксилните киселини

	Тривиално име	Рационално
	мравчена	мравчена	метан
	оцетна киселина	оцетна киселина	етан
СН3-СН2-СООН	пропионов	метилоцетна	пропан
СН3-СН2-СН2-СООН	мазна	етилацетат	бутан
СН3-СН2-СН2-СН2-СООН	валериана	пропилацетат	пентан
		метил сек-бутил-оцетна киселина	2,3-диметил-пентанова

Получаване на карбоксилни киселини

Много методи за получаване на едноосновни киселини бяха обсъдени в предишни лекции:

1) окисляване на алкохоли

2) озонолиза на алкени

3) окисляване на карбонилни съединения (алдехиди и кетони)

4) хидролиза на геминални трихалогенни производни на въглеводороди (подобно на хидролизата на дихалогенни производни при производството на алдехиди, метод 5):

5) хидролиза на киселинни производни (халогенни производни, естери, нитрили)

6) карбоксилиране на органометални съединения

Това е универсален метод за получаване на карбоксилни киселини, това е лабораторен метод.

Физически свойства

Нисшите киселини с броя на атомите C1-C3 са безцветни течности с характерна остра миризма.

Киселините със състав C4-C9 са маслени течности с неприятна миризма, слабо разтворими във вода.

Киселините със състав C10 и по-високи са твърди вещества, неразтворими във вода.

По този начин, с увеличаване на молекулното тегло, разтворимостта на киселините във вода намалява.

Високите точки на кипене на киселините се дължат на образуването на междумолекулни водородни връзки и това също е свързано с добра разтворимост във вода (водородните връзки се образуват с водните молекули).

https://pandia.ru/text/78/506/images/image008_0.gif" alt="(!LANG:990 байта" width="195" height="91 src=">!}

Химични свойства на киселините

Структурата на карбоксилната група

Карбоксилната група съчетава две функционални групи - карбонилна и хидроксилна, които взаимно си влияят:

Киселинните свойства на карбоксилните киселини са доста изразени. Това се дължи на взаимното влияние на атомите в карбоксилната група. Електронната плътност, в която се измества към по-електроотрицателния кислород на хидроксилната група, което отслабва връзката O-H и улеснява отделянето на водородния атом, т.е. улеснява дисоциацията на киселината (това се дължи на факта, че + М ефектът на ОН групата преобладава над –I ефекта) . Подвижността на протоните, намиращи се в α-позиция, също се определя от структурата на COOH групата (подробни обяснения са дадени в лекцията "Алдехиди и кетони").

1) Киселинни свойства

Дисоциация на киселини.Във воден разтвор карбоксилните киселини се разлагат на йони и имат кисела реакция. Това може да се установи с помощта на индикатор, който се разглежда качествено определяне на киселини. Например лакмусът става червен.

https://pandia.ru/text/78/506/images/image011_0.gif" width="476 height=87" height="87">

граничните резонансни структури на С-О връзката са подравнени

Мезомерията е явлението на изравняване на електронната плътност между два кислородни атома.

Карбоксилните киселини са по-силни киселини от алкохолите.

Мравчената киселина е най-силната, това се дължи на отсъствието на електронодонорния ефект на алкиловите групи. Заместителите с положителен индуктивен ефект (донор на електрони - CH3, C2H5) намаляват киселинността, по-трудно е отделянето на водород от кислорода в ОН групата.

Образуване на сол. Киселините са способни да образуват соли с метали, техните оксиди и хидроксиди.

а) при взаимодействие с метали:

2RCOOH + Mg® (RCOO)2Mg + H2

б) при реакции с метални хидроксиди:

2RCOOH + NaOH ® RCOONa + H2O

2) Реакции според ОН групата

Образуването на естери (R "–COOR") е реакция на естерификация. Това е реакцията на взаимодействие на киселини с алкохоли в присъствието на минерални киселини. Реакцията е обратима.

оцетна киселина етилов алкохол етилов естер на оцетна киселина

Линейните киселини, като R-CH2-COOH, са по-склонни да реагират от разклонените киселини: R2CH-COOH, R3C-COOH. Ролята на катализатор в реакцията на естерификация се играе от Н+ йони:

Реакцията протича по следния механизъм: кислородът на карбонилната група улавя протон и образува карбокатион аз. Този карбокатион свързва алкохолна молекула за сметка на несподелена двойка кислороден атом, за да образува комплекс II. Комплекс IIспособни да се разлагат обратимо и да образуват карбокатион III, при дисоциацията на който се образува естер (отделя се катализатора - протон).

От голям интерес в тази реакция беше въпросът: киселината или алкохолът отделят хидроксил в реакцията на образуване на естер. С помощта на "белязани атоми" (тежкият изотоп 18O) беше показано, че водата се образува поради водорода на алкохола и хидроксила на киселината.

(ако обозначеният кислород е в алкохол, тогава получената вода съдържа обикновен кислород)

Реакции с пълно заместване на ОН групата.

Получаване на производни на карбоксилни киселини.

1) киселинните халиди могат да бъдат получени чрез действието на фосфорен пентахлорид (PCl5), тионил хлорид (SOCl2).

2) халогенът в киселинните халиди е силно реактивен, така че киселинните халиди се използват като ацилиращи агенти. Така се получават киселинни анхидриди.

Например оцетният анхидрид (R=CH3) се използва в органичния синтез като силен обезводняващ агент.

3) образуването на амиди се осъществява под действието на амоняк.

Мазнините като естери се характеризират с обратима реакция на хидролиза, катализирана от минерални киселини. С участието на алкали хидролизата на мазнините настъпва необратимо. Продуктите в случая са сапун- соли на висши карбоксилни киселини и алкални метали.

https://pandia.ru/text/78/506/images/image023_0.gif" width="103" height="53">

Акриловата киселина се научава синтетично. Това е течност с остра миризма. Лесно полимеризира до образуване на полиакрилова киселина.

Естерите на акриловата киселина или по-скоро продуктите от тяхната полимеризация са от голямо практическо значение:

етилов естер на акрилова киселина

Полиакрилатите са прозрачни и се използват за производството на различни пластмаси и органично стъкло. Метакрилатите, естерите на метакриловата киселина, имат по-голяма твърдост от полиакрилатите.

Най-доброто органично стъкло е плексигласът - метилов естер на полиметакриловата киселина. Плексигласът се използва в медицината за производство на протези.

метилов естер на метакрилова киселина

Като цяло ненаситените киселини се характеризират с много реакции, характерни за алкените: добавяне на халогени, водород чрез кратна връзка, окисляване с калиев перманганат, синтез на диен.

Двуосновни карбоксилни киселини.

Най-простата двуосновна киселина е оксаловата киселина (открита за първи път в киселец) или етандиовата киселина. Следващият представител е малоновата или пропандиовата киселина. Двуосновна киселина с четири въглеродни атома се нарича янтарна или бутандиова.

Най-важните реакции на такива киселини са производството на кондензационни полимери.

Реакциите на естерификация и производството на амиди на дикарбоксилни киселини са в основата на промишленото производство на изключително важни в практическо отношение кондензационни полимери.

Кондензацията на дикарбоксилна киселина и алкандиол води до образуването на полиестер. Полиестерите се използват широко в производството на синтетични влакна.

Един от най-важните полиестери, лавсанът, се получава чрез поликондензация на терефталова киселина и етиленгликол.

Кондензацията на дикарбоксилна киселина с диамин води до образуването полиамид. Полиамидите се използват за получаване на синтетични материали ( синтетична вата). Полиамидът, важен в практическо отношение, найлон-6,6, се получава чрез поликондензация на адипинова киселина и хексаметилендиамин.

Разширено изглежда така:

В наименованието "найлон-6,6" първото число показва броя на въглеродните атоми в дикарбоксилната киселина, а второто число показва броя на въглеродните атоми в диамина.

Ако смес от ароматна дикарбоксилна киселина (например терефталова киселина) и ароматен диамин се подложи на процес на поликондензация, тогава се получават полиамидни материали, които са сравними по здравина със стоманени продукти:

карбоксилни киселини. Ненаситени (ненаситени) карбоксилни киселини - съединения, в чийто въглеводороден радикал има множество връзки. В зависимост от техния брой и естество се различават: 1) алкен карболови киселини с обща формула C*H2*-iCOOH с една двойна връзка; 2) алкадиенови карбоксилни киселини с обща формула CnH2a-sCOOH с две двойни връзки; 3) алкатриенови карбоксилни киселини с обща формула CnHgl-sCOOH с три двойни връзки; 4) алкинови карбоксилни киселини с обща формула OD^-eCOOH с една тройна връзка. Начин на получаване. 1. Окисляване на ненаситени алдехиди: акролеин акрилова киселина 2. Дехидрохалогениране на халокарбоксилни киселини: CH2-CH2-CH2-COOH + 2KOH - CH2=CH-CH2-cook+2I2o+ka 3. Дехидратация на р-хидрокси киселини: Физични свойства. Ненаситените карбоксилни киселини с въглеродно число 10 или повече, имащи ^^-конфигурация, за разлика от наситените карбоксилни киселини, са течности при нормални условия. 7 /? a "изомери на ненаситени карбоксилни киселини с произволен брой въглеродни атоми са кристални вещества. . В табл. 29.3 показва физичните свойства на някои представители на ненаситени карбоксилни киселини. Таблица 29.3. Физични свойства на някои представители на ненаситените карбоксилни киселини Наименование на киселината Формула Точка на топене, °С Dплоуерна температура, °С Акрилна С2Н3-СООН 12.1 140.9 Пропиолова С2Н - СООН 17.6 144 71.4-71.7 185 Наименование на киселината Формула Точка на топене, °C Температура X ) Изокротоничен (tfuc-изомер) С3Н5-СООН 15.5 169 Олеинова (цис-изомер) С17Н33СООН 13.4 228/15 Еландична (транс -изомер) С17Н33СООН 44 234/15 Линолова Ci7H3iCOOH -5 149D Линолова C,7H29COOH -11.3 последната 184 четири киселини кипят при ниски налягания (посочени в mm Hg чрез фракция). Химични свойства. Наличието на двойни и тройни връзки във въглеводородния радикал влияе върху силата на карбоксилните киселини. Ако пропионовата киселина има константа на дисоциация K- \u003d 1,34 Yu, тогава за акриловата киселина тя е приблизително 4 пъти по-голяма (# = 5,6 * 10 "5), а за пропиоловата киселина е хиляда пъти по-голяма (K \u003d 1, 35 IG1). Наличието на множество връзки в молекулите на ненаситени карбоксилни киселини определя тяхната способност да влизат в реакции на добавяне и полимеризация и характеристиките на протичането на реакциите на окисление. молекула се разкъсва на мястото на кратната връзка с образуване на смес от едноосновни и двуосновни киселини: CH3-CH "CH-COOH гротопова киселина CH eCOOH + HOOC - COOH оцетна оксалова киселина [O) Отделни представители. Акриловата (пропенова) киселина CH2 = CH - COOH е течност с остър мирис, смесима с вода във всички отношения. Широко използван за получаване на различни полимери. Олеиновата киселина C8H,7CH = CH - (CH ^ -COOH се намира под формата на глидериди в повечето растителни масла и животински мазнини, получени чрез тяхната хидролиза, е безцветна маслена течност, лесно се окислява на въздух, разтворима в органични разтворители и не се смесва с вода Използва се за производство на парфюми и козметика, средства за почистване на пяна, омокрящи агенти и пластификатори Линолова киселина CH3 - (CH2)3 - (CH2 - CH - CH)2 - (CH2)7 - COOH Съдържа се под формата на глицериди в растителни масла, оказва се хидролиза, е светложълта течност, силно разтворима в органични разтворители и неразтворима във вода. Лесно се окислява и полимеризира във въздуха. Линоленовата киселина е светложълта маслена течност, неразтворима във вода и силно разтворима в органични разтворители. като глицериди в растителните масла и се получава в резултат на тяхната хидролиза Лесно се окислява и полимеризира Линолова и линова оленовите киселини не се синтезират в тялото на хората и животните, но са необходими за живота, постъпват в тялото с храната, поради което принадлежат към така наречените есенциални мастни киселини.

Как да получите. един . Окисляването на алдехиди и първични алкохоли е обичаен начин за получаване на карбоксилни киселини. Използваните окислители са />K M n O 4 и K 2 C r 2 O 7 .

2 Друг често срещан метод е хидролизата на халогенирани въглеводороди, съдържащи три халогенни атома върху един въглероден атом. В този случай се образуват алкохоли, съдържащи ОН групи при един въглероден атом - такива алкохоли са нестабилни и отделят водата, за да образуват карбоксилна киселина: />

	ZNaOH
R-CCl 3			→	R - COOH + H 2 O
	-3NaCl

3 . Получаването на карбоксилни киселини от цианиди (нитрили) е важен метод, който ви позволява да изградите въглеродната верига при получаване на оригиналния цианид. Допълнителен въглероден атом се въвежда в молекулата, като се използва реакцията на заместване на халоген в халогенна въглеродна молекула с натриев цианид, например: />

CH3-Br+ NaCN→ CH 3 - CN + NaBr.

Полученият нитрил на оцетната киселина (метилцианид) при нагряване лесно се хидролизира до образуване на амониев ацетат:

CH 3 CN + 2H 2 O → CH 3 COONH 4.

Когато разтворът се подкисли, се отделя киселина:

CH 3 COONH 4 + НС1→ CH 3 COOH + NH 4 кл.

четири . Използване реактив на Гринярдпо схемата: />

H 2 O
Р- MgBr+ CO 2 → R - COO - MgBr→ R - COOH + Mg (OH) Br

5. Хидролиза на естери:/>

R - COOR 1 + KOH → R - COOK + R'OH,

R-COOK+ НС1 → Р— COOH+ KCl .

6. Хидролиза на киселинни анхидриди:/>

(RCO) 2 O + H 2 O → 2 RCOOH.

7. За отделните киселини има специфични методи за приготвяне./>

Мравчената киселина се получава чрез нагряване на въглероден окис ( II ) с прахообразен натриев хидроксид под налягане и обработка на получения натриев формиат със силна киселина:

Оцетната киселина се получава чрез каталитично окисляване на бутан с атмосферен кислород:

2C 4 H 10 + 5 O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O.

За получаване на бензоена киселина може да се използва окислението на монозаместени хомолози на бензен с кисел разтвор на калиев перманганат:

5C 6 H 5 -CH 3 + 6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 \u003d 5C 6 H 5 COOH + 3 K 2 SO 4 + 6 MnSO 4+14H2O.

В допълнение, бензоената киселина може да се получи от бензалдехид с помощта Реакции на Cannizzaro. При тази реакция бензалдехидът се третира с 40-60% разтвор на натриев хидроксид при стайна температура. Едновременното окисление и редукция води до образуването бензоена киселинаи съответно фенилметанол (бензилов алкохол):

Химични свойства. Карбоксилните киселини са по-силни киселини от алкохолите, тъй като водородният атом в карбоксилната група има повишена подвижност поради влиянието на CO групата. Във воден разтвор карбоксилните киселини се дисоциират: />

RCOOH RCOO - + H +

Въпреки това, поради ковалентната природа на въглеродните молекули киселини, горното равновесие на дисоциация е достатъчносилно изместен наляво. По този начин, карбоксилни киселини те обикновено са слаби киселини. Например етан (оцетна)киселината се характеризира с константа на дисоциация K a = 1,7*10 -5 ./>

Заместителите, присъстващи в молекулата на карбоксилната киселина, силно влияят на нейната киселинност поради индуктивен ефект. Заместители като хлор или фенилов радикал привличат електронна плътност върху себе си и следователно предизвикват отрицателен индуктивен ефект (-/). Издърпването на електронната плътност от карбоксилния водороден атом води до повишаване на киселинността на карбоксилния киселини. Обратно, заместители като алкилови групи имат електронодонорни свойства и създават положителен индуктивен ефект, +I. Намаляват киселинността. Ефект на заместителите върху киселинността на карбоксилните киселинисе проявява ясно в стойностите на константите на дисоциацияК а за някои киселини. В допълнение, силата на киселинатасе влияе от наличието на конюгирана множествена връзка.

Формула на карбоксилни киселиниК а

Пропионов CH3CH2COOH 1.3 * 10 -5

Масло CH 3 CH 2 CH 2 COOH 1,5 * 10 -5

Оцетна CH3COOH 1.7 * 10 -5

Кротоник CH 3 - CH \u003d CH - COOH 2.0 * 10 -5

Винилоцетен CH 2 \u003d CH-CH 2 COOH 3,8 * 10 -5

Акрил CH 2 \u003d CH-COOH 5,6 * 10 -5

Мравчена HCOOH 6.1 * 10 -4

Бензоен C 6 H 5 COOH 1,4 * 10 -4

Хлорооцетна CH 2 ClCOOH 2.2 * 10 -3

Tetron CH 3 - C ≡ C - COOH 1,3 * 10 -3

Дихлороцетна CHCI 2 СООН 5,6*10 -2

Оксалова HOOC - COOH 5.9 * 10 -2

ТрихлороцетнаCCl 3 СООН 2.2*10 -1

Взаимното влияние на атомите в молекулите на дикарбоксилните киселини води до факта, че те са по-силни от едноосновните киселини.

2. Образуване на сол. Карбоксилните киселини имат всички свойства на обикновените киселини. Те реагират с активни метали, основни оксиди, основи и соли на слаби киселини:

2 RCOOH + M g → (RCOO) 2 Mg + H 2,

2 RCOOH + CaO → (RCOO) 2 Ca + H 2 O,

RCOOH+ NaOH → RCOONa+ H 2 O,

RCOOH+ NaHCO 3 → RCOONa+ H 2 O + CO 2.

Карбоксилните киселини са слаби, така че силните минерални киселини ги изместват от съответните им соли:

CH 3 COONa + НС1→ CH 3 COOH + NaCl.

Солите на карбоксилните киселини във водни разтвори се хидролизират:

CH 3 SOOK + H 2 O CH 3 COOH + CON.

Разликата между карбоксилните киселини и минералните киселини се състои във възможността за образуване на редица функционални производни.

3 . Образуване на функционални производни на карбоксилни киселини. При заместване на ОН групата в карбоксилни киселини с различни групи (/> X ) се образуват функционални производни на киселини с обща формула R-CO-X; тук Р означава алкилова или арилова група. Въпреки че нитрилите имат различна обща формула ( R-CN ), те обикновено също се считат за производни на карбоксилни киселини, тъй като могат да бъдат получени от тези киселини.

Киселинните хлориди се получават чрез действието на фосфорен хлорид ( V) за киселини:

R-CO-OH + RS l 5 → R-CO- Cl + ROS l 3 + НС1.

Примери за свързване

киселина Етанова (оцетна) бензоена киселина киселинен хлорид Етанол хлорид Бензоил хлорид (ацетил хлорид) киселинен анхидрид Етанов (оцетен) бензоен анхидрит Анхидрит естер Етил етаноат (етил ацетат) Метил бензоат амид Етанамид (ацетамид) Бензамид Нитрил Етанитрил Бензонитрил (ацетонитрил)

Анхидридите се образуват от карбоксилни киселини под действието на водоотстраняващи агенти:

2 R - CO - OH + P 2 O 5 → (R - CO -) 2 O + 2HPO 3.

Естерите се образуват чрез нагряване на киселина с алкохол в присъствието на сярна киселина (реакция на обратима естерификация):

Установен е механизмът на реакцията на естерификация по метода на "тагирания атом".

Естерите могат също да бъдат получени чрез взаимодействие на киселинни хлориди и алкохолати на алкални метали:

R-CO-Cl + Na-O-R' → R-CO-OR' + NaCl.

Реакциите на хлориди на карбоксилни киселини с амоняк водят до образуването на амиди:

CH 3 -CO-C l + CH 3 → CH 3 -CO-CH 2 +НС1.

В допълнение, амидите могат да бъдат получени чрез нагряване на амониеви соли на карбоксилни киселини:

Когато амидите се нагряват в присъствието на дехидратиращи агенти, те се дехидратират, за да образуват нитрили:

	R 2 0 5
CH 3 - CO - NH 2	→	CH 3 - C ≡ N + H 2 O

Функционалните производни на нисшите киселини са летливи течности. Всички те лесно се хидролизират с образуването на оригинална киселина:

R-CO-X + H 2 O → R-CO-OH + HX.

В кисела среда тези реакции могат да бъдат обратими. Хидролизата в алкална среда е необратима и води до образуване на соли на карбоксилни киселини, например:

R-CO-OR' + NaOH → R-CO-ONa + R'OH.

четири . Редица свойства на карбоксилните киселини се дължат на наличието на въглеводороден радикал. По този начин, под действието на халогени върху киселини в присъствието на червен фосфор, се образуват халоген-заместени киселини и водородният атом при въглеродния атом, съседен на карбоксилната група (а-атом), се заменя с халоген:

	r cr
CH3-CH2-COOH + Br2	→	CH3-SNBr-COOH + HBr

Ненаситените карбоксилни киселини са способни на присъединителни реакции:

CH 2 \u003d CH-COOH + H 2 → CH 3 -CH 2 -COOH,

CH 2 \u003d CH-COOH + C l 2 → CH 2 C l -CHS l -COOH,

CH 2 \u003d CH-COOH + HCl → CH 2 C l -CH 2 -COOH,

CH 2 \u003d CH-COOH + H 2 O → BUT-CH 2 -CH 2 -COOH,

Последните две реакции протичат срещу правилото на Марковников.

Ненаситените карбоксилни киселини и техните производни са способни на полимеризационни реакции.

5. Редокс реакции на карбоксилни киселини./>

Карбоксилните киселини под действието на редуциращи агенти в присъствието на катализатори могат да се превърнат в алдехиди, алкохоли и дори въглеводороди:

Мравчената киселина HCOOH има редица характеристики, тъй като съдържа алдехидна група:

Мравчената киселина е силен редуциращ агент и лесно се окислява до CO 2 . Тя дава реакция на сребърно огледало:

HCOOH + 2OH → 2Ag + (NH 4) 2 CO 3 + 2NH 3 + H 2 O,

или в опростен вид:

C H 3 HCOOH + Ag 2 O → 2Ag + CO 2 + H 2 O.

В допълнение, мравчената киселина се окислява от хлор:

HCOOH + Cl 2 → CO 2 + 2НС1.

В кислородна атмосфера карбоксилните киселини се окисляват до CO 2 и H 2 O:

CH 3 COOH + 2O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O.

6. Реакции декарбоксилиране. Наситените незаместени монокарбоксилни киселини, поради високата якост на С-С връзката, трудно се декарбоксилират при нагряване. Това изисква сливане на сол на алкален метал на карбоксилна киселина с алкали: />

Появата на електронодонорни заместители във въглеводородния радикал допринася за реакции на декарбоксилиране:

Двуосновните карбоксилни киселини лесно отделят CO 2 при нагряване: