Grafičko rješavanje jednačina. Grafički način rješavanja jednačina

Karboksilne kiseline su derivati ​​ugljovodonika koji sadrže jednu ili više karboksilnih grupa.

Broj karboksilnih grupa karakteriše bazičnost kiseline.

U zavisnosti od broja karboksilnih grupa, karboksilne kiseline se dele na jednobazne karboksilne kiseline (sadrže jednu karboksilnu grupu), dvobazne (sadrže dve karboksilne grupe) i višebazne kiseline.

Ovisno o vrsti radikala povezanog s karboksilnom grupom, karboksilne kiseline se dijele na zasićene, nezasićene i aromatične. Ograničavajuće i nezasićene kiseline se kombinuju pod opštim nazivom alifatske ili masne kiseline.

1. Jednobazne karboksilne kiseline

1.1 Homologne serije i nomenklatura

Homologni niz jednobaznih zasićenih karboksilnih kiselina (ponekad zvanih masne kiseline) počinje mravljom kiselinom

Formula homologne serije

IUPAC nomenklatura dopušta očuvanje mnogih kiselina njihovim trivijalnim nazivima, koji obično ukazuju na prirodni izvor iz kojeg je ova ili ona kiselina izolirana, na primjer, mravlja, octena, maslačna, valerijanska itd.

Za složenije slučajeve, nazivi kiselina su izvedeni od naziva ugljikovodika s istim brojem ugljikovih atoma kao u molekuli kiseline, uz dodatak završetka -ovaya i riječi kiselina. Mravlja kiselina H-COOH se naziva metanoična kiselina, sirćetna kiselina CH3-COOH se naziva etanska kiselina itd.

Dakle, kiseline se smatraju derivatima ugljovodonika, čija se jedna karika pretvara u karboksil:

Prilikom imenovanja kiselina razgranatog lanca prema racionalnoj nomenklaturi, one se smatraju derivatima octene kiseline, u čijoj molekuli su atomi vodika zamijenjeni radikalima, na primjer, trimetiloctena kiselina (CH 3) 3 C - COOH.

1.2. Fizička svojstva karboksilnih kiselina

Samo sa čisto formalnih pozicija karboksilna grupa se može smatrati kombinacijom karbonilnih i hidroksilnih funkcija. Zapravo, njihov međusobni uticaj jedan na drugog je takav da potpuno menja njihova svojstva.

Polarizacija dvostruke veze C=0, uobičajena za karbonil, snažno se povećava zbog dodatne kontrakcije slobodnog para elektrona sa susjednog atoma kisika hidroksilne grupe:

Posljedica toga je značajno slabljenje O-H veze u hidroksilu i lakoća odvajanja atoma vodika od njega u obliku protona (H+). Pojava smanjene elektronske gustine (δ +) na centralnom atomu ugljenika karboksila takođe dovodi do kontrakcije σ-elektrona susedne C-C veze na karboksilnu grupu i pojave (kao kod aldehida i ketona) smanjena gustoća elektrona (δ +) na α-ugljičnom atomu kiseline.

Sve karboksilne kiseline su kisele (otkrivene indikatorima) i formiraju soli sa hidroksidima, oksidima i karbonatima metala i sa aktivnim metalima:

Karboksilne kiseline se u većini slučajeva disociraju u vodenoj otopini samo u maloj mjeri i slabe su kiseline, značajno inferiorne u odnosu na hlorovodonične, azotne i sumporne kiseline. Dakle, pri otapanju jednog mola u 16 litara vode stepen disocijacije mravlje kiseline je 0,06, sirćetne kiseline - 0,0167, dok se hlorovodonična kiselina ovim razblaženjem gotovo potpuno disocira.

Za većinu jednobaznih karboksilnih kiselina RK a \u003d 4,8, samo mravlja kiselina ima nižu pKa vrijednost (oko 3,7), što se objašnjava odsustvom efekta doniranja elektrona alkil grupa.

U bezvodnim mineralnim kiselinama, karboksilne kiseline se protoniraju u kisiku i tvore karbokatione:

Pomak elektronske gustoće u molekuli nedisocirane karboksilne kiseline, što je već spomenuto, snižava elektronsku gustoću na hidroksilnom atomu kisika i povećava je na karbonilnom. Ovaj pomak se dalje povećava u anjonu kiseline:

Rezultat pomaka je potpuno izjednačavanje naboja u anionu, koji zapravo postoji u obliku A - rezonancija karboksilatnog anjona.

Prva četiri predstavnika serije karboksilnih kiselina su pokretne tečnosti, koje se mogu mešati sa vodom u svakom pogledu. Kiseline, čija molekula sadrži od pet do devet atoma ugljika (kao i izobuterna kiselina), su uljne tekućine, njihova je topljivost u vodi niska.

Više kiseline (iz C 10) su čvrste materije, praktično nerastvorljive u vodi, pri destilaciji u normalnim uslovima se razlažu.

Mravlja, octena i propionska kiselina imaju oštar miris; srednji članovi serije imaju neprijatan miris, više kiseline nemaju miris.

Na fizička svojstva karboksilnih kiselina utječe značajan stepen povezanosti zbog stvaranja vodikovih veza. Kiseline stvaraju jake vodikove veze, jer su O-H veze u njima visoko polarizirane. Osim toga, karboksilne kiseline mogu formirati vodikove veze uz sudjelovanje atoma kisika karbonilnog dipola, koji ima značajnu elektronegativnost. Zaista, u čvrstom i tekućem stanju, karboksilne kiseline postoje uglavnom u obliku cikličkih dimera:

Takve dimerne strukture opstaju u određenoj mjeri čak iu plinovitom stanju i u razrijeđenim otopinama u nepolarnim otapalima.

Karboksilne kiseline su organske kiseline. Oni su dio živih organizama i uključeni su u metabolizam. Hemijska svojstva karboksilnih kiselina određena su prisustvom karboksilne grupe -COOH. To uključuje octenu, mravlju, oksalnu, maslačnu i niz drugih kiselina.

opći opis

Postoji nekoliko načina za dobijanje karboksilnih kiselina:

• oksidacija alkohola - C 2 H 5 OH + O2 → CH 3 COOH + H 2 O (iz etanola nastaje sirćetna kiselina);
• oksidacija aldehida - CH 3 COH + [O] → CH 3 COOH;
• oksidacija butana - 2C 4 H 10 + 5O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O;
• karbonilacija alkohola - CH 3 + CO → CH 3 COOH;
• razlaganje oksalne kiseline da bi se dobila mravlja kiselina - C 2 H 2 O 4 → HCOOH + CO 2;
• interakcija soli sa koncentrovanom sumpornom kiselinom - CH 3 COONa + H 2 SO 4 → CH 3 COOH + NaHSO 4.

Rice. 1. Metode dobijanja karboksilnih kiselina.

Fizička svojstva karboksilnih kiselina:

• tačka ključanja je viša od tačke ključanja odgovarajućih ugljovodonika i alkohola;
• dobra rastvorljivost u vodi - rastvaraju se u vodikovim kationima i anjonima kiselinskog ostatka (oni su slabi elektroliti);
• povećanje broja atoma ugljika smanjuje snagu kiselina.

Karboksilne kiseline imaju jake vodikove veze (jače od alkohola) zbog visokog pozitivnog naboja na atomu vodika u karboksilnoj grupi.

Interakcija

Karboksilne kiseline mijenjaju boju indikatora. Lakmus i metilnarandžasta postaju crveni.

Rice. 2. Interakcija sa indikatorima.

Tabela hemijskih svojstava karboksilnih kiselina opisuje interakciju kiselina sa drugim supstancama.

Reakcije	Rezultat	Primjer
sa metalima	Oslobađa se vodonik, stvaraju se soli	2CH 3 COOH + Mg → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2
Sa oksidima	Nastaju so i voda	2CH 3 COOH + ZnO → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 O
Sa bazama (neutralizacija)	Nastaju so i voda	CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O
Sa karbonatima	Oslobađaju se ugljični dioksid i voda	2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2
Sa solima slabih kiselina	Formirana neorganska kiselina	2CH 3 COOH + Na 2 SiO 3 → 2CH 3 COONa + H 2 SiO 3
Sa amonijakom ili amonijum hidroksidom	Nastaje amonijum acetat. Prilikom interakcije s hidroksidom oslobađa se voda	CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4 CH 3 COOH + NH 4 OH → CH 3 COONH 4 + H 2 O
Sa alkoholima (esterifikacija)	Nastaju esteri	CH 3 COOH + C 2 H 5 OH → CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
Halogenacija	Nastaje sol	CH 3 COOH + Br 2 → CH 2 BrCOOH

Soli nastale interakcijom tvari s mravljom kiselinom nazivaju se formati, a s octenom kiselinom - acetati.

Dekarboksilacija

Cepanje karboksilne grupe naziva se proces dekarboksilacije, koji se javlja u sledećim slučajevima:

• kada se soli zagrevaju u prisustvu čvrstih alkalija da formiraju alkane - RCOONa tv + NaOH tv → RH + Na 2 CO 3;
• pri zagrevanju čvrstih soli - (CH 3 COO) 2 Ca → CH 3 -CO-CH 3 + CaCO 3;
• pri kalciniranju benzojeve kiseline - Ph-COOH → PhH + CO 2;
• u elektrolizi rastvora soli - 2RCOONa + H 2 O → R-R + 2CO 2 + 2NaOH.

Rice. 3. Proces dekarboksilacije.

Šta smo naučili?

Na času 10. razreda učili smo o osnovnim hemijskim i fizičkim svojstvima karboksilnih kiselina. Nastaju prilikom oksidacije alkohola, aldehida, butana, u procesu karbonilacije, razgradnje, interakcije sa sumpornom kiselinom. Kiseline se dobro rastvaraju u vodi i ključaju na višim temperaturama od alkohola. Tokom dekarboksilacije, -COOH grupa se odcjepljuje. Karboksilne kiseline stupaju u interakciju sa solima, metalima, oksidima, hidroksidima, solima, amonijakom.

Tematski kviz

Report Evaluation

Prosječna ocjena: 4.2. Ukupno primljenih ocjena: 92.

Karboksilne kiseline (2 predavanja)

1. Definicija. Klasifikacija.

2. Izomerizam i nomenklatura jednobaznih karboksilnih kiselina

3. Fizička svojstva kiselina

4. Hemijska svojstva. Struktura karbonilne grupe.

karboksilne kiseline su derivati ​​ugljovodonika koji sadrže karboksilnu grupu (-COOH).

Klasifikacija karboksilnih kiselina

Karboksilne kiseline se klasificiraju prema dvije strukturne karakteristike.

1) Prema broju karboksilnih grupa kiseline podijeljeno na:

Ø jednostruka baza (monokarbonska)

Ø polibazni (dikarboksilni, trikarboksilni itd.)

.

2) By priroda ugljikovodičnih radikala prepoznati kiseline:

Ø granica (npr. CH3CH2CH2COOH)

Ø nezasićeni (CH2=CHCH2COOH)

Ø aromatični (RC6H4COOH)

Monobazne ograničavajuće karboksilne kiseline

Opšta formula takvih kiselina je CnH2nO2 ili CnH2n + 1COOH

Nomenklatura i izomerizam karboksilnih kiselina

Kiseline s manje od četiri atoma ugljika nemaju izomere. Ako je broj atoma četiri, kiseline imaju dva izomera; ako je broj atoma pet, pet izomera.

Za imenovanje kiselina koriste se sljedeće vrste nomenklature:

ü trivijalan

o racionalno.

Nazivi karboksilnih kiselina konstruisani su koristeći naziv octene kiseline kao osnovu. Preostale kiseline se smatraju njenim derivatima uz zamjenu atoma vodika u metilnoj grupi složenijim radikalima. Preostala pravila su u potpunosti u skladu sa pravilima racionalne nomenklature za ugljovodonike (detaljno su objašnjena na početku kursa).

Prilikom sastavljanja naziva karboksilne kiseline, kao osnova se uzima najduži lanac, uključujući karboksilnu grupu. Numeracija počinje od atoma ugljika karboksilne grupe (ne stavlja se broj koji pokazuje položaj funkcionalne grupe). Sufiks se dodaje imenu ugljikovodika prema broju atoma ugljika u glavnom lancu - oic acid . Brojevi i prefiksi označavaju položaj i broj supstituenata.

Nomenklatura karboksilnih kiselina je identična onoj za aldehide. što uvelike olakšava njegovo razumijevanje i proučavanje.

Imena pojedinih predstavnika karboksilnih kiselina

	Trivijalno ime	Racionalno
	formic	formic	metan
	acetic	acetic	etan
CH3-CH2-COOH	propionska	metilacetat	propan
CH3-CH2-CH2-COOH	masno	etil acetat	butan
CH3-CH2-CH2-CH2-COOH	valerijana	propilaceta	pentan
		metil sek-butil-acetat	2,3-dimetil-pentanska

Dobivanje karboksilnih kiselina

U prethodnim predavanjima govorilo se o mnogim metodama za dobijanje jednobaznih kiselina:

1) oksidacija alkohola

2) ozonoliza alkena

3) oksidacija karbonilnih jedinjenja (aldehida i ketona)

4) hidroliza geminalnih trihalogenih derivata ugljovodonika (slično hidrolizi dihalogenih derivata u proizvodnji aldehida, metoda 5):

5) hidroliza kiselih derivata (halogenih derivata, estera, nitrila)

6) karboksilacija organometalnih jedinjenja

Ovo je univerzalna metoda za dobivanje karboksilnih kiselina, to je laboratorijska metoda.

Physical Properties

Niže kiseline sa brojem C1-C3 atoma su bezbojne tečnosti sa karakterističnim oštrim mirisom.

Kiseline sastava C4-C9 su uljne tečnosti neprijatnog mirisa, slabo rastvorljive u vodi.

Kiseline sastava C10 i više su čvrste supstance nerastvorljive u vodi.

Dakle, kako se molekulska masa povećava, topljivost kiselina u vodi se smanjuje.

Visoke tačke ključanja kiselina nastaju zbog stvaranja međumolekularnih vodoničnih veza, a to je povezano i sa dobrom rastvorljivošću u vodi (vodične veze se formiraju sa molekulima vode).

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

Hemijska svojstva kiselina

Struktura karboksilne grupe

Karboksilna grupa kombinuje dvije funkcionalne grupe - karbonil i hidroksil, međusobno utječući jedna na drugu:

Kiselinska svojstva karboksilnih kiselina su prilično izražena. To je zbog međusobnog utjecaja atoma u karboksilnoj grupi. Gustoća elektrona u kojoj se pomjera na elektronegativniji kisik hidroksilne grupe, što slabi O-H vezu i olakšava odvajanje atoma vodika, tj. olakšava disocijaciju kiseline (to je zbog činjenice da je + M efekat OH grupe prevladava nad –I efektom) . Mobilnost protona smještenih u α-položaju također je određena strukturom COOH grupe (detaljna objašnjenja data su u predavanju "Aldehidi i ketoni").

1) Kiselinska svojstva

Disocijacija kiselina. U vodenoj otopini karboksilne kiseline se razlažu na ione i imaju kiselu reakciju. To se može otkriti pomoću indikatora, koji se smatra kvalitativno određivanje kiselina. Na primjer, lakmus postaje crven.

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

granične rezonantne strukture C-O veze su poravnate

Mezomerizam je fenomen izjednačavanja elektronske gustine između dva atoma kiseonika.

Karboksilne kiseline su jače kiseline od alkohola.

Mravlja kiselina je najjača, to je zbog odsustva efekta davanja elektrona alkil grupa. Supstituenti sa pozitivnim induktivnim efektom (donator elektrona - CH3, C2H5) smanjuju kiselost, teže je odvojiti vodonik od kiseonika u OH grupi.

Formiranje soli. Kiseline su sposobne stvarati soli s metalima, njihovim oksidima i hidroksidima.

a) pri interakciji sa metalima:

2RCOOH + Mg® (RCOO)2Mg + H2

b) u reakcijama sa metalnim hidroksidima:

2RCOOH + NaOH ® RCOONa + H2O

2) Reakcije prema OH grupi

Formiranje estera (R "–COOR") je reakcija esterifikacije. Ovo je reakcija interakcije kiselina sa alkoholima u prisustvu mineralnih kiselina. Reakcija je reverzibilna.

octena kiselina etil alkohol etil ester sirćetne kiseline

Linearne kiseline, kao što je R-CH2-COOH, češće reaguju od razgranatih kiselina: R2CH-COOH, R3C-COOH. Ulogu katalizatora u reakciji esterifikacije igraju H+ ioni:

Reakcija se odvija prema sljedećem mehanizmu: kisik karbonilne grupe hvata proton i formira karbokatation I. Ovaj karbokation vezuje molekulu alkohola na račun usamljenog para atoma kiseonika da bi formirao kompleks II. Kompleks II sposoban da se reverzibilno razgradi i formira karbokation III, prilikom čije disocijacije nastaje estar (oslobađa se katalizator - proton).

Od velikog interesa u ovoj reakciji bilo je pitanje: kiselina ili alkohol odvajaju hidroksil u reakciji stvaranja estera. Uz pomoć "obilježenih atoma" (teški izotop 18O) pokazano je da voda nastaje zbog vodika alkohola i hidroksila kiseline.

(ako je označeni kiseonik u alkoholu, onda nastala voda sadrži običan kiseonik)

Reakcije sa potpunom supstitucijom OH grupe.

Dobivanje derivata karboksilnih kiselina.

1) kiselinski halogenidi se mogu dobiti djelovanjem fosfor pentaklorida (PCl5), tionil hlorida (SOCl2).

2) halogen u kiselim halogenidima je visoko reaktivan, pa se kiseli halogenidi koriste kao acilirajuća sredstva. Tako se dobijaju anhidridi kiselina.

Na primjer, anhidrid octene kiseline (R=CH3) se koristi u organskoj sintezi kao jako sredstvo za odvodnjavanje.

3) stvaranje amida vrši se djelovanjem amonijaka.

Masti kao estri karakterizira reverzibilna reakcija hidrolize koju kataliziraju mineralne kiseline. Uz sudjelovanje alkalija, hidroliza masti se odvija nepovratno. Proizvodi u ovom slučaju su sapun- soli viših karboksilnih kiselina i alkalnih metala.

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

Akrilna kiselina se uči sintetički. To je tečnost oštrog mirisa. Lako se polimerizira u formiranje poliakrilne kiseline.

Esteri akrilne kiseline, odnosno proizvodi njihove polimerizacije, od velike su praktične važnosti:

etil ester akrilne kiseline

Poliakrilati su prozirni i koriste se za proizvodnju raznih vrsta plastike i organskog stakla. Metakrilati, estri metakrilne kiseline, imaju veću tvrdoću od poliakrilata.

Najbolje organsko staklo je pleksiglas - metil ester polimetakrilne kiseline. Pleksiglas se koristi u medicini za proizvodnju proteza.

metil ester metakrilne kiseline

Općenito, nezasićene kiseline karakteriziraju mnoge reakcije karakteristične za alkene: dodavanje halogena, vodika višestrukom vezom, oksidacija kalijevim permanganatom, sinteza diena.

Dvobazne karboksilne kiseline.

Najjednostavnija dvobazna kiselina je oksalna kiselina (prva pronađena u kiselici) ili etandioična kiselina. Sljedeći predstavnik je malonska ili propandijeva kiselina. Dvobazna kiselina sa četiri atoma ugljika naziva se jantarna ili butandioična.

Najvažnije reakcije takvih kiselina su proizvodnja kondenzacijskih polimera.

Reakcije esterifikacije i proizvodnja amida dikarboksilnih kiselina su u osnovi industrijske proizvodnje izuzetno važnih u praktičnom smislu. kondenzacioni polimeri.

Kondenzacija dikarboksilne kiseline i alkandiola dovodi do stvaranja poliestera. Poliesteri se široko koriste u proizvodnji sintetičkih vlakana.

Jedan od najvažnijih poliestera, lavsan, dobija se polikondenzacijom tereftalne kiseline i etilen glikola.

Kondenzacija dikarboksilne kiseline sa diaminom dovodi do stvaranja poliamid. Poliamidi se koriste za dobijanje sintetičkih materijala ( sintetička vuna). Poliamid, važan u praksi, najlon-6,6, dobija se polikondenzacijom adipinske kiseline i heksametilendiamina.

Prošireno izgleda ovako:

U nazivu "najlon-6,6", prvi broj označava broj ugljikovih atoma u dikarboksilnoj kiselini, a drugi broj označava broj atoma ugljika u diaminu.

Ako se mješavina aromatične dikarboksilne kiseline (na primjer, tereftalne kiseline) i aromatičnog diamina podvrgne procesu polikondenzacije, tada se dobivaju poliamidni materijali koji su po čvrstoći usporedivi sa čeličnim proizvodima:

karboksilne kiseline. Nezasićene (nezasićene) karboksilne kiseline - spojevi u ugljikovodičnom radikalu čiji su višestruke veze. U zavisnosti od njihovog broja i prirode, razlikuju se: 1) alken karbonske kiseline opšte formule C*H2*-iCOOH sa jednom dvostrukom vezom; 2) alkadienske karboksilne kiseline opšte formule CnH2a-sCOOH sa dve dvostruke veze; 3) alkatrienske karboksilne kiseline opšte formule CnHgl-sCOOH sa tri dvostruke veze; 4) alkinske karboksilne kiseline opšte formule OD^-eCOOH sa jednom trostrukom vezom. Metoda prijema. 1. Oksidacija nezasićenih aldehida: akrolein akrilna kiselina 2. Dehidrohalogenacija halokarboksilnih kiselina: CH2-CH2-CH2-COOH + 2KOH - CH2=CH-CH2-kuvati+2I2o+ka 3. Dehidracija p-hidroksi kiselina: Fizička svojstva Nezasićene karboksilne kiseline sa brojem ugljenika od 10 ili više, koje imaju ^^-konfiguraciju, za razliku od zasićenih karboksilnih kiselina, su tečnosti u normalnim uslovima. 7 /? a "oizomeri nezasićenih karboksilnih kiselina sa bilo kojim brojem ugljikovih atoma su kristalne tvari. . U tabeli. 29.3 ukazuje na fizička svojstva nekih predstavnika nezasićenih karboksilnih kiselina. Tabela 29.3. Fizička svojstva nekih predstavnika nezasićenih karboksilnih kiselina Naziv kiseline Formula Tačka topljenja, °C D Temperatura pluženja, °S Akril S2N3-SOON 12,1 140,9 Propiol S2N - SOON 17,6 144 71,4-71,7 Formula Tačka topljenja °C Naziv kiseline X ) Izokrotonski (tfuc-izomer) S3N5-SOON 15,5 169 Oleinska (cis-izomer) S17N33SOON 13,4 228/15 Elandska (trans -izomer) S17N33SOON 44 234/15 Linoleinska kiselina CIS17H34CO9 - Linoleinska kiselina C17H34OH last. četiri kiseline ključaju na niskim pritiscima (označeno u mm Hg kroz frakciju). Hemijska svojstva. Prisustvo dvostrukih i trostrukih veza u ugljovodoničnom radikalu utiče na jačinu karboksilnih kiselina. Ako propionska kiselina ima konstantu disocijacije K- = 1,34 Yu, tada je za akrilnu kiselinu otprilike 4 puta veća (# = 5,6 * 10 "5), a za propiolnu kiselinu hiljadu puta veća (K = 1, 35 IG1).Prisustvo višestrukih veza u molekulima nezasićenih karboksilnih kiselina određuje njihovu sposobnost da uđu u reakcije adicije i polimerizacije i karakteristike toka oksidacionih reakcija dihidroksi kiseline akril dioksipropnoična kiselina b) tokom snažne oksidacije, molekul se lomi na mjestu višestruke veze sa stvaranjem mješavine jednobaznih i dvobazičnih kiselina: CH3-CH "CH-COOH grotopna kiselina CH eCOOH + HOOC - COOH octena oksalna kiselina [O) Pojedinačni predstavnici. Akrilna (propenska) kiselina CH2 = CH - COOH je tečnost oštrog mirisa, koja se može mešati sa vodom u svakom pogledu. Široko se koristi za dobijanje različitih polimera. Oleinska kiselina C8H,7CH = CH - (CH ^ -COOH nalazi se u obliku gliderida u većini biljnih ulja i životinjskih masti, dobijenih njihovom hidrolizom, bezbojna je uljasta tečnost, lako oksidira na vazduhu, rastvorljiva u organskim rastvaračima i nemešaja se sa vodom Koristi se za proizvodnju parfema i kozmetike, sredstava za čišćenje pjene, sredstava za vlaženje i plastifikatora Linolna kiselina CH3 - (CH2)3 - (CH2 - CH - CH)2 - (CH2)7 - COOH Sadrži u obliku glicerida u povrću ulja, ispostavilo se da je hidroliza, svijetlo žuta tekućina, visoko topiva u organskim rastvaračima i nerastvorljiva u vodi. Lako se oksidira i polimerizira na zraku. Linolenska kiselina je svijetlo žuta uljasta tekućina, nerastvorljiva u vodi i visoko topiva u organskim rastvaračima. kao gliceridi u biljnim uljima i dobija se kao rezultat njihove hidrolize Lako se oksidira i polimerizira linolna i lin olenske kiseline se ne sintetiziraju u organizmu ljudi i životinja, ali su neophodne za život, u organizam ulaze hranom, pa spadaju u tzv. esencijalne masne kiseline.

Kako doći. jedan . Oksidacija aldehida i primarnih alkohola uobičajen je način pripreme karboksilnih kiselina. Korišteni oksidanti su />K M n O 4 i K 2 C r 2 O 7 .

2 Druga uobičajena metoda je hidroliza halogeniranih ugljikovodika koji sadrže tri atoma halogena na jednom atomu ugljika. U ovom slučaju nastaju alkoholi koji sadrže OH grupe na jednom atomu ugljika - takvi alkoholi su nestabilni i odvajaju vodu da tvore karboksilnu kiselinu: />

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

3 . Dobivanje karboksilnih kiselina iz cijanida (nitrila) je važna metoda koja vam omogućava da izgradite ugljični lanac prilikom primanja originalnog cijanida. Dodatni atom ugljika se uvodi u molekulu reakcijom zamjene halogena u molekuli halougljika s natrijevim cijanidom, na primjer: />

CH 3 -B r + NaCN→ CH 3 - CN + NaBr.

Nastali nitril octene kiseline (metil cijanid) kada se zagrije lako se hidrolizira u amonijum acetat:

CH 3 CN + 2H 2 O → CH 3 COONH 4.

Kada se otopina zakiseli, oslobađa se kiselina:

CH 3 COONH 4 + HCl→ CH 3 COOH + NH 4 Cl.

četiri . Upotreba Grignardov reagens prema šemi: />

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

5 . Hidroliza estera:/>

R - COOR 1 + KOH → R - COOK + R'OH,

R-COOK+ HCl → R— COOH+ KCl .

6. Hidroliza kiselih anhidrida:/>

(RCO) 2 O + H 2 O → 2 RCOOH.

7. Za pojedinačne kiseline postoje posebne metode pripreme./>

Mravlja kiselina se proizvodi zagrijavanjem ugljičnog monoksida ( II ) sa natrijum hidroksidom u prahu pod pritiskom i tretmanom nastalog natrijevog formata jakom kiselinom:

Sirćetna kiselina se dobija katalitičkom oksidacijom butana atmosferskim kiseonikom:

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

Za dobivanje benzojeve kiseline može se koristiti oksidacija monosupstituiranih homologa benzena s kiselom otopinom kalijevog permanganata:

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.

Osim toga, benzojeva kiselina se može dobiti iz benzaldehida upotrebom Cannizzaro reakcije. U ovoj reakciji, benzaldehid se tretira sa 40-60% rastvorom natrijum hidroksida na sobnoj temperaturi. Istovremena oksidacija i redukcija dovodi do stvaranja benzojeva kiselina i, shodno tome, fenilmetanol (benzil alkohol):

Hemijska svojstva. Karboksilne kiseline su jače kiseline od alkohola, jer atom vodika u karboksilnoj grupi ima povećanu pokretljivost zbog uticaja CO grupe. U vodenom rastvoru karboksilne kiseline disociraju: />

RCOOH RCOO - + H +

Međutim, zbog kovalentne prirode molekula ugljika kiselinama, gornja ravnoteža disocijacije je dovoljna snažno pomereno ulevo. Dakle, karboksilne kiseline uglavnom su slabe kiseline. Na primjer, etan (octena kiselina)kiselinu karakteriše konstanta disocijacije K a = 1,7*10 -5 ./>

Supstituenti prisutni u molekuli karboksilne kiseline snažno utiču na njenu kiselost zbog induktivni efekat. Supstituenti kao što su hlor ili fenilni radikal privlače elektronsku gustinu na sebe i stoga uzrokuju negativan induktivni efekat (-/). Povlačenje elektronske gustine od karboksilnog vodikovog atoma dovodi do povećanja kiselosti karboksilne kiseline kiseline. Nasuprot tome, supstituenti kao što su alkil grupe imaju svojstva doniranja elektrona i stvaraju pozitivan induktivni efekat, +I. Smanjuju kiselost. Utjecaj supstituenata na kiselost karboksilnih kiselinase jasno očituje u vrijednostima konstanti disocijacije K a za neke kiseline. Osim toga, jačina kiselineje pod uticajem prisustva konjugovane višestruke veze.

Formula karboksilnih kiselina K a

Propionski CH 3 CH 2 COOH 1,3 * 10 -5

Ulje CH 3 CH 2 CH 2 COOH 1,5 * 10 -5

Sirćetna kiselina CH 3 COOH 1,7 * 10 -5

Crotonic CH 3 - CH \u003d CH - COOH 2,0 * 10 -5

Vinilocetna CH 2 = CH-CH 2 COOH 3,8 * 10 -5

Akril CH 2 \u003d CH-COOH 5,6 * 10 -5

Mravlja HCOOH 6,1 * 10 -4

Benzoik C 6 H 5 COOH 1,4 * 10 -4

Hloroctena CH 2 ClCOOH 2,2 * 10 -3

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

Dikloroacetat CHCl 2 COOH 5,6*10 -2

Oksalni HOOC - COOH 5,9 * 10 -2

TrikloroacetatCCl 3 COOH 2,2*10 -1

Uzajamni utjecaj atoma u molekulama dikarboksilnih kiselina dovodi do toga da su one jače od jednobaznih kiselina.

2. Formiranje soli. Karboksilne kiseline imaju sva svojstva običnih kiselina. Reaguju s aktivnim metalima, bazičnim oksidima, bazama i solima slabih kiselina:

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.

Karboksilne kiseline su slabe, pa ih jake mineralne kiseline istiskuju iz odgovarajućih soli:

CH 3 COONa + HCl→ CH 3 COOH + NaCl.

Soli karboksilnih kiselina u vodenim rastvorima se hidroliziraju:

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

Razlika između karboksilnih kiselina i mineralnih kiselina je u mogućnosti stvaranja niza funkcionalnih derivata.

3 . Formiranje funkcionalnih derivata karboksilnih kiselina. Prilikom zamjene OH grupe u karboksilnim kiselinama različitim grupama (/> X ) formiraju se funkcionalni derivati ​​kiselina koji imaju opštu formulu R-CO-X; ovdje R označava alkil ili aril grupu. Iako nitrili imaju drugačiju opštu formulu ( R-CN ), obično se smatraju i derivatima karboksilnih kiselina, jer se iz ovih kiselina mogu dobiti.

Kiseli kloridi nastaju djelovanjem fosfornog hlorida ( V) za kiseline:

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

Primjeri povezivanja

Kiselina Etanska (sirćetna) benzojeva kiselina kiseli hlorid Etanol hlorid Benzoil hlorid (acetil hlorid) anhidrid kiseline Etan (octeni) benzojev anhidrit Anhidrit ester Etil etanoat (etil acetat) Metil benzoat amid Etanamid (acetamid) Benzamid Nitril Ethannitrile Benzonitrile (acetonitril)

Anhidridi nastaju iz karboksilnih kiselina pod dejstvom sredstava za uklanjanje vode:

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

Esteri nastaju zagrijavanjem kiseline s alkoholom u prisustvu sumporne kiseline (reverzibilna reakcija esterifikacije):

Utvrđen je mehanizam reakcije esterifikacije metodom "označenog atoma".

Esteri se također mogu dobiti reakcijom kiselih hlorida i alkoholata alkalnih metala:

R-CO-Cl + Na-O-R' → R-CO-OR' + NaCl .

Reakcije klorida karboksilne kiseline s amonijakom dovode do stvaranja amida:

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

Osim toga, amidi se mogu dobiti zagrijavanjem amonijevih soli karboksilnih kiselina:

Kada se amidi zagrijavaju u prisutnosti dehidrirajućih agenasa, dehidriraju i formiraju nitrile:

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

Funkcionalni derivati ​​nižih kiselina su hlapljive tekućine. Svi se lako hidroliziraju stvaranjem izvorne kiseline:

R-CO-X + H 2 O → R-CO-OH + HX.

U kiseloj sredini ove reakcije mogu biti reverzibilne. Hidroliza u alkalnom mediju je nepovratna i dovodi do stvaranja soli karboksilnih kiselina, na primjer:

R-CO-OR'+ NaOH → R-CO-ONa + R'OH.

četiri . Brojna svojstva karboksilnih kiselina su posljedica prisustva ugljikovodičnih radikala. Dakle, pod djelovanjem halogena na kiseline u prisustvu crvenog fosfora nastaju kiseline supstituirane halogenom, a atom vodika na atomu ugljika koji je susjedan karboksilnoj grupi (a-atom) zamjenjuje se halogenom:

	r cr
CH 3 -CH 2 -COOH + Br 2	→	CH 3 -SNBr-COOH + HBr

Nezasićene karboksilne kiseline su sposobne za reakcije adicije:

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,

Posljednje dvije reakcije idu protiv Markovnikove vladavine.

Nezasićene karboksilne kiseline i njihovi derivati ​​su sposobni reakcije polimerizacije.

5 . Redox reakcije karboksilnih kiselina./>

Karboksilne kiseline pod dejstvom redukcionih sredstava u prisustvu katalizatora mogu se pretvoriti u aldehide, alkohole, pa čak i ugljikovodike:

Mravlja kiselina HCOOH ima niz karakteristika, budući da sadrži aldehidnu grupu:

Mravlja kiselina je jako redukciono sredstvo i lako oksidira u CO 2 . Ona daje reakcija srebrnog ogledala:

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

ili u pojednostavljenom obliku:

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

Osim toga, mravlja kiselina se oksidira hlorom:

HCOOH + Cl 2 → CO 2 + 2 HCl.

U atmosferi kisika, karboksilne kiseline se oksidiraju do CO 2 i H 2 O:

CH 3 COOH + 2O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O.

6. Reakcije dekarboksilacija. Zasićene nesupstituisane monokarboksilne kiseline, zbog velike snage C-C veze, teško se dekarboksiliraju kada se zagrevaju. Ovo zahtijeva fuziju soli alkalnog metala karboksilne kiseline sa alkalijom: />

Pojava supstituenata koji doniraju elektrone u ugljovodoničnom radikalu doprinosi reakcije dekarboksilacije:

Dvobazične karboksilne kiseline lako odvajaju CO 2 kada se zagrijavaju: