Karboksüülrühma struktuur. Karboksüülrühma iseloomustav väljavõte

Karboksüülhapped on süsivesinike derivaadid, mis sisaldavad ühte või mitut karboksüülrühma.

Karboksüülrühmade arv iseloomustab happe aluselisust.

Sõltuvalt karboksüülrühmade arvust jagatakse karboksüülhapped ühealuselisteks karboksüülhapeteks (sisaldavad ühte karboksüülrühma), kahealuselisteks (sisaldavad kahte karboksüülrühma) ja mitmealuselisteks hapeteks.

Sõltuvalt karboksüülrühmaga seotud radikaali tüübist jagatakse karboksüülhapped küllastunud, küllastumata ja aromaatseks. Küllastunud ja küllastumata happed on kombineeritud üldnimetuse all alifaatsed või rasvhapped.

1. Ühealuselised karboksüülhapped

1.1 Homoloogsed seeriad ja nomenklatuur

Ühealuseliste küllastunud karboksüülhapete (mida mõnikord nimetatakse ka rasvhapeteks) homoloogne seeria algab sipelghappega

Homoloogse seeria valem

IUPAC-i nomenklatuur võimaldab paljudel hapetel säilitada oma triviaalsed nimed, mis tavaliselt näitavad looduslikku allikat, millest konkreetne hape eraldati, näiteks sipelghape, äädikhape, võihape, palderjan jne.

Keerulisematel juhtudel tuletatakse hapete nimetused happemolekulis sama arvu süsinikuaatomite arvuga süsivesinike nimedest, millele on lisatud lõpp - uus ja sõnad hape. Sipelghapet H-COOH nimetatakse metanhappeks, äädikhapet CH 3 -COOH nimetatakse etaanhappeks jne.

Seega peetakse happeid süsivesinike derivaatideks, millest üks ühik muundatakse karboksüülrühmaks:

Hargnenud ahelaga hapete nimetuste koostamisel ratsionaalse nomenklatuuri järgi käsitletakse neid äädikhappe derivaatidena, mille molekulis on vesinikuaatomid asendatud radikaalidega, näiteks trimetüüläädikhape (CH 3) 3 C - COOH.

1.2 Karboksüülhapete füüsikalised omadused

Ainult puhtformaalsest vaatenurgast võib karboksüülrühma pidada karbonüül- ja hüdroksüülfunktsioonide kombinatsiooniks. Tegelikult on nende vastastikune mõju üksteisele selline, et see muudab täielikult nende omadusi.

C=0 kaksiksideme polarisatsioon, mis on tavaline karbonüülrühma puhul, suureneb oluliselt vaba elektronpaari täiendava kokkutõmbumise tõttu hüdroksüülrühma naaberhapniku aatomist:

Selle tagajärjeks on hüdroksüülrühma O-H sideme märkimisväärne nõrgenemine ja vesinikuaatomi eemaldamise lihtsus sellest prootoni (H +) kujul. Vähendatud elektrontiheduse (δ+) ilmumine karboksüülrühma tsentraalsele süsinikuaatomile põhjustab ka naabruses asuva C-C sideme σ-elektronide kokkutõmbumist karboksüülrühmaga ja redutseeritud elektrontiheduse ilmnemist (nagu aldehüüdide ja ketoonide puhul). elektrontihedus (δ+) happe α-süsiniku aatomil .

Kõik karboksüülhapped on happelised (määratud indikaatoritega) ja moodustavad sooli metallide hüdroksiidide, oksiidide ja karbonaatidega ning aktiivsete metallidega:

Karboksüülhapped dissotsieeruvad vesilahuses enamasti vähesel määral ja on nõrgad happed, mis on oluliselt halvemad kui sellised happed nagu vesinikkloriid-, lämmastik- ja väävelhape. Seega, kui üks mool lahustatakse 16 liitris vees, on sipelghappe dissotsiatsiooniaste 0,06, äädikhappe 0,0167, samas kui sellise lahjendusega vesinikkloriidhape dissotsieerub peaaegu täielikult.

Enamiku ühealuseliste karboksüülhapete jaoks rK A = 4,8, ainult sipelghappel on madalam pKa väärtus (umbes 3,7), mis on seletatav alküülrühmade elektrondoonorefekti puudumisega.

Veevabades mineraalhapetes protoneeritakse karboksüülhapped hapniku juures, moodustades karbokatioonid:

Eespool mainitud elektrontiheduse nihe dissotsieerumata karboksüülhappe molekulis vähendab elektronide tihedust hüdroksüülhapniku aatomil ja suurendab seda karbonüülhapniku aatomil. See nihe suureneb veelgi happeanioonis:

Nihke tulemuseks on laengute täielik ühtlustumine anioonis, mis tegelikult eksisteerib kujul A - karboksülaataniooni resonants.

Karboksüülhapete sarja esimesed neli esindajat on liikuvad vedelikud, mis segunevad igas mõttes veega. Happed, mille molekul sisaldab viit kuni üheksat süsinikuaatomit (nagu ka isovõihape), on õlised vedelikud, nende lahustuvus vees on madal.

Kõrgemad happed (alates C 10-st) on tahked ained, vees praktiliselt lahustumatud ja normaalsetes tingimustes destilleerimisel lagunevad.

Sipelg-, äädik- ja propioonhape on terava lõhnaga; Sarja keskmised liikmed on ebameeldiva lõhnaga, kõrgematel hapetel puudub lõhn.

Karboksüülhapete füüsikalisi omadusi mõjutab vesiniksidemete moodustumise tõttu märkimisväärne seos. Happed moodustavad tugevaid vesiniksidemeid, kuna neis olevad O-H sidemed on tugevalt polariseeritud. Lisaks on karboksüülhapped võimelised moodustama vesiniksidemeid karbonüüldipooli hapnikuaatomi osalusel, millel on märkimisväärne elektronegatiivsus. Tõepoolest, tahkes ja vedelas olekus eksisteerivad karboksüülhapped peamiselt tsükliliste dimeeride kujul:

Sellised dimeersed struktuurid säilivad teatud määral isegi gaasilises olekus ja lahjendatud lahustes mittepolaarsetes lahustites.

Karboksüülrühm (karboksüül) -COOH on funktsionaalne monovalentne rühm, mis on osa karboksüülhapetest ja määrab nende happelised omadused.

Karboksüülrühma struktuur

Karboksüülrühm ühendab kaks funktsionaalset rühma - karbonüül- (>C=O) ja hüdroksüülrühm (-OH), mõjutades üksteist vastastikku.

Karboksüülhapete happelised omadused tulenevad elektrontiheduse nihkest karbonüülhapnikuks ja sellest tulenevast OH-sideme täiendavast (võrreldes alkoholidega) polarisatsioonist.

Vesilahuses dissotsieeruvad karboksüülhapped ioonideks:

R-COOH = R-COO − + H +

Vees lahustuvus ja hapete kõrge keemistemperatuur on tingitud molekulidevaheliste vesiniksidemete moodustumisest.

Molekulmassi suurenemisega väheneb hapete lahustuvus vees.

See on orgaanilist keemiat käsitleva artikli mustand. Saate projekti aidata, lisades sellele.

Kirjutage ülevaade artiklist "Karboksüülrühm"

Karboksüülrühma iseloomustav väljavõte

Mõni päev enne Rostovi lahkumist oli katedraalis Vene vägede võidu puhul ette nähtud palveteenistus ja Nikolai läks missale. Ta seisis kubernerist mõnevõrra tagapool ja pidas ametliku rahustusega, mõtiskledes väga erinevatel teemadel, tema teenistust. Kui palveteenistus lõppes, kutsus kuberneri naine ta enda juurde.
- Kas sa oled printsessi näinud? - ütles ta, osutades peaga koori taga seisvale mustas daamile.
Nikolai tundis printsess Marya kohe ära mitte niivõrd tema mütsi alt paistva profiili järgi, kuivõrd ettevaatlikkuse, hirmu ja haletsustunde järgi, mis teda kohe valdas. Ilmselgelt mõtetesse vajunud printsess Marya tegi viimaseid riste enne kirikust lahkumist.
Nikolai vaatas talle üllatunult näkku. See oli sama nägu, mida ta oli varem näinud, selles oli sama peen, sisemise, vaimse töö üldine väljendus; nüüd aga valgustati hoopis teistmoodi. Temas oli liigutav kurbus, palve ja lootus. Nagu Nikolai juuresolekul varem juhtus, astus ta tema juurde, ootamata kuberneriproua nõuannet tema poole pöörduda, küsimata endalt, kas tema pöördumine tema poole siin kirikus oleks hea, korralik või mitte. kuulsin tema leinast ja tunnen talle kogu südamest kaasa. Niipea, kui ta kuulis tema häält, süttis järsku tema näol ere valgus, mis valgustas tema kurbust ja rõõmu korraga.

Karboksüülhapped on ühendid, mis sisaldavad karboksüülrühma:

Eristatakse karboksüülhappeid:

• ühealuselised karboksüülhapped;
• kahealuselised (dikarboksüül)happed (2 rühma UNS).

Sõltuvalt nende struktuurist eristatakse karboksüülhappeid:

• alifaatne;
• alitsükliline;
• aromaatne.

Karboksüülhapete näited.

Karboksüülhapete valmistamine.

1. Primaarsete alkoholide oksüdeerimine kaaliumpermanganaadi ja kaaliumdikromaadiga:

2. 3 halogeeniaatomit süsinikuaatomi kohta sisaldavate halogeenasendatud süsivesinike hüdrolüüs:

3. Karboksüülhapete valmistamine tsüaniididest:

Kuumutamisel hüdrolüüsib nitriil ammooniumatsetaadiks:

Hapetamisel sadestub hape:

4. Grignardi reaktiivide kasutamine:

5. Estrite hüdrolüüs:

6. Happeanhüdriidide hüdrolüüs:

7. Konkreetsed meetodid karboksüülhapete saamiseks:

Sipelghapet saadakse süsinik(II)monooksiidi kuumutamisel pulbrilise naatriumhüdroksiidiga rõhu all:

Äädikhape saadakse butaani katalüütilisel oksüdeerimisel atmosfäärihapnikuga:

Bensoehape saadakse monoasendatud homoloogide oksüdeerimisel kaaliumpermanganaadi lahusega:

Canniciaro reaktsioon. Bensaldehüüdi töödeldakse toatemperatuuril 40–60% naatriumhüdroksiidi lahusega.

Karboksüülhapete keemilised omadused.

Vesilahuses dissotsieeruvad karboksüülhapped:

Tasakaal nihkub tugevalt vasakule, sest karboksüülhapped on nõrgad.

Asendajad mõjutavad happesust induktiivse toime tõttu. Sellised asendajad tõmbavad elektrontihedust enda poole ja neile tekib negatiivne induktiivne efekt (-I). Elektrontiheduse eemaldamine toob kaasa happe happesuse suurenemise. Elektrone loovutavad asendajad loovad positiivse induktiivse laengu.

1. Soolade teke. Reaktsioon aluseliste oksiidide, nõrkade hapete soolade ja aktiivsete metallidega:

Karboksüülhapped on nõrgad, kuna mineraalhapped tõrjuvad need välja vastavatest sooladest:

2. Karboksüülhapete funktsionaalsete derivaatide moodustamine:

3. Estrid happe kuumutamisel alkoholiga väävelhappe juuresolekul – esterdamisreaktsioon:

4. Amiidide, nitriilide moodustumine:

3. Hapete omadused määratakse süsivesinikradikaali olemasoluga. Kui reaktsioon toimub punase fosfori juuresolekul, moodustub see järgmine saadus:

4. Lisamisreaktsioon.

8. Dekarboksüülimine. Reaktsioon viiakse läbi leelise sulatamisel karboksüülhappe leelismetallisoolaga:

9. Kahealuseline hape on kergesti eemaldatav CO 2 kuumutamisel:

Lisamaterjalid teemal: Karboksüülhapped.

	Keemia kalkulaatorid
Keemia veebis meie veebisaidil probleemide ja võrrandite lahendamiseks.

Karboksüülrühm ühendab kahte funktsionaalset rühma - karbonüül- ja hüdroksüülrühma, mis mõjutavad üksteist vastastikku. See mõju edastatakse liidesesüsteemi kaudu sp 2 aatomit O–C–O.

Rühma –COOH elektrooniline struktuur annab karboksüülhapetele iseloomulikud keemilised ja füüsikalised omadused.

1. Elektroni tiheduse nihkumine karbonüüli hapnikuaatomile põhjustab O-H sideme täiendava (võrreldes alkoholide ja fenoolidega) polarisatsiooni, mis määrab vesinikuaatomi liikuvuse ( happelised omadused).
Vesilahuses dissotsieeruvad karboksüülhapped ioonideks:

Karboksüülhapped on aga üldiselt nõrgad happed: vesilahustes on nende soolad tugevalt hüdrolüüsitud.
Videokatse "Karboksüülhapped on nõrgad elektrolüüdid."

2. Vähendatud elektrontihedus (δ+) süsinikuaatomil karboksüülrühmas teeb võimalikuks reaktsioonid nukleofiilne asendus rühmad -OH.

3. Rühm -COOH vähendab süsinikuaatomi positiivse laengu tõttu elektrontihedust sellega seotud süsivesinikradikaalil, s.t. on temaga seotud elektronide väljatõmbamine asetäitja Küllastunud hapete puhul ilmneb karboksüülrühm - Mina - Efekt ja küllastumata (näiteks CH2 =CH-COOH) ja aromaatses (C6H5-COOH) - - Mina Ja -M -efektid.

4. Karboksüülrühm, olles elektronaktseptor, põhjustab C–H sideme täiendava polarisatsiooni naaberpositsioonis (α-) ja suurendab α-vesiniku aatomi liikuvust asendusreaktsioonides süsivesiniku radikaali juures.
Vaata ka "Reaktsioonikeskused karboksüülhappe molekulides".

Karboksüülrühmas -COOH olevad vesiniku- ja hapnikuaatomid on võimelised moodustama molekulidevahelisi vesiniksidemeid, mis määrab suuresti füüsikalised omadused karboksüülhapped.

Molekulide seose tõttu on karboksüülhapetel kõrge keemis- ja sulamistemperatuur. Normaaltingimustes eksisteerivad need vedelas või tahkes olekus.

Näiteks on lihtsaim esindaja sipelghape HCOOH - värvitu vedelik, mille bp. 101 °C ja puhas veevaba äädikhape CH 3 COOH muutub temperatuurini 16,8 °C jahutatuna läbipaistvateks jääd meenutavateks kristallideks (sellest ka selle nimi jäähape).
Videokatse "Jäääädikhape".
Lihtsaim aromaatne hape - bensoehape C 6 H 5 COOH (mp 122,4 ° C) - sublimeerub kergesti, s.t. muutub vedelast olekust mööda minnes gaasiliseks. Jahtumisel sublimeeruvad selle aurud kristallideks. Seda omadust kasutatakse aine puhastamiseks lisanditest.
Videokatse "Bensoehappe sublimatsioon".

Karboksüülhapete lahustuvus vees on tingitud molekulidevaheliste vesiniksidemete moodustumisest lahustiga:

Madalamad homoloogid C1-C3 segunevad veega mis tahes vahekorras. Süsivesiniku radikaali suurenedes hapete lahustuvus vees väheneb. Kõrgemad happed, näiteks palmitiinhape C15H31COOH ja steariinhape C17H35COOH, on värvitud tahked ained, mis ei lahustu vees.

KARBOKSÜÜL, KARBOKSÜLI rühm [carbo... + gr. happeline] – üheaatomiline rühm COOH, iseloomustav orgaaniline, nn. karboksüülhapped, näiteks äädikhape CH3COOH Suur võõrsõnade sõnastik. Kirjastus "IDDK", 2007 ... Vene keele võõrsõnade sõnastik

KARBOKSÜLI RÜHM- (karboksüül), COOH happerühm C, mis esineb (vt); K. g arv määrab happe aluselisuse... Suur polütehniline entsüklopeedia

Karboksüülrühm, karboksüül, karboksüülhapetele iseloomulik monovalentne rühm. Koosneb karbonüül- ja hüdroksüülrühmadest (OH) (sellest ka nimi: carb + oxyyl) ... Suur entsüklopeediline polütehniline sõnaraamat

Karboksüül, funktsionaalne monovalentne karboksüülhapete rühm) ja nende happeliste omaduste määramine... Suur Nõukogude entsüklopeedia

karboksüülrühm- karboksüül... Keemiliste sünonüümide sõnastik I

Monovalentne gr. COOH, mille olemasolu määrab org kuuluvuse. ühendid karboksüülhapeteks. Näide: äädikhape CH3COOH. Vesiniku asendamisel metalliga tekivad soolad, vesiniku asendamisel vesinikuradikaaliga... ... Geoloogiline entsüklopeedia

Bensüülatsetaadil on eetri funktsionaalrühm (näidatud punasega), atsetüülrühm (roheline) ja bensüülrühm (oranž). Funktsionaalrühma struktuurifragment orgaanilisest ... Wikipedia

funktsionaalne rühm- Funktsionaalne rühm Funktsionaalne rühm Molekuli struktuurifragment, mis on iseloomulik antud orgaaniliste ühendite klassile ja määrab selle keemilised omadused. Funktsionaalrühmade näited: asiid, hüdroksüül, karbonüül, ... ... Nanotehnoloogia selgitav inglise-vene sõnastik. - M.