Struktura karboksilne skupine. Odlomak koji karakterizira karboksilnu skupinu

Karboksilne kiseline su derivati ​​ugljikovodika koji sadrže jednu ili više karboksilnih skupina.

Broj karboksilnih skupina karakterizira bazičnost kiseline.

Ovisno o broju karboksilnih skupina, karboksilne kiseline se dijele na monobazične karboksilne kiseline (sadrže jednu karboksilnu skupinu), dvobazične (sadrže dvije karboksilne skupine) i polibazične kiseline.

Ovisno o vrsti radikala vezanog uz karboksilnu skupinu, karboksilne kiseline dijelimo na zasićene, nezasićene i aromatske. Zasićene i nezasićene kiseline objedinjuju se pod općim nazivom alifatske ili masne kiseline.

1. Jednobazične karboksilne kiseline

1.1 Homologne serije i nomenklatura

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

Formula homologne serije

Nomenklatura IUPAC-a dopušta mnogim kiselinama da zadrže svoja trivijalna imena, koja obično označavaju prirodni izvor iz kojeg je određena kiselina izolirana, na primjer, mravlja, octena, maslačna, valerijanska itd.

Za složenije slučajeve nazivi kiselina izvode se iz naziva ugljikovodika s istim brojem ugljikovih atoma kao u molekuli kiseline, uz dodatak završetka -novi i riječi kiselina. Mravlja kiselina H-COOH naziva se metanska kiselina, octena kiselina CH3-COOH naziva se etanska kiselina itd.

Stoga se kiseline smatraju derivatima ugljikovodika, od kojih se jedna jedinica pretvara u karboksil:

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

1.2 Fizikalna svojstva karboksilnih kiselina

Samo s čisto formalnog stajališta karboksilna skupina može se smatrati kombinacijom karbonilnih i hidroksilnih funkcija. Naime, njihov međusobni utjecaj je takav da potpuno mijenja njihova svojstva.

Polarizacija dvostruke veze C=0, uobičajena za karbonil, jako se povećava zbog dodatne kontrakcije slobodnog elektronskog para iz susjednog atoma kisika hidroksilne skupine:

Posljedica toga je značajno slabljenje O-H veze u hidroksilu i lakoća apstrakcije atoma vodika iz njega u obliku protona (H +). Pojava smanjene gustoće elektrona (δ+) na središnjem ugljikovom atomu karboksilne skupine također dovodi do kontrakcije σ-elektrona susjedne C-C veze na karboksilnu skupinu i pojave (kao u aldehidima i ketonima) reduciranog elektronska gustoća (δ+) na α-ugljikovom atomu kiseline .

Sve karboksilne kiseline su kisele (dokazuje se indikatorima) i tvore soli s hidroksidima, oksidima i karbonatima metala i s aktivnim metalima:

Karboksilne kiseline u većini slučajeva u vodenoj otopini disociraju samo u maloj mjeri i slabe su kiseline, znatno inferiornije od takvih kiselina kao što su klorovodična, dušična i sumporna. Tako, kada se jedan mol otopi u 16 litara vode, stupanj disocijacije mravlje kiseline je 0,06, octene kiseline je 0,0167, dok je klorovodična kiselina s takvim razrjeđenjem gotovo potpuno disocirana.

Za većinu monobazičnih karboksilnih kiselina rK A = 4,8, samo mravlja kiselina ima nižu vrijednost pKa (oko 3,7), što se objašnjava odsutnošću elektrodonatorskog učinka alkilnih skupina.

U bezvodnim mineralnim kiselinama, karboksilne kiseline se protoniraju na kisiku da bi formirale karbokatione:

Pomak u gustoći elektrona u molekuli nedisocirane karboksilne kiseline, koji je gore spomenut, smanjuje gustoću elektrona na hidroksilnom atomu kisika i povećava je na karbonilnom atomu kisika. Ovaj pomak se dodatno povećava u kiselom anionu:

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

Prva četiri predstavnika niza karboksilnih kiselina su pokretne tekućine, koje se u svim aspektima miješaju s vodom. Kiseline, čija molekula sadrži od pet do devet atoma ugljika (kao i izomaslačna kiselina), su uljaste tekućine, njihova topljivost u vodi je niska.

Više kiseline (od C 10) su krutine, praktički netopljive u vodi, a tijekom destilacije u normalnim uvjetima se raspadaju.

Mravlja, octena i propionska kiselina imaju oštar miris; Srednji članovi niza imaju neugodan miris, više kiseline nemaju miris.

Na fizikalna svojstva karboksilnih kiselina utječe značajan stupanj asocijacije zbog stvaranja vodikovih veza. Kiseline stvaraju jake vodikove veze jer su O-H veze u njima jako polarizirane. Osim toga, karboksilne kiseline su sposobne stvarati vodikove veze uz sudjelovanje atoma kisika karbonilnog dipola, koji ima značajnu elektronegativnost. Doista, u krutom i tekućem stanju karboksilne kiseline postoje uglavnom u obliku cikličkih dimera:

Takve dimerne strukture zadržavaju se u određenoj mjeri čak iu plinovitom stanju iu razrijeđenim otopinama u nepolarnim otapalima.

Karboksilna skupina (karboksil) -COOH je funkcionalna jednovalentna skupina koja ulazi u sastav karboksilnih kiselina i određuje njihova kiselinska svojstva.

Struktura karboksilne skupine

Karboksilna skupina spaja dvije funkcionalne skupine - karbonilnu (>C=O) i hidroksilnu (-OH), međusobno utječući jedna na drugu.

Kisela svojstva karboksilnih kiselina posljedica su pomaka u gustoći elektrona prema karbonilnom kisiku i rezultirajuće dodatne (u usporedbi s alkoholima) polarizacije O-H veze.

U vodenoj otopini karboksilne kiseline disociraju na ione:

R-COOH = R-COO − + H +

Topivost u vodi i visoka vrelišta kiselina posljedica su stvaranja međumolekulskih vodikovih veza.

S povećanjem molekulske mase smanjuje se topljivost kiselina u vodi.

Ovo je nacrt članka o organskoj kemiji. Možete pomoći projektu dodajući mu.

Napišite recenziju o članku "Karboksilna skupina"

Odlomak koji karakterizira karboksilnu skupinu

Nekoliko dana prije odlaska Rostova u katedrali je bila zakazana molitva u povodu pobjede ruskih trupa, a Nikola je otišao na misu. Stajao je nešto iza guvernera i sa službenom staloženošću, razmišljajući o najrazličitijim temama, podnosio njegovu službu. Kad je molitva završila, guvernerova žena ga je pozvala k sebi.
- Jeste li vidjeli princezu? - kazala je pokazujući glavom na gospođu u crnom koja je stajala iza kora.
Nikolaj je odmah prepoznao princezu Mariju, ne toliko po profilu koji joj se nazirao ispod šešira, koliko po osjećaju opreza, straha i sažaljenja koji ga je odmah obuzeo. Princeza Marya, očito izgubljena u svojim mislima, pravila je posljednje križeve prije izlaska iz crkve.
Nikolaj ju je iznenađeno pogledao u lice. Bilo je to isto lice koje je već vidio, isti opći izraz suptilnog, unutarnjeg, duhovnog rada bio je u njemu; ali sada je bilo osvijetljeno na sasvim drugačiji način. Na njemu je bio dirljiv izraz tuge, molitve i nade. Kao što se već dogodilo s Nikolajem u njenom prisustvu, on je, ne čekajući savjet guvernerove žene da joj priđe, ne pitajući se da li bi njegovo obraćanje njoj ovdje u crkvi bilo dobro, pristojno ili ne, prišao joj je i rekao da je čuo za njezinu tugu i suosjeća s njim svim srcem. Čim je čula njegov glas, iznenada joj je blještavilo zasjalo u licu, obasjavši njezinu tugu i radost u isto vrijeme.

Karboksilne kiseline su spojevi koji sadrže karboksilnu skupinu:

Razlikuju se karboksilne kiseline:

• monobazične karboksilne kiseline;
• dibazične (dikarboksilne) kiseline (2 skupine UNS).

Ovisno o strukturi razlikuju se karboksilne kiseline:

• alifatski;
• aliciklički;
• aromatičan.

Primjeri karboksilnih kiselina.

Dobivanje karboksilnih kiselina.

1. Oksidacija primarnih alkohola kalijevim permanganatom i kalijevim dikromatom:

2. Hibroliza halogenom supstituiranih ugljikovodika koji sadrže 3 atoma halogena po atomu ugljika:

3. Dobivanje karboksilnih kiselina iz cijanida:

Kada se zagrije, nitril hidrolizira i formira amonijev acetat:

Kada se zakiseli, kiselina se taloži:

4. Upotreba Grignardovih reagensa:

5. Hidroliza estera:

6. Hidroliza kiselinskih anhidrida:

7. Specifične metode dobivanja karboksilnih kiselina:

Mravlja kiselina se proizvodi zagrijavanjem ugljikovog (II) monoksida s praškastim natrijevim hidroksidom pod tlakom:

Octena kiselina nastaje katalitičkom oksidacijom butana s atmosferskim kisikom:

Benzojeva kiselina se dobiva oksidacijom monosupstituiranih homologa s otopinom kalijevog permanganata:

Canniciarova reakcija. Benzaldehid se tretira sa 40-60% otopinom natrijevog hidroksida na sobnoj temperaturi.

Kemijska svojstva karboksilnih kiselina.

U vodenoj otopini karboksilne kiseline disociraju:

Ravnoteža je pomaknuta jako ulijevo, jer karboksilne kiseline su slabe.

Supstituenti utječu na kiselost zbog induktivnog učinka. Takvi supstituenti povlače elektronsku gustoću prema sebi i na njima se javlja negativni induktivni učinak (-I). Povlačenje elektronske gustoće dovodi do povećanja kiselosti kiseline. Supstituenti koji doniraju elektron stvaraju pozitivan induktivni naboj.

1. Stvaranje soli. Reakcije s bazičnim oksidima, solima slabih kiselina i aktivnim metalima:

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

2. Stvaranje funkcionalnih derivata karboksilnih kiselina:

3. Esteri pri zagrijavanju kiseline s alkoholom u prisutnosti sumporne kiseline - reakcija esterifikacije:

4. Stvaranje amida, nitrila:

3. Svojstva kiselina određena su prisutnošću ugljikovodičnog radikala. Ako se reakcija odvija u prisutnosti crvenog fosfora, nastaje sljedeći produkt:

4. Reakcija adicije.

8. Dekarboksilacija. Reakcija se provodi spajanjem lužine sa soli alkalnog metala karboksilne kiseline:

9. Dvobazna kiselina se lako eliminira CO 2 kada se zagrije:

Dodatni materijali na temu: Karboksilne kiseline.

	Kemijski kalkulatori
Kemija online na našoj web stranici za rješavanje problema i jednadžbi.

Karboksilna skupina objedinjuje dvije funkcionalne skupine - karbonilnu i hidroksilnu, koje međusobno utječu jedna na drugu. Taj se utjecaj prenosi preko sustava sučelja sp 2 atoma O–C–O.

Elektronska struktura skupine –COOH daje karboksilnim kiselinama karakteristična kemijska i fizikalna svojstva.

1. Pomak gustoće elektrona na karbonilni atom kisika uzrokuje dodatnu (u usporedbi s alkoholima i fenolima) polarizaciju O–H veze, koja određuje pokretljivost atoma vodika ( svojstva kiselina).
U vodenoj otopini karboksilne kiseline disociraju na ione:

Međutim, karboksilne kiseline općenito su slabe kiseline: u vodenim otopinama njihove su soli jako hidrolizirane.
Video eksperiment "Karboksilne kiseline su slabi elektroliti."

2. Smanjena gustoća elektrona (δ+) na ugljikovom atomu u karboksilnoj skupini omogućuje reakcije nukleofilna supstitucija grupe -OH.

3. Skupina -COOH, zbog pozitivnog naboja na atomu ugljika, smanjuje gustoću elektrona na radikalu ugljikovodika koji joj je pridružen, t.j. je u odnosu na njega privlačeći elektrone zamjenik U slučaju zasićenih kiselina, karboksilna skupina pokazuje -ja -Posljedica, i u nezasićenim (na primjer, CH 2 =CH-COOH) i aromatskim (C 6 H 5 -COOH) - -ja I -M - učinci.

4. Karboksilna skupina, kao akceptor elektrona, uzrokuje dodatnu polarizaciju C–H veze u susjednom (α-) položaju i povećava pokretljivost α-vodikovog atoma u reakcijama supstitucije na ugljikovodičnom radikalu.
Vidi također "Reakcijski centri u molekulama karboksilne kiseline".

Atomi vodika i kisika u karboksilnoj skupini -COOH sposobni su stvarati međumolekularne vodikove veze, što uvelike određuje fizička svojstva karboksilne kiseline.

Zbog povezanosti molekula, karboksilne kiseline imaju visoka vrelišta i tališta. U normalnim uvjetima postoje u tekućem ili krutom stanju.

Na primjer, najjednostavniji predstavnik je mravlja kiselina HCOOH – bezbojna tekućina s t.k. 101 °C, a čista bezvodna octena kiselina CH 3 COOH, kada se ohladi na 16,8 °C, pretvara se u prozirne kristale nalik ledu (otuda i naziv ledena kiselina).
Video pokus "Ledena octena kiselina".
Najjednostavnija aromatska kiselina - benzojeva kiselina C 6 H 5 COOH (tt 122,4 ° C) - lako sublimira, tj. prelazi u plinovito stanje, zaobilazeći tekuće stanje. Kada se ohladi, njegove pare sublimiraju u kristale. Ovo se svojstvo koristi za pročišćavanje tvari od nečistoća.
Video eksperiment "Sublimacija benzojeve kiseline."

Topivost karboksilnih kiselina u vodi rezultat je stvaranja međumolekulskih vodikovih veza s otapalom:

Niži homolozi C1-C3 se miješaju s vodom u bilo kojem omjeru. Kako se ugljikovodični radikal povećava, topljivost kiselina u vodi se smanjuje. Više kiseline, na primjer palmitinska C 15 H 31 COOH i stearinska C 17 H 35 COOH, bezbojne su krute tvari netopljive u vodi.

KARBOKSIL, KARBOKSILNA skupina [karbo... + gr. acidic] – monoatomska skupina COOH, karakteriziraju organske, tzv. karboksilne kiseline, npr. octena kiselina CH3COOH Veliki rječnik stranih riječi. Izdavačka kuća "IDDK", 2007 ... Rječnik stranih riječi ruskog jezika

KARBOKSILNA SKUPINA- (karboksil), COOH kiselinska skupina C prisutna u (vidi); K. g broj određuje bazičnost kiseline... Velika politehnička enciklopedija

Karboksi skupina, karboksil, jednovalentna skupina karakteristična za karboksilne kiseline. Sastoji se od karbonilnih i hidroksilnih (OH) skupina (otuda naziv: karb + oksil) ... Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

Karboksil, funkcionalna jednovalentna skupina karboksilnih kiselina) i određivanje njihovih kiselinskih svojstava... Velika sovjetska enciklopedija

karboksilna skupina- karboksil... Rječnik kemijskih sinonima I

Jednovalentni gr. COOH, čija prisutnost određuje pripadnost org. spojevi karboksilnih kiselina. Primjer: octena kiselina CH3COOH. Kod zamjene vodika s metalom nastaju soli, kod zamjene vodika s vodikovim radikalom... ... Geološka enciklopedija

Benzil acetat ima etersku funkcionalnu skupinu (prikazana crvenom bojom), acetilnu skupinu (zeleno) i benzilnu skupinu (narančasto). Funkcionalna grupa strukturni fragment organskog ... Wikipedia

funkcionalna skupina- Funkcionalna skupina Funkcionalna skupina Strukturni fragment molekule koji je karakterističan za određenu klasu organskih spojeva i određuje njezina kemijska svojstva. Primjeri funkcionalnih skupina: azid, hidroksil, karbonil,... ... Objašnjavajući englesko-ruski rječnik o nanotehnologiji. - M.