Мурашина кислота хлор. Підготовка до еге з хімії

Карбонові кислоти- Органічні речовини, молекули яких містять одну або кілька карбоксильних груп.

Карбоксильна група (скорочено COOH) - функціональна група карбонових кислот - складається з карбонільної групи і пов'язаної з нею гідроксильної групи.

За кількістю карбоксильних груп карбонові кислоти поділяються на одноосновні, двоосновні і т.д.

Загальна формула одноосновних карбонових кислот R-COOH. Приклад двоосновної кислоти – щавлева кислота HOOC-COOH.

За типом радикалу карбонові кислоти діляться на граничні (наприклад, оцтова кислота CH 3 COOH), ненасичені [наприклад, акрилова кислота CH 2 =CH—COOH , олеїнова CH 3 —(CH 2) 7 —CH=CH—(CH 2) 7 -COOH] та ароматичні (наприклад, бензойна C 6 H 5 -COOH).

Ізоміри та гомологи

Одноосновні граничні карбонові кислоти R-COOH є ізомерами складних ефірів (скорочено R"-COOR") з тим самим числом атомів вуглецю. Загальна формула і тих, і інших C n H 2 n O 2 .

г	HCOOH метанова (мурашина)
	CH 3 COOH етанова (оцтова)		HCOOCH 3 метиловий ефір мурашиної кислоти
	CH 3 CH 2 COOH пропанова (пропіонова)		HCOOCH 2 CH 3 етиловий ефір мурашиної кислоти	CH 3 COOCH 3 метиловий ефір оцтової кислоти
	CH 3 (CH 2) 2 COOH бутанова (олійна)	2-метилпропанова	HCOOCH 2 CH 2 CH 3 пропіловий ефір мурашиної кислоти	CH 3 COOCH 2 CH 3 етиловий ефір оцтової кислоти	CH 3 CH 2 COOCH 3 метиловий ефір пропіонової кислоти
	і з о м е ри

Алгоритм складання назв карбонових кислот

Знайдіть головний вуглецевий ланцюг - це найдовший ланцюг атомів вуглецю, що включає атом вуглецю карбоксильної групи.
Пронумеруйте атоми вуглецю в головному ланцюзі, починаючи з атома вуглецю карбоксильної групи.
Назвіть з'єднання за алгоритмом для вуглеводнів.
В кінці назви допишіть суфікс "-ів", закінчення "а" і слово "кислота".

У молекулах карбонових кислот p-електрони атомів кисню гідроксильної групи взаємодіють з електронами -зв'язку карбонільної групи, внаслідок чого зростає полярність зв'язку O-H, зміцнюється -зв'язок у карбонільній групі, зменшується частковий заряд (+) на атомі вуглецю і збільшується частковий заряд (+) на атомі водню .

Остання сприяє утворенню міцних водневих зв'язків між молекулами карбонових кислот.

Фізичні властивості граничних одноосновних карбонових кислот значною мірою зумовлені наявністю між молекулами міцних водневих зв'язків (міцніших, ніж між молекулами спиртів). Тому температури кипіння та розчинність у воді у кислот більше, ніж у відповідних спиртів.

Хімічні властивості кислот

Зміцнення зв'язку в карбонільній групі призводить до того, що реакції приєднання для карбонових кислот нехарактерні.

Горіння:
CH 3 COOH + 2O 2 2CO 2 + 2H 2 O
Кислотні властивості.
Через високу полярність зв'язку O-H карбонові кислоти у водному розчині помітно дисоціюють (точніше, оборотно з нею реагують):
HCOOH HCOO - + H + (точніше HCOOH + H 2 O HCOO - + H 3 O +)

Усі карбонові кислоти – слабкі електроліти. Зі збільшенням числа атомів вуглецю сила кислот зменшується (через зниження полярності зв'язку O-H); навпаки, введення атомів галогену у вуглеводневий радикал призводить до зростання сили кислоти. Так, у ряду
HCOOH CH 3 COOH C 2 H 5 COOH

сила кислот знижується, а в ряді
Зростає.
Карбонові кислоти виявляють всі властивості, властиві слабким кислотам:
Mg + 2CH 3 COOH (CH 3 COO) 2 Mg + H 2
CaO + 2CH 3 COOH (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O
NaOH + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O
K 2 CO 3 + 2CH 3 COOH 2CH 3 COOK + H 2 O + CO 2
Етерифікація (реакція карбонових кислот зі спиртами, що веде до утворення складного ефіру):

У реакцію етерифікації можуть вступати багатоатомні спирти, наприклад, гліцерин. Складні ефіри, утворені гліцерином та вищими карбоновими кислотами (жирними кислотами) – це жири.
Жири є сумішшю тригліцеридів. Граничні жирні кислоти (пальмітинова C 15 H 31 COOH, стеаринова C 17 H 35 COOH) утворюють тверді жири тваринного походження, а ненасичені (олеїнова C 17 H 33 COOH, лінолева C 17 H 31 COOH та ін) - рідкі жири (олії) рослинного походження.
Заміщення у вуглеводневому радикалі:

Заміщення протікає в положення.
Особливість мурашиної кислоти HCOOH полягає в тому, що ця речовина - двофункціональна сполука, вона одночасно є і карбоновою кислотою, і альдегідом:

Тому мурашина кислота також реагує і з аміачним розчином оксиду срібла (реакція срібного дзеркала; якісна реакція):
HCOOH + Ag 2 O(аміачний розчин) CO 2 + H 2 O + 2Ag

Одержання карбонових кислот

Альдегідами називають сполуки, молекули яких містять карбонільну групу, сполучену з атомом водню, тобто. загальна формула альдегідів може бути записана як

де R - вуглеводневий радикал, який може бути різного ступеня насиченості, наприклад, граничний або ароматичний.

Групу СНТ називають альдегідною.

Кетони – органічні сполуки, в молекулах яких міститься карбонільна група, поєднана з двома вуглеводневими радикалами. Загальну формулу кетонів можна записати як:

де R і R' - вуглеводневі радикали, наприклад, граничні (алкіли) або ароматичні.

Гідрування альдегідів та кетонів

Альдегіди та кетони можуть бути відновлені воднем у присутності каталізаторів та нагріванні до первинних та вторинних спиртів відповідно:

Окислення альдегідів

Альдегіди легко можуть бути окислені навіть такими м'якими окислювачами, як гідроксид міді та розчин аміаку оксиду срібла.

При нагріванні гідроксиду міді з альдегідом відбувається зникнення початкового блакитного фарбування реакційної суміші, утворюється цегляно-червоний осад оксиду одновалентної міді:

В реакції з аміачним розчином оксиду срібла замість самої карбонової кислоти утворюється її амонійна сіль, оскільки аміак, що знаходиться в розчині, реагує з кислотами:

Кетони в реакцію з гідроксидом міді (II) і розчином аміачним оксиду срібла не вступають. Тому ці реакції є якісними на альдегіди. Так реакція з аміачним розчином оксиду срібла за правильної методики її проведення призводить до утворення на внутрішній поверхні реакційної судини характерного срібного дзеркала.

Очевидно, що якщо м'які окислювачі можуть окислити альдегіди, то само собою це можуть зробити сильніші окислювачі, наприклад, перманганат калію або дихромат калію. При використанні даних окислювачів у присутності кислот утворюються карбонові кислоти:

Хімічні властивості карбонових кислот

Карбоновими кислотами називають похідні вуглеводнів, що містять одну або декілька карбоксильних груп.

Карбоксільна група:

Як можна бачити, карбоксильна група складається з карбонільної групи-С(О)- , сполученої з гідроксильною групою-ОН.

У зв'язку з тим, що до гідроксильної групи безпосередньо прикріплена карбонільна, що має негативний індуктивний ефект зв'язок О-Н є більш полярною, ніж у спиртах і фенолах. З цієї причини карбонові кислоти мають помітно більш виражені, ніж спирти і феноли, кислотні властивості. У водяних розчинах вони виявляють властивості слабких кислот, тобто. оборотно дисоціюють на катіони водню (Н+) та аніони кислотних залишків:

Реакції утворення солей

З утворенням солей карбонові кислоти реагують з:

1) металами до водню у низці активності:

2) аміаком

3) основними та амфотерними оксидами:

4) основними та амфотерними гідроксидами металів:

5) солями слабших кислот – карбонатами та гідрокарбонатами, сульфідами та гідросульфідами, солями вищих (з великим числом атомів вуглецю в молекулі) кислот:

Систематичні та тривіальні назви деяких кислот та їх солей представлені в наступній таблиці:

Формула кислоти	Назва кислоти тривіальна/систематична	Назва солі тривіальна/систематична
HCOOH	мурашина/метанова	форміат/метаноат
CH 3 COOH	оцтова/етанова	ацетат/етаноат
CH 3 CH 2 COOH	пропіонова/пропанова	пропіонат/пропаноат
CH 3 CH 2 CH 2 COOH	масляна/бутанова	бутират/бутаноат

Слід пам'ятати і зворотне: сильні мінеральні кислоти витісняють карбонові кислоти з їх солей як слабкіші:

Реакції за участю ОН групи

Карбонові кислоти вступають у реакцію етерифікації з одноатомними та багатоатомними спиртами в присутності сильних неорганічних кислот, при цьому утворюються складні ефіри:

Даного типу реакції відносяться до оборотних, у зв'язку з чим з метою усунення рівноваги у бік утворення складного ефіру їх слід здійснювати, відганяючи більш леткий складний ефір при нагріванні.

Зворотній реакції етерифікації процес називають гідролізом складного ефіру:

Необоротно дана реакція протікає в присутності лугів, оскільки кислота, що утворюється, реагує з гідроксидом металу з утворенням солі:

Реакції заміщення атомів водню у вуглеводневому заступнику

При проведенні карбонових реакцій з хлором або бромом у присутності червоного фосфору при нагріванні відбувається заміщення атомів водню при α-атомі вуглецю на атоми галогену:

У разі більшої пропорції галоген/кислота може відбутися глибше хлорування:

Реакції руйнування карбоксильної групи (декарбоксилювання)

Особливі хімічні властивості мурашиної кислоти

Молекула мурашиної кислоти, незважаючи на свої малі розміри, містить відразу дві функціональні групи:

У зв'язку з цим вона виявляє як властивості кислот, а й властивості альдегідів:

При дії концентрованої сірчаної кислоти мурашина кислота розкладається на воду та чадний газ.

ВИЗНАЧЕННЯ

Органічні речовини, молекули яких містять одну або кілька карбоксильних груп, з'єднаних із вуглеводневим радикалом, називають карбоновими кислотами.

Перші три члени гомологічного ряду карбонових кислот, включаючи пропіонову кислоту, - рідини, що мають різкий запах, добре розчиняються у воді. Наступні гомологи, починаючи з масляної кислоти, - також рідини, що мають різкий неприємний запах, але погано розчиняються у воді. Вищі кислоти, з числом атомів вуглецю 10 і більше, є твердими речовинами, без запаху, нерозчинними у воді. Загалом, у ряді гомологів зі збільшенням молекулярної маси зменшується розчинність у воді, зменшується щільність та зростає температура кипіння (табл. 1).

Таблиця 1. Гомологічний ряд карбонових кислот.

Одержання карбонових кислот

Карбонові кислоти отримують окисленням граничних вуглеводнів, спиртів, альдегідів. Наприклад, оцтову кислоту - окисленням етанолу розчином перманганату калію в кислому середовищі при нагріванні:

Хімічні властивості карбонових кислот

Хімічні властивості карбонових кислот зумовлені насамперед особливостями їхньої будови. Так, розчинні у воді кислоти здатні дисоціювати на іони:

R-COOH↔R-COO - + H + .

Завдяки наявності у воді іона H+ вони мають кислий смак, здатні змінювати забарвлення індикаторів та проводити електричний струм. У водному розчині ці кислоти – слабкі електроліти.

Карбонові кислоти мають хімічні властивості, характерні для розчинів неорганічних кислот, тобто. взаємодіють з металами (1), їх оксидами (2), гідроксидами (3) та слабкими солями (4):

2CH 3 -COOh + Zn → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 (1);

2CH 3 -COOH + CuO→ (CH 3 COO) 2 Cu + H 2 O (2);

R-COOH + KOH → R-COOK + H 2 O(3);

2CH 3 -COOH + NaHCO 3 → CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 (4).

Специфічна властивість граничних, а також ненасичених карбонових кислот, що виявляється за рахунок функціональної групи, - взаємодія зі спиртами.

Карбонові кислоти взаємодіють зі спиртами при нагріванні та у присутності концентрованої сірчаної кислоти. Наприклад, якщо до оцтової кислоти прилити етиловий спирт і трохи сірчаної кислоти, то при нагріванні з'являється запах етилового ефіру оцтової кислоти (етилацетату):

CH 3 -COOH + C 2 H 5 OH ↔CH 3 -C(O)-O-C 2 H 5 + H 2 O.

Специфічна властивість граничних карбонових кислот, що виявляється за рахунок радикалу, - реакція галогенування (хлорування).

Застосування карбонових кислот

Карбонові кислоти є вихідною сировиною для отримання кетонів, галогенангідридів, вінілових ефірів та інших важливих класів органічних сполук.

Мурашина кислота широко застосовується для отримання складних ефірів, що використовуються в парфумерії, у шкіряній справі (дублення шкір), текстильної промисловості (як протрава при фарбуванні), як розчинник і консервант.

Водний розчин (70-80%-ний) оцтової кислоти називається оцтовою есенцією, а 3-9%-ний водний розчин - столовим оцтом. Есенція нерідко використовується для отримання оцту в домашніх умовах шляхом розведення.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Завдання

За допомогою яких хімічних реакцій можна здійснити такі перетворення:

а) CH 4 → CH 3 Cl → CH 3 OH → HCHO → HCOOH → HCOOK.

Напишіть рівняння реакцій, вкажіть умови їхнього протікання.

Відповідь

а) Хлорування метану на світлі призводить до одержання хлорметану:

CH 4 + Cl 2 →CH 3 Cl + HCl.

Галогенпохідні алканів піддаються гідролізу у водному або лужному середовищі з утворенням спиртів:

CH 3 Cl + NaOH→CH 3 OH + NaCl.

В результаті окислення первинних спиртів, наприклад, дихроматом калію в кислому середовищі у присутності каталізатора (Cu, CuO, Pt, Ag) утворюються альдегіди:

CH 3 OH+ [O] →HCHO.

Альдегіди легко окислюються до відповідних карбонових кислот, наприклад, перманганатом калію:

HCHO + [O] →HCOOH.

Карбонові кислоти, виявляють всі властивості, властиві слабким мінеральним кислотам, тобто. здатні взаємодіяти з активними металами з утворенням солей:

2HCOOH+ 2K→2HCOOK + H 2 .

ПРИКЛАД 2

Завдання

Напишіть рівняння реакцій між такими речовинами: а) 2-метилпропанової кислоти та хлору; б) оцтовою кислотою та пропанолом-2; в) акриловою кислотою та бромною водою; г) 2-метилбутановою кислотою та хлоридом фосфору (V). Вкажіть умови перебігу реакцій.

Відповідь

а) в результаті реакції взаємодії між 2-метилпропанової кислоти і хлором відбувається заміщення атома водню у вуглеводневому радикалі, що знаходиться в a-положення; утворюється 2-метил-2-хлорпропанова кислота

H 3 C-C(CH 3)H-COOH + Cl 2 → H 3 C-C(CH 3)Cl-COOH + HCl (kat = P).

б) в результаті реакції взаємодії між оцтовою кислотою та пропанолом-2 відбувається утворення складного ефіру - ізопропіловий ефір оцтової кислоти.

CH 3 -COOH + CH 3 -C(OH)H-CH 3 → CH 3 -C(O)-O-C(CH 3)-CH 3 .

в) внаслідок реакції взаємодії між акриловою кислотою та бромною водою приєднання галогену за місцем подвійного зв'язку відповідно до правила Марковникова; утворюється 2,3-дибромпропанова кислота

CH 2 = CH-COOH + Br 2 → CH 2 Br-CHBr-COOH

г) в результаті реакції взаємодії між 2-метилбутановою кислотою та хлоридом фосфору (V) утворюється відповідний хлорангідрид

CH 3 -CH 2 -C(CH 3)H-COOH + PCl 5 →CH 3 -CH 2 -C(CH 3)H-COOCl + POCl 3 + HCl.

КАРБОНОВІ КИСЛОТИ.

Карбоновими кислотами називаються похідні вуглеводнів, у молекулі яких міститься одна або кілька карбоксильних груп

Загальна формула граничних одноосновнихкарбонових кислот: З n H 2n O 2

Класифікація карбонових кислот.

1. За кількістю карбоксильних груп:

Одноосновні (монокарбонові)

Багатоосновні (дикарбонові, трикарбонові тощо).

За характером вуглеводневого радикалу:

Граничні CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH; бутанова кислота.

Ненасичені CH 2 =CH-CH 2 -COOH; бутен-третя кислота.

Ароматичні

пара-метилбензойна кислота

НАЗВИ КАРБОНОВИХ КИСЛОТ.

Назва

її солі та

мурашина

метанова

HCOOH

оцтова

етанова

CH 3 COOH

пропіонова

пропанова

пропіонат

CH 3 CH 2 COOH

олійна

бутанова

CH 3 (CH 2) 2 COOH

валеріанова

пентанова

CH 3 (CH 2) 3 COOH

капронова

гексанова

гексанат

CH 3 (CH 2) 4 COOH

пальмітинова

гексадеканова

пальмітат

З 15 Н 31 СООН

стеаринова

октадеканова

З 17 Н 35 СООН

акрилова

пропінова

CH 2 =CH-COOH

олеїнова

СН 3 (СН 2) 7 СН = СН (СН 2) 7 СООН

бензойна

C 6 H 5 -COOH

щавлева

етандіова

НООС - COOH

ІЗОМЕРІЯ КАРБОНОВИХ КИСЛОТ.

1. Ізомерія вуглецевого ланцюга.Починається з бутанової кислоти (З 3 Н 7 СООН ) яка існує у вигляді двох ізомерів: масляної (бутанової) та ізомасляної (2-метилпропанової) кислот.

2. Ізомерія положення кратного зв'язку в ненасичених кислотах,наприклад:

СН 2 = СН-СН 2 -СООН СН 3 -СН = СН-СООН

Бутен-3-ова кислота Бутен-2-ова кислота

(вінілоцтова кислота) (кротонова кислота)

3. Цис-, транс-ізомерію в ненасичених кислотах,наприклад:

4. Міжкласова ізомерія: Карбонові кислоти ізомерні складним ефірам:

Оцтова кислота СН 3 -СООНта метилформіат Н-СООСН 3

5. Ізомеріяположення функціональних групу гетерофункційних кислот .

Наприклад, існують три ізомери хлормасляної кислоти: 2-хлорбутанова, 3-хлорбутанова і 4-хлорбутанова.

БУДОВА КАРБОКСИЛЬНОЇ ГРУПИ.

Карбоксильна група поєднує в собі дві функціональні групи - карбоніл і гідроксил, що взаємно впливають одна на одну

Кислотні властивості карбонових кислот обумовлені зміщенням електронної щільності до карбонільного кисню та викликаною цим додатковою (порівняно зі спиртами) поляризацією зв'язку О–Н.
У водному розчині карбонові кислоти дисоціюють на іони:

Розчинність у воді та високі температури кипіння кислот обумовлені утворенням міжмолекулярних водневих зв'язків Зі збільшенням молекулярної маси розчинність кислот у воді зменшується.

ВИРОБНИЧІ КАРБОНОВИХ КИСЛОТ – у них гідроксогрупа заміщена деякі інші групи. Усі вони при гідролізі утворюють карбонові кислоти.

Складні ефіри

Галогенангідриди

Ангідриди

ОТРИМАННЯ КАРБОНОВИХ КИСЛОТ.

1. Окислення спиртів у жорстких умовах – розчин перманганату або дихромату калію в кислому середовищі при нагріванні.

2.Окислення альдегідів : розчин перманганату або дихромату калію в кислому середовищі при нагріванні, реакцією срібного дзеркала, гідроксидом міді при нагріванні.

3. Лужний гідроліз трихлоридів :

R-CCl 3 + 3NaOH  + 3NaCl

нестійка речовина

[ R - C ( OH ) 3 ]  RCOOH + H 2 O

4. Гідроліз складних ефірів.

R-COOR 1 + KOH  RCOOK + R 1 OH

RCOOK + HCl  R-COOH + KCl

5. Гідроліз нітрилів, ангідридів, солей.

1) нітрил: R -CN + 2H 2 O - (H +)  RCOOH

2)ангідрид: (R-COO) 2 O + H 2 O  2RCOOH

3) натрієва сіль: R-COONa + HCl  R-COOH + NaCl

6. Взаємодія реактиву Гриньяра з СО 2:

R-MgBr + CO 2  R-COO-MgBr

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

7. Мурашину кислоту отримують нагріванням оксиду вуглецю (II) з гідроксидом натріюпід тиском:

NaOH + CO –(200 o C,p) HCOONa

2HCOONa+ H 2 SO 4  2HCOOH + Na 2 SO 4

8. Оцтову кислоту отримують каталітичним окисненням бутану:

2C 4 H 10 + 5O 2  4CH 3 -COOH + 2H 2 O

9. Для отримання бензойної кислоти можно використовувати окислення монозаміщених гомологів бензолукислим розчином перманганату калію:

5C 6 H 5 –CH 3 +6KMnO 4 +9H 2 SO 4  5C 6 H 5 -COOH+3K 2 SO 4 + MnSO 4 + 14H 2 O

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КАРБОНОВИХ КИСЛОТ.

1. Кислотні властивості – заміщення атома Н у карбоксильній групі на метал чи іон амонію.

1.Взаємодія з металами

2CH 3 COOH+Ca  (CH 3 COO) 2 Ca+H 2

ацетаткальція

2.Взаємодія з оксидами металів

2CH 3 COOH+BaO  (CH 3 COO) 2 Ba+H 2 O

3.Реакція нейтралізації з гідроксидами металів

2CH 3 COOH+Cu(OH) 2  (CH 3 COO) 2 Cu + 2H 2 O

4.Взаємодія з солями слабших і летких (або нерозчинних) кислот

2CH 3 COOH+CaCO 3  (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2

4*. Якісна реакція на карбонові кислоти: взаємодія із содою (гідрокарбонатом натрію) або іншими карбонатами та гідрокарбонатами.

Внаслідок цього спостерігається виділення вуглекислого газу.

2CH 3 COOH+Na 2 CO 3 à 2CH 3 COONa+H 2 O+CO 2 

2. Заміщення гідроксильної групи:

5 .Реакція етерифікації

6.Утворення галоген-ангідридів – за допомогою хлоридів фосфору (III) та (V).

7. Утворення амідів:

8. Отримання ангідридів.

За допомогою Р 2 Про 5 можна дегідратувати карбонову кислоту - в результаті виходить ангідрид.

2СН 3 - СООН + Р 2 Про 5  (СН 3 СО) 2 Про + НРО 3

3. Заміщення атома водню при атомі вуглецю, найближчому до карбоксильної групи (-вуглецевий атом)

9.Галогенування кислот – реакція йде у присутності червоного фосфору чи світла.

CH 3 -COOH+Br 2 –(Р кр)  CH 2 -COOH + НВr

Особливості мурашиної кислоти.

1. Розкладання під час нагрівання.

Н-СООН -(H 2 SO 4 конц, t)  CO + H 2 O

2. Реакція срібного дзеркала та з гідроксидом міді (II ) – мурашина кислота виявляє властивості альдегідів.

Н-COOH +2OH  (NH 4) 2 3 2 Ag+2NH 3 +H 2 O

H-COOH + Cu(OH) 2 –t CO 2 + Cu 2 O + H 2 O

3. Окислення хлором та бромом, а також азотною кислотою.

H-COOH + Cl 2  CO 2 + 2HCl

Особливості бензойної кислоти.

1. Розкладання при нагріванні – декарбоксилювання.

П ри нагріванні бензойної кислоти вона розкладається на бензол та вуглекислий газ:

-(t) + CO 2

2. Реакції заміщення в ароматичному кільці.

Карбоксильна група є електроноакцепторною, вона зменшує електронну щільність бензольного кільця мета-орієнтантом.

HNO 3 –(H 2 SO 4 )  +H 2 O

Особливості щавлевої кислоти.

1. Розкладання при нагріванні

2. Окислення перманганатом калію.

Особливості ненасичених кислот (акрилової та олеїнової).

1. Реакція приєднання.

Приєднання води та бромоводню до акрилової кислоти відбувається проти правила Марковнікова, т.к. карбоксильна група є електроноакцепторною:

СН 2 = СН-СООН + НBr  Br-CH 2 -CH 2 -COOH

Також до ненасичених кислот можна приєднувати галогени і водень:

З 17 Н 33 -СООН+H 2  C 17 H 35 -COOH (стеаринова)

2. Реакції окиснення

При м'якому окисненні акрилової кислоти утворюється 2 гідроксогрупи:

3СН 2 =СН-СООН+2KMnO 4 +2H 2 O  2CH 2 (OH )-CH (OH )-COO К + CH 2 (OH )-CH (OH )-COOH +2MnO 2

Властивості солей карбонових кислот.

1. Обмінні реакції з сильнішими кислотами та з лугами.

CH 3 -COONa + HCl  CH 3 -COOH + NaCl

(CH 3 -COO) 2 Cu + KOH  Cu(OH) 2 ↓+ CH 3 COOK

2. Термічне розкладання солей двовалентних металів (кальцію, магнію, барію) - утворюються кетони.

(CH 3 -COO) 2 Ca -(t) CaCO 3 + CH 3 -C-CH 3

3. Сплавлення солей лужних металів із лугом (реакція Дюма)- виходять алкани.

CH 3 -COONa + NaOH -(t) CH 4 + Na 2 CO 3

4. Електроліз водяних розчинів солей карбонових кислот (реакція Кольбе).

2CH 3 -COONa +2Н 2 Про -(ел.струм) 

 C 2 H 6 +2CO 2 + H 2 +2NaOH

анодкатод

Властивості галогенангідридів

1. Гідроліз – виходить кислота.

CH 3 -COCl + H 2 O  CH 3 -COOH + HCl

2. Реакції ацилування бензолу, амінів, солей фенолу.

C H 3 -COCl+ -(AlCl 3) HCl+

3. Отримання амідів та складних ефірів

CH 3 -COCl + NH 3  CH 3 -CONH 2 + NH 4 Cl

6 Н 5 - ОNa+ C 2 H 5 -C=O -(t)  NaCl + C 6 H 5 -O-C=O

Cl C 2 H 5

Класифікація

а) По основності (тобто числу карбоксильних груп у молекулі):

Одноосновні (монокарбонові) RCOOH; наприклад:

СН 3 СН 2 СН 2 СООН;

НООС-СН 2 -СООН пропандіова (малонова) кислота

Триосновні (трикарбонові) R(COOH) 3 і т.д.

б) За будовою вуглеводневого радикала:

Аліфатичні

граничні; наприклад: СН 3 СН 2 СООН;

ненасичені; наприклад: СН 2 =СНСООН пропінова(акрилова) кислота

Аліциклічні, наприклад:

Ароматичні, наприклад:

Граничні монокарбонові кислоти

(Одноосновні насичені карбонові кислоти) - карбонові кислоти, в яких насичений вуглеводневий радикал з'єднаний з однією карбоксильною групою -COOH. Усі вони мають загальну формулу C n H 2n+1 COOH (n ≥ 0); або CnH 2n O 2 (n≥1)

Номенклатура

Систематичні назви одноосновних граничних карбонових кислот даються за назвою відповідного алкану з додаванням суфікса - ова та слова кислота.

1. НСООН метанова (мурашина) кислота

2. СН 3 СООН етанова (оцтова) кислота

3. СН 3 СН 2 СООН пропанова (пропіонова) кислота

Ізомерія

Ізомерія скелета у вуглеводневому радикалі проявляється, починаючи з бутанової кислоти, яка має два ізомери:

Міжкласова ізомерія проявляється, починаючи з оцтової кислоти:

CH 3 -COOH оцтова кислота;

H-COO-CH 3 метилформіат (метиловий ефір мурашиної кислоти);

HO-CH 2 -COH гідроксиетаналь (гідроксиоцтовий альдегід);

HO-CHO-CH 2 гідроксиетиленоксид.

Гомологічний ряд

Тривіальна назва	Назва по ІЮПАК
Мурашина кислота	Метанова кислота
Оцтова кислота	Етанова кислота
Пропіонова кислота	Пропанова кислота
Олійна кислота	Бутанова кислота
Валеріанова кислота	Пентанова кислота
Капронова кислота	Гексанова кислота
Енантова кислота	Гептанова кислота
Каприлова кислота	Октанова кислота
Пеларгонова кислота	Нонанова кислота
Капринова кислота	Деканова кислота
Ундецилова кислота	Ундеканова кислота

Пальмітінова кислота	Гексадеканова кислота
Стеаринова кислота	Октадеканова кислота

Кислотні залишки та кислотні радикали

	Кислотний залишок	Кислотний радикал (ацил)
НСООН мурашина	НСОО- форміат
СН 3 СООН оцтова	СН 3 СОО- ацетат
СН 3 СН 2 СООН пропіонова	СН 3 СН 2 СОО- пропіонат
СН 3 (СН 2) 2 СООН олійна	СН 3 (СН 2) 2 СОО- бутират
СН 3 (СН 2) 3 СООН валеріанова	СН 3 (СН 2) 3 СОО- валеріат
СН 3 (СН 2) 4 СООН капронова	СН 3 (СН 2) 4 СОО- капронат

Електронна будова молекул карбонових кислот

Показане у формулі зміщення електронної щільності у бік карбонільного атома кисню обумовлює сильну поляризацію зв'язку О-Н, внаслідок чого полегшується відрив атома водню у вигляді протона - у водних розчинах відбувається процес кислотної дисоціації:

RCOOH ↔ RCOO - + Н +

У карбоксилат-іоні (RCOO -) має місце р, π-сполучення неподіленої пари електронів атома кисню гідроксильної групи з р-хмарами, що утворюють π- зв'язок, в результаті відбувається справакалізація π-зв'язку та рівномірний розподіл негативного заряду між двома атомами кисню:

У зв'язку з цим для карбонових кислот, на відміну альдегідів, не характерні реакції приєднання.

Фізичні властивості

Температури кипіння кислот значно вищі за температури кипіння спиртів і альдегідів з тим самим числом атомів вуглецю, що пояснюється утворенням циклічних та лінійних асоціатів між молекулами кислот за рахунок водневих зв'язків:

Хімічні властивості

I. Кислотні властивості

Сила кислот зменшується у ряду:

НСООН → СН 3 СООН → C 2 H 6 COOH → ...

1. Реакції нейтралізації

СН 3 СООН + КОН → СН 3 СООК + н 2 O

2. Реакції з основними оксидами

2HCOOH + СаО → (НСОО) 2 Са + Н 2 O

3. Реакції із металами

2СН 3 СН 2 СООН + 2Na → 2СН 3 СН 2 COONa + H 2

4. Реакції із солями слабших кислот (у т. ч. з карбонатами та гідрокарбонатами)

2СН 3 СООН + Na 2 CO 3 → 2CH 3 COONa + CO 2 + Н 2 O

2НСООН + Mg(HCO 3) 2 → (НСОО) 2 Мg + 2СO 2 + 2Н 2 O

(НСООН + НСО 3 - → НСОО - + СO2 + Н2O)

5. Реакції з аміаком

СН 3 СООН + NH 3 → CH 3 COONH 4

ІІ. Заміщення групи-ОН

1. Взаємодія зі спиртами (реакції етерифікації)

2. Взаємодія з NH 3 при нагріванні (утворюються аміди кислот)

Аміди кислот гідролізуються з утворенням кислот:

або їх солей:

3. Утворення галогенангідридів

Найбільше значення мають хлорангідриди. Хлоруючі реагенти - PCl 3, PCl 5, тіонілхлорид SOCl 2 .

4. Утворення ангідридів кислот (міжмолекулярна дегідратація)

Ангідриди кислот утворюються також при взаємодії хлорангідридів кислот із безводними солями карбонових кислот; при цьому можна одержувати змішані ангідриди різних кислот; наприклад:

ІІІ. Реакції заміщення атомів водню у α-вуглецевого атома

Особливості будови та властивостей мурашиної кислоти

Будова молекули

Молекула мурашиної кислоти, на відміну інших карбонових кислот, містить у структурі альдегідну групу.

Хімічні властивості

Мурашина кислота входить у реакції, характерні як кислот, так альдегідів. Виявляючи властивості альдегіду, вона легко окислюється до вугільної кислоти:

Зокрема, НСООН окислюється аміачним розчином Ag 2 O і гідроксидом міді (II) Сu(ОН) 2 , тобто дає якісні реакції на альдегідну групу:

При нагріванні з концентрованою H 2 SO 4 мурашина кислота розкладається на оксид вуглецю (II) та воду:

Мурашина кислота помітно сильніша за інші аліфатичні кислоти, оскільки карбоксильна група в ній пов'язана з атомом водню, а не з електроно-донорним алкільним радикалом.

Способи отримання граничних монокарбонових кислот

1. Окислення спиртів та альдегідів

Загальна схема окислення спиртів та альдегідів:

Як окислювачів використовують KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , HNO 3 та інші реагенти.

Наприклад:

5С 2 Н 5 ВІН + 4KMnO 4 + 6H 2 S0 4 → 5СН 3 СООН + 2K 2 SO 4 + 4MnSO 4 + 11Н 2 O

2. Гідроліз складних ефірів

3. Окислювальне розщеплення подвійних і потрійних зв'язків в алкенах та в алкінах

Способи отримання НСООН (специфічні)

1. Взаємодія оксиду вуглецю (II) з гідроксидом натрію

СO + NaOH → HCOONa форміат натрію

2HCOONa + H 2 SO 4 → 2НСООН + Na 2 SO 4

2. Декарбоксилювання щавлевої кислоти

Способи одержання СН 3 СООН (специфічні)

1. Каталітичне окиснення бутану

2. Синтез із ацетилену

3. Каталітичне карбонілювання метанолу

4. Оцтовокисле бродіння етанолу

Так одержують харчову оцтову кислоту.

Отримання вищих карбонових кислот

Гідроліз природних жирів

Ненасичені монокарбонові кислоти

Найважливіші представники

Загальна формула алкенових кислот: C n H 2n-1 COOH (n ≥ 2)

CH 2 =CH-COOH пропінова (акрилова) кислота

Вищі ненасичені кислоти

Радикали цих кислот входять до складу рослинних олій.

C 17 H 33 COOH - олеїнова кислота, або цис-октадієн-9-ова кислота

Транс-ізомер олеїнової кислоти називається елаїдинової кислоти

C 17 H 31 COOH - лінолева кислота, або цис, цис-октадієн-9,12-ова кислота

C 17 H 29 COOH - ліноленова кислота, або цис, цис, цис-октадекатрієн-9,12,15-ова кислота

Крім загальних властивостей карбонових кислот, для ненасичених кислот характерні реакції приєднання по кратним зв'язкам у вуглеводневому радикалі. Так, ненасичені кислоти, як і алкени, гідруються і знебарвлюють бромну воду, наприклад: