С чем реагируют карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Классификация карбоновых кислот

С чем реагируют карбоновые кислоты

Высшие карбоновые кислоты называют жирными кислотами. Более подробно мы изучим их теме, посвященной жирам, в состав которых они входят.

Номенклатура и изомерия карбоновых кислот

Названия карбоновых кислот формируются путем добавления суффикса «овая» к названию алкана с соответствующим числом атомов углерода и слова кислота: метановая кислота, этановая кислота, пропановая кислота, и т.д.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Для предельных карбоновых кислот характерна структурная изомерия: углеродного скелета, межклассовая изомерия со сложными эфирами.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Получение карбоновых кислот

При повышенной температуре и в присутствии катализатора становится возможным неполное окисление алканов, в результате которого образуются кислоты.

С чем реагируют карбоновые кислоты

При реакции спиртов с сильными окислителями, такими как подкисленный раствор перманганата калия, спирты окисляются до соответствующих кислот.

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Обратите особое внимание, что при написании реакции с аммиачным раствором серебра в полном виде, правильнее будет указать не кислоту, а ее аммиачную соль. Это связано с тем, что выделяющийся аммиак, который обладает основными свойствами, реагирует с кислотой с образованием соли.

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

При дальнейшей обработке формиата серной кислотой образуется муравьиная кислота.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Специфичность синтеза уксусной кислоты заключается в реакции угарного газа с метанолом, в результате которой она образуется.

Также уксусную кислоту можно получить другим путем: сначала провести реакцию Кучерова, в ходе которой образуется уксусный альдегид. Окислить его до уксусной кислоты можно аммиачным раствором оксида серебра или гидроксидом меди II.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Химические свойства карбоновых кислот

Для карбоновых кислот не характерны реакции присоединения. Карбоновые кислоты обладают более выраженными кислотными свойствами, чем спирты.

Карбоновые кислоты вступают в реакции с металлами, которые способны вытеснить водород (стоят левее водорода в ряду напряжений металлов) из кислоты. Реагируют также с основаниями, с солями более слабых кислот, например, угольной кислоты.

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Перераспределение электронной плотности в молекулах этих кислот для лучшего запоминания лучше увидеть наглядно. Это перераспределение обусловлено большей электроотрицательностью хлора, который притягивает электронную плотность.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Муравьиная кислота отличается от своих гомологов. За счет наличия у нее альдегидной группы, она, единственная из карбоновых кислот, способна вступать в реакцию серебряного зеркала.

В такой реакции идет ее окисление до нестойкой угольной кислоты, которая распадается на углекислый газ и воду.

С чем реагируют карбоновые кислоты

При нагревании и в присутствии серной кислоты (водоотнимающего компонента) муравьиная кислота распадается на воду и угарный газ.

Сложные эфиры

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Ангидриды

С чем реагируют карбоновые кислоты

Хлорангидриды карбоновых кислот образуются в реакции карбоновых кислот с хлоридом фосфора V.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Следующая реакция не имеет отношения к ангидридам, однако (из-за их схожести) вы увидите ее здесь для наилучшего запоминания. Это реакция галогенирования гидроксикислот, в результате которой гидроксогруппа в радикале меняется на атом галогена.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Непредельные карбоновые кислоты

Распределение электронной плотности в молекулах творит чудеса: иногда реакции идут против правила Марковникова. Так происходит в непредельной акриловой кислоте.

С чем реагируют карбоновые кислоты

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

3.6. Характерные химические свойства альдегидов, предельных карбоновых кислот, сложных эфиров.

Химические свойства альдегидов и кетонов

Альдегидами называют соединения, молекулы которых содержат карбонильную группу, соединенную с атомом водорода, т.е. общая формула альдегидов может быть записана как

С чем реагируют карбоновые кислоты

где R – углеводородный радикал, который может быть разной степени насыщенности, например, предельный или ароматический.

Группу –СНО называют альдегидной.

Кетоны – органические соединения, в молекулах которых содержится карбонильная группа, соединенная с двумя углеводородными радикалами. Общую формулу кетонов можно записать как:

С чем реагируют карбоновые кислоты

где R и R’ – углеводородные радикалы, например, предельные (алкилы) или ароматические.

Гидрирование альдегидов и кетонов

Альдегиды и кетоны могут быть восстановлены водородом в присутствии катализаторов и нагревании до первичных и вторичных спиртов соответственно:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Окисление альдегидов

Альдегиды легко могут быть окислены даже такими мягкими окислителями, как гидроксид меди и аммиачный раствор оксида серебра.

При нагревании гидроксида меди с альдегидом происходит исчезновение изначального голубого окрашивания реакционной смеси, при этом образуется кирпично-красный осадок оксида одновалентной меди:

С чем реагируют карбоновые кислоты

В реакции с аммиачным раствором оксида серебра вместо самой карбоновой кислоты образуется ее аммонийная соль, поскольку находящийся в растворе аммиак реагирует с кислотами:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Кетоны в реакцию с гидроксидом меди (II) и аммиачным раствором оксида серебра не вступают. По этой причине эти реакции являются качественными на альдегиды. Так реакция с аммиачным раствором оксида серебра при правильной методике ее проведения приводит к образованию на внутренней поверхности реакционного сосуда характерного серебряного зеркала.

Очевидно, что если мягкие окислители могут окислить альдегиды, то само собой это могут сделать и более сильные окислители, например, перманганат калия или дихромат калия. При использовании данных окислителей в присутствии кислот образуются карбоновые кислоты:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Химические свойства карбоновых кислот

Карбоновыми кислотами называют производные углеводородов, содержащие одну или несколько карбоксильных групп.

Карбоксильная группа:

С чем реагируют карбоновые кислоты

В связи с тем, что к гидроксильной группе непосредственно прикреплена карбонильная, обладающая отрицательным индуктивным эффектом связь О-Н является более полярной, чем в спиртах и фенолах. По этой причине карбоновые кислоты обладают заметно более выраженными, чем спирты и фенолы, кислотными свойствами. В водных растворах они проявляют свойства слабых кислот, т.е. обратимо диссоциируют на катионы водорода (Н+) и анионы кислотных остатков:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Реакции образования солей

С образованием солей карбоновые кислоты реагируют с:

1) металлами до водорода в ряду активности:

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

3) основными и амфотерными оксидами:С чем реагируют карбоновые кислоты

4) основными и амфотерными гидроксидами металлов:С чем реагируют карбоновые кислоты

5) солями более слабых кислот – карбонатами и гидрокарбонатами, сульфидами и гидросульфидами, солями высших (с большим числом атомов углерода в молекуле) кислот:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Систематические и тривиальные названия некоторых кислот и их солей представлены в следующей таблице:

Формула кислотыНазвание кислоты тривиальное/систематическоеНазвание соли тривиальное/систематическое
HCOOHмуравьиная/ метановаяформиат/ метаноат
CH3COOHуксусная/ этановаяацетат/ этаноат
CH3 CH2COOHпропионовая/ пропановаяпропионат/ пропаноат
CH3 CH2 CH2COOHмасляная/ бутановаябутират/ бутаноат

Следует помнить и обратное: сильные минеральные кислоты вытесняют карбоновые кислоты из их солей как более слабые:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Реакции с участием ОН группы

Карбоновые кислоты вступают в реакцию этерификации с одноатомными и многоатомными спиртами в присутствии сильных неорганических кислот, при этом образуются сложные эфиры:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Данного типа реакции относятся к обратимым, в связи с чем с целью смещения равновесия в сторону образования сложного эфира их следует осуществлять, отгоняя более летучий сложный эфир при нагревании.

Обратный реакции этерификации процесс называют гидролизом сложного эфира:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Необратимо данная реакция протекает в присутствии щелочей, поскольку образующаяся кислота реагирует с гидроксидом металла с образованием соли:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Реакции замещения атомов водорода в углеводородном заместителе

При проведении реакций карбоновых с хлором или бромом в присутствии красного фосфора при нагревании происходит замещение атомов водорода при α-атоме углерода на атомы галогена:

С чем реагируют карбоновые кислоты

В случае большей пропорции галоген/кислота может произойти и более глубокое хлорирование:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Реакции разрушения карбоксильной группы (декарбоксилирование)

С чем реагируют карбоновые кислоты

Особые химические свойства муравьиной кислоты

Молекула муравьиной кислоты, несмотря на свои малые размеры, содержит сразу две функциональные группы:

С чем реагируют карбоновые кислоты

В связи с этим она проявляет не только свойства кислот, но также и свойства альдегидов:

С чем реагируют карбоновые кислоты

При действии концентрированной серной кислоты муравьиная кислота разлагается на воду и угарный газ:

Источник

Карбоновые кислоты.

Карбоновыми кислотами называют соединения, в которых содержится карбоксильная группа:

С чем реагируют карбоновые кислоты.

Карбоновые кислоты различают:

В зависимости от строения карбоновые кислоты различают:

Примеры карбоновых кислот.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Если в радикале водород поменять на любую функциональную группу, то такие кислоты называются гетерофункциональными. Среди них: аминокислоты (протон замещен на амино-группу), нитрокислоты (атом водорода замещен на нитро-группу) и т.д.

Если число атомов углерода в кислоте больше 6, то такая кислота называется жирной.

Строение карбоновых кислот.

Карбоксильная группа состоит из С=О и ОН группы. На свойства кислоты влияют оба эти показателя. В группе С=О атом углерода обладает частично положительным зарядом и притягивает неподеленную пару атома кислорода из гидроксильной группы. При этом на кислороде электронная плотность понижается и связь О-Н ослабляется:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Группа ОН «нейтрализует» положительный заряд на группе С=О, которая перестает вступать в реакции присоединения, которые так характерны для карбонильных кислот.

Как называть карбоновых кислот?

Наличие СООН группы обозначается окончанием –овая кислота.

Нумеровать цепь начинают с атома углерода карбоксильной группы, например:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Карбоксильную группу рассматривают в качестве заместителя. Например,

С чем реагируют карбоновые кислоты

Изомерия карбоновых кислот.

Для карбоновых кислот характерна изомерия углеродного скелета, положение кратной связи, межклассовая изомерия, пространственная изомерия и изомерия положения функциональной группы:

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Физические свойства карбоновых кислот.

Общая формула кислот CnH2n+1COOH. Низшие кислоты в нормальных условиях представляют собой жидкости, которые обладают характерным запахом. Начиная с С10 – твердые вещества.

Твердые кислоты нерастворимы в воде, а кислоты с 1-3 количеством атомов углерода неограниченно смешиваются с водой.

С чем реагируют карбоновые кислоты

1. Окисление первичных спиртов перманганатом калия и дихроматом калия:

С чем реагируют карбоновые кислоты

2. Гибролиз галогензамещенных углеводородов, содержащих 3 атома галогена у одного атома углерода:

С чем реагируют карбоновые кислоты

3. Получение карбоновых кислот из цианидов:

С чем реагируют карбоновые кислоты

При нагревании нитрил гидролизуется с образованием ацетата аммония:

С чем реагируют карбоновые кислоты

При подкисления которого выпадает кислота:

С чем реагируют карбоновые кислоты

4. Использование реактивов Гриньяра:

С чем реагируют карбоновые кислоты

5. Гидролиз сложных эфиров:

С чем реагируют карбоновые кислоты

6. Гидролиз ангидридов кислот:

С чем реагируют карбоновые кислоты

7. Специфические способы получения карбоновых кислот:

Муравьиная кислота получается при нагревании оксида углерода (II) с порошкообразным гидроксидом натрия под давлением:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Уксусную кислоту получают каталитическим окислением бутана кислородом воздуха:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Бензойную кислоту получают окислением монозамещенных гомологов раствором перманганата калия:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Реакция Каннициаро. Бензальдегид обрабатывают 40-60% раствором гидроксида натрия при комнатной температуре.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Химические свойства карбоновых кислот.

В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Равновесие сдвинуто сильно влево, т.к. карбоновые кислоты являются слабыми.

Заместители влияют на кислотность вследствие индуктивного эффекта. Такие заместители оттягивают электронную плотность на себя и на них возникает отрицательный индуктивный эффект (-I). Оттягивание электронной плотности приводит к повышению кислотности кислоты. Электронодонорные заместители создают положительный индуктивный заряд.

С чем реагируют карбоновые кислоты

1. Образование солей. Реагирование с основными оксидами, солями слабых кислот и активными металлами:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты – слабые, т.к. минеральные кислоты вытесняют их из соответствующих солей:

С чем реагируют карбоновые кислоты

2. Образование функциональных производных карбоновых кислот:

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

3. Сложные эфиры при нагревании кислоты со спиртом в присутствие серной кислоты – реакция этерификации:

С чем реагируют карбоновые кислоты

4. Образование амидов, нитрилов:

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

3. Свойства кислот обуславливаются наличием углеводородного радикала. Если протекает реакция в присутствие красного фосфора, то образует следующий продукт:

С чем реагируют карбоновые кислоты

4. Реакция присоединения.

С чем реагируют карбоновые кислоты

5. Окислительно-восстановительные реакции. При восстановлении в присутствие катализаторов:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Исключение: муравьиная кислота:

С чем реагируют карбоновые кислоты

6. Реакция серебряного зеркала:

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

8. Декарбоксилирование. Реакцию проводят сплавлением щелочи с солью щелочного металла карбоновой кислоты:

С чем реагируют карбоновые кислоты

9. Двухосновная кислота легко отщепляет СО2 при нагревании:

Источник

С чем реагируют карбоновые кислоты

Для насыщенных монокарбоновых кислот характерна высокая реакционная способность. Она определяется в основном наличием в их структуре карбоксильной группы.

Карбоксильная группа представляет собой сопряженную систему, в которой неподеленная пара электронов атома кислорода гидроксильной группы вступает в сопряжение с π-электронами карбонильной группы (р,π-сопряжение). Вследствие +М-эффекта со стороны группы –ОН электронная плотность в сопряженной системе смещена в сторону атома кислорода карбонильной группы С чем реагируют карбоновые кислотынеподеленные пары электронов которого не участвуют в сопряжении. В результате смещения электронной плотности связь О-Н оказывается сильно поляризованной (по сравнению со спиртами и фенолами), что приводит к появлению в карбоксильной группе ОН-кислотного центра.

Но в то же время за счет +М-эффекта со стороны группы –ОН в молекулах карбоновых кислот в некоторой степени уменьшается частичный положительный заряд (δ+) на атоме углерода карбонильной группы по сравнению с альдегидами и кетонами.

Кроме того, вследствие –I-эффекта карбоксильной группы в молекуле карбоновой кислоты происходит смещение электронной плотности с углеводородного остатка, что приводит к появлению СН-кислотного центра у α-углеродного атома.

Исходя из строения, в молекулах карбоновых кислот можно выделить реакционные центры, определяющие возможные реакции с их участием. С чем реагируют карбоновые кислоты

1. Кислотные свойства кабоновых кислот проявляются в реакциях с основаниями за счет ОН-кислотного центра.

2. С участием электрофильного центра (атома углерода карбоксильной группы) происходят реакции нуклеофильного замещения в карбоновых кислотах и их функциональных производных.

3. Основный центр – карбонильная группа (оксогруппа) со своей электронной парой – протонируется на стадии катализа в реакциях нуклеофильного замещения.

4. СН-кислотный центр определяет возможность замещения атома водорода в алкильном радикале и реакции конденсации.

Карбоновые кислоты вступают в реакции с различными веществами и образуют разнообразные соединения, среди которых большое значение имеют функциональные производные, т.е. соединения, полученные в результате реакций по карбоксильной группе.

С чем реагируют карбоновые кислоты

I. Реакции с разрывом связи О-Н

(кислотные свойства карбоновых кислот обусловлены подвижностью атома водорода карбоксильной группы и их способностью отщеплять его в виде протона)

Предельные монокарбоновые кислоты обладают всеми свойствами обычных кислот.

Карбоновые кислоты изменяют окраску индикаторов.

С чем реагируют карбоновые кислоты

1. Диссоциация

В водных растворах монокарбоновые кислоты ведут себя как одноосновные кислоты: они диссоциируют с образованием протона (Н + ) и кислотного остатка (карбоксилат-иона):

С чем реагируют карбоновые кислоты

Уравнение реакции, учитывающее участие молекулы воды:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Растворы карбоновых кислот изменяют окраску индикаторов, имеют кислый вкус, проводят электрический ток.

В карбоксилат-ионе оба атома кислорода равноценны, а отрицательный заряд равномерно делокализован (рассредоточен) между ними.

С чем реагируют карбоновые кислоты

В результате делокализации отрицательного заряда карбоксилат-ион обладает высокой устойчивостью. Сила кислоты определяется устойчивостью образующегося аниона, поэтому карбоновые кислоты превосходят по кислотным свойствам спирты и фенолы, где возможность делокализации заряда в анионе меньшая.

Тем не менее, монокарбоновые кислоты являются слабыми кислотами. Наиболее сильной в гомологическом ряду насыщенных кислот является муравьиная кислота, в которой группа –СООН связана с атомом водорода.

Заместители, присутствующие в молекуле карбоновой кислоты, сильно влияют на ее кислотность вследствие оказываемого ими индукционного эффекта.

Алкильные радикалы, связанные с карбоксильной группой, обладают положительным индукционным эффектом (+І). Они отталкивают от себя электронную плотность, тем самым уменьшая частичный положительный заряд (δ+) на атоме углерода карбоксильной группы. Положительный индукционный эффект возрастает по мере увеличения длины углеводородного радикала, что в свою очередь ослабляет полярность связи О-Н. Алкильные группы понижают кислотность.

В гомологическом ряду предельных монокарбоновых кислот кислотные свойства уменьшаются от муравьиной кислоты к высшим карбоновым кислотам.С чем реагируют карбоновые кислоты

Такие заместители, как хлор или фенильный радикал, оттягивают на себя электронную плотность и, следовательно, вызывают отрицательный индукционный эффект ( I). Оттягивание электронной плотности от карбоксильного атома водорода приводит к повышению кислотности карбоновой кислоты.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты – слабые электролиты. Равновесие процесса диссоциации сильно смещено влево, об этом свидетельствует тот факт, что даже сильноразбавленные водные растворы кислот имеют резкий запах.

Видеоопыт «Растворимость в воде различных карбоновых кислот»

Видеоопыт «Карбоновые кислоты — слабые электролиты»

2. Образование солей

Карбоновые кислоты проявляют все свойства минеральных кислот. Карбоновые кислоты при взаимодействии с активными металлами, основными оксидами, основаниями и солями слабых кислот образую соли.

а) взаимодействие с активными металлами

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Цинк и уксусная кислота

Карбоновые кислоты реагируют с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода.

Видеоопыт «Взаимодействие уксусной кислоты с металлами»

б) взаимодействие c ос­но­ва­ни­я­ми (реакция нейтрализации)

С чем реагируют карбоновые кислоты

Видеоопыт «Взаимодействие уксусной кислоты с раствором щелочи»

в) взаимодействие с ос­нов­ны­ми и амофтерными ок­си­да­ми

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Оксид меди(II) и уксусная кислота

Видеоопыт «Взаимодействие уксусной кислоты с оксидом меди (II)»

г) взаимодействие с со­ля­ми более сла­бых кис­лот

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Видеоопыт «Взаимодействие уксусной кислоты с карбонатом натрия»

д) взаимодействие с аммиаком или гидроксидом аммония

С чем реагируют карбоновые кислоты

Названия солей составляют из названий остатка RCOO– (карбоксилат-иона) и металла. Например, CH3COONa – ацетат натрия, (HCOO)2Ca – формиат кальция, C17H35COOK – стеарат калия и т.п.

Отличие карбоновых кислот от минеральных заключается в возможности образования ряда функциональных производных.

Видеоопыт «Свойства карбоновых кислот»

Свойства солей карбоновых кислот

1) Взаимодействие с сильными кислотами

Карбоновые кислоты – слабые, поэтому сильные минеральные кислоты вытесняют их из соответствующих солей.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Из неорганических кислот лишь угольная кислота слабее рассматриваемых кислот и может вытесняться ими из её солей — карбонатов и гидрокарбонатов.

2) Гидролиз по аниону

Натриевыс и калиевые соли карбоновых кислот в водных растворах находятся частично в гидролизованном состояния.

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Этим объясняется щелочная реакция мыльного раствора.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Видеоопыт «Гидролиз ацетата натрия»

3) Электролиз солей активных металлов (реакция Кольбе)

Одним из применений солей карбоновых кислот является электролиз их водных растворов, в результате которого образуются насыщенные углеводороды:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Электролизом раствора соли карбоновой кислоты можно получить алкан с удлиненной цепью.

4) Пиролиз солей карбоновых кислот

При пиролизе (термическое разложение) кальциевых, бариевых солей карбоновых кислот образуются соответствующие карбонильные соединения. Из смешанной соли муравьиной и другой карбоновой кислоты получают альдегиды, а в остальных случаях образуются кетоны:

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

4) Декарбоксилирование солей щелочных металлов (реакция Дюма)

В процессе сплавления солей карбоновых кислот с твердой щелочью происходит расщепление углеродной связи и образуются алканы с числом атомов углерода на один меньше, чем у исходной кислоты:

С чем реагируют карбоновые кислоты

II. Реакции с разрывом связи C

Пониженная электронная плотность (δ+) на атоме углерода в карбоксильной группе обусловливает возможность реакций нуклеофильного замещения группы –ОН с образованием функциональных производных карбоновых кислот (сложных эфиров, амидов, ангидридов и галогенангидридов).

С чем реагируют карбоновые кислоты

1. Взаимодействие со спиртами с образованием сложных эфиров (реакция этерификации)

Карбоновые кислоты при нагревании в присутствии кислотного катализатора реагируют со спиртами, образуя сложные эфиры:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Механизм этой реакции был установлен методом меченых атомов. С этой целью использовали спирт, меченный изотопом кислорода 18 О. После реакции изотоп кислорода был обнаружен в молекуле сложного эфира.

С чем реагируют карбоновые кислоты

2. Взаимодействие с аммиаком с образованием амидов

Амиды получают из карбоновых кислот и аммиака через стадию образования аммониевой соли, которую затем нагревают:

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Вместо карбоновых кислот чаще используют их галогенангидриды:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Амиды образуются также при взаимодействии карбоновых кислот (их галогенангидридов или ангидридов) с органическими производными аммиака (аминами):

С чем реагируют карбоновые кислоты

Амиды играют важную роль в природе. Молекулы природных пептидов и белков построены из α-аминокислот с участием амидных групп — пептидных связей.

3. Взаимодействие с галогенидами фосфора или тионилхлоридом с образованием галогенангидридов карбоновых кислот

Наибольшее значение имеют хлорангидриды. Хлорирующие реагенты –галогениды фосфора PCl3, PCl5, тионилхлорид SOCl2.

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Для получения хлорангидридов чаще используют тионилхлорид, так как в этом случае образуются газообразные побочные продукты.

Галогенангидриды карбоновых кислот — весьма реакционноспособные вещества, широко применяемые в органическом синтезе.

4. Образование ангидридов кислот (межмолекулярная дегидратация)

Ангидриды кислот образуются в результате межмолекулярной дегидратации кислот при их нагревании в присутствии оксида фосфора (V) в качестве водоотнимающего средства.

Вещества, которые образуются при отщеплении воды от органических кислот, называются ангидридами.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Смешанные ангидриды карбоновых кислот можно получить при взаимодействии хлорангидрида одной кислоты с безводной солью другой карбоновой кислоты:С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

Муравьиная кислота не образует ангидрида. Дегидратация ее приводит к образованию оксида углерода (II).

Наиболее широкое применение находит уксусный ангидрид. Большое количество его расходуется для синтеза ацетилцеллюлозы, которая идет на изготовление искусственного шелка. Уксусный ангидрид используется также для получения аспирина.

III. Реакции с разрывом связи C-Н у ɑ-углеродного атома

(реакции с участием радикала)

1. Реакции замещения (с галогенами)

Атомы водорода у ɑ-углеродного атома более подвижны, чем другие атомы водорода в радикале кислоты и могут замещаться на атомы галогена с образование ɑ-галогенкарбоновых кислот.

Карбоновые кислоты взаимодействуют с галогенами в присутствии красного фосфора (реакция Геля-Фольгарда-Зелинского):

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

2-Хлорпропионовая кислота – промежуточный продукт для получения аминокислот. Действием на 2-хлорпропионовую кислоту аммиака получают 2-аминопропионовую кислоту (аланин):

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислотыПри пропускании хлора через кипящую уксусную кислоту в присутствии красного фосфора образуется кристаллическое вещество – хлоруксусная кислота:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Дальнейшее хлорирование приводит к образова­нию дихлоруксусной и трихлоруксусной кислот:

С чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты
IV. Реакции окисления (горение)

В атмосфере кислорода карбоновые кислоты сгорают с образованием оксида углерода (IV) СО2 и Н2О:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Видеоопыт «Горение уксусной кислоты на воздухе»

В отличие от альдегидов, карбоновые кислоты достаточно устойчивы к действию даже такого сильного окислителя, как перманганат калия. Исключение составляет муравьиная кислота, которая проявляет восстановительные свойства благодаря наличию альдегидной группы.

V. Реакции каталитического восстановления

Карбоновые кислоты с трудом восстанавливаются каталитическим гид-рированием, однако при взаимодействии с алюмогидридом лития (LiAlH4) или дибораном (В2Н6) восстановление осуществляется достаточно энергично:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Особенности строения и свойства муравьиной кислоты

С чем реагируют карбоновые кислотыМуравьиная (метановая) кислота НСООН по своему строению и свойствам отличается от остальных членов гомологического ряда предельных монокарбоновых кислот.

В отличие от других карбоновых кислот в молекуле муравьиной кислоты функциональная карбоксильная группа С чем реагируют карбоновые кислоты

связана не с углеводородным радикалом, а с атомом водорода. Поэтому муравьиная кислота является более сильной кислотой по сравнению с другими членами своего гомологического ряда.

Все предельные карбоновые кислоты устойчивы к действия концентрированной серной и азотной кислот. Но муравьиная кислота при нагревании с концентрированной серной кислотой разлагается на воду и монооксид углерода (угарный газ).

1. Разложение при нагревании

При нагревании с концентрированной H2SO4 муравьиная кислота разлагается на оксид углерода (II) и воду:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Данную реакцию используют в лаборатории для получения чистого оксида углерода (II).

Видеоопыт «Разложение муравьиной кислоты»

Молекула муравьиной кислоты, в отличие от других карбоновых кислот, наряду с карбоксильной группой содержит в своей структуре и альдегидную группу.

С чем реагируют карбоновые кислоты

Поэтому муравьиная кислота вступает в реакции, характерные как для кислот, так и для альдегидов. Как и альдегиды, НСООН проявляет восстановительные свойства. Проявляя свойства альдегида, муравьиная кислота легко окисляется до угольной кислоты:

С чем реагируют карбоновые кислоты

2. Окисление перманганатом калия

С чем реагируют карбоновые кислоты

Видеоопыт «Окисление муравьиной кислоты раствором перманганата калия»

Муравьиная кислота окисляется аммиачным раствором Ag2О и гидроксидом меди (II) Cu (OH)2, т.е. дает качественные реакции на альдегидную группу!

3. Реакция «серебряного зеркала»

С чем реагируют карбоновые кислоты

или в упрощенном видеС чем реагируют карбоновые кислоты

С чем реагируют карбоновые кислоты

4. Окисление гидроксидом меди (II)

С чем реагируют карбоновые кислоты

5. Окисление хлором, хлоридом ртути

Муравьиная кислота окисляется и другими окислителями (Сl2, HgCl2).

С чем реагируют карбоновые кислоты

Формиаты щелочных металлов при сплавлении образуют соли щавелевой кислоты — оксалаты:

С чем реагируют карбоновые кислоты

Видеоопыт «Взаимодействие бромной воды с олеиновой кислотой»

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *