органичната химия

карбоксилова киселина

класификация

Органичният карбоксилна киселина се характеризира с наличието на -СООН карбоксилната група. Карбоксилни киселини са класифицирани в зависимост от броя на карбоксилни групи в структурата и въглеводороден радикал. В зависимост от броя на карбоксилни групи е разделен на един, два, три или полиосновна. В зависимост от въглеводород радикал на структурата разделен от ограничаващите киселини, ненаситени и ароматни. Радикалите включени в киселината могат да бъдат циклични или ациклични.

Ограничаване едноосновни киселини

Ограничаване едноосновен карбоксилна киселина за образуване на хомоложна серия с обща формула H2N Cn 2 (п = 1,2,3). Или Cn H2N + 1 COOH (п = 0,1,2.). Изомерия ограничаване монокарбоксилни киселини дължат само изомерия въглеводороден радикал. Формули и имената на някои киселини, са дадени в таблицата по-долу:

Ограничаване карбоксилна киселина

физични свойства

Долна киселина (мравчена, оцетна, пропионова) - ostropahnuschie безцветна течност киселина с въглеродно число 4-9 - маслена течност с неприятна миризма, броят на въглеродните атоми по-големи от 10 - твърди вещества. Киселина разтворимост във вода намалява значително с увеличаване на броя на въглеродните атоми в молекулата. увеличение киселина обратен хладник температура като се увеличава молекулно тегло, температурата на кипене на киселини, съдържащи същия брой въглеродни атоми и имащи права верига радикал, по-висока от киселини с разклонена радикал. Киселина се вари в значително по-високи температури, отколкото техните съответни алкохоли. Това е свързано със значително по-големи молекули асоциация киселина.

химични свойства

Реакции киселини в резултат карбоксилна група

Преразпределението на електронната плътност в карбоксилната група е показана по-долу:

В резултат полярността на О-Н е толкова голям, че относително лесно потоци киселина дисоциация:

Полученият анион е повишена стабилност поради резонанс:

Силата на карбоксилни киселини зависи от радикал свързан с карбоксилната група и се определя от положителен заряд в карбоксилния въглероден атом. С увеличаването на силата на зареждане киселина се увеличава с намаляване - намалява. От друга страна, размера на тази такса се определя от признаците на ефекти (индуктивни и мезомерни), упражнявани с радикала. Тъй като положителен индуктивен ефект на въглеводороден радикал се увеличава с увеличаване на въглеродно число и с повишена разклонен радикал сила съответните карбоксилни киселини намалява. Мравчена киселина е средно якост киселини, всички други ограничаване едноосновен киселина - слаб. водоразтворим киселина в разтвора създава кисела среда достатъчно, за да промени цвета на индикатора.

1. Карбоксилни киселини реагират с метали, метални оксиди и хидроксиди да образуват соли:

Карбоксилни киселини силни от въглена киселина, така че те са в състояние да се разложи карбонатите:

2. акт на халогениди на карбоксилни киселини с фосфор или тионилхлорид хидроксилна на карбоксилната група се замества с халоген, и се образуват киселинни халогениди:

3. Тъй като алкохоли, карбоксилни киселини влизат в реакция на естерификация. в резултат на което се образуват естери. Реакцията се осъществява обратимо в кисела среда. Естерификация катализатор са минерални киселини като сярна. В първия етап на реакцията е протониран кислород на карбоксилен:

След това, полученият катион претърпява нуклеофилна атака от молекула алкохол:

Междинно съединение обратимо комплекс може да загуби молекула вода и протон реакции за образуване на естер:

В алкална среда естер необратимо хидролизира до получаване на алкохол и соли на изходната киселина. Тази реакция се нарича осапунване на естера.

4. Карбоксилни киселини образуват функционални производни от тях. които включват халогениди, естери, анхидриди, амиди, нитрили и киселини. Анхидриди, амиди и нитрили директно често не могат да бъдат получени от киселини, обаче, се използват косвени методи.

Анхидриди на киселини се получават чрез нагряване и халид киселина натриева сол, например:

Амиди образувани чрез третиране на киселинни халогениди с амоняк:

суха дестилация (отопление) амониеви соли на карбоксилни киселини:

или непълна хидролиза на нитрили киселини:

Нитрилите са получени чрез нуклеофилно заместване на халогенен атом циано група:

дехидратиране на амид или киселина оксид фосфорен (V) при нагряване:

Повечето реакции, включващи функционални производни на постъпления карбоксилни киселини чрез нуклеофилно заместване SN 1 и SN 2, където функционалните производни са субстрати. Например, в разредени водни разтвори на киселинни хлориди хидролиза се извършва за предпочитане от SN един механизъм, първата, която е най-бавната етап (а именно, този етап определя скоростта на целия процес) се дисоциират изходна киселина хлорид:

Във втория етап трябва да бъде бързо нуклеофилна атака на водни молекули при въглерод карбоксил, и след напускане на протонната форма на крайния продукт хидролиза - карбоксилна киселина:

Когато бимолекулярен нуклеофилно заместване SN 2 атака и поддържане на хлоридни йони става едновременно:

Бимолекулярен механизъм преобладава при ниско съдържание на вода в реакционната система. По-долу са някои нуклеофилна заместителна реакция с функционални производни на киселини.

киселинни халогениди се разграждат с вода (хидролиза):

взаимодействат с алкохоли до образуване естери (алкохолиза):

Естерите и получени чрез взаимодействие на халогениди с алкоксиди:

Реакцията на киселинни халогениди от анхидриди на карбоксилни киселини, соли се образуват, могат да бъдат получени по този начин и смесени анхидриди, с различни киселини остатъци:

Действието на амоняк до киселинни халогениди (амонолиза) амиди се получават:

Под действието на киселинни халогениди пероксиди образуват ацилови пероксиди:

киселинни анхидриди чрез нагряване хидролизира с вода:

при нагряване са подложени на алкохолиза с алкохол при което се образува естер и киселина:

Под действието на амоняк настъпва амонолиза анхидрид, в резултат на сол на киселина и амид:

киселинни амиди се хидролизира чрез нагряване с обратен хладник с водни разтвори на киселини и основи

Водороден атом в амино групата може да бъде заместена метален амид, например:

Получаване на киселините

Киселина може да се получи по следните начини:

1. окисляване на първични алкохоли, например:

2. Окисляване на алдехиди чрез различни окислителни агенти, като хромова смес, калиев перманганат, diamminserebra хидроксид, кислород - в реакционната схема е показан като окислител [O]:

3. Хидролиза анхидриди, халогениди и нитрили киселини.

4. Използване на органометални съединения, например:

5. Използване на органомагнезиеви съединения:

Обект свойства на мравчена киселина

Мравчена киселина проявява свойства на алдехид и киселина, като Той съдържа и карбоксилна група (кръг в синьо) и алдехид (описан в червено):

Мравчена киселина - добър редуктор:

НСООН + [Ag (NH3) 2] OH Ag + СО2 + Н 2О - сребро огледало реакция НСООН + HgCl2 Hg + СО2 + 2HCl

При нагряване с концентрирана сярна киселина, мравчена киселина, обезводнени да образуват СО:

Мравчена киселина образува ортоестери - естери нестабилна ortoformy киселина:

Етилов естер ortrumuravinoy наречен орто-мравчена киселина.

Орто-мравчена киселина се получава чрез кипене на натриев етоксид чрез взаимодействие с хлороформ:

естер кондензация

Естер кондензация (за Klyayzenu) тече под действието на алкоксиди на алкални метали на естери на карбоксилни киселини. Алкохолат аниони, получени от дисоциацията:

позиция на абстрахиране протон от киселина радикал на естера:

Полученият анион нуклеофилно атакува карбоксилния въглероден атом на друга молекула на естер:

Получените алкоксидни анионни разцепва йон и става кондензационен продукт на:

който е естер на (в този пример - етил) 3-oxoacids. По този начин могат да бъдат получени от етил ацетат ацетоцетната киселина (етилов естер на 3-оксобутанова киселина). постъпления кондензационни естери и кетони при такива условия, при които кетона действа като metileknovoy компоненти и естер - като карбонил. Когато кондензацията е Klyayzenu етилацетат и ацетон образува ацетилацетон - 2,4-пентандион.