Нагреванием смеси оксида углерода (II) и метанола на катализаторе под давлением

Вопросы к занятию

Вопрос 1: Электронное строение карбоксильной группы.

Карбоксильная группа представляет собой р,π – сопряженную систему, возникающую в результате взаимодействия р-орбитали атома кислорода гидроксильной группы с р-орбиталью атома углерода карбоксильной группы:

В карбоновых кислотах атом кислорода карбонильной группы смещает к себе электронную плотность от атомов кислорода гидроксильной группы, увеличивая полярность связи в группе O–H, а следовательно, легкость отрыва атома водорода.

В карбоновых кислотах можно выделить несколько реакционных центров:

– ОН – кислотный центр, за счет которого карбоновые кислоты проявляют кислотные свойства в реакциях с основаниями;

– электрофильный центр – атом углерода карбоксильной группы, при участии которого карбоновые кислоты и их функциональные производные вступают в реакции нуклеофильного замещения;

-основный центр – оксогруппа с неподеленной парой электронов, которая протонируется на стадии катализа в реакциях нуклеофильного замещения, чем активирует электрофильный центр молекулы;

– СН- кислотный центр – возникающий у α – атома углерода за счет индуктивного эффекта карбоксильной группы.

Вопрос 2: Кислотность и основность карбоновых кислот с точки зрения протолитической теории.

Диссоциация кислот. Карбоновые кислоты, вследствие большой полярности и поляризуемости связи О–Н, проявляют кислотные свойства. В водных растворах происходит диссоциация этой связи с образованием протона и аниона (карбоксилат-аниона):

Степень диссоциации карбоновых кислот различна. Самой сильной кислотой является муравьиная, в которой карбоксил не связан с радикалом. Степень диссоциации органических кислот по сравнению с неорганическими значительно меньшая. Поэтому они являются слабыми кислотами, но обладают более сильными кислотными свойствами, чем спирты и фенолы. Это объясняется влиянием карбонильной группы. Анион карбоксильной группы более стабилен, чем алкокси-анион, за счет сопряжения. В карбоксилат-анионе происходит полная делокализация π-электронной плотности, вследствие чего отрицательный заряд распределен поровну между двумя атомами кислорода:

Вопрос 3: Влияние на кислотность карбоновых кислот структуры органического заместителя в молекуле кислоты.

Ответ:

На кислотные свойства карбоновых кислот оказывает влияние строение органического радикала. Электроноакцепторные заместители оттягивают электронную плотность на себя, способствуя повышению частичного положительного заряда на атоме углерода, и усиливают кислотные свойства карбоновых кислот. Электронодонорные заместители – ослабляют кислотные свойства карбоновых кислот, т.к. снижают заряд на карбоксильном атоме углерода. Например, в предложенном ряду понижение кислотных свойств происходит следующем порядке:

СН₂Сl – COOH > CH₃ – COOH > CH₃– CH₂ – COOH

Органические кислоты, так же как и неорганические, дают характерные реакции на индикаторы.

Константы диссоциации карбоновых кислот

Формула кислоты	Ka (при 25°С)

HCOOH	1,77^.10^-4
CH₃COOH	1,7^.10^-5
CH₃CH₂COOH	1,64^.10^-5
CH₃(CH₂)₂COOH	1,54^.10^-5
CH₃(CH₂)₃COOH	1,52^.10^-5
CH₃(CH₂)₄COOH	1,43^.10^-5
CH₃(CH₂)₆COOH	1,28^.10^-5
CH₃(CH₂)₈COOH	1,43^.10^-5
C₆H₅COOH	1,43^.10^-5
НООС–COOH	K₁=5,9^.10^-2 K₂=6,4^.10^-5
CH₃(CH₂)₁₄COOH	3,46^.10^-7

Вопрос 4: Классификация, изомерия и номенклатура карбоновых кислот.

Классификация карбоновых кислот

Карбоновые кислоты классифицируют по двум структурным признакам: по числу карбоксильных групп различают одно-, двух-, трех - и полиосновные карбоновые кислоты. Число карбоксильных групп определяет основность кислот.

В зависимости от строения углеводородного радикала карбоновые кислоты могут быть алифатическими (насыщенные и ненасыщенные), алициклические и ароматические (карбоциклические и гетероциклические).

Общая формула предельных одноосновных кислот: С_nH₂_n₊₁COOH (или С_nH₂_nO₂).

По числу карбоксильных групп кислоты подразделяются на:

o одноосновные (монокарбоновые)

Например:

o многоосновные (дикарбоновые, трикарбоновые и т.д.).

По характеру углеводородного радикала различают кислоты:

o предельные (например, CH₃CH₂CH₂COOH);

o непредельные (CH₂=CHCH₂COOH);

o ароматические (RC₆H₄COOH).

Номенклатура карбоновых кислот

Для составления названий карбоновых кислот применяются различные виды номенклатуры. Используются названия, составленные по номенклатуре ИЮПАК, рационально-функциональная номенклатура, но наиболее распространены тривиальные названия, сложившиеся исторически. Многие из них связаны с наименованием продуктов, из которых они первоначально были выделены или в которых были обнаружены. Например, муравьиную кислоту получили из муравьев, уксусную – из укуса. По номенклатуре ИЮПАК к названию предельного углеводорода, соответствующего главной углеродной цепи, включая углерод карбоксила, добавляется окончание –оваякислота. Так, например, муравьиная кислота – метановая кислота, уксусная – этановая, пропионовая – пропановая и т. д. Нумерацию атомов углерода главной цепи начинают от карбоксильной группы.

Таблица 1

Основные карбоновые кислоты

Название	Формула кислоты
кислоты	её соли (эфиры)
муравьиная	метановая	формиат	HCOOH
уксусная	этановая	ацетат	CH₃COOH
пропионовая	пропановая	пропионат	CH₃CH₂COOH
масляная	бутановая	бутират	CH₃(CH₂)₂COOH
валериановая	пентановая	валерат	CH₃(CH₂)₃COOH
капроновая	гексановая	гексанат	CH₃(CH₂)₄COOH
каприловая	октановая	октаноат	CH₃(CH₂)₆COOH
каприновая	декановая	деканоат	CH₃(CH₂)₈COOH
акриловая	пропеновая	акрилат	CH₂=CH-COOH
бензойная	бензойная	бензоат	C₆H₅COOH
щавелевая	этандиовая	оксалат	НООС -COOH
пальмитиновая	гексадекановая	пальмитат	CH₃(CH₂)₁₄COOH
стеариновая	октадекановая	стеарат	CH₃(CH₂)₁₆COOH

Названия ароматических кислот производят от бензойной кислоты, например:

Изомерия карбоновых кислот

В гомологическом ряду карбоновых кислот возможно наличие следующих видов изомерии:

1. Изомерия углеводородной цепи. Этот вид изомерии начинается с бутановой кислоты (С₃Н₇СООН), которая существует в виде двух изомеров: масляной кислоты и изомасляной (2-метилпропановой) кислоты.

2.Изомерия положения кратной связи. Характерна для непредельных карбоновых кислот:

3. Геометрическая, цис-, транс- изомерия, например:

4. Межклассовая изомерия. Класс карбоновых кислот по составу изомерен сложным эфирам карбоновых кислот. Например, для масляной кислоты (СН₃СН₂СН₂СООН) изомерен метиловый эфир пропановой кислоты (СН₃СН₂СООСН3) и этиловый эфир уксусной кислоты (СН₃СООСН₂СН₃).

Вопрос 5: Химические свойства карбоновых кислот. Механизм реакции этерификации.

Образование солей. Карбоновые кислоты обладают свойствами, характерными для минеральных кислот. Они реагируют с активными металлами, основными оксидами, основаниями, солями слабых кислот.

2СH₃COOH + Mg → (CH₃COO)₂Mg + H₂

2СH₃COOH + СaO → (CH₃COO)₂Ca + H₂O

H-COOH + NaOH → H-COONa + H₂O

2СH₃CH₂COOH + Na₂CO₃ → 2CH₃CH₂COONa + H₂O + CO₂

СH₃CH₂COOH + NaHCO₃ → CH₃CH₂COONa + H₂O + CO₂

Карбоновые кислоты слабее многих сильных минеральных кислот (HCl, H₂SO₄ и т.д.) и поэтому вытесняются ими из солей.

Реакции нуклеофильного замещения.
Образование функциональных производных карбоновых кислот

Карбоновые кислоты проявляют высокую реакционную способность. Они 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. Одной из важнейших групп реакций, характерных для карбоновых кислот, являются реакции нуклеофильного замещения у sp²-гибридизованного атома углерода карбоксильной группы. В результате этих реакций гидроксильная группа замещается на другой нуклеофил. По отношению к нуклеофилу эти реакции могут рассматриваться как реакции ацилирования, поскольку сопровождаются введением в молекулу нуклеофила ацильной группы R–CO-. Важнейшими ацильными группами являются НСО–формил, СН₃СО– ацетил, С₆Н₅СО– бензоил.

1. Образование галогенангидридов. При взаимодействии карбоновых кислот с галогенидами фосфора (III) и (V), с фофорилхлоридом РОСl₃, с хлористым тионилом SOCl₂, образуются хлорангидриды кислот:

Ангидриды. Под действием сильных водоотнимающих средств, например, оксида фосфора (V), карбоновые кислоты превращаются в ангидриды:

Ангидриды некоторых дикарбоновых кислот могут образовываться при нагревании и в отсутствие водоотнимающих средств:

Образование амидов. Карбоновые кислоты, реагируя с первичными аминами (R–NH₂) или вторичными (R₂NH), вначале образуют аммониевые соли, которые при нагревании выше их температуры плавления внутримолекулярно отщепляют молекулу воды и превращаются в амиды:

Вместо карбоновых кислот чаще используют их галогенангидриды:

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

Сложные эфиры. Cложные эфиры могут быть получены при взаимодействии карбоновых кислот со спиртами (реакция этерификации). Катализаторами являются минеральные кислоты.

Механизм этой реакции можно объяснить следующим образом: спирты – слабые нуклеофилы, поэтому необходим кислотный катализ (для протонирования карбонильного атома кислорода.). Гидроксильная группа не присоединяет протон, т.к. неподеленная пара электронов ее атома кислорода находится в сопряжении с карбонильной группой. Образовавшийся карбокатион (I) обладает более сильными электрофильными свойствами, чем исходная карбоновая кислота, и поэтому может присоединить даже такой слабый нуклеофил, как молекулу спирта. В образовавшемся катионе (II) происходит перенос протона к одной из гидроксильных групп, при этом формируется стабильная уходящая группа – молекула воды. После отщепления воды от оксониевого иона (III) возврата катализатора образуется сложный эфир:

Данная реакция обратима. Обратный процесс – расщепление сложного эфира при действии воды с образованием карбоновой кислоты и спирта – называют гидролизом сложного эфира. Гидролиз в присутствии щелочи протекает необратимо (т.к. образующийся отрицательно заряженный карбоксилат-анион RCOO^– не вступает в реакцию с нуклеофильным реагентом – спиртом).

Эта реакция называется омылением сложного эфира.

Эфиры низших карбоновых кислот и низших одноатомных спиртов имеют приятный запах цветов, ягод и фруктов. Эфиры высших одноосновных кислот и высших одноатомных спиртов – основа природных восков. Например, пчелиный воск содержит сложный эфир пальмитиновой кислоты и мирицилового спирта (мирицилпальмитат). Этилформиат НСООС₂Н₅ и этилацетат Н₃СООС₂Н₅ используются как растворители целлюлозных лаков (на основе нитроцеллюлозы и ацетилцеллюлозы). Сложные эфиры на основе низших спиртов и кислот используют в пищевой промышленности при создании фруктовых эссенций, а сложные эфиры на основе ароматических спиртов – в парфюмерной промышленности.

Таблица 4

Некоторые сложные эфиры, обладающие фруктовым или цветочным ароматом (фрагменты исходных спиртов в формуле соединения и в названии выделены жирным шрифтом)

Формула сложного эфира	Название	Аромат
СН₃СООС₄Н₉	Бутилацетат	грушевый
С₃Н₇СООСН₃	Метиловый эфир масляной кислоты	яблочный
С₃Н₇СООС₂Н₅	Этиловый эфир масляной кислоты	ананасовый
С₄Н₉СООС₂Н₅	Этиловый эфир изовалериановой кислоты	малиновый
С₄Н₉СООС₅Н₁₁	Изоамиловый эфир изовалериановой кислоты	банановый
СН₃СООСН₂С₆Н₅	Бензилацетат	жасминовый
С₆Н₅СООСН₂С₆Н₅	Бензилбензоат	цветочный

Реакции галогенирования С-Н кислотного центра радикала

Электроноакцепторный центр карбоксильной группы повышает подвижность атомов водорода, связанных с –углеродным атомом, и склонность этого атома углерода к окислительно-восстановительным превращениям. В результате галогенирования карбоновых кислот атомы галогена входят в положение:

	
CH₃- CH₂-COOH +Br₂ +hυ + PCl₃→ CH₃	-CH-COOH + HBr I Br

Галогенозамещенные кислоты – более сильные кислоты, чем исходные. Например, трихлоруксусная кислота примерно в 10 тыс. раз сильнее уксусной. Они используются для получения оксикислот, аминокислот и других соединений.

Гидролиз всех функциональных производных карбоновых кислот (ангидридов, хлорангидридов, сложных эфиров и др.) приводит в кислой среде к исходным карбоновым кислотам, а в щелочной среде – к их солям. Реакционную способность функциональных производных карбоновых кислот можно показать схемой:

Вопрос 6: Хлорангидрнды, ангидриды, амиды и нитрилы производные

карбоновых кислот.

Функциональные производные, подобно карбоновым кислотам, также способны вступать в реакции ацилирования, что приводит к образованию других функциональных производных карбоновых кислот.

Ацилирующая способность функциональных производных зависит от природы нуклеофила и стабильности уходящей группы (чем стабильнее анион, тем выше реакционная способность функционального производного).

Наибольшей ацилирующей активностью обладают галогенангидриды и ангидриды, т. к. их ацильные остатки соединены со стабильными уходящими группами – галогенид -ионами и анионами карбоновых кислот. Сложные эфиры и амиды проявляют более низкую ацилирующую способность, потому что алкоксид - и амид -ионы не являются стабильными:

Амиды являются одними из самых устойчивых к гидролизу функциональных производных карбоновых кислот, благодаря чему широко распространены в природе.

К амидам кислот относится мочевина. Это конечный продукт азотистого обмена в организме человека и животных. Образуется при распаде белков и выделяется вместе с мочой. Мочевину можно рассматривать как полный амид угольной кислоты:

Мочевина, или карбамид, – белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Впервые была получена немецким ученым Велером в 1828г. из цианата аммония:

NH₄OCN→NH₂ – CO – NH₂

Это первое органическое соединение, полученное синтетическим путем. В промышленности мочевину получают из окиси углерод (IV) и аммиака при нагревании (150°) и высоком давлении:

CO₂+ 2NH₃ → NH₂–CO–NH₂∙H₂O

Мочевина – ценное высококонцентрированное азотное удобрение (46,6% азота), широко используется в сельском хозяйстве. Как источник азота, ее добавляют в корм животным. Применяется также как исходное вещество для получения мочевиноформальдегидных смол и лекарственных веществ (люминала, веронала и др.)

Амиды играют важную роль в природе. Молекулы природных пептидов и белков построены из αаминокислот с участием амидных групп – пептидных связей. Многие амиды применяются в качестве лекарственных средств:

парацетамол фенацетин

Нитрилы карбоновых кислот, цианистые соединения, RC ≡ N, органические производные синильной кислоты. Низшие алифатические нитрилы — жидкости с неприятным запахом, высшие — твёрдые кристаллические вещества, простейший ароматический нитрил бензонитрил — бесцветная жидкость с приятным запахом горького миндаля

Электронное строение нитрилов может быть представлено с помощью резонансных структур:

В соответствии с этим нитрилы вступают в реакции с электрофилами (по атому N) и нуклеофилами (по атому С). Они также образуют комплексы с солями металлов (например, CuCl, NiCl₂, SbCl₅, и др.) с участием неподеленной пары электронов атома N; также известны комплексы, в которых нитрилы координированы к металлоцентру так называемым "боковым" (side-on) образом за счет пи-системы данной функциональной группировки. Благодаря ненасыщенности и легкой поляризуемости цианогруппа активирует связанный с ней органический радикал, например облегчает диссоциацию связи С—Н у α-углеродного атома, а благодаря незначительному стерическому эффекту обеспечивает легкость реакций присоединения по связи C≡N.

В апротонной среде при низкой температуре нитрилы реагируют с галогеноводородами, образуя нитрилиевые соли (формула I) и соли имидоилгалогенидов (II):

1. Образование карбоновых кислот из нитрилов.

Через образование нитрилиевых солей проходит гидратация нитрилов в кислой среде до амидов и далее гидролиз до карбоновых кислот:

2. Получение амидов:

Амиды образуются также при гидратации нитрилов в щелочной среде (последующий гидролиз амидов приводит к солям соответствующих карбоновых кислот) и при действии на нитрилы Н₂О₂ (Радзишевского реакция):

3. Реакции с олефинами, реакция Дильса-Альдера (реакция циклоприсоединения).

Нитрилы реагируют с олефинами и их функциональными, производными (ненасыщенные кислоты, их эфиры и др.) в присутствии кислотного катализатора, образуя замещенные амиды (реакция Риттера):

R-CN + R¹R²C=CHR³ + H₂O RCONHR¹R²CCH₂R³

вступают в реакцию Дильса–Альдера, например:

реакция Дильса–Альдера

При использовании в качестве диенофила перфторалкилцианидов R_FCN или дициана реакция циклоприсоединения идет без катализатора с количественным выходом.

4. Реакция восстановления нитрилов.

Одна из важнейших реакций нитрилов — восстановление, протекающее ступенчато через промежуточное образование альдиминов:

Вопрос 7: Ди- и трикарбоновые кислоты и особенности их поведения.

Ответ:

Дикарбоновые кислоты проявляют более сильные кислотные свойсва чем монокарбоновые, за счет наличия второй карбоксильной группы.

диссоциация в водных растворах

первая стадия (Ka₁):

НOOC—Х—СООН → НOOC—Х—СОО⁻ + Н⁺

Дикарбоновые кислоты — более сильные кислоты по первой стадии диссоциации, чем соответствующие монокарбоновые: во-первых, из-за статистического фактора (две карбоксильных группы в молекуле), во-вторых, из-за взаимного влияния этих групп (если они находятся недалеко или связаны цепью кратных связей);

вторая стадия (Ka₂):

НOOC—Х—СОО⁻ → ⁻OОC—Х—СОО⁻ + Н⁺

На второй стадии эти кислоты становятся более слабыми, чем монокарбоновые кислоты (исключение — щавелевая кислота). Отделение катиона водорода второй карбоксильной группы происходить труднее, чем первой, так как требуется больше энергии, чтобы отделить H⁺ от аниона с зарядом −2, чем при отделении от аниона с зарядом −1;

образование солей: в отличие от монокарбоновых кислот, дикарбоновые способны образовывать кислые соли;
образование галогенангидридов.

В то же время есть существенные различия, обусловленные наличием второй карбоксильной группой:

склонность к образованию хелатов;
образование некоторыми кислотами циклических ангидридов;
способность образовывать полимеры в реакции с другими полифункциональными соединениями.

Дикарбоновые кислоты также способны к образованию эфиров по карбоксильной группе. Наибольший интерес в химическом отношении представляет малоновая кислота.

α–Водородные атомы метиленовой группы которой очень подвижны за счет взаимного влияния двух карбонильных групп. Поэтому в данном соединении возникает возможность замещения водородных атомов α–атома углерода.

Эта особенность легла в основу многочисленных синтезов, в общем случае протекающих по схеме:

Вопрос 8: Медико-биологическое значение карбоновых кислот

Муравьиная кислота – в медицине, в пчеловодстве, в органическом синтезе, при получении растворителей и консервантов; в качестве сильного восстановителя.

Уксусная кислота – в пищевой и химической промышленности (производство ацетилцеллюлозы, из которой получают ацетатное волокно, органическое стекло, киноплёнку; для синтеза красителей, медикаментов и сложных эфиров).Уксусная кислота широко распространена в природе, содержится в моче, коже животных, в растительных организмах, образуется в процессах брожения при скисании молочнокислых продуктов, прогоркании масел и т. д. Способы получения. Кислоты в природе в основном входят в состав сложных эфиров, откуда их получают путем гидролиза, но встречаются и в свободном состоянии.

Масляная кислота – для получения ароматизирующих добавок, пластификаторов и флотореагентов.

Щавелевая кислота – в металлургической промышленности (удаление окалины). Стеариновая C₁₇H₃₅COOH и пальмитиновая кислота C₁₅H₃₁COOH – в качестве поверхностно-активных веществ, смазочных материалов в металлообработке.

Олеиновая кислота C₁₇H₃₃COOH – флотореагент и собиратель при обогащении руд цветных металлов.

Главной составной частью растительных и животных жиров являются сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот (предельных – C₁₅H₃₁COOH пальмитиновой, C₁₇H₃₅COOH – стеариновой; непредельных: C₁₇H₃₃COOH – олеиновой; C₁₇H₃₁COOH – линолевой; C₁₇H₂₉COOH – линоленовой).

Общее название таких соединений – триглицериды или триацилглицерины, где ацил – остаток карбоновой кислоты -C(O)R.
Животные жиры (бараний, свиной, говяжий и т.п.), как правило, являются твердыми веществами с невысокой температурой плавления (исключение – рыбий жир). Жиры состоят главным образом из триглицеридов предельных кислот.

Растительные жиры – масла (подсолнечное, соевое, хлопковое и др.) – жидкости (исключение – кокосовое масло). В состав триглицеридов масел входят остатки непредельных кислот.

Количественной характеристикой степени ненасыщенности жиров служит йодное число, показывающее, сколько грамм йода может присоединиться по двойным связям к 100 г. жира. При контакте с воздухом происходит прогоркание жиров, в основе которого лежит окисление по двойным связям (образуются альдегиды и кислоты с короткой цепью) и гидролиз под действием микроорганизмов.

Жидкие жиры превращают в твердые путем реакции гидрогенизации (гидрирования). При этом водород присоединяется по двойной связи, содержащейся в углеводородном радикале молекул масел.

Продукт гидрогенизации масел – твердый жир (искусственное сало, саломас). Маргарин – пищевой жир, состоит из смеси гидрогенизированных масел (подсолнечного, кукурузного, хлопкового и др.), животных жиров, молока и вкусовых добавок (соли, сахара, витаминов и др.).

Жирам как сложным эфирам свойственна обратимая реакция гидролиза, катализируемая минеральными кислотами. При участии щелочей гидролиз жиров происходит необратимо. Продуктами в этом случае являются мыла – соли высших карбоновых кислот и щелочных металлов.

Натриевые соли – твердые мыла, калиевые – жидкие. Реакция щелочного гидролиза жиров, и вообще всех сложных эфиров, называется также омылением.

Все загрязнения гидрофобны, вода их плохо смачивает, поэтому стирать в чистой воде малоэффективно. Молекула кислотного остатка состоит из двух частей: радикала R, который выталкивается водой, и группы –COO^–, которая полярна, гидрофильна и легко прилипает к частицам загрязнения. В мыльном растворе вода, выталкивая из своей среды углеводородные радикалы, удаляет вместе с ними и группу -СОО^-, которая адсорбирована на поверхности загрязняющей частицы, и тем самым загрязнение удаляется вместе с кислотным остатком. Обычное мыло плохо стирает в жёсткой воде и совсем не стирает в морской воде, так как содержащие в ней ионы кальция и магния дают с высшими кислотами нерастворимые в воде соли:

2RCOO^– + Ca²⁺→ (RCOO)₂Ca↓

В современных моющих средствах часто используют натриевые соли высших алкилсульфокислот, которые не связываются ионами Ca в нерастворимые соли.

Животные и растительные жиры представляют собой сырье для получения высших карбоновых кислот, моющих средств и глицерина, используемого в косметической промышленности и как компонент различных смазок.

Вопрос 9 Способы получения карбоновых кислот

Окисление предельных и непредельных углеводородов. В промышленности при каталитическом окислении и невысокой температуре из высокомолекулярных углеводородов нефти получают высшие жирные кислоты:

Кислоты могут быть получены энергичным окислением алкенов:

Как видно из уравнений реакций, при окислении углеводородов образуется смесь кислот с разным числом атомов углерода в молекуле.

2. Окисление первичных спиртов и альдегидов. Карбоновые кислоты, получаемые этим способом, содержат то же число атомов углерода, что и исходные продукты:

3. Гидролиз тригалогенопроизводных. При нагревании галогенопроизводных, содержащих три атома галогена при одном из крайних атомов углерода, с раствором щелочи вначале образуется неустойчивая форма трехатомного спирта (три гидроксильные группы при одном атоме углерода), которая сразу отщепляет воду и превращается в кислоту:

4. Гидролиз нитрилов. Нитрилы – производные кислоты, содержащие вместо карбоксила остаток синильной кислоты – нитрильную группу. Их получают взаимодействием моногалогенопроизводных с цианидом калия (так называемый нитрильный синтез):

Далее нитрилы подвергают гидролизу (омылению) в присутствии минеральных кислот или щелочей. При этом азот превращается в аммиак и с образовавшейся кислотой дает соль аммония:

При нитрильном способе образуется кислота, содержащая на один атом углерода больше, чем в исходном моногалогенопроизводном соединении.

5. Для отдельных кислот существуют специфические способы получения:

Муравьиную кислоту получают нагреванием оксида углерода с порошкообразным оксидом натрия под давлением и обработкой полученного формиата натрия сильной кислотой:

200°,C H₂SO₄

NaOH + CO → HCOONa → HCOOH

Уксусную кислоту получают в промышленных масштабах каталитическим окислением кислорода воздуха:

2C₄H₁₀+ 5O₂→ 4 CH₃COOH + 2H₂O

6. Взаимодействие реактива Гриньяра с СО₂

H2O

R – MgBr + CO₂→R –COO – MgBr → R – COOH + Mg(OH)Br

Нагреванием смеси оксида углерода (II) и метанола на катализаторе под давлением

CH₃OH + CO →CH₃COOH

8. Ароматические кислоты синтезируют окислением гомологов бензола:

5 + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄→ 5 + K₂SO₄ + 6MnSO₄ + 14H₂O

9.Гидролиз функциональных производных (сложных эфиров, ангидридов, галогенангидридов, амидов).

(RCO)₂O + H₂O→ 2 R-COOH

R – COOR’ + KOH → R –COOK + R’OH

R – COOK + HCl → R – COOH + KCl

3. Выполнение лабораторной работы 40 мин

Тема лабораторной работы:”Карбоновые кислоты”

Цель работы: изучить закономерности и особенности в химическом поведении карбоновых кислот и их функциональных производных.

Инструкция по технике безопасности.

Кислоты и щелочи выливать только в сливные склянки.
С муравьиной и щавелевой кислотами проводите работу под тягой. Не допускать попадания их на кожу и в глаза.
Будьте осторожны в опытах, связанных с нагреванием.

Ход работы.