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_nH_2n+1COOH (или С_nH_2nO₂).

1. По числу карбоксильных групп кислоты подразделяются на:

o одноосновные (монокарбоновые)

Например:

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

1. 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:

1. 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.

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

 

Ход работы.