Лекции.Орг


Поиск:




Предельные одноосновные карбоновые кислоты




 

Общая формула предельных одноосновных карбоновых кислот СnH2n+1COOH.

 

Номенклатура карбоновых кислот

 

Для карбоновых кислот более приняты тривиальные названия, возникновение которых обычно связано с природным источникам, из которых они выделены или синтезированы. Так, муравьиная кислота содержится в выделениях муравьев, масляная – в коровьем масле, щавелевая – в ряде растений; никотиновая кислота получена впервые окислением никотина, янтарная – янтаря, о-фталевая – нафталина и т.д.

Международные названия карбоновых кислот образуются от названия соответствующего углеводорода с добавлением окончания “ –овая кислота”. Но такие названия употребляются довольно редко и лишь в тех случаях, когда тривиального названия кислота не имеет.

 

Число атомов С Карбоновая кислота Название кислоты
Тривиальное Номенклатура ИЮПАК
  НСООН муравьиная метановая
  СН3 – СООН уксусная этановая
  СН3 – СН2 – СООН пропионовая пропановая
  СН3 – СН2 – СН2 – СООН масляная бутановая
  СН3 – (СН2)2 – СН2 – СООН валериановая пентановая
  СН3 – (СН2)3 – СН2 – СООН капроновая гексановая
  СН3 – (СН2)4 – СН2 – СООН   гептановая
  СН3 – (СН2)5 – СН2 – СООН каприловая октановая
  СН3 – (СН2)6 – СН2 – СООН пеларгоновая нонановая
  СН3 – (СН2)7 – СН2 – СООН каприновая декановая
  СН3 – (СН2)8 – СН2 – СООН ундециловая ундекановая
  СН3 – (СН2)9 – СН2 – СООН лауриновая додекановая
  СН3 – (СН2)10 – СН2 – СООН тридециловая тридекановая
  СН3 – (СН2)11 – СН2 – СООН миристиновая тетрадекановая
  СН3 – (СН2)12 – СН2 – СООН пентадециловая пентадекановая
  СН3 – (СН2)13 – СН2 – СООН пальмитиновая гексадекановая
  СН3 – (СН2)14 – СН2 – СООН маргариновая гептадекановая
  СН3 – (СН2)15 – СН2 – СООН стеариновая октадекановая
  СН3 – (СН2)17 – СН2 – СООН арахиновая эйкозановая
  СН3 – (СН2)19 – СН2 – СООН бегеновая  
  СН3 – (СН2)21 – СН2 – СООН лигноцериновая  
  СН3 – (СН2)23 – СН2 – СООН церотиновая  
  СН3 – (СН2)25 – СН2 – СООН монтановая  
  СН3 – (СН2)27 – СН2 – СООН мелиссиновая  

Нумерацию цепи начинают от карбоксильной группы:

5 4 3 2 1

СН3 – СН – СН2 – СН – С = О

½ ½ ½

СН3 СН3 ОН

2,4-диметилпентановая кислота

Кислотные остатки некоторых карбоновых кислот также имеют свои индивидуальные названия.

 

Карбоновая кислота Кислотный остаток Название кислотного остатка
НСООН муравьиная к-та НСОО - формиат (“форм” греч. - муравей)
СН3СООН уксусная к-та СН3СОО - ацетат (от лат. "кислый”)

 

Изомерия карбоновых кислот

 

1. Изомерия радикала

СН3 – СН2 – СН2 – С = О СН3 – СН – С = О

½ ½ ½

ОН СН3 ОН

бутановая кислота 2-метилпропановая кислота

(масляная) (изомасляная)

 

2. Межклассовая изомерия со сложными эфирами

 

С4Н8О2

 

СН3 – СН2 – СН2 – С = О СН3 – СН2 – С = О

½ ½

ОН О – СН3

бутановая кислота метиловый эфир

пропановой кислоты

 

Физические свойства карбоновых кислот

Низшие представители карбоновых кислот (С1 – С3) – легкоподвижные жидкости с острым кислотным запахом, способные кристаллизоваться при охлаждении. С водой смешиваются во всех соотношениях. Начиная с масляной кислоты (С4) – маслянистые жидкости, ограниченно растворимые в воде. Высшие кислоты (> С10) – вещества твердые, не растворимые в воде, запаха не имеют. Все карбоновые кислоты растворимы в органических растворителях.

В классе кислот, так же как и в классе спиртов, встречается явление ассоциации молекул за счет образования водородных связей причем эти связи более прочные, чем в спиртах.

Муравьиная кислота в свободном виде встречается в организме и едких выделениях муравьев, жгучей крапиве и в небольших количествах в моче и поте животных. Муравьиная кислота – едкое вещество: капли ее вызывают на коже пузыри.

Уксусная кислота известна в виде уксуса с глубокой древности. Безводная уксусная кислота может существовать в твердом состоянии в виде прозрачной массы или кристаллов, напоминающих лед, с температурой плавления 16,60С. Поэтому безводную уксусную кислоту часто называют ледяной уксусной кислотой.

Масляная кислот в свободном состоянии содержится в прогоркшем масле и поте. Сложный эфир глицерина и масляной кислоты входит в состав коровьего масла. Так как другие жиры не содержат эфиров масляной кислоты, то в сомнительных случаях для доказательства подлинности коровьего масла производят анализ продукта на масляную кислоту.

Валериановая кислота содержится в валериановом корне, и в виде сложного эфира является компонентом лекарства валидола.

В названиях трех последующих четных кислот – капроновая, каприловая и каприновая есть общий корень. “Капра” по латыни – “коза”; эти кислоты действительно содержатся в жире козьего молока.

Пеларгоновая кислота содержится в летучем масле пеларгонии розовой и других растений семейства гераниевых, лауриновая кислота (в старых книгах ее называли лавровой) – в лавровом масле. Миристиновая кислота содержится в ароматных семенах мускатного дерева – мускатном орехе. Пальмитиновую кислоту выделяют из пальмового масла, выжимаемого из ядер кокосовых орехов. “Стеар” по-древнегречески означает “жир, сало”. Отсюда название стеариновой кислоты. Вместе с пальмитиновой она относится к наиболее важным жирным кислотам и составляет главную часть большинства растительных и животных жиров. Арахиновая кислота встречается в масле земляного ореха – арахиса.

 

Способы получения карбоновых кислот

1. Карбоновые кислоты встречаются в свободном виде в природе, так и в виде своих производных, например, сложных эфиров. Из сложных эфиров карбоновые кислоты могут быть получены гидролизом.

 

2. Окисление альдегидов (спиртов)

 

СН3 – СН2 – С = О + [O]¾¾® СН3 – СН2 – С = О

½ ½

H ОН

пропаналь пропановая кислота

 

3. Промышленный способ – окисление предельных углеводородов

 

 

NaOH, MnCl2

СН4 + О2 ¾¾® Н – С = О

метан ½

ОН

муравьиная кислота

 

Аналогично окислением алканов получают другие кислоты.

 

4. Муравьиную кислоту получают из оксида углерода (II).

t

СО + NaOH ¾¾® HCOONa

формиат натрия

 

HCOONa + H2SO4 ¾¾® HCOOH + Na2SO4

муравьиная

кислота

 

5. Получение уксусной кислоты из оксида углерода (II) и метанола

t, p

СН3ОН + СО ¾¾® СН3СООН

метанол уксусная кислота

 

Химические свойства карбоновых кислот

1. Свойства гидроксильного водорода

 

1.1 Взаимодействие с активными металлами:

 

2СН3 – СН2 – С = О +2Na ® 2СН3 – СН2 – С = О + H2

½ ½

OH ONa

пропановая кислота натриевая соль

пропановой кислоты

 

1.2. Взаимодействие с основными оксидами (металлов I –II групп):

 

2СН3 – СН2 – СООН + СаО ® (СН3 – СН2 – СОО)2Са + H2О

пропановая кислота кальциевая соль

пропановой кислоты

 

1.3. Взаимодействие со щелочами:

 

СН3 – СН2 – СООН + КОН ® СН3 – СН2 – СООК + H2О

пропановая кислота калиевая соль

пропановой кислоты

 

1.4. Взаимодействие с карбонатом натрия – качественная реакция на карбоксильную группу (выделение углекислого газа).

 

СН3 – СН2 – СООН + Na2СО3 ® СН3 – СН2 – СООNa + H2О + CO2­

пропановая кислота натриевая соль

пропановой кислоты

 

2. Свойства гидроксильной группы

 

2.1. Взаимодействие со спиртами – реакция этерификации – образование сложных эфиров:

Н2SO4 конц.

СН3 – СН2 – С – ОН + ОН – СН2 – СН3 ¾¾® СН3 – СН2 – С – О– СН2 – СН3 + Н2О

ll ll

О О

пропановая кислота этанол этиловый эфир пропановой

кислоты (этилпропаноат)

 

 

3. Взаимодействие с галогенами. Происходит замещение атома водорода у второго углеродного атома цепи (в a-положении).

 

СН3 – СН2 – С – ОН + Br2 ® СН3 – СН – С – ОН + НBr

ll ½ ll

O Br O

пропановая кислота 2-бромпропановая кислота

(a-бромпропионовая кислота)

 

4. Реакции окисления. Полное окисление – горение:

 

С3Н6О2 + 3,5О2 ® 3СО2 + 3Н2О

 

5. Особые свойства муравьиной кислоты

 

Восстанавливающие свойства муравьиной кислоты обусловлены наличием альдегидной группы

 

Н – С = О

½

ОН

При окислении муравьиной кислоты образуется угольная кислота, которая разлагается на углекислый газ и воду:

 

Н – С = О + [О] ® Н2СО3 ® Н2О + СО2

½

ОН

Восстанавливающими свойствами муравьиной кислоты пользуются на практике для ее открытия (и отличия от других кислот).

 

Применение предельных карбоновых кислот

 

Наибольшее промышленное значение имеют муравьиная и уксусная кислоты.

Муравьиная кислота применяется в медицине (1,25 %-ный спиртовой раствор) как раздражающее средство при лечении ревматизма. Муравьиная кислота используется в больших количествах в ряде отраслей промышленности в качестве восстановителя, а также как наиболее сильная органическая кислота.

Уксусная кислота применяется в быту, в пищевой промышленности (например, для консервирования пищевых продуктов), для получения сложных эфиров для парфюмерной медицинской промышленности, производства полимеров и ядохимикатов.

Широко используются соли уксусной кислоты. Разбавленные растворы уксуснокислого свинца (чрезвычайно ядовитое соединение) используются в медицине в виде свинцовых примочек. Уксуснокислые соли железа, алюминия и хрома имеют большое значение в текстильной промышленности для так называемого протравного крашения.

Основная уксуснокислая медь СН3СОО(CuОН) часто называется ярь-медянкой и применяется как зеленая краска.

Фторацетат натрия СН2F – COONa и фторацетат бария (CH2F – COO)2Ba обладают высокой токсичностью, особенно для грызунов (крыс), и применяются поэтому для их истребления (дератизации).

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-02-28; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2697 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Настоящая ответственность бывает только личной. © Фазиль Искандер
==> читать все изречения...

623 - | 536 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.01 с.