Взаимодействие бутановой кислоты с хлором. Химические свойства карбоновых кислот и методы получения

Карбоновые кислоты - органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько карбоксильных групп.

Карбоксильная группа (сокращенно —COOH) - функциональная группа карбоновых кислот - состоит из карбонильной группы и связанной с ней гидроксильной группы.

По числу карбоксильных групп карбоновые кислоты делятся на одноосновные, двухосновные и т.д.

Общая формула одноосновных карбоновых кислот R—COOH. Пример двухосновной кислоты - щавелевая кислота HOOC—COOH.

По типу радикала карбоновые кислоты делятся на предельные (например, уксусная кислота CH 3 COOH), непредельные [например, акриловая кислота CH 2 =CH—COOH , олеиновая CH 3 —(CH 2) 7 —CH=CH—(CH 2) 7 —COOH] и ароматические (например, бензойная C 6 H 5 —COOH).

Изомеры и гомологи

Одноосновные предельные карбоновые кислоты R—COOH являются изомерами сложных эфиров (сокращенно R"—COOR"") с тем же числом атомов углерода. Общая формула и тех, и других C n H 2n O 2 .

Алгоритм составления названий карбоновых кислот

1. Найдите главную углеродную цепь - это самая длинная цепь атомов углерода, включающая атом углерода карбоксильной группы.
2. Пронумеруйте атомы углерода в главной цепи, начиная с атома углерода карбоксильной группы.
3. Назовите соединение по алгоритму для углеводородов.
4. В конце названия допишите суффикс "-ов", окончание "-ая" и слово "кислота".

В молекулах карбоновых кислот p -электроны атомов кислорода гидроксильной группы взаимодействуют с электронами -связи карбонильной группы, в результате чего возрастает полярность связи O—H, упрочняется -связь в карбонильной группе, уменьшается частичный заряд (+) на атоме углерода и увеличивается частичный заряд (+) на атоме водорода.

Последнее способствует образованию прочных водородных связей между молекулами карбоновых кислот.

Физические свойства предельных одноосновных карбоновых кислот в значительной степени обусловлены наличием между молекулами прочных водородных связей (более прочных, чем между молекулами спиртов). Поэтому температуры кипения и растворимость в воде у кислот больше, чем у соответствующих спиртов.

Химические свойства кислот

Упрочнение -связи в карбонильной группе приводит к тому, что реакции присоединения для карбоновых кислот нехарактерны.

1. Горение:
   

   CH 3 COOH + 2O 2 2CO 2 + 2H 2 O

2. Кислотные свойства.
   Из-за высокой полярности связи O-H карбоновые кислоты в водном растворе заметно диссоциируют (точнее, обратимо с ней реагируют):

   HCOOH HCOO - + H + (точнее HCOOH + H 2 O HCOO - + H 3 O +)

   
   Все карбоновые кислоты - слабые электролиты. С увеличением числа атомов углерода сила кислот убывает (из-за снижения полярности связи O-H); напротив, введение атомов галогена в углеводородный радикал приводит к возрастанию силы кислоты. Так, в ряду

   HCOOH CH 3 COOH C 2 H 5 COOH

   
   сила кислот снижается, а в ряду

   Возрастает.

   Карбоновые кислоты проявляют все свойства, присущие слабым кислотам:

   Mg + 2CH 3 COOH (CH 3 COO) 2 Mg + H 2
   CaO + 2CH 3 COOH (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O
   NaOH + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O
   K 2 CO 3 + 2CH 3 COOH 2CH 3 COOK + H 2 O + CO 2

3. Этерификация (реакция карбоновых кислот со спиртами, приводящая к образованию сложного эфира):
   
   В реакцию этерификации могут вступать и многоатомные спирты, например, глицерин. Сложные эфиры, образованные глицерином и высшими карбоновыми кислотами (жирными кислотами) - это жиры.

   Жиры представляют собой смеси триглицеридов. Предельные жирные кислоты (пальмитиновая C 15 H 31 COOH, стеариновая C 17 H 35 COOH) образуют твердые жиры животного происхождения, а непредельные (олеиновая C 17 H 33 COOH, линолевая C 17 H 31 COOH и др.) - жидкие жиры (масла) растительного происхождения.

4. Замещение в углеводородном радикале:
   
   Замещение протекает в -положение.

   Особенность муравьиной кислоты HCOOH состоит в том, что это вещество - двуфункциональное соединение, оно одновременно является и карбоновой кислотой, и альдегидом:
   
   Поэтому муравьиная кислота кроме всего прочего реагирует и с аммиачным раствором оксида серебра (реакция серебряного зеркала; качественная реакция):
   

   HCOOH + Ag 2 O(аммиачный раствор) CO 2 + H 2 O + 2Ag

Получение карбоновых кислот

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

Карбоновыми кислотами называются производные углеводородов, в молекуле которых содержится одна или несколько карбоксильных групп

Общая формула предельных одноосновных карбоновых кислот: С n H 2n O 2

Классификация карбоновых кислот.

1. По числу карбоксильных групп:

Одноосновные (монокарбоновые)

Многоосновные (дикарбоновые, трикарбоновые и т.д.).

По характеру углеводородного радикала:

Предельные CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH ; бутановая кислота.

Непредельные CH 2 =CH-CH 2 -COOH ; бутен-3-овая кислота.

Ароматические

пара-метилбензойная кислота

НАЗВАНИЯ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

Название

её соли и

муравьиная

метановая

HCOOH

уксусная

этановая

CH 3 COOH

пропионовая

пропановая

пропионат

CH 3 CH 2 COOH

масляная

бутановая

CH 3 (CH 2) 2 COOH

валериановая

пентановая

CH 3 (CH 2) 3 COOH

капроновая

гексановая

гексанат

CH 3 (CH 2) 4 COOH

пальмитиновая

гексадекановая

пальмитат

С 15 Н 31 СООН

стеариновая

октадекановая

С 17 Н 35 СООН

акриловая

пропеновая

CH 2 =CH–COOH

олеиновая

СН 3 (СН 2) 7 СН=СН(СН 2) 7 СООН

бензойная

бензойная

C 6 H 5 -COOH

щавелевая

этандиовая

НООС - COOH

ИЗОМЕРИЯ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

1. Изомерия углеродной цепи. Начинается с бутановой кислоты (С 3 Н 7 СООН ) , которая существует в виде двух изомеров: масляной (бутановой) и изомасляной (2-метилпропановой) кислот.

2. Изомерия положения кратной связи в непредельных кислотах, например:

СН 2 =СН-СН 2 -СООН СН 3 -СН=СН-СООН

Бутен-3-овая кислота Бутен-2-овая кислота

(винилуксусная кислота) (кротоновая кислота)

3. Цис-, транс-изомерия в непредельных кислотах, например:

4. Межклассовая изомерия : Карбоновые кислоты изомерны сложным эфирам:

Уксусная кислота СН 3 -СООН и метилформиат Н-СООСН 3

5. Изомерия положения функциональных групп у гетерофункционалъных кислот.

Например, существуют три изомера хлормасляной кислоты: 2-хлорбутановая, 3-хлорбутановая и 4-хлорбутановая.

СТРОЕНИЕ КАРБОКСИЛЬНОЙ ГРУППЫ.

Карбоксильная группа сочетает в себе две функциональные группы – карбонил и гидроксил, взаимно влияющие друг на друга

Кислотные свойства карбоновых кислот обусловлены смещением электронной плотности к карбонильному кислороду и вызванной этим дополнительной (по сравнению со спиртами) поляризацией связи О–Н.
В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют на ионы:

Растворимость в воде и высокие температуры кипения кислот обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей. С увеличением молекулярной массы растворимость кислот в воде уменьшается.

ПРОИЗВОДНЫЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ – в них гидроксогруппа замещена на некоторые другие группы. Все они при гидролизе образуют карбоновые кислоты.

Сложные эфиры

Галогенангидриды

Ангидриды

ПОЛУЧЕНИЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

1. Окисление спиртов в жестких условиях – раствором перманганата или дихромата калия в кислой среде при нагревании.

2.Окисление альдегидов : раствором перманганата или дихромата калия в кислой среде при нагревании, реакцией серебряного зеркала, гидроксидом меди при нагревании.

3. Щелочной гидролиз трихлоридов :

R-CCl 3 + 3NaOH  + 3NaCl

неустойчивое вещество

[ R - C ( OH ) 3 ]  RCOOH + H 2 O

4. Гидролиз сложных эфиров.

R-COOR 1 + KOH  RCOOK + R 1 OH

RCOOK + HCl  R-COOH + KCl

5. Гидролиз нитрилов, ангидридов, солей.

1)нитрил: R -CN + 2H 2 O –(H +) RCOOH

2)ангидрид: (R -COO ) 2 O + H 2 O  2RCOOH

3)натриевая соль: R -COONa +HCl  R -COOH + NaCl

6. Взаимодействие реактива Гриньяра с СО 2:

R-MgBr + CO 2  R-COO-MgBr

R-COO-MgBr -(+H 2 O) R-COOH +Mg(OH)Br

7. Муравьиную кислоту получают нагреванием оксида углерода (II) с гидроксидом натрия под давлением:

NaOH + CO –(200 o C,p) HCOONa

2HCOONa+ H 2 SO 4  2HCOOH + Na 2 SO 4

8. Уксусную кислоту получают каталитическим окислением бутана :

2C 4 H 10 + 5O 2  4CH 3 -COOH + 2H 2 O

9. Для получения бензойной кислоты можно использовать окисление монозамещенных гомологов бензола кислым раствором перманганата калия:

5C 6 H 5 –CH 3 +6KMnO 4 +9H 2 SO 4  5C 6 H 5 -COOH+3K 2 SO 4 + MnSO 4 + 14H 2 O

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

1. Кислотные свойства – замещение атома Н в карбоксильной группе на металл или ион аммония.

1.Взаимодействие с металлами

2CH 3 COOH+Ca  (CH 3 COO) 2 Ca+H 2

ацетаткальция

2.Взаимодействие с оксидами металлов

2CH 3 COOH+BaO  (CH 3 COO) 2 Ba+H 2 O

3.Реакция нейтрализации с гидроксидами металлов

2CH 3 COOH+Cu(OH) 2  (CH 3 COO) 2 Cu + 2H 2 O

4.Взаимодействие с солями более слабых и летучих (или нерастворимых) кислот

2CH 3 COOH+CaCO 3  (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2

4*. Качественная реакция на карбоновые кислоты: взаимодействие с содой (гидрокарбонатом натрия) или другими карбонатами и гидрокарбонатами.

В результате наблюдается выделение углекислого газа.

2CH 3 COOH+Na 2 CO 3 à 2CH 3 COONa+H 2 O+CO 2 

2. Замещение гидроксильной группы:

5 .Реакция этерификации

6.Образование галоген-ангидридов – с помощью хлоридов фосфора (III ) и (V ).

7. Образование амидов:

8. Получение ангидридов.

С помощью Р 2 О 5 можно дегидратировать карбоновую кислоту – в результате получается ангидрид.

2СН 3 – СООН + Р 2 О 5  (СН 3 СО) 2 О + НРО 3

3. Замещение атома водорода при атоме углерода, ближайшем к карбоксильной группе ( -углеродный атом)

9.Галогенирование кислот – реакция идёт в присутствии красного фосфора или на свету.

CH 3 -COOH+Br 2 –(Р кр )  CH 2 -COOH + НВr

Особенности муравьиной кислоты.

1. Разложение при нагревании.

Н- СООН –(H 2 SO 4 конц,t)  CO + H 2 O

2. Реакция серебряного зеркала и с гидроксидом меди (II ) – муравьиная кислота проявляет свойства альдегидов.

Н-COOH +2OH  (NH 4) 2 СО 3 +2 Ag +2NH 3 +H 2 O

H-COOH + Cu(OH) 2 –t CO 2 + Cu 2 O + H 2 O

3. Окисление хлором и бромом, а также азотной кислотой.

H-COOH + Cl 2  CO 2 + 2HCl

Особенности бензойной кислоты.

1. Разложение при нагревании – декарбоксилирование.

При нагревании бензойной кислоты она разлагается на бензол и углекислый газ:

-(t) + CO 2

2. Реакции замещения в ароматическом кольце.

Карбоксильная группа является электроноакцепторной, она уменьшает электронную плотность бензольного кольца и является мета-ориентантом.

HNO 3 –(H 2 SO 4 )  +H 2 O

Особенности щавелевой кислоты.

1. Разложение при нагревании

2. Окисление перманганатом калия.

Особенности непредельных кислот (акриловой и олеиновой).

1. Реакции присоединения.

Присоединение воды и бромоводорода к акриловой кислоте происходит против правила Марковникова, т.к. карбоксильная группа является электроноакцепторной:

СН 2 = СН- СООН + НBr  Br-CH 2 -CH 2 -COOH

Также к непредельным кислотам можно присоединять галогены и водород:

С 17 Н 33 -СООН+H 2  C 17 H 35 -COOH (стеариновая)

2. Реакции окисления

При мягком окислении акриловой кислоты образуется 2 гидроксогруппы:

3СН 2 =СН-СООН+2KMnO 4 +2H 2 O  2CH 2 (OH )-CH (OH )-COO К + CH 2 (OH )-CH (OH )-COOH +2MnO 2

Свойства солей карбоновых кислот.

1. Обменные реакции с более сильными кислотами и со щелочами.

CH 3 -COONa + HCl  CH 3 -COOH + NaCl

(CH 3 -COO) 2 Cu + KOH  Cu(OH) 2 ↓+ CH 3 COOK

2. Термическое разложение солей двухвалентных металлов (кальция, магния, бария)- образуются кетоны.

(CH 3 -COO) 2 Ca -(t) CaCO 3 + CH 3 -C-CH 3

3. Сплавление солей щелочных металлов со щелочью (реакция Дюма)- получаются алканы.

CH 3 -COONa + NaOH -(t) CH 4 + Na 2 CO 3

4. Электролиз водных растворов солей карбоновых кислот (реакция Кольбе).

2CH 3 -COONa +2Н 2 О -(эл.ток)

 C 2 H 6 +2CO 2 + H 2 +2NaOH

анодкатод

Свойства галогенангидридов

1. Гидролиз – получается кислота.

CH 3 -COCl + H 2 O  CH 3 -COOH + HCl

2. Реакции ацилирования бензола, аминов, солей фенола.

CH 3 -COCl+ -(AlCl 3) HCl+

3. Получение амидов и сложных эфиров

CH 3 -COCl + NH 3  CH 3 -CONH 2 + NH 4 Cl

С 6 Н 5 - ОNa+ C 2 H 5 -C=O -(t)  NaCl + C 6 H 5 -O-C=O

Cl C 2 H 5

Химические соединения, которые состоят в том числе и из карбоксильной группы COOH, получили от ученых название карбоновые кислоты. Существует большое количество наименований этих соединений. Они классифицируются по разным параметрам, например, по количеству функциональных групп, наличию ароматического кольца и так далее.

Строение карбоновых кислот

Как уже упоминалось, для того чтобы кислота была карбоновой, она должна иметь карбоксильную группу, которая, в свою очередь, имеет две функциональные части: гидроксил и карбонил. Их взаимодействие обеспечивается ее функциональным сочетанием одного атома углерода с двумя кислородными. Химические свойства карбоновых кислот зависят от того, какое строение имеет эта группа.

За счет карбоксильной группы эти органические соединения можно называть кислотами. Их свойства обуславливаются повышенной способностью иона водорода H+ притягиваться к кислороду, дополнительно поляризуя связь O-H. Также благодаря этому свойству органические кислоты способны диссоциировать в водных растворах. Способность к растворению уменьшается обратно пропорционально росту молекулярной массы кислоты.

Разновидности карбоновых кислот

Химики выделяют несколько групп органических кислот.

Моноосновные карбоновые кислоты состоят из углеродного скелета и только одной функциональной карбоксильной группы. Каждый школьник знает химические свойства карбоновых кислот. 10 класс учебной программы по химии включает в себя непосредственно изучение свойств одноосновных кислот. Двухосновные и многоосновные кислоты имеют в своей структуре две и более карбоксильных групп соответственно.

Также по наличию или отсутствию двойных и тройных связей в молекуле бывают ненасыщенные и насыщенные карбоновые кислоты. Химические свойства и их отличия будут рассмотрены ниже.

Если органическая кислота имеет в составе радикала замещенный атом, то в ее название включается наименование группы-заместителя. Так, если атом водорода замещен галогеном, то в названии кислоты будет присутствовать наименование галогена. Такие же изменения претерпит наименование, если произойдет замещение на альдегидную, гидроксильную или аминогруппы.

Изомерия органических карбоновых кислот

В основе получения мыла лежит реакция синтеза сложных эфиров вышеперечисленных кислот с калиевой или натриевой солью.

Способы получения карбоновых кислот

Способов и методов получения кислот с группой COOH существует множество, но наиболее часто применяются следующие:

1. Выделение из природных веществ (жиров и прочего).
2. Окисление моноспиртов или соединений с COH-группой (альдегидов): ROH (RCOH) [O] R-COOH.
3. Гидролиз тригалогеналканов в щелочи с промежуточным получением моноспирта: RCl3 +NaOH=(ROH+3NaCl)=RCOOH+H2O.
4. Омыление или гидролиз эфиров кислоты и спирта (сложных эфиров): R−COOR"+NaOH=(R−COONa+R"OH)=R−COOH+NaCl.
5. Окисление алканов перманганатом (жесткое окисление): R=CH2 [O], (KMnO4) RCOOH.

Значение карбоновых кислот для человека и промышленности

Химические свойства карбоновых кислот имеют большое значение для жизнедеятельности человека. Они чрезвычайно необходимы для организма, так как в большом количестве содержатся в каждой клетке. Метаболизм жиров, белков и углеводов всегда проходит через стадию, на которой получается та или иная карбоновая кислота.

Кроме того, карбоновые кислоты используют при создании лекарственных препаратов. Ни одна фармацевтическая промышленность не может существовать без применения на деле свойств органических кислот.

Немаловажную роль соединения с карбоксильной группой играют и в косметической промышленности. Синтез жира для последующего изготовления мыла, моющих средств и бытовой химии основан на реакции этерификации с карбоновой кислотой.

Химические свойства карбоновых кислот находят отражение в жизнедеятельности человека. Они имеют большое значение для человеческого организма, так как в большом количестве содержатся в каждой клетке. Метаболизм жиров, белков и углеводов всегда проходит через стадию, на которой получается та или иная карбоновая кислота.

Химические соединения, основу которых составляет одна и более групп СООН, получили определение карбоновые кислоты.

В основу соединений входит группа СООН, имеющая два составляющих — карбонил и гидроксил. Группу атомов СООН называют карбоксильной группой (карбоксилом). Взаимодействие элементов обеспечивается сочетанием двух атомов кислорода и атома углерода.

Вконтакте

Одноклассники

Строение карбоновых кислот

Углеводородный радикал в одноосновных предельных кислотах соединяется с одной группой СООН. Общая формула карбоновых кислот выглядит так: R-COOH.

Строение карбоновой группы влияет на химические свойства.

Номенклатура

В названии карбоновых соединений сначала нумеруют атом углерода группы COOH. Количество карбоксильных групп обозначают приставками ди-; три-; тетра-.

Например,СН3-СН2-СООН — формула пропановой кислоты.

У карбоновых соединений существуют и привычные слуху названия: муравьиная, уксусная, лимонная…Все это названия карбоновых кислот.

Названия солей карбоновых соединений получаются из названий углеводорода с добавлением суффикса «-оат» (СООК)2- этандиот калия.

Классификация карбоновых кислот

Карбоновые кислоты классификация .

По характеру углеводорода:

• предельные;
• непредельные;
• ароматические.

По количеству групп СООН бывают:

• одноосновные (уксусная кислота);
• двуосновные (щавелевая кислота);
• многоосновные (лимонная кислота).

Предельные карбоновые кислоты — соединения, в которых радикал соединен с одним карбонилом.

Классификация карбоновых кислот разделяет их еще и по строению радикала, с которым связан карбонил. По этому признаку соединения бывают алифатические и алициклические.

Физические свойства

Рассмотрим карбоновые кислоты физические свойства.

Карбоновые соединения имеют различное число атомов углерода. В зависимости от этого числа физические свойства этих соединений различаются.

Соединения, имеющие в составе от одного до трех углеродных атомов, считаются низшими. Это жидкости без цвета с резким запахом. Низшие соединения с легкостью растворяются в воде.

Соединения, имеющие в составе от четырех до девяти углеродных атомов — маслянистые жидкости, имеющие неприятный запах.

Соединения, имеющие в составе более девяти углеродных атомов, считаются высшими и физические свойства этих соединений таковы: они являются твердыми веществами , их невозможно растворить в воде.

Температура кипения и плавления зависит от молекулярной массы вещества. Чем больше молекулярная масса, тем выше температура кипения. Для закипания и плавления нужна более высокая температура, чем спиртам.

Существует несколько способов получения карбоновых кислот .

При химических реакциях проявляются следующие свойства:

Применение карбоновых кислот

Карбоновые соединения распространены в природе.Поэтому их применяют во многих областях: в промышленности (легкой и тяжелой), в медицине и сельском хозяйстве , а также в пищевой промышленности и косметологии.

Ароматические в большом количестве содержатся в ягодах и фруктах.

В медицине используют молочную, винную и аскорбиновую кислоту. Молочную применяют в качестве прижигания, а винную — как легкое слабительное. Аскорбиновая укрепляет иммунитет.

В косметологии используются фруктовые и ароматические. Благодаря им клетки быстрее обновляются. Аромат цитрусовых способен оказать тонизирующее и успокаивающее действие на организм. Бензойная встречается в бальзамах и эфирных маслах, она хорошо растворяется в спирте.

Высокомолекулярные непредельные соединения встречаются в диетологии. Олеиновая в этой области наиболее распространена.

Полиненасыщенные с двойными связями (линолевая и другие) обладают биологической активностью. Их еще называют активными жирными кислотами. Они участвуют в обмене веществ, влияют на зрительную функцию и иммунитет, а также на нервную систему. Отсутствие этих веществ в пище или недостаточное их употребление затормаживает рост животных и оказывает негативное влияние на их репродуктивную функцию.

Сорбиновая получается из ягод рябины. Она является отличным консервантом .

Акриловая имеет едкий запах. Она применяется для получения стекла и синтетических волокон.

На основе реакции этирификации происходит синтез жира, который применяют при изготовлении мыла, а также моющих средств.

Муравьиная используется в медицине , в пчеловодстве, а также в качестве консервантов.

Уксусная — жидкость без цвета с резким запахом; легко смешивается с водой. Ее широко применяют в пищевой промышленности в качестве приправы. Также она используется при консервации. Еще она обладает свойствами растворителя. Поэтому широко применяется в производстве лаков и красок, при крашении. На ее основе изготавливают сырье для борьбы с насекомыми и сорняками.

Стеариновая и пальмитиновая (высшие одноосновные соединения) являются твердыми веществами и не растворяются в воде. Но их соли применяются в производстве мыла. Они делают брикеты мыла твердыми.

Поскольку соединения способны придавать однородность массам, то они широко используются в изготовлении лекарств.

Растения и животные также вырабатывают карбоновые соединения. Поэтому употреблять их внутрь безопасно. Главное, — соблюдать дозировку. Превышение дозы и концентрации ведет к ожогам и отравлениям.

Едкость соединений приносит пользу в металлургии, а также реставраторам и мебельщикам. Смеси на их основе позволяют выравнивать поверхности и очищать ржавчину.

Сложные эфиры, получаемые при реакции этерификации, нашли свое применение в парфюмерии. Они используются также в качестве компонентов лаков и красок, растворителей. А также как аромадобавки.

Карбоновыми кислотами называются производные углеводородов, в молекуле которых содержится одна или несколько карбоксильных групп

Общая формула предельных одноосновных карбоновых кислот: С n H 2n O 2

1. По числу карбоксильных групп:

Одноосновные (монокарбоновые)

Многоосновные (дикарбоновые, трикарбоновые и т.д.).

1. 
   По характеру углеводородного радикала:

Предельные CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH ; бутановая кислота.

пара-метилбензойная кислота
НАЗВАНИЯ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

ИЗОМЕРИЯ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

1. Изомерия углеродной цепи. Начинается с бутановой кислоты (С 3 Н 7 СООН ) , которая существует в виде двух изомеров: масляной (бутановой) и изомасляной (2-метилпропановой) кислот.
2. Изомерия положения кратной связи в непредельных кислотах, например:

СН 2 =СН-СН 2 -СООН СН 3 -СН=СН-СООН

Бутен-3-овая кислота Бутен-2-овая кислота

(винилуксусная кислота) (кротоновая кислота)
3. Цис-, транс-изомерия в непредельных кислотах, например:

4. Межклассовая изомерия : Карбоновые кислоты изомерны сложным эфирам:

Уксусная кислота СН 3 -СООН и метилформиат Н-СООСН 3

Например, существуют три изомера хлормасляной кислоты: 2-хлорбутановая, 3-хлорбутановая и 4-хлорбутановая.

Карбоксильная группа сочетает в себе две функциональные группы – карбонил и гидроксил, взаимно влияющие друг на друга

Кислотные свойства карбоновых кислот обусловлены смещением электронной плотности к карбонильному кислороду и вызванной этим дополнительной (по сравнению со спиртами) поляризацией связи О–Н.
В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют на ионы:

Растворимость в воде и высокие температуры кипения кислот обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей. С увеличением молекулярной массы растворимость кислот в воде уменьшается.

Соли	Сложные эфиры	Галогенангидриды	Ангидриды	Амиды.

ПОЛУЧЕНИЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

1. Окисление спиртов в жестких условиях – раствором перманганата или дихромата калия в кислой среде при нагревании.
2.Окисление альдегидов : раствором перманганата или дихромата калия в кислой среде при нагревании, реакцией серебряного зеркала, гидроксидом меди при нагревании.
3. Щелочной гидролиз трихлоридов :	R-CCl 3 + 3NaOH  + 3NaCl неустойчивое вещество  RCOOH + H 2 O
4. Гидролиз сложных эфиров.	R-COOR 1 + KOH  RCOOK + R 1 OH RCOOK + HCl  R-COOH + KCl
5. Гидролиз нитрилов, ангидридов, солей.	1)нитрил: R-CN + 2H 2 O –(H +) RCOOH 2)ангидрид: (R-COO) 2 O + H 2 O  2RCOOH 3)натриевая соль: R-COONa+HClR-COOH + NaCl
6. Взаимодействие реактива Гриньяра с СО 2:	R-MgBr + CO 2  R-COO-MgBr R-COO-MgBr -(+H 2 O) R-COOH +Mg(OH)Br
7. Муравьиную кислоту получают нагреванием оксида углерода (II) с гидроксидом натрия под давлением:	NaOH + CO –(200 o C,p) HCOONa 2HCOONa+ H 2 SO 4 2HCOOH + Na 2 SO 4
8. Уксусную кислоту получают каталитическим окислением бутана :	2C 4 H 10 + 5O 2  4CH 3 -COOH + 2H 2 O
9. Для получения бензойной кислоты можно использовать окисление монозамещенных гомологов бензола кислым раствором перманганата калия:	5C 6 H 5 –CH 3 +6KMnO 4 +9H 2 SO 4 5C 6 H 5 -COOH+3K 2 SO 4 + MnSO 4 + 14H 2 O

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

1. Кислотные свойства – замещение атома Н в карбоксильной группе на металл или ион аммония.

1.Взаимодействие с металлами	2CH 3 COOH+Ca (CH 3 COO) 2 Ca+H 2 ацетат кальция
2.Взаимодействие с оксидами металлов	2CH 3 COOH+BaO (CH 3 COO) 2 Ba+H 2 O
3.Реакция нейтрализации с гидроксидами металлов	2CH 3 COOH+Cu(OH) 2  (CH 3 COO) 2 Cu + 2H 2 O
4.Взаимодействие с солями более слабых и летучих (или нерастворимых) кислот	2CH 3 COOH+CaCO 3  (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2
4*. Качественная реакция на карбоновые кислоты: взаимодействие с содой (гидрокарбонатом натрия) или другими карбонатами и гидрокарбонатами. В результате наблюдается выделение углекислого газа. 2CH 3 COOH+Na 2 CO 3 à 2CH 3 COONa+H 2 O+CO 2 
2. Замещение гидроксильной группы:
5.Реакция этерификации
6.Образование галоген-ангидридов – с помощью хлоридов фосфора (III) и (V).
7. Образование амидов:
8. Получение ангидридов.	С помощью Р 2 О 5 можно дегидратировать карбоновую кислоту – в результате получается ангидрид. 2СН 3 – СООН + Р 2 О 5  (СН 3 СО) 2 О + НРО 3
3. Замещение атома водорода при атоме углерода, ближайшем к карбоксильной группе (-углеродный атом)
9.Галогенирование кислот – реакция идёт в присутствии красного фосфора или на свету.	CH 3 -COOH+Br 2 –(Р кр) CH 2 -COOH + НВr
Особенности муравьиной кислоты.
1. Разложение при нагревании.	Н-СООН –(H 2 SO 4 конц,t) CO + H 2 O
2. Реакция серебряного зеркала и с гидроксидом меди (II) – муравьиная кислота проявляет свойства альдегидов.	Н-COOH+2OH(NH 4) 2 СО 3 +2 Ag +2NH 3 +H 2 O H-COOH + Cu(OH) 2 –t CO 2 + Cu 2 O + H 2 O
3. Окисление хлором и бромом, а также азотной кислотой.	H-COOH + Cl 2  CO 2 + 2HCl
Особенности бензойной кислоты.
1. Разложение при нагревании – декарбоксилирование.	При нагревании бензойной кислоты она разлагается на бензол и углекислый газ:
2. Реакции замещения в ароматическом кольце.	Карбоксильная группа является электроноакцепторной, она уменьшает электронную плотность бензольного кольца и является мета-ориентантом. + HNO 3 –(H 2 SO 4) +H 2 O
Особенности щавелевой кислоты.
1. Разложение при нагревании
2. Окисление перманганатом калия.
Особенности непредельных кислот (акриловой и олеиновой).
1. Реакции присоединения.	Присоединение воды и бромоводорода к акриловой кислоте происходит против правила Марковникова, т.к. карбоксильная группа является электроноакцепторной: СН 2 =СН-СООН + НBr  Br-CH 2 -CH 2 -COOH Также к непредельным кислотам можно присоединять галогены и водород: С 17 Н 33 -СООН+H 2  C 17 H 35 -COOH(стеариновая)
2. Реакции окисления	При мягком окислении акриловой кислоты образуется 2 гидроксогруппы: 3СН 2 =СН-СООН+2KMnO 4 +2H 2 O 2CH 2 (OH)-CH(OH)-COOК + CH 2 (OH)-CH(OH)-COOH +2MnO 2

Свойства солей карбоновых кислот.

Свойства галогенангидридов

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ

– это соединения, содержащие карбоксильную группу, связанную с двумя алкильными радикалами.

Общая формула сложных эфиров такая же, как у карбоновых кислот: C n H 2 n O 2

ПОЛУЧЕНИЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ.

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

2) Сложные эфиры фенолов нельзя получить с помощью этерификации , для их получения используют реакцию фенолята с галогенангидридом кислоты:

С 6 Н 5 -О - Na + + C 2 H 5 –C=O  NaCl + C 6 H 5 –O-C=O

Cl C 2 H 5

Фениловый эфир пропановой кислоты (фенилпропаноат)

Виды изомерии сложных эфиров.

1. Изомерия углеродной цепи начинается по кислотному остатку с бутановой кислоты, по спиртовому остатку - с пропилового спирта, например, этилбутаноату изомерны этилизобутаноат, пропилацетат и изопропилацетат.

2. Изомерия положения сложноэфирной группировки -СО-О-. Этот вид изомерии начинается со сложных эфиров, в молекулах которых содержится не менее 4 атомов углерода, например этилацетат и метилпропионат.

3. Межклассовая изомерия с карбоновыми кислотами.
СВОЙСТВА СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ.
1. Гидролиз сложных эфиров.

Реакция этерификации обратима. Обратный процесс – расщепление сложного эфира при действии воды с образованием карбоновой кислоты и спирта – называют гидролизом сложного эфира.

Кислотный гидролиз обратим:

Щелочной гидролиз протекает необратимо:

Эта реакция называется омылением сложного эфира.