- це похідні ВВ, що містять функціональну карбоксильну групу – СООН.
Карбоксильна група (карбоксил) – це складна функціональна група, що складається із карбонільної та гідроксильної груп:
О
С карбоніл
+ карбоксил
ОН гідроксил
Загальна формула карбонових кислот:
О
R – С де m – число карбоксильних груп,
ОН m, які визначають основність кислоти.
По основності кислоти діляться на:
- Одноосновні (моно карбонові), m = 1
- Двохосновні (дикарбонові), m = 2
- Трьохосновні (трикарбонові), m = 3 і т.д.
Прикладами дикарбонових кислот являються:
О С ОН О С ОН Щавлева к-та |
НООС – (СН2)3 – СООН
Глутарова к-та |
СООН
О СООН О – фталева к-та |
В залежності від будови ВВ радикала R карбонові кислоти діляться:
-насичені
-ненасичені
-ароматичні.
Насичені моно карбонові кислоти
О
СnН2n+1С , n ≥ 0
ОН
Деякі представники гомологічного ряду насичених моно карбонових кислот
n
|
Формула кислоти |
Назва кислоти
За міжнародною тривіальна номенклатурою |
Назва кислот- ного залишку R - СОО- |
Продукти в яких міститься кислота |
0 |
Н – СООН |
Метанова Мурашина |
Форміат |
Виділення мурах |
1 |
СН3 –СООН |
Етанова Оцтова |
Ацетат |
Продукти окис-нення багатьох речовин |
2 |
СН3 – СН2 – СООН |
Пропанова Пропіонова |
Пропіонат |
Деревна смола |
3 |
СН3 – (СН2)2 –СООН |
Бутанова Масляна |
Бутират |
Вершкове масло |
4 |
СН3 – (СН2)3 –СООН |
Пентанова Валеріанова |
Валериат |
Валеріана(трава) |
5 |
СН3 – (СН2)4 –СООН |
Гексанова Капронова |
Капронат |
Вершкове масло Нафта |
9 |
СН3 – (СН2)8 –СООН |
Деканова Капрінова |
Капрінат |
Кокосове масло |
* 15 |
СН3 – (СН2)14 -СООН |
Гексадеканова Пальмітино- ва |
Пальмітат |
Жири |
* 17 |
СН3 – (СН2)16 - СООН |
Октадеканова Стеаринова |
Стеарат |
Жири |
Кислоти, що містять більше 10 атомів Карбону, називають
ВИЩИМИ КАРБОНОВИМИ КИСЛОТАМИ
Номенклатура і ізомерія
За міжнародною замісниковою номенклатурою назва кислоти походить від назви відповідного (з тим же числом атомів Карбону) вуглеводня з додаванням закінчення – ова і слова кислота.
Нумерація ланцюга завжди почигається з атома «С» карбоксильної групи, тому в назвах кислот положення групи – СООН не вказують.
Наприклад: О
7 6 5 4 3 2 1
СН3 – СН2 – СН2 – СН – СН2 – СН – С
ОН
С2Н5 СН3
2 Метил 4 етил гептанові кислота
В межах даного класу можлива тільки ізомерія вуглецевого ланцюга. Перші три члена гомологічного ряду ізомерів не мають.
Монокарбонові кислоти ізомерні складним ефірам карбонових кислот:
С2Н4О2
О О
СН3 – С Н – С
ОН О – СН3
Оцтова к-та Метилформіат (складний ефір)
Електронна будова
σ-
σ+ О
R – С .. σ+
О Н
..
Карбоксильна група містить високо поляризовану карбонільну групу >С = О. Атом «С» карбонільної групи, маючи частковий позитивний заряд, відтягує на себе електрони зв’язку С – О. Неподілена пара електронів атома Оксигену гідроксильної групи взаємодіє з електронами π –зв’язку карбонільної групи. Це призводить до більшого відтягування електронів від атома «Н» гідроксильної групи і збільшення полярності зв’язку О – Н в порівнянні зі спиртами.
Кислоти на відміну від спиртів дисоціюють з утворенням катіонів Н+.
Фізичні властивості
НСООН СН3СООН … С9Н19СООН С10Н21СООН …
Рідини Тверді речовини
Р о з ч и н н і с т ь у в о д і з м е н ш у є т ь с я
Хімічні властивості
Для насичених монокарбонових кислот характерна висока реакційна здатність:
І. Реакції з розривом зв’язку О – Н
Насичені карбонові кислоти проявляють властивості звичайних кислот.
О
R – С RСОО- + Н+
ОН
Карбонові кислоти являються слабкими кислотами.
НСООН, СН3СООН, С2Н5СООН
С и л а к и с л о т з м е н ш у є т ь с я
2 ) У т в о р е н н я с о л е й:
А) взаємодія з активними металами:
2НСООН + Мg (НСОО)2 Мg + Н2
Форміат магнію
Б) взаємодія з основними оксидами:
2СН3СОО[Н + СаО (СН3СОО)2Са + Н2О
Ацетат кальцію
В) взаємодія з лугами (реакція нейтралізації):
СН3СОО[Н + КОН СН3СООК + Н2О
Пропінат калію
Г) взаємодія з аміаком або гідроксидом амонію:
СН3СОО[Н + NН3 СН3СООNН4
Ацетат амонію
СН3СОО[Н + NН4ОН СН3СООNН4 + Н2О
Д) взаємодія з солями більш слабких кислот (карбонатами і гідрокарбонатами):
2СН3СОО[Н + Nа2СО3 2СН3СООNа + СО2 + Н2О
Ацетат натрію
С3Н7СООН + NаНСО3 С3Н7СООNа + СО2 + Н2О
Бутират натрію
ІІ. Реакції з розривом зв’язку С – О
(заміщення групи ОН)
1 ) Взаємодія зі спиртами з утворенням складних ефірів:
О
R – С (реакція етерифікації):
ОR/
О t0 Н2SО4 (конц.) О
СН3 - С[ -ОН + Н]О - С2Н5 СН3 – С – ОС2Н5 + Н2О
Оцтова к-та
2 ) Взаємодія з аміаком з утворенням амідів кислот:
О
R – С
NН2
Аміди добувають із карбонових кислот і аміака через стадію утворення амонієвої солі, яку потім нагрівають.
О О t0 О
СН3 – С – ОН + NН3 СН3 – С - ОNН4 СН3 – С - NН2 + Н2О
Ацетамід
(етанамід, амід оцтової к-ти)
3 ) Міжмолекулярна дегідратація карбонових кислот з утворенням ангідридів:
R – С – О – С – R
О О
О О
Р2О5
СН3 – С – ОН + НО – С – СН3 СН3 – С – О – С – СН3 + Н2О
t0 оцтовий ангідрид
О О
ІІІ. Реакції з розривом зв'язків С – Н
у α карбонового атома (реакції за участі радикала)
Атоми «Н» у α карбонового атома більш рухливі і можуть заміщуватися на атоми галогена з утворенням α галоген карбонових кислот:
PCl5, hυ, t0 +Cl2 +Cl2
CН3СООН + Сl2 ClCH2COOH Cl2CHCOOH CCl3COOH
Оцтова к-та -НСl монохлороцтова -НСl дихлороцтова -НСl трихлороцтова
кислота кислота кислота
Особливості будови і властивості мурашиної кислоти
Мурашина (метанова) кислота НСООН за будовою і властивостями відрізняється від інших членів гомологічного ряду насичених монокарбонових кислот.
О
карбоксильна група - С зв’язана не з ВВ радикалом, аз атомом
ОН гідрогену.
По цій причині мурашина кислота являється найбільш сильною в гомологічному ряду.
О
Н – С – ОН тому мурашина кислота вступає в реакції характерні для кислот і для альдегідів.
Мурашина кислота легко окиснюється до вугільної:
О О
Н – С – ОН + [О] НО – С – О[ Н СО2 + Н2О
Із окисника вугільна к-та
В ролі окисника можуть бути аміачний розчин оксиду срібла (І) АgО та гідроксид Сu(ІІ), Сu(ОН)2.
Особливістю мурашиної кислоти являється те, що для неї характерні якісні реакції на альдегіди:
О
NН4ОН
Н – С – ОН + Аg2О СО2 + Н2О + 2Аg
t0
О
Н – С – ОН + 2Сu(ОН)2 СО2 + 3Н2О + Сu2О
Осад цегляного
кольору
Способи добування насичених монокарбонових кислот
І. Загальні способи добування
О +[О] О
R – СН2ОН + [О] R – С R – С
-Н2О Н ОН
За звичай утворюється суміш кислот, а при окисненні С4Н4 – утворюється єдина СН3СООН !
кат.
2СН3 – СН2 – СН2 – СН3 + 5О2 4СН3СООН + 2Н2О
Бутан
О О
R – С + NаОН = R – С + R/ОН
ОR/ ОNа
О О
R – С + НСl = R – С + NаСl
ОNа ОН
О О
R – С + НОН R – С + НСl
Сl ОН
ІІ. Способи добування найважливіших кислот
НСООН – мурашина
t0, Р
2НСООNа + Н2SО4 2НСООН + Nа2 SО4
1700С О
Н – О – С – С – ОН Н – С + СО2 - р-я декарбоксирування
ОН
О О
СН3СООН - добувають зброджуванням рідин, що містять спирт (вино, пиво…)
Ферм.
СН3 – СН2ОН + О2 СН3СООН + Н2О
(пов.)
а) окисненням бутана:
кат.
2СН3 – СН2 – СН2 – СН3 + 5О2 4СН3СООН + 2Н2О
Бутан
б) окисненням ацетальдегіда:
О О
СН3 – С + [О] СН3 – С
Н ОН
в) синтез із метанола і оксиду карбону (ІІ):
t0, кат. О
СН3ОН + СО С
ОН
Застосування найважливіших моно карбонових кислот
Розчинники
Пестициди
Форміати
Фарбування тканин |
НСООН
Обробка тканин |
Лікарські засоби
Консервування фруктових соків, зелених кормів
Дезінфекція ємкостей в харчовій промисловості
|
|||
Для харчових цілей
Інсектициди
Барвники
Лікарські засоби (аспірин, фенацетин) |
Розчинник
СН3СООН
Монохлороцтова кислота СlСН2СООН |
Ацетати (солі і ефіри)
(СН3СО)2О оцтовий ангідрід |
|||