.
O

//
Skupina atómov -C sa nazýva karboxylová skupina alebo karboxyl.
\

Oh
Organické kyseliny obsahujúce jednu karboxylovú skupinu v molekule sú jednosýtne. Všeobecný vzorec pre tieto kyseliny je RCOOH.

Karboxylové kyseliny obsahujúce dve karboxylové skupiny sa nazývajú dvojsýtne kyseliny. Patria sem napríklad kyseliny šťaveľové a jantárové.

Existujú tiež viacsýtne karboxylové kyseliny obsahujúce viac ako dve karboxylové skupiny. Patrí medzi ne napríklad trojsýtna kyselina citrónová. Podľa charakteru uhľovodíkového radikálu sa karboxylové kyseliny delia na nasýtené, nenasýtené, aromatické.

Obmedzujúce alebo nasýtené karboxylové kyseliny sú nám už známe napríklad kyselina propánová (propiónová) alebo kyselina jantárová.

Je zrejmé, že nasýtené karboxylové kyseliny neobsahujú P-väzby v uhľovodíkovom radikále.

V molekulách nenasýtených karboxylových kyselín je karboxylová skupina naviazaná na nenasýtený, nenasýtený uhľovodíkový radikál, napríklad v molekulách akrylovej (propénovej) CH2=CH-COOH alebo olejovej CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2) )7-COOH a iné kyseliny.

Ako je zrejmé zo vzorca kyseliny benzoovej, je aromatická, pretože v molekule obsahuje aromatický (benzénový) kruh.

Nomenklatúra a izoméria

Už sme zvážili všeobecné zásady tvorby názvov karboxylových kyselín, ako aj iných organických zlúčenín. Pozrime sa podrobnejšie na nomenklatúru mono- a dibázických karboxylových kyselín. Názov karboxylovej kyseliny je vytvorený z názvu príslušného alkánu (alkánu s rovnakým počtom atómov uhlíka v molekule) s pridaním prípony -ov, koncovky -aya a slova kyselina. Číslovanie atómov uhlíka začína karboxylovou skupinou. Napríklad:

Mnohé kyseliny majú aj historicky ustálené alebo triviálne názvy (tabuľka 6).

Po prvom oboznámení sa s rozmanitým a zaujímavým svetom organických kyselín sa pozrime podrobnejšie na limitujúce jednosýtne karboxylové kyseliny.

Je jasné, že zloženie týchto kyselín bude odrážať všeobecný vzorec C n H 2 n O 2, alebo C n H 2 n + 1 COOH, alebo RCOOH.

Fyzikálne vlastnosti nasýtených jednosýtnych karboxylových kyselín

Nižšie kyseliny, teda kyseliny s relatívne malou molekulovou hmotnosťou, obsahujúce až štyri atómy uhlíka v molekule, sú kvapaliny s charakteristickým štipľavým zápachom (pamätajte na vôňu kyseliny octovej). Kyseliny obsahujúce 4 až 9 atómov uhlíka sú viskózne olejovité kvapaliny s nepríjemným zápachom; obsahujúce viac ako 9 atómov uhlíka v molekule - pevné látky, ktoré sa nerozpúšťajú vo vode. Teploty varu limitujúcich jednosýtnych karboxylových kyselín sa zvyšujú so zvyšovaním počtu atómov uhlíka v molekule a následne so zvyšovaním relatívnej molekulovej hmotnosti. Takže napríklad teplota varu kyseliny mravčej je 101 ° C, kyseliny octovej - 118 ° C, kyseliny propiónovej - 141 ° C.

Najjednoduchšia karboxylová kyselina, mravčia HCOOH, s malou relatívnou molekulovou hmotnosťou (46), je za normálnych podmienok kvapalina s bodom varu 100,8 °C. Zároveň je bután (MR(C4H10) = 58) za rovnakých podmienok plynný a má teplotu varu -0,5 °C. Tento nesúlad medzi bodmi varu a relatívnymi molekulovými hmotnosťami sa vysvetľuje tvorbou dimérov karboxylových kyselín, v ktorých sú dve molekuly kyseliny spojené dvoma vodíkovými väzbami. Výskyt vodíkových väzieb je zrejmý pri zvažovaní štruktúry molekúl karboxylových kyselín.

Molekuly nasýtených jednosýtnych karboxylových kyselín obsahujú polárnu skupinu atómov - karboxyl (zamyslite sa nad tým, čo spôsobuje polaritu tejto funkčnej skupiny) a takmer nepolárny uhľovodíkový radikál. Karboxylová skupina je priťahovaná molekulami vody a vytvára s nimi vodíkové väzby.

Kyselina mravčia a octová sú neobmedzene rozpustné vo vode. Je zrejmé, že so zvýšením počtu atómov v uhľovodíkovom radikále klesá rozpustnosť karboxylových kyselín.

Keď poznáme zloženie a štruktúru molekúl karboxylových kyselín, nebude pre nás ťažké pochopiť a vysvetliť chemické vlastnosti týchto látok.

Chemické vlastnosti

Všeobecné vlastnosti charakteristické pre triedu kyselín (organických aj anorganických) sú spôsobené prítomnosťou hydroxylovej skupiny obsahujúcej silne polárnu väzbu medzi atómami vodíka a kyslíka v molekulách. Tieto vlastnosti sú vám dobre známe. Uvažujme ich znova na príklade organických kyselín rozpustných vo vode.

1. Disociácia s tvorbou vodíkových katiónov a aniónov zvyšku kyseliny. Presnejšie povedané, tento proces popisuje rovnicu, ktorá zohľadňuje účasť molekúl vody v nej.

Rovnováha disociácie karboxylových kyselín je posunutá doľava, prevažná väčšina z nich sú slabé elektrolyty. Napriek tomu sa kyslá chuť napríklad kyseliny mravčej a octovej vysvetľuje disociáciou kyslých zvyškov na vodíkové katióny a anióny.

Je zrejmé, že prítomnosť „kyslého“ vodíka, t. j. vodíka karboxylovej skupiny, v molekulách karboxylových kyselín určuje aj ďalšie charakteristické vlastnosti.

2. Interakcia s kovmi stojacimi v elektrochemickom rade napätí až po vodík. Takže železo redukuje vodík z kyseliny octovej:

2CH3-COOH + Fe -> (CHgCOO)2Fe + H2

3. Interakcia so zásaditými oxidmi za vzniku soli a vody:

2R-COOH + CaO -> (R-COO) 2Ca + H20

4. Interakcia s hydroxidmi kovov za vzniku soli a vody (neutralizačná reakcia):

R-COOH + NaOH -> R-COONa + H20 3R-COOH + Ca(OH)2 -> (R-COO)2Ca + 2H20

5. Interakcia so soľami slabších kyselín s tvorbou týchto kyselín. Kyselina octová teda vytesňuje kyselinu stearovú zo stearátu sodného a kyselinu uhličitú z uhličitanu draselného.

6. Interakcia karboxylových kyselín s alkoholmi za vzniku esterov je vám už známa esterifikačná reakcia (jedna z najdôležitejších reakcií charakteristických pre karboxylové kyseliny). Interakcia karboxylových kyselín s alkoholmi je katalyzovaná vodíkovými katiónmi.

Esterifikačná reakcia je reverzibilná. Rovnováha sa posúva smerom k tvorbe esteru v prítomnosti odvodňovacích činidiel a odstránení éteru z reakčnej zmesi.

Pri reverznej reakcii esterifikácie, ktorá sa nazýva hydrolýza esteru (reakcia esteru s vodou), vzniká kyselina a alkohol. Je zrejmé, že viacsýtne alkoholy, ako je glycerol, môžu tiež reagovať s karboxylovými kyselinami, t.j. vstúpiť do esterifikačnej reakcie:

Všetky karboxylové kyseliny (okrem mravčej) spolu s karboxylovou skupinou obsahujú vo svojich molekulách uhľovodíkový zvyšok. To samozrejme nemôže ovplyvniť vlastnosti kyselín, ktoré sú určené povahou uhľovodíkového zvyšku.

7. Reakcie adície viacerých väzieb - vstupujú do nich nenasýtené karboxylové kyseliny; napríklad vodíkovou adičnou reakciou je hydrogenácia. Keď sa kyselina olejová hydrogenuje, vytvorí sa nasýtená kyselina stearová.

Nenasýtené karboxylové kyseliny, podobne ako iné nenasýtené zlúčeniny, pridávajú k dvojitej väzbe halogény. Napríklad kyselina akrylová odfarbuje brómovú vodu.

8. Substitučné reakcie (s halogénmi) - môžu do nej vstúpiť nasýtené karboxylové kyseliny; napríklad reakciou kyseliny octovej s chlórom možno získať rôzne chlórové deriváty kyselín:

Pri halogenácii karboxylových kyselín obsahujúcich viac ako jeden atóm uhlíka v uhľovodíkovom zvyšku je možná tvorba produktov s rôznymi polohami halogénu v molekule. Keď reakcia prebieha podľa mechanizmu voľných radikálov, môžu sa nahradiť akékoľvek atómy vodíka v uhľovodíkovom zvyšku. Ak sa reakcia uskutočňuje v prítomnosti malého množstva červeného fosforu, prebieha selektívne - vodík sa nahrádza iba v a-poloha (na atóme uhlíka najbližšie k funkčnej skupine) v molekule kys. Dôvody tejto selektívnosti sa dozviete pri štúdiu chémie na vysokej škole.

Karboxylové kyseliny tvoria po substitúcii hydroxylovej skupiny rôzne funkčné deriváty. Pri hydrolýze týchto derivátov z nich opäť vzniká karboxylová kyselina.

Chlorid karboxylovej kyseliny možno získať reakciou kyseliny s chloridom fosforitým alebo tionylchloridom (SOCI2). Anhydridy karboxylových kyselín sa získavajú interakciou chloridov anhydridov so soľami karboxylových kyselín. Estery vznikajú ako výsledok esterifikácie karboxylových kyselín alkoholmi. Éterifikácia je katalyzovaná anorganickými kyselinami.

Táto reakcia je iniciovaná protonizáciou karboxylovej skupiny – interakciou vodíkového katiónu (protónu) s osamelým elektrónovým párom atómu kyslíka. Protonizácia karboxylovej skupiny má za následok zvýšenie kladného náboja na atóme uhlíka v nej:

Ako získať

Karboxylové kyseliny možno získať oxidáciou primárnych alkoholov a aldehydov.

Aromatické karboxylové kyseliny vznikajú oxidáciou benzénových homológov.

Výsledkom hydrolýzy rôznych derivátov karboxylových kyselín sú tiež kyseliny. Takže počas hydrolýzy esteru sa tvorí alkohol a karboxylová kyselina. Ako je uvedené vyššie, esterifikačné a hydrolytické reakcie katalyzované kyselinou sú reverzibilné. Hydrolýza esteru pôsobením vodného roztoku alkálie prebieha nevratne, v tomto prípade nejde o kyselinu, ale z esteru vzniká jej soľ. Pri hydrolýze nitrilov najskôr vznikajú amidy, ktoré sa potom premieňajú na kyseliny. Karboxylové kyseliny vznikajú interakciou organohorečnatých zlúčenín s oxidom uhoľnatým (IV).

Jednotliví zástupcovia karboxylových kyselín a ich význam

Kyselina mravčia (metánová) HCOOH je kvapalina štipľavého zápachu s bodom varu 100,8°C, je vysoko rozpustná vo vode. Kyselina mravčia je jedovatá a pri kontakte s pokožkou spôsobuje popáleniny! Bodavá tekutina vylučovaná mravcami obsahuje túto kyselinu. Kyselina mravčia má dezinfekčné vlastnosti, a preto nachádza uplatnenie v potravinárskom, kožiarskom a farmaceutickom priemysle a medicíne. Používa sa aj pri farbení textílií a papiera.

Kyselina octová (etánová) CH3COOH je bezfarebná kvapalina s charakteristickým štipľavým zápachom, miešateľná s vodou v akomkoľvek pomere. Vodné roztoky kyseliny octovej sa predávajú pod názvom ocot (3-5% roztok) a octová esencia (70-80% roztok) a sú široko používané v potravinárskom priemysle. Kyselina octová je dobrým rozpúšťadlom pre mnohé organické látky, a preto sa používa vo farbení, v kožiarskom priemysle a v priemysle farieb a lakov. Okrem toho je kyselina octová surovinou na výrobu mnohých technicky dôležitých organických zlúčenín: získavajú sa z nej napríklad látky používané na ničenie burín – herbicídy.

Kyselina octová je hlavnou zložkou vínneho octu, vďaka čomu má charakteristickú vôňu. Je produktom oxidácie etanolu a vzniká z neho pri skladovaní vína na vzduchu.

Najvýznamnejšími predstaviteľmi najvyššie limitujúcich jednosýtnych kyselín sú kyseliny palmitová C15H31COOH a stearová C17H35COOH. Na rozdiel od nižších kyselín sú tieto látky pevné, zle rozpustné vo vode.

Ich soli - stearáty a palmitáty - sú však vysoko rozpustné a majú detergentný účinok, preto sa nazývajú aj mydlá. Je jasné, že tieto látky sa vyrábajú vo veľkom.

Z nenasýtených vyšších karboxylových kyselín má najväčší význam kyselina olejová C17H33COOH, alebo (CH2)7COOH. Je to olejovitá kvapalina, bez chuti a zápachu. Jeho soli sú široko používané v technológii.

Najjednoduchším predstaviteľom dvojsýtnych karboxylových kyselín je kyselina šťaveľová (etándiová) HOOC-COOH, ktorej soli sa nachádzajú v mnohých rastlinách, napríklad v šťaveľoch a šťaveľoch. Kyselina šťaveľová je bezfarebná kryštalická látka, vysoko rozpustná vo vode. Používa sa pri leštení kovov, v drevospracujúcom a kožiarskom priemysle.

1. Nenasýtená kyselina elaidová С17Н33СООН je trans-izomér kyseliny olejovej. Napíšte štruktúrny vzorec tejto látky.

2. Napíšte rovnicu pre hydrogenáciu kyseliny olejovej. Pomenujte produkt tejto reakcie.

3. Napíšte rovnicu spaľovacej reakcie kyseliny stearovej. Aký objem kyslíka a vzduchu (N.S.) bude potrebný na spálenie 568 g kyseliny stearovej?

4. Zmes pevných mastných kyselín – palmitovej a stearovej – sa nazýva stearín (vyrábajú sa z neho stearínové sviečky). Aký objem vzduchu (nen.a.) bude potrebný na spálenie 200 gramovej stearínovej sviečky, ak stearín obsahuje rovnaké množstvá kyseliny palmitovej a kyseliny stearovej? Aký objem oxidu uhličitého (n.a.) a hmotnosť vody v tomto prípade vzniká?

5. Vyriešte predchádzajúci problém za predpokladu, že sviečka obsahuje rovnaké množstvo (rovnaký počet mólov) kyseliny stearovej a kyseliny palmitovej.

6. Na odstránenie škvŕn od hrdze sa ošetria roztokom kyseliny octovej. Zostavte molekulárne a iónové rovnice reakcií, ktoré v tomto prípade prebiehajú, vzhľadom na to, že hrdza obsahuje oxid a hydroxid železitý - Fe2O3 a Fe (OH) 3. Prečo sa takéto škvrny neodstraňujú vodou? Prečo zmiznú po ošetrení roztokom kyseliny?

7. Potravinová (nápojová) sóda MaHC03 pridaná do cesta bez kvasníc sa predbežne „uhasí“ kyselinou octovou. Vykonajte túto reakciu doma a zostavte jej rovnicu s vedomím, že kyselina uhličitá je slabšia ako kyselina octová. Vysvetlite tvorbu peny.

8. S vedomím, že chlór je elektronegatívnejší ako uhlík, usporiadajte nasledujúce kyseliny: octovú, propiónovú, chlóroctovú, dichlóroctovú a trichlóroctovú tak, aby sa zvýšili kyslé vlastnosti. Zdôvodnite svoj výsledok.

9. Ako možno vysvetliť, že kyselina mravčia vstupuje do reakcie „strieborného zrkadla“? Napíšte rovnicu pre túto reakciu. Aký plyn sa môže v tomto prípade uvoľniť?

10. Pri interakcii 3 g nasýtenej jednosýtnej karboxylovej kyseliny s nadbytkom horčíka sa uvoľnilo 560 ml (n.a.) vodíka. Určite vzorec kyseliny.

11. Uveďte reakčné rovnice, ktoré možno použiť na opis chemických vlastností kyseliny octovej. Pomenujte produkty týchto reakcií.

12. Navrhnite jednoduchú laboratórnu metódu, ktorá sa dá použiť na rozpoznanie kyseliny propánovej a akrylovej.

13. Napíšte rovnicu reakcie získania metylformiátu - esteru metanolu a kyseliny mravčej. Za akých podmienok by sa táto reakcia mala uskutočniť?

14. Vytvorte štruktúrne vzorce látok so zložením С3Н602. Do akých tried látok ich možno zaradiť? Uveďte rovnice reakcií charakteristické pre každú z nich.

15. Látka A – izomér kyseliny octovej – sa vo vode nerozpúšťa, ale môže byť hydrolyzovaná. Aký je štruktúrny vzorec látky A? Vymenuj produkty jeho hydrolýzy.

16. Vytvorte štruktúrne vzorce nasledujúcich látok:

a) metylacetát;
b) kyselina šťaveľová;
c) kyselina mravčia;
d) kyselina dichlóroctová;
e) octan horečnatý;
e) etylacetát;
g) etylformiát;
h) kyselina akrylová.

17*. Vzorka limitnej jednosýtnej organickej kyseliny s hmotnosťou 3,7 g bola neutralizovaná vodným roztokom hydrogénuhličitanu sodného. Prechodom uvoľneného plynu cez vápennú vodu sa získalo 5,0 g zrazeniny. Aká kyselina sa odobrala a aký bol objem uvoľneného plynu?

karboxylové kyseliny v prírode

Karboxylové kyseliny sú v prírode veľmi bežné. Nachádzajú sa v ovocí a rastlinách. Sú prítomné v ihličí, pote, moči a žihľavovej šťave. Viete, ukázalo sa, že väčšina kyselín tvorí estery, ktoré majú zápach. Takže vôňa kyseliny mliečnej, ktorá je obsiahnutá v ľudskom pote, komáre priťahuje, cítia to na dosť značnú vzdialenosť. Preto bez ohľadu na to, ako veľmi sa snažíte otravného komára odohnať, stále sa cíti so svojou obeťou dobre. Okrem ľudského potu sa kyselina mliečna nachádza v kyslých uhorkách a kyslej kapuste.

A samice opíc, aby prilákali samca, uvoľňujú kyselinu octovú a propiónovú. Citlivý, psí nos dokáže cítiť kyselinu maslovú, ktorá má koncentráciu 10–18 g/cm3.

Mnoho rastlinných druhov je schopných vylučovať kyselinu octovú a maslovú. A niektoré buriny to využívajú a uvoľňujú látky, eliminujú svojich konkurentov, potláčajú ich rast a niekedy spôsobujú ich smrť.

Indovia používali aj kys. Aby zničili nepriateľa, navlhčili šípy smrteľným jedom, ktorý sa ukázal byť derivátom kyseliny octovej.

A tu vzniká prirodzená otázka, predstavujú kyseliny nebezpečenstvo pre ľudské zdravie? V prírode rozšírená kyselina šťaveľová, ktorá sa nachádza v šťaveľoch, pomarančoch, ríbezliach a malinách, totiž z nejakého dôvodu nenašla uplatnenie v potravinárskom priemysle. Ukázalo sa, že kyselina šťaveľová je dvestokrát silnejšia ako kyselina octová a môže dokonca korodovať riad a jej soli, ktoré sa hromadia v ľudskom tele, tvoria kamene.

Kyseliny sú široko používané vo všetkých sférach ľudského života. Používajú sa v medicíne, kozmeteológii, potravinárstve, poľnohospodárstve a používajú sa pre domáce potreby.

Na lekárske účely sa používajú organické kyseliny ako kyselina mliečna, vínna a askorbová. Pravdepodobne každý z vás použil vitamín C na posilnenie tela - to je len kyselina askorbová. Pomáha nielen posilniť imunitný systém, ale má aj schopnosť odstraňovať karcinogény a toxíny z tela. Kyselina mliečna sa používa na kauterizáciu, pretože je vysoko hygroskopická. Ale kyselina vínna pôsobí ako mierne preháňadlo, ako protijed pri otravách zásadami a ako zložka potrebná na prípravu plazmy pri transfúzii krvi.

Fanúšikovia kozmetických procedúr by si ale mali uvedomiť, že ovocné kyseliny obsiahnuté v citrusových plodoch majú priaznivý vplyv na pokožku, pretože prenikajú hlboko do pokožky a môžu urýchliť proces obnovy pokožky. Okrem toho má vôňa citrusových plodov tonizujúci účinok na nervový systém.

Všimli ste si, že bobule, ako sú brusnice a brusnice, sa skladujú dlho a zostávajú čerstvé. Vieš prečo? Ukazuje sa, že obsahujú kyselinu benzoovú, ktorá je výborným konzervantom.

V poľnohospodárstve však kyselina jantárová našla široké uplatnenie, pretože sa môže použiť na zvýšenie výnosu pestovaných rastlín. Je tiež schopný stimulovať rast rastlín a urýchliť ich vývoj.

V tabuľke. 19.10 uvádza niektoré organické zlúčeniny súvisiace s karboxylovými kyselinami. Charakteristickým znakom karboxylových kyselín je prítomnosť karboxylovej kyseliny v nich.

Tabuľka 19.10. karboxylové kyseliny

(pozri sken)

funkčná skupina. Karboxylová skupina pozostáva z karbonylovej skupiny naviazanej na hydroxylovú skupinu. Organické kyseliny s jednou karboxylovou skupinou sa nazývajú monokarboxylové kyseliny. Ich systematické názvy majú príponu -ov(aya). Organické kyseliny s dvoma karboxylovými skupinami sa nazývajú dikarboxylové kyseliny. Ich systematické názvy majú príponu -div(aya).

Nasýtené alifatické monokarboxylové kyseliny tvoria homológny rad, ktorý je charakterizovaný všeobecným vzorcom. Nenasýtené alifatické dikarboxylové kyseliny môžu existovať vo forme rôznych geometrických izomérov (pozri časť 17.2).

Fyzikálne vlastnosti

Spodné členy homologického radu nasýtených monokarboxylových kyselín sú za normálnych podmienok kvapaliny s charakteristickým štipľavým zápachom. Napríklad kyselina etánová (octová) má charakteristický "octový" zápach. Bezvodá kyselina octová je pri izbovej teplote kvapalina. Zamrzne, keď sa zmení na ľadovú látku nazývanú ľadová kyselina octová.

Všetky dikarboxylové kyseliny uvedené v tabuľke. 19,10, pri teplote miestnosti sú biele kryštalické pevné látky. Spodné členy radu monokarboxylových a dikarboxylových kyselín sú rozpustné vo vode. Rozpustnosť karboxylových kyselín klesá so zvyšovaním ich relatívnej molekulovej hmotnosti.

V kvapalnom stave a v nevodných roztokoch molekuly monokarboxylových kyselín dimerizujú v dôsledku tvorby vodíkových väzieb medzi nimi:

Vodíkové väzby sú silnejšie v karboxylových kyselinách ako v alkoholoch. Je to spôsobené vysokou polaritou karboxylovej skupiny v dôsledku ťahania elektrónov z atómu vodíka smerom k atómu kyslíka karbonylu:

V dôsledku toho majú karboxylové kyseliny relatívne vysoké teploty varu (tabuľka 19.11).

Tabuľka 19.11. Teploty varu kyseliny octovej a alkoholov s blízkymi relatívnymi molekulovými hmotnosťami

Laboratórne metódy získavania

Monokarboxylové kyseliny možno získať z primárnych alkoholov a aldehydov oxidáciou okysleným roztokom dvojchrómanu draselného, ​​ktorý sa odoberie v nadbytku:

Monokarboxylové kyseliny a ich soli možno získať hydrolýzou nitrilov alebo amidov:

Príprava karboxylových kyselín reakciou s Grignardovými činidlami a oxidom uhličitým je opísaná v odd. 19.1.

Kyselinu benzoovú možno získať oxidáciou metylového bočného reťazca metylbenzénu (pozri časť 18.2).

Okrem toho možno kyselinu benzoovú získať z benzaldehydu pomocou Cannisharovej reakcie. Pri tejto reakcii sa na benzaldehyd pôsobí 40 až 60 % roztokom hydroxidu sodného pri teplote miestnosti. Simultánna oxidácia a redukcia vedie k tvorbe kyseliny benzoovej a teda fenylmetanolu:

Oxidácia

Cannizzarova reakcia je typická pre aldehydy, ktoré nemajú -atómy vodíka. Toto je názov atómov vodíka pripojených k atómu uhlíka susediacemu s aldehydovou skupinou:

Keďže metán nemá atómy vodíka, môže reagovať s Cannizzarom. Aldehydy obsahujúce aspoň jeden atóm a-vodíka podliehajú kyslo katalyzovanej aldolovej kondenzácii v prítomnosti roztoku hydroxidu sodného (pozri vyššie).

Chemické vlastnosti

Hoci karboxylová skupina obsahuje karbonylovú skupinu, karboxylové kyseliny nepodliehajú niektorým reakciám, ktoré sú charakteristické pre aldehydy a ketóny. Napríklad nevstupujú do adičných alebo kondenzačných reakcií. Je to kvôli atómu

uhlík v karboxylovej skupine má menší kladný náboj ako v aldehydovej alebo ketoskupine.

Kyslosť. Odtiahnutie elektrónovej hustoty od karboxylového vodíkového atómu oslabuje O-H väzbu. Výsledkom je, že karboxylová skupina je schopná odštiepiť (stratiť) protón. Preto sa monokarboxylové kyseliny správajú ako jednosýtne kyseliny. Vo vodných roztokoch týchto kyselín sa vytvorí nasledujúca rovnováha:

Karboxylátový ión možno považovať za hybrid dvoch rezonančných štruktúr:

Inak si to možno predstaviť ako

Delokalizácia elektrónu medzi atómami karboxylátovej skupiny stabilizuje karboxylátový ión. Preto sú karboxylové kyseliny oveľa kyslejšie ako alkoholy. Avšak v dôsledku kovalentnej povahy molekúl karboxylových kyselín je vyššie uvedená rovnováha výrazne posunutá doľava. Karboxylové kyseliny sú teda slabé kyseliny. Napríklad kyselina etánová (octová) sa vyznačuje konštantou kyslosti

Substituenty prítomné v molekule karboxylovej kyseliny silne ovplyvňujú jej kyslosť vďaka svojmu indukčnému účinku. Substituenty, ako je chlór, priťahujú elektrónovú hustotu smerom k sebe, a preto spôsobujú negatívny indukčný efekt. Odťahovanie elektrónovej hustoty preč od karboxylového vodíkového atómu vedie k zvýšeniu kyslosti karboxylovej kyseliny. Naproti tomu substituenty, ako sú alkylové skupiny, majú vlastnosti darcu elektrónov a vytvárajú pozitívny indukčný efekt. Oslabujú karboxylovú kyselinu:

Vplyv substituentov na kyslosť karboxylových kyselín sa jasne prejavuje v hodnotách pre množstvo kyselín uvedených v tabuľke. 19.12.

Tabuľka 19.12. Hodnoty karboxylových kyselín

Tvorba soli. Karboxylové kyseliny majú všetky vlastnosti bežných kyselín. Reagujú s reaktívnymi kovmi, zásadami, zásadami, uhličitanmi a hydrogénuhličitanmi za vzniku zodpovedajúcich solí (tabuľka 19.13). Reakcie uvedené v tejto tabuľke sú tiež charakteristické pre rozpustné a nerozpustné karboxylové kyseliny.

Podobne ako iné soli slabých kyselín, karboxylátové soli (soli karboxylových kyselín) reagujú s minerálnymi kyselinami prijatými v nadbytku a vytvárajú pôvodné karboxylové kyseliny. Napríklad, keď sa k suspenzii nerozpustnej kyseliny benzoovej vo vode pridá roztok hydroxidu sodného, ​​kyselina sa rozpustí v dôsledku tvorby benzoátu sodného. Ak sa potom k výslednému roztoku pridá kyselina sírová, kyselina benzoová sa vyzráža:

Tabuľka 19.13. Tvorba solí z karboxylových kyselín

Eterifikácia. Keď sa zmes karboxylovej kyseliny a alkoholu zahrieva v prítomnosti koncentrovanej minerálnej kyseliny, vytvorí sa ester. Tento proces, nazývaný esterifikácia, vyžaduje rozklad molekúl alkoholu. V tomto prípade existujú dve možnosti.

1. Vodíkové alkoxy štiepenie. V tomto prípade atóm kyslíka alkoholu (z hydroxylovej skupiny) vstupuje do molekuly výsledného éteru:

2. Alkylhydroxylové štiepenie. Pri tomto type štiepenia vstupuje atóm kyslíka alkoholu do molekuly vody:

Ktorý z týchto prípadov je skutočne implementovaný, je možné určiť experimentálne vykonaním esterifikácie s použitím alkoholu obsahujúceho izotop 180 (pozri časť 1.3), t.j. pomocou izotopovej značky. Stanovenie relatívnej molekulovej hmotnosti výsledného éteru pomocou hmotnostnej spektrometrie ukazuje, či je v ňom prítomná izotopová značka kyslík-18. Týmto spôsobom sa zistilo, že esterifikácia za účasti primárnych alkoholov vedie k tvorbe značených esterov:

To ukazuje, že molekula metanolu podlieha metoxy-vodíkovému štiepeniu počas uvažovanej reakcie.

Halogenácia. Karboxylové kyseliny reagujú s chloridom fosforečným a dichloridom oxidu sírového za vzniku kyslých chloridov zodpovedajúcich kyselín. napríklad

Benzoylchlorid aj chlorid fosforitý sú kvapaliny, ktoré musia byť od seba oddelené. Preto je na chloráciu karboxylových kyselín vhodnejšie použiť dichlorid oxidu sírového: to uľahčuje odstránenie plynného chlorovodíka a oxidu siričitého z kvapalného chloridu karboxylovej kyseliny:

Prefukovaním chlóru cez vriacu kyselinu octovú v prítomnosti katalyzátorov, ako je červený fosfor alebo jód, a za pôsobenia slnečného žiarenia

kyselina monochlóretánová (monochlóroctová) vzniká:

Ďalšia chlorácia vedie k tvorbe zmiešaných a trisubstituovaných produktov:

zotavenie. Pri interakcii s lítiom v suchom dietyléteri sa karboxylové kyseliny môžu redukovať na zodpovedajúce alkoholy. Najprv sa vytvorí alkoxidový medziprodukt, ktorého hydrolýza vedie k vzniku alkoholu:

Karboxylové kyseliny nie sú redukované mnohými bežnými redukčnými činidlami. Tieto kyseliny nemožno okamžite redukovať na zodpovedajúce aldehydy.

Oxidácia. S výnimkou kyseliny metánu (mravčej) a kyseliny etánovej (octovej) sa ostatné karboxylové kyseliny oxidujú ťažko. Kyselina mravčia a jej soli (mravčany) sa oxidujú manganistanom draselným. Kyselina mravčia je schopná redukovať Fehlingovo činidlo a po zahriatí v zmesi s vodným roztokom amoniaku dusičnanu strieborného vytvára „strieborné zrkadlo“. Pri oxidácii kyseliny mravčej sa tvorí oxid uhličitý a voda:

Kyselina etándiová (šťaveľová) je tiež oxidovaná manganistanom draselným, pričom vzniká oxid uhličitý a voda:

Dehydratácia. Destilácia karboxylovej kyseliny s dehydratačným činidlom, ako je oxid, vedie k eliminácii molekuly vody z dvoch molekúl kyseliny a k vytvoreniu anhydridu karboxylovej kyseliny:

Výnimkou sú v tomto prípade aj kyseliny mravčia a šťaveľové. Dehydratácia kyseliny mravčej alebo jej draselnej alebo sodnej soli koncentrovanou kyselinou sírovou vedie k tvorbe oxidu uhoľnatého a

Dehydratácia metanoátu sodného (mravčanu) koncentrovanou kyselinou sírovou je bežnou laboratórnou metódou výroby oxidu uhoľnatého. Dehydratáciou kyseliny šťaveľovej horúcou koncentrovanou kyselinou sírovou vzniká zmes oxidu uhoľnatého a oxidu uhličitého:

Karboxyláty

Sodné a draselné soli karboxylových kyselín sú biele kryštalické látky. Ľahko sa rozpúšťajú vo vode a vytvárajú silné elektrolyty.

Elektrolýza sodných alebo draselných karboxylátových solí rozpustených v zmesi voda-metanol vedie k tvorbe alkánov a oxidu uhličitého na anóde a vodíka na katóde.

Na anóde:

Na katóde:

Tento spôsob získavania alkánov sa nazýva Kolbeho elektrochemická syntéza.

K tvorbe alkánov dochádza aj vtedy, keď sa zmes karboxylátov sodných alebo draselných zahrieva s hydroxidom sodným alebo sódnym vápnom. (Natronové vápno je zmesou hydroxidu sodného a hydroxidu vápenatého.) Táto metóda sa používa napríklad na výrobu metánu v laboratóriu:

Aromatické karboxyláty sodíka alebo draslíka za podobných podmienok tvoria arény:

Pri zahrievaní zmesi karboxylátov sodných s chloridmi kyselín vznikajú anhydridy zodpovedajúcich karboxylových kyselín:

Karboxyláty vápenaté sú tiež biele kryštalické látky a spravidla sú rozpustné vo vode. Pri zahrievaní sa tvoria

nízky výťažok zodpovedajúcich ketónov:

Pri zahrievaní zmesi karboxylátov vápenatých a mravčanu vápenatého vzniká aldehyd:

Amónne soli karboxylových kyselín sú tiež biele kryštalické látky, rozpustné vo vode. Pri silnom zahriatí tvoria zodpovedajúce amidy:

KARBOXICKÉ KYSELINY.

Karboxylové kyseliny sú deriváty uhľovodíkov, ktorých molekula obsahuje jednu alebo viac karboxylových skupín.

Všeobecný vzorec limit jednobázový karboxylové kyseliny: S n H 2n O 2

Klasifikácia karboxylových kyselín.

1. Podľa počtu karboxylových skupín:

Jedna základňa (monokarbón)

Polybázické (dikarboxylové, trikarboxylové atď.).

1. 
   Podľa povahy uhľovodíkového radikálu:

Limit CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH; kyselina butánová.

- nenasýtený CH 2 =CH=CH 2 -COOH; kyselina buténová.
- aromatický

kyselina para-metylbenzoová
NÁZVY KARBOXY KYSELÍN.

názov			Vzorec kyseliny
kyseliny		jeho soľ a (étery)
formálny	metán	formiát	HCOOH
octová	etán	acetát	CH3COOH
propiónové	propán	propionát	CH3CH2COOH
mastný	bután	butyrát	CH3(CH2)2COOH
valeriána lekárska	pentán	valerate	CH3(CH2)3COOH
kapron	hexán	hexanát	CH3(CH2)4COOH
palmitový	hexadekanové	palmitát	C15H31COOH
stearic	oktadekanoický	stearát	C17H35COOH
akryl	propén	akrylát	CH 2 \u003d CH-COOH
olejová	cis-9-oktadecénová	oleát	CH 3 (CH 2) 7 CH \u003d CH (CH 2) 7 COOH
benzoová	benzoová	benzoát	C6H5-COOH
šťavelový	etándiová	oxalát	NOOS - COOH

Izoméria karboxylových kyselín.

1. Izoméria uhlíkového reťazca. Začína s kyselinou butánovou (S 3 H 7 UNSD) , ktorý existuje vo forme dvoch izomérov: kyseliny maslovej (butánovej) a kyseliny izomaslovej (2-metylpropánovej).
2. Izoméria polohy násobnej väzby v nenasýtených kyselinách, Napríklad:

CH 2 \u003d CH-CH 2-COOH CH 3 -CH \u003d CH-COOH

Kyselina butén-3-ová Kyselina butén-2-ová

(kyselina vinyloctová) (kyselina krotónová)
3. Cis-, trans-izoméria v nenasýtených kyselinách, Napríklad:

4. Medzitriedna izoméria: Karboxylové kyseliny sú izomérne k esterom:

Octová kyselina CH 3 -COOH a metylformiát H-COOSH 3

5. izoméria pozície funkčných skupín pri heterofunkčné kyseliny .

Napríklad existujú tri izoméry kyseliny chlórmaslovej: 2-chlórbutánová, 3-chlórbutánová a 4-chlórbutánová.

ŠTRUKTÚRA SKUPINY CARBOXY.

Karboxylová skupina spája dve funkčné skupiny - karbonylovú a hydroxylovú, ktoré sa navzájom ovplyvňujú

Kyslé vlastnosti karboxylových kyselín sú spôsobenéposun elektrónovej hustoty na karbonylový kyslík a výsledná dodatočná (v porovnaní s alkoholmi) polarizácia väzby О–Н.
Vo vodnom roztoku sa karboxylové kyseliny disociujú na ióny:

Rozpustnosť vo vode a vysoké teploty varu kyselín sú spôsobené tvorbou medzimolekulové vodíkové väzby. So zvyšujúcou sa molekulovou hmotnosťou klesá rozpustnosť kyselín vo vode.

DERIVÁTY KARBOXYKYSEL – v nich je hydroxoskupina nahradená niektorými inými skupinami. Všetky tvoria pri hydrolýze karboxylové kyseliny.

soľ	Estery	Halogenidy kyselín	Anhydridy	Amidy.

ZÍSKAVANIE KARBOXIDOVÝCH KYSELÍN.

1. Oxidácia alkoholov v drsných podmienkach - s roztokom manganistanu draselného alebo dvojchrómanu v kyslom prostredí pri zahrievaní.
2.Oxidácia aldehydov: roztok manganistanu draselného alebo dichrómanu draselného v kyslom prostredí pri zahrievaní, strieborná zrkadlová reakcia, hydroxid meďnatý pri zahrievaní.
3. Alkalická hydrolýza trichloridov:	R-CCl3 + 3NaOH  + 3NaCl nestabilná látka  RCOOH + H2O
4. Hydrolýza esterov.	R-COOR 1 + KOH  RCOOK + R 1 OH RCOOK + HCl  R-COOH + KCl
5. Hydrolýza nitrilov, anhydridov, solí.	1) nitril: R-CN + 2H20 - (H+)  RCOOH 2) anhydrid: (R-COO) 2 O + H 2 O  2RCOOH 3) sodná soľ: R-COONa + HClR-COOH + NaCl
6. Interakcia Grignardovho činidla s CO2:	R-MgBr + CO 2  R-COO-MgBr R-COO-MgBr -(+H20) R-COOH +Mg(OH)Br
7. Kyselina mravčia prijímať zahrievanie oxidu uhoľnatého (II) s hydroxidom sodným pod tlakom:	NaOH + CO –(200 o C,p) HCOONa 2HCOONa + H 2 SO 4  2 HCOOH + Na 2 SO 4
8. Octová kyselina prijímať katalytická oxidácia butánu:	2C 4 H 10 + 5O 2  4CH 3 -COOH + 2H 2 O
9. Prijímať kyselina benzoová môže byť použité oxidácia monosubstituovaných homológov benzénu kyslý roztok manganistanu draselného:	5C 6 H 5 –CH 3 + 6 KMnO 4 + 9H 2 SO 4  5C 6 H 5 -COOH + 3K 2 SO 4 + MnSO 4 + 14H 2 O

CHEMICKÉ VLASTNOSTI KARBOXY KYSELÍN.

1. Kyslé vlastnosti - substitúcia atómu H v karboxylovej skupine za kovový alebo amónny ión.

1.Interakcia s kovmi	2CH 3 COOH + Ca  (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 octanu vápenatého
2. Interakcia s oxidmi kovov	2CH 3 COOH + BaO  (CH 3 COO) 2 Ba + H 2 O
3. Neutralizačná reakcia s hydroxidmi kovov	2CH 3 COOH + Cu (OH) 2  (CH 3 COO) 2 Cu + 2H 2 O
4. Interakcia so soľami slabších a prchavých (alebo nerozpustných) kyselín	2CH 3 COOH + CaCO 3  (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2
4*. Kvalitatívna reakcia na karboxylové kyseliny: interakcia so sódou (hydrogenuhličitan sodný) alebo iné uhličitany a hydrogenuhličitany. V dôsledku toho sa uvoľňuje oxid uhličitý. 2CH 3 COOH + Na 2 CO 3 à 2CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 
2. Substitúcia hydroxylovej skupiny:
5.Esterifikačná reakcia
6. Tvorba halogénanhydridov - pomocou chloridov fosforečných (III) a (V).
7. Tvorba amidov:
8. Získanie anhydridov.	Pomocou P 2 O 5 je možné dehydratovať karboxylovú kyselinu - výsledkom je anhydrid. 2CH 3 - COOH + R 2 O 5  (CH 3 CO) 2 O + HPO 3
3. Substitúcia atómu vodíka na atóme uhlíka, ktorý je najbližšie ku karboxylovej skupine (-atóm uhlíka)
9. Halogenácia kyselín- reakcia prebieha v prítomnosti červeného fosforu alebo na svetle.	CH 3 -COOH + Br 2 - (P cr)  CH 2 -COOH + HBr
Vlastnosti kyseliny mravčej.
1. Rozklad pri zahrievaní.	H-COOH - (H 2 SO 4 konc, t)  CO + H 2 O
2. Reakcia strieborného zrkadla a s hydroxidom meďnatým - kyselina mravčia vykazuje vlastnosti aldehydov.	H-COOH + 2OH (NH 4) 2 CO 3 + 2 Ag + 2NH 3 + H 2 O H-COOH + Cu(OH) 2 –t CO 2 + Cu 2 O + H 2 O
3. Oxidácia chlórom a brómom, ako aj kyselinou dusičnou.	H-COOH + Cl 2  CO 2 + 2 HCl
Vlastnosti kyseliny benzoovej.
1. Rozklad pri zahrievaní - dekarboxylácia.	P Pri zahrievaní sa kyselina benzoová rozkladá na benzén a oxid uhličitý:
2. Substitučné reakcie v aromatickom kruhu.	Karboxylová skupina je skupina priťahujúca elektróny, znižuje hustotu elektrónov benzénového kruhu a je meta orientátor. + HNO3 - (H2SO4)  + H20
Vlastnosti kyseliny šťaveľovej.
1. Rozklad pri zahrievaní
2. Oxidácia manganistanom draselným.
Vlastnosti nenasýtených kyselín (akrylová a olejová).
1. Adičné reakcie.	Pridávanie vody a bromovodíka do kyseliny akrylovej nastáva proti Markovnikovovmu pravidlu, pretože karboxylová skupina je skupina priťahujúca elektróny: CH2 \u003d CH-COOH + HBr  Br-CH2-CH2-COOH Halogény a vodík môžu byť tiež pridané k nenasýteným kyselinám: C17H33-COOH + H2 C17H35-COOH (stearová)
2. Oxidačné reakcie	Miernou oxidáciou kyseliny akrylovej sa vytvoria 2 hydroxoskupiny: 3CH 2 \u003d CH-COOH + 2 KMnO 4 + 2H 2 O  2CH 2 (OH) -CH (OH) -COOK + CH 2 (OH) -CH (OH) -COOH + 2 MnO 2

Vlastnosti solí karboxylových kyselín.

Vlastnosti halogenidov kyselín

ESTERY

– sú to zlúčeniny obsahujúce karboxylovú skupinu viazanú na dva alkylové radikály.

Všeobecný vzorec esterov je rovnaký ako pre karboxylové kyseliny: C n H 2 n O 2

NOMENKLATÚRA ESTEROV. Názvy esterov sú určené názvami kyselina a alkohol z ktorých sa tvoria.

ZÍSKAVANIE KOMPLEXNÝCH ESTEROV.

1) Estery je možné získať pri interakciikarboxylové kyseliny s alkoholmi(esterifikačná reakcia ). Katalyzátory sú minerálne kyseliny.

2) Estery fenolov nemožno získať esterifikáciou na ich získanie pomocou reakcie fenolát s halogenidom kyseliny:

C6H5-O - Na + + C2H5-C \u003dO  NaCl + C6H5-O-C \u003dO

Cl C2H5

Fenylester kyseliny propánovej (fenylpropanoát)

Typy izomérie esterov.

1. izoméria uhlíkový reťazec začína pri kyslom zvyšku kyselinou butánovou, pri alkoholovom zvyšku - s propylalkoholom, izomérne sú napríklad etylizobutanoát, propylacetát a izopropylacetát.

2. izomériaesterová poloha -CO-O-. Tento typ izomérie začína estermi obsahujúcimi aspoň 4 atómy uhlíka, ako je etylacetát a metylpropionát.

3. Medzitriedna izoméria s karboxylovými kyselinami.
VLASTNOSTI KOMPLEXNÝCH ÉTEROV.
1. Hydrolýza esterov.

Esterifikačná reakcia je reverzibilná. Opačný proces – štiepenie esteru pôsobením vody na karboxylovú kyselinu a alkohol – sa nazýva hydrolýza esteru.

Kyslá hydrolýza reverzibilné:

Alkalická hydrolýza je nezvratné:

Táto reakcia sa nazýva zmydelnenie ester.

2. zotavovacia reakcia. Redukcia esterov vodíkom vedie k tvorbe dvoch alkoholov:

Karboxylové kyseliny sú deriváty uhľovodíkov, ktorých molekula obsahuje jednu alebo viac karboxylových skupín.

Všeobecný vzorec limitujúcich jednosýtnych karboxylových kyselín: S n H 2n O 2

Klasifikácia karboxylových kyselín.

1. Podľa počtu karboxylových skupín:

Jedna základňa (monokarbón)

Polybázické (dikarboxylové, trikarboxylové atď.).

Podľa povahy uhľovodíkového radikálu:

Limit CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH; kyselina butánová.

Neobmedzene CH 2 =CH=CH 2 -COOH; kyselina buténová.

aromatické

kyselina para-metylbenzoová

Názvy karboxylových kyselín.

názov
		jeho soľ a
formálny	metán
octová	etán
propiónové	propán	propionát
mastný	bután		CH3(CH2)2COOH
valeriána lekárska	pentán		CH3(CH2)3COOH
kapron	hexán	hexanát	CH3(CH2)4COOH
palmitový	hexadekanová	palmitát	C15H31COOH
stearic	oktadekanoický		C17H35COOH
akryl	propén
olejová			CH 3 (CH 2) 7 CH \u003d CH (CH 2) 7 COOH
benzoová	benzoová
šťavelový	etándiová		NOOS - COOH

Izoméria karboxylových kyselín.

1. Izoméria uhlíkového reťazca. Začína s kyselinou butánovou (S 3 H 7 UNSD) , ktorý existuje vo forme dvoch izomérov: kyseliny maslovej (butánovej) a kyseliny izomaslovej (2-metylpropánovej).

2. Izoméria polohy násobnej väzby v nenasýtených kyselinách, Napríklad:

CH 2 =CH=CH 2 -COOH CH 3 -CH=CH-COOH

Kyselina butén-3-ová Kyselina butén-2-ová

(kyselina vinyloctová) (kyselina krotónová)

3. Cis-, trans-izoméria v nenasýtených kyselinách, Napríklad:

4. Medzitriedna izoméria: Karboxylové kyseliny sú izomérne k esterom:

Octová kyselina CH 3 -COOH a metylformiát H-COOSH 3

5. izomériapozície funkčných skupín pri heterofunkčné kyseliny .

Napríklad existujú tri izoméry kyseliny chlórmaslovej: 2-chlórbutánová, 3-chlórbutánová a 4-chlórbutánová.

Štruktúra karboxylovej skupiny.

Karboxylová skupina spája dve funkčné skupiny - karbonylovú a hydroxylovú, ktoré sa navzájom ovplyvňujú

Kyslé vlastnosti karboxylových kyselín sú spôsobenéposun elektrónovej hustoty na karbonylový kyslík a výsledná dodatočná (v porovnaní s alkoholmi) polarizácia väzby О–Н. Vo vodnom roztoku sa karboxylové kyseliny disociujú na ióny:

Rozpustnosť vo vode a vysoké teploty varu kyselín sú spôsobené tvorbou medzimolekulové vodíkové väzby. So zvyšujúcou sa molekulovou hmotnosťou klesá rozpustnosť kyselín vo vode.

DERIVÁTY KARBOXYKYSEL– v nich je hydroxoskupina nahradená niektorými inými skupinami. Všetky tvoria pri hydrolýze karboxylové kyseliny.

	Estery	Halogenidy kyselín	Anhydridy

ZÍSKAVANIE KARBOXIDOVÝCH KYSELÍN.

1. Oxidácia alkoholov v drsných podmienkach - s roztokom manganistanu draselného alebo dvojchrómanu v kyslom prostredí pri zahrievaní.
2.Oxidácia aldehydov: roztok manganistanu draselného alebo dichrómanu draselného v kyslom prostredí pri zahrievaní, strieborná zrkadlová reakcia, hydroxid meďnatý pri zahrievaní.
3. Alkalická hydrolýza trichloridov:	R-CCl3 + 3NaOH  + 3NaCl nestabilná látka  RCOOH + H2O
4. Hydrolýza esterov.	R-COOR 1 + KOH  RCOOK + R 1 OH RCOOK + HCl  R-COOH + KCl
5. Hydrolýza nitrilov, anhydridov, solí.	1) nitril: R-CN + 2H20 - (H+)  RCOOH 2) anhydrid: (R-COO) 2 O + H 2 O  2RCOOH 3) sodná soľ: R-COONa + HClR-COOH + NaCl
6. Interakcia Grignardovho činidla sSO 2 :	R-MgBr + CO 2  R-COO-MgBr R-COO-MgBr -(+H20) R-COOH +Mg(OH)Br
7. Kyselina mravčia prijímať zahrievanie oxidu uhoľnatého (II) s hydroxidom sodným pod tlakom:	NaOH + CO –(200 o C,p) HCOONa 2HCOONa + H 2 SO 4  2 HCOOH + Na 2 SO 4
8. Octová kyselina prijímať katalytická oxidácia butánu:	2C 4 H 10 + 5O 2  4CH 3 -COOH + 2H 2 O
9. Prijímať kyselina benzoová môže byť použité oxidácia monosubstituovaných homológov benzénu kyslý roztok manganistanu draselného:	5C 6 H 5 –CH 3 + 6 KMnO 4 + 9H 2 SO 4  5C 6 H 5 -COOH + 3K 2 SO 4 + MnSO 4 + 14H 2 O

CHEMICKÉ VLASTNOSTI KARBOXY KYSELÍN.

Klasifikácia

a) Podľa zásaditosti (t. j. počtu karboxylových skupín v molekule):

monobázický (monokarboxylový) RCOOH; Napríklad:

CH3CH2CH2COOH;

HOOS-CH2-COOH kyselina propándiová (malónová).

Trojsýtne (trikarboxylové) R (COOH) 3 atď.

b) Podľa štruktúry uhľovodíkového radikálu:

Alifatické

limit; napríklad: CH3CH2COOH;

nenasýtené; napríklad: CH 2 \u003d CHCOOH kyselina propénová (akrylová).

Alicyklické, napríklad:

Aromatické, napríklad:

Obmedzte monokarboxylové kyseliny

(jednosýtne nasýtené karboxylové kyseliny) - karboxylové kyseliny, v ktorých je nasýtený uhľovodíkový zvyšok pripojený k jednej karboxylovej skupine -COOH. Všetky majú všeobecný vzorec CnH2n+1 COOH (n ≥ 0); alebo CnH2n02 (n≥1)

Nomenklatúra

Systematické názvy jednosýtnych nasýtených karboxylových kyselín sú dané názvom zodpovedajúceho alkánu s pridaním prípony -ovaya a slova kyselina.

1. HCOOH metán (mravčia) kyselina

2. CH 3 COOH kyselina etánová (octová).

3. CH 3 CH 2 COOH kyselina propánová (propiónová).

izoméria

Izoméria skeletu v uhľovodíkovom radikále sa prejavuje, počnúc kyselinou butánovou, ktorá má dva izoméry:

Medzitriedna izoméria sa prejavuje počnúc kyselinou octovou:

CH3-COOH kyselina octová;

H-COO-CH3 metylformiát (metylester kyseliny mravčej);

HO-CH2-COH hydroxyetanal (hydroxyoctový aldehyd);

HO-CHO-CH2 hydroxyetylénoxid.

homologická séria

Triviálne meno	Názov IUPAC
Kyselina mravčia	Kyselina metanová
Octová kyselina	Kyselina etánová
kyselina propiónová	kyselina propánová
Kyselina maslová	Kyselina butánová
Kyselina valerová	Kyselina pentánová
Kyselina kaprónová	Kyselina hexánová
Kyselina enantová	kyselina heptánová
Kyselina kaprylová	Kyselina oktánová
Kyselina pelargónová	Kyselina nonánová
kyselina kaprinová	Kyselina dekánová
Kyselina undecylová	kyselina undekánová
Kyselina palmitová	Kyselina hexadekanová
Kyselina stearová	Kyselina oktadekánová

Kyslé zvyšky a kyslé radikály

	zvyšok kyseliny	Kyslý radikál (acyl)
UNSD formálny	NSOO- formiát
CH3COOH octová	CH 3 SOO- acetát
CH3CH2COOH propiónové	CH 3 CH 2 COO- propionát
CH3(CH2)2COOH mastný	CH 3 (CH 2) 2 COO- butyrát
CH3(CH2)3COOH valeriána lekárska	CH 3 (CH 2) 3 COO- valeriána
CH3(CH2)4COOH kapron	CH 3 (CH 2) 4 COO- kapronát

Elektrónová štruktúra molekúl karboxylových kyselín

Posun elektrónovej hustoty znázornený vo vzorci smerom ku karbonylovému atómu kyslíka spôsobuje silnú polarizáciu väzby O-H, v dôsledku čoho sa uľahčuje oddeľovanie atómu vodíka vo forme protónu - vo vodných roztokoch prebieha proces tzv. dochádza k disociácii kyseliny:

RCOOH ↔ RCOO - + H +

V karboxylátovom ióne (RCOO -) prebieha p, π-konjugácia osamoteného páru elektrónov atómu kyslíka hydroxylovej skupiny s p-oblakami tvoriacimi π-väzbu, v dôsledku čoho sa π-väzba delokalizuje. a záporný náboj je rovnomerne rozdelený medzi dva atómy kyslíka:

V tomto ohľade nie sú pre karboxylové kyseliny na rozdiel od aldehydov charakteristické adičné reakcie.

Fyzikálne vlastnosti

Teploty varu kyselín sú oveľa vyššie ako teploty varu alkoholov a aldehydov s rovnakým počtom atómov uhlíka, čo sa vysvetľuje tvorbou cyklických a lineárnych asociácií medzi molekulami kyseliny v dôsledku vodíkových väzieb:

Chemické vlastnosti

I. Vlastnosti kyselín

Sila kyselín klesá v sérii:

HCOOH → CH 3 COOH → C 2 H 6 COOH → ...

1. Neutralizačné reakcie

CH 3 COOH + KOH → CH 3 COOK + n 2 O

2. Reakcie so zásaditými oxidmi

2HCOOH + CaO → (HCOO) 2 Ca + H20

3. Reakcie s kovmi

2CH 3 CH 2 COOH + 2Na → 2CH 3 CH 2 COONa + H 2

4. Reakcie so soľami slabších kyselín (vrátane uhličitanov a hydrogénuhličitanov)

2CH 3 COOH + Na 2 CO 3 → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O

2HCOOH + Mg(HCO 3) 2 → (HCOO) 2 Mg + 2CO 2 + 2H20

(HCOOH + HCO 3 - → HCOO - + CO2 + H2O)

5. Reakcie s amoniakom

CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4

II. substitúcia -OH skupiny

1. Interakcia s alkoholmi (esterifikačné reakcie)

2. Interakcia s NH 3 pri zahrievaní (tvoria sa amidy kyselín)

Amidy kyselín hydrolyzované za vzniku kyselín:

alebo ich soli:

3. Tvorba halogenidov kyselín

Najväčší význam majú chloridy kyselín. Chloračné činidlá - PCl 3, PCl 5, tionylchlorid SOCl 2.

4. Tvorba anhydridov kyselín (intermolekulárna dehydratácia)

Anhydridy kyselín vznikajú aj interakciou chloridov kyselín s bezvodými soľami karboxylových kyselín; v tomto prípade je možné získať zmiešané anhydridy rôznych kyselín; Napríklad:

III. Substitučné reakcie atómov vodíka na atóme α-uhlíka

Vlastnosti štruktúry a vlastností kyseliny mravčej

Štruktúra molekuly

Molekula kyseliny mravčej na rozdiel od iných karboxylových kyselín obsahuje vo svojej štruktúre aldehydovú skupinu.

Chemické vlastnosti

Kyselina mravčia vstupuje do reakcií charakteristických pre kyseliny aj aldehydy. Vďaka vlastnostiam aldehydu sa ľahko oxiduje na kyselinu uhličitú:

Najmä HCOOH sa oxiduje roztokom amoniaku Ag20 a hydroxidu meďnatého Сu (OH)2, t.j. dáva kvalitatívne reakcie na aldehydovú skupinu:

Pri zahrievaní s koncentrovanou H2SO4 sa kyselina mravčia rozkladá na oxid uhoľnatý (II) a vodu:

Kyselina mravčia je výrazne silnejšia ako iné alifatické kyseliny, pretože karboxylová skupina v nej je viazaná na atóm vodíka a nie na alkylový radikál s darcom elektrónov.

Spôsoby získania nasýtených monokarboxylových kyselín

1. Oxidácia alkoholov a aldehydov

Všeobecná schéma oxidácie alkoholov a aldehydov:

Ako oxidačné činidlá sa používajú KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, HNO 3 a ďalšie činidlá.

Napríklad:

5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2S04 → 5CH3COOH + 2K2S04 + 4MnS04 + 11H20

2. Hydrolýza esterov

3. Oxidačné štiepenie dvojitých a trojitých väzieb v alkénoch a alkínoch

Metódy na získanie HCOOH (špecifické)

1. Interakcia oxidu uhoľnatého (II) s hydroxidom sodným

CO + NaOH → HCOONa mravčan sodný

2HCOONa + H2S04 → 2HCOOH + Na2S04

2. Dekarboxylácia kyseliny šťaveľovej

Metódy na získanie CH3COOH (špecifické)

1. Katalytická oxidácia butánu

2. Syntéza z acetylénu

3. Katalytická karbonylácia metanolu

4. Fermentácia etanolu kyselinou octovou

Takto sa získava potravinárska kyselina octová.

Získanie vyšších karboxylových kyselín

Hydrolýza prírodných tukov

Nenasýtené monokarboxylové kyseliny

Kľúčoví predstavitelia

Všeobecný vzorec alkénových kyselín: C n H 2 n-1 COOH (n ≥ 2)

CH 2 \u003d CH-COOH kyselina propénová (akrylová).

Vyššie nenasýtené kyseliny

Radikály týchto kyselín sú súčasťou rastlinných olejov.

C 17 H 33 COOH - kyselina olejová, príp cis kyselina -oktadién-9-ová

Trance-izomér kyseliny olejovej sa nazýva kyselina elaidová.

C 17 H 31 COOH - kyselina linolová, príp cis., cis kyselina -oktadién-9,12-ová

C 17 H 29 COOH - kyselina linolénová, príp cis, cis, cis kyselina -oktadekatrién-9,12,15-ová

Okrem všeobecných vlastností karboxylových kyselín sa nenasýtené kyseliny vyznačujú adičnými reakciami na viacnásobných väzbách v uhľovodíkovom radikále. Nenasýtené kyseliny, ako sú alkény, sa hydrogenujú a odfarbujú brómovú vodu, napríklad:

Jednotliví zástupcovia dikarboxylových kyselín

Obmedzujúce dikarboxylové kyseliny HOOC-R-COOH

HOOC-CH 2 -COOH kyselina propándiová (malónová), (soli a estery - malonáty)

HOOC-(CH 2) 2 -COOH kyselina butadiová (jantárová), (soli a estery - sukcináty)

HOOC-(CH 2) 3 -COOH kyselina pentadiová (glutarová), (soli a estery - glutoráty)

HOOC-(CH 2) 4 -COOH kyselina hexadiová (adipová), (soli a estery - adipináty)

Vlastnosti chemických vlastností

Dikarboxylové kyseliny sú v mnohých ohľadoch podobné monokarboxylovým kyselinám, ale sú silnejšie. Napríklad kyselina šťaveľová je takmer 200-krát silnejšia ako kyselina octová.

Dikarboxylové kyseliny sa správajú ako dvojsýtne kyseliny a tvoria dve série solí - kyslé a stredné:

HOOC-COOH + NaOH → HOOC-COONa + H20

HOOC-COOH + 2NaOH → NaOOC-COONa + 2H20

Pri zahrievaní sa kyseliny šťaveľové a malónové ľahko dekarboxylujú: