.
O

//
Ang pangkat ng -C ng mga atomo ay tinatawag na pangkat ng carboxyl o carboxyl.
\

Oh
Ang mga organikong acid na naglalaman ng isang pangkat ng carboxyl sa molekula ay monobasic. Ang pangkalahatang formula para sa mga acid na ito ay RCOOH.

Ang mga carboxylic acid na naglalaman ng dalawang grupo ng carboxyl ay tinatawag na mga dibasic acid. Kabilang dito, halimbawa, ang mga oxalic at succinic acid.

Mayroon ding mga polybasic carboxylic acid na naglalaman ng higit sa dalawang grupo ng carboxyl. Kabilang dito, halimbawa, ang tribasic citric acid. Depende sa likas na katangian ng hydrocarbon radical, ang mga carboxylic acid ay nahahati sa saturated, unsaturated, aromatic.

Ang paglilimita, o saturated, carboxylic acid ay, halimbawa, propanoic (propionic) acid o succinic acid na pamilyar sa atin.

Malinaw, ang mga saturated carboxylic acid ay hindi naglalaman P-mga bono sa hydrocarbon radical.

Sa mga molekula ng unsaturated carboxylic acid, ang pangkat ng carboxyl ay naka-link sa isang unsaturated, unsaturated hydrocarbon radical, halimbawa, sa mga molekula ng acrylic (propenoic) CH2=CH-COOH o oleic CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2 )7-COOH at iba pang mga acid.

Tulad ng makikita mula sa formula ng benzoic acid, ito ay mabango, dahil naglalaman ito ng isang aromatic (benzene) na singsing sa molekula.

Nomenclature at isomerism

Isinasaalang-alang na namin ang mga pangkalahatang prinsipyo para sa pagbuo ng mga pangalan ng mga carboxylic acid, pati na rin ang iba pang mga organikong compound. Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang nomenclature ng mono- at dibasic carboxylic acids. Ang pangalan ng isang carboxylic acid ay nabuo mula sa pangalan ng kaukulang alkane (isang alkane na may parehong bilang ng mga carbon atom sa molekula) na may pagdaragdag ng suffix -ov, ang pagtatapos -aya at ang salitang acid. Ang pagbilang ng mga carbon atom ay nagsisimula sa pangkat ng carboxyl. Halimbawa:

Maraming mga acid ay mayroon ding makasaysayang itinatag, o walang kuwenta, mga pangalan (Talahanayan 6).

Matapos ang unang kakilala sa magkakaibang at kawili-wiling mundo ng mga organikong acid, isaalang-alang natin nang mas detalyado ang paglilimita sa mga monobasic carboxylic acid.

Malinaw na ang komposisyon ng mga acid na ito ay makikita ng pangkalahatang formula C n H 2n O2, o C n H 2n +1 COOH, o RCOOH.

Mga pisikal na katangian ng saturated monobasic carboxylic acids

Ang mas mababang mga acid, ibig sabihin, ang mga acid na may medyo maliit na molekular na timbang, na naglalaman ng hanggang apat na carbon atoms sa isang molekula, ay mga likido na may katangian na masangsang na amoy (tandaan ang amoy ng acetic acid). Ang mga acid na naglalaman ng 4 hanggang 9 na carbon atom ay malapot na madulas na likido na may hindi kanais-nais na amoy; naglalaman ng higit sa 9 na carbon atom sa isang molekula - mga solidong hindi natutunaw sa tubig. Ang mga kumukulo na punto ng paglilimita sa mga monobasic na carboxylic acid ay tumataas sa pagtaas ng bilang ng mga carbon atom sa molekula at, dahil dito, sa pagtaas ng relatibong timbang ng molekular. Kaya, halimbawa, ang kumukulong punto ng formic acid ay 101 °C, acetic acid - 118 °C, propionic acid - 141 °C.

Ang pinakasimpleng carboxylic acid, formic HCOOH, na may maliit na kamag-anak na molekular na timbang (46), sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay isang likido na may boiling point na 100.8 °C. Kasabay nito, ang butane (MR(C4H10) = 58) sa ilalim ng parehong mga kondisyon ay puno ng gas at may boiling point na -0.5 °C. Ang pagkakaibang ito sa pagitan ng mga punto ng kumukulo at mga kamag-anak na molekular na timbang ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng mga dimer ng carboxylic acid, kung saan ang dalawang molekula ng acid ay pinag-uugnay ng dalawang mga bono ng hydrogen. Ang paglitaw ng mga bono ng hydrogen ay nagiging malinaw kapag isinasaalang-alang ang istraktura ng mga molekula ng carboxylic acid.

Ang mga molekula ng saturated monobasic carboxylic acid ay naglalaman ng isang polar group ng mga atoms - carboxyl (isipin kung ano ang nagiging sanhi ng polarity ng functional group na ito) at isang halos non-polar hydrocarbon radical. Ang pangkat ng carboxyl ay naaakit sa mga molekula ng tubig, na bumubuo ng mga bono ng hydrogen sa kanila.

Ang mga formic at acetic acid ay walang katapusang natutunaw sa tubig. Malinaw, na may pagtaas sa bilang ng mga atom sa hydrocarbon radical, bumababa ang solubility ng mga carboxylic acid.

Alam ang komposisyon at istraktura ng mga molekula ng mga carboxylic acid, hindi magiging mahirap para sa atin na maunawaan at ipaliwanag ang mga kemikal na katangian ng mga sangkap na ito.

Mga katangian ng kemikal

Ang mga pangkalahatang katangian na katangian ng klase ng mga acid (parehong organic at inorganic) ay dahil sa presensya sa mga molekula ng isang hydroxyl group na naglalaman ng isang malakas na polar bond sa pagitan ng mga atomo ng hydrogen at oxygen. Ang mga katangiang ito ay kilala sa iyo. Isaalang-alang natin muli ang mga ito gamit ang halimbawa ng mga organikong acid na nalulusaw sa tubig.

1. Dissociation sa pagbuo ng mga hydrogen cation at anion ng acid residue. Mas tiyak, ang prosesong ito ay naglalarawan ng isang equation na isinasaalang-alang ang pakikilahok ng mga molekula ng tubig dito.

Ang balanse ng dissociation ng mga carboxylic acid ay inilipat sa kaliwa, ang karamihan sa kanila ay mahina electrolytes. Gayunpaman, ang maasim na lasa, halimbawa, ng formic at acetic acid ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng dissociation sa mga hydrogen cation at anion ng acidic residues.

Malinaw, ang pagkakaroon ng "acidic" hydrogen, i.e., ang hydrogen ng carboxyl group, sa mga molekula ng carboxylic acid ay tumutukoy din sa iba pang mga katangian ng katangian.

2. Pakikipag-ugnayan sa mga metal na nakatayo sa electrochemical series ng mga boltahe hanggang sa hydrogen. Kaya, binabawasan ng iron ang hydrogen mula sa acetic acid:

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

3. Pakikipag-ugnayan sa mga pangunahing oksido upang bumuo ng asin at tubig:

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

4. Pakikipag-ugnayan sa mga metal hydroxides upang bumuo ng asin at tubig (reaksyon ng neutralisasyon):

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

5. Pakikipag-ugnayan sa mga salts ng weaker acids, sa pagbuo ng huli. Kaya, pinapalitan ng acetic acid ang stearic acid mula sa sodium stearate at carbonic acid mula sa potassium carbonate.

6. Ang pakikipag-ugnayan ng mga carboxylic acid sa mga alkohol upang bumuo ng mga ester ay ang reaksyon ng esteripikasyon na alam mo na (isa sa pinakamahalagang reaksyon na katangian ng mga carboxylic acid). Ang pakikipag-ugnayan ng mga carboxylic acid sa mga alkohol ay na-catalyzed ng mga hydrogen cation.

Ang reaksyon ng esterification ay nababaligtad. Ang ekwilibriyo ay lumilipat patungo sa pagbuo ng ester sa pagkakaroon ng mga ahente ng dewatering at pag-alis ng eter mula sa pinaghalong reaksyon.

Sa kabaligtaran na reaksyon ng esterification, na tinatawag na ester hydrolysis (reaksyon ng isang ester sa tubig), isang acid at isang alkohol ay nabuo. Malinaw, ang mga polyhydric na alkohol, tulad ng glycerol, ay maaari ding tumugon sa mga carboxylic acid, ibig sabihin, pumasok sa isang reaksyon ng esterification:

Ang lahat ng carboxylic acids (maliban sa formic), kasama ang isang carboxyl group, ay naglalaman ng hydrocarbon residue sa kanilang mga molecule. Siyempre, hindi ito makakaapekto sa mga katangian ng mga acid, na tinutukoy ng likas na katangian ng nalalabi ng hydrocarbon.

7. Maramihang mga reaksyon sa pagdaragdag ng bono - ang mga unsaturated carboxylic acid ay pumapasok sa kanila; halimbawa, ang reaksyon ng pagdaragdag ng hydrogen ay hydrogenation. Kapag ang oleic acid ay hydrogenated, ang saturated stearic acid ay nabuo.

Ang mga unsaturated carboxylic acid, tulad ng iba pang unsaturated compound, ay nagdaragdag ng mga halogens sa double bond. Halimbawa, ang acrylic acid ay nag-decolorize ng bromine na tubig.

8. Mga reaksyon ng pagpapalit (na may mga halogens) - ang mga saturated carboxylic acid ay maaaring makapasok dito; halimbawa, sa pamamagitan ng pagtugon sa acetic acid sa chlorine, ang iba't ibang chlorine derivatives ng mga acid ay maaaring makuha:

Kapag ang halogenating carboxylic acids na naglalaman ng higit sa isang carbon atom sa hydrocarbon residue, ang pagbuo ng mga produkto na may iba't ibang posisyon ng halogen sa molekula ay posible. Kapag nagpapatuloy ang reaksyon ayon sa mekanismo ng libreng radikal, maaaring mapalitan ang anumang mga atomo ng hydrogen sa nalalabi ng hydrocarbon. Kung ang reaksyon ay isinasagawa sa pagkakaroon ng maliit na halaga ng pulang posporus, pagkatapos ay nagpapatuloy ito nang pili - ang hydrogen ay pinapalitan lamang sa a-posisyon (sa carbon atom na pinakamalapit sa functional group) sa acid molecule. Malalaman mo ang mga dahilan para sa pagpili na ito kapag nag-aaral ng kimika sa isang mas mataas na institusyong pang-edukasyon.

Ang mga carboxylic acid ay bumubuo ng iba't ibang functional derivatives sa pagpapalit ng hydroxyl group. Sa hydrolysis ng mga derivatives na ito, isang carboxylic acid ay muling nabuo mula sa kanila.

Ang carboxylic acid chloride ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paggamot sa acid na may phosphorus(III) chloride o thionyl chloride (SOCl 2). Ang mga anhydride ng carboxylic acid ay nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng anhydride chlorides sa mga asing-gamot ng carboxylic acid. Ang mga ester ay nabuo bilang isang resulta ng esterification ng mga carboxylic acid na may mga alkohol. Ang etherification ay na-catalyzed ng mga inorganic acid.

Ang reaksyong ito ay pinasimulan ng protonation ng carboxyl group - ang pakikipag-ugnayan ng hydrogen cation (proton) sa nag-iisang pares ng electron ng oxygen atom. Ang protonation ng pangkat ng carboxyl ay nangangailangan ng pagtaas sa positibong singil sa carbon atom sa loob nito:

Paano makukuha

Ang mga carboxylic acid ay maaaring makuha sa pamamagitan ng oksihenasyon ng mga pangunahing alkohol at aldehydes.

Ang mga aromatic carboxylic acid ay nabuo mula sa oksihenasyon ng benzene homologues.

Ang hydrolysis ng iba't ibang carboxylic acid derivatives ay nagreresulta din sa mga acid. Kaya, sa panahon ng hydrolysis ng isang ester, isang alkohol at isang carboxylic acid ay nabuo. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang mga reaksyon ng esterification at hydrolysis na na-catalyze ng acid ay nababaligtad. Ang hydrolysis ng isang ester sa ilalim ng pagkilos ng isang may tubig na solusyon ng alkali ay nagpapatuloy nang hindi maibabalik, sa kasong ito, hindi isang acid, ngunit ang asin nito ay nabuo mula sa ester. Sa hydrolysis ng nitriles, ang mga amide ay unang nabuo, na pagkatapos ay na-convert sa mga acid. Ang mga carboxylic acid ay nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga organomagnesium compound na may carbon monoxide(IV).

Mga indibidwal na kinatawan ng mga carboxylic acid at ang kanilang kahalagahan

Ang formic (methane) acid HCOOH ay isang likido na may masangsang na amoy at kumukulo na 100.8 ° C, ito ay lubos na natutunaw sa tubig. Ang formic acid ay nakakalason at nagiging sanhi ng paso kung ito ay madikit sa balat! Ang nakatutusok na likido na itinago ng mga langgam ay naglalaman ng acid na ito. Ang formic acid ay may disinfectant na ari-arian at samakatuwid ay nahahanap ang aplikasyon nito sa mga industriya ng pagkain, katad at parmasyutiko, at gamot. Ginagamit din ito sa pagtitina ng mga tela at papel.

Ang acetic (ethanoic) acid CH3COOH ay isang walang kulay na likido na may katangian na masangsang na amoy, na nahahalo sa tubig sa anumang ratio. Ang mga may tubig na solusyon ng acetic acid ay ibinebenta sa ilalim ng pangalan ng suka (3-5% na solusyon) at suka (70-80% na solusyon) at malawakang ginagamit sa industriya ng pagkain. Ang acetic acid ay isang mahusay na solvent para sa maraming mga organikong sangkap at samakatuwid ay ginagamit sa pagtitina, sa industriya ng katad, at sa industriya ng pintura at barnisan. Bilang karagdagan, ang acetic acid ay isang hilaw na materyal para sa paggawa ng maraming teknikal na mahahalagang organikong compound: halimbawa, ginagamit ito upang makakuha ng mga sangkap na ginagamit upang kontrolin ang mga damo - mga herbicide.

Ang acetic acid ay ang pangunahing bahagi ng suka ng alak, ang katangian na amoy nito ay dahil dito. Ito ay isang produkto ng oksihenasyon ng ethanol at nabuo mula dito kapag ang alak ay nakaimbak sa hangin.

Ang pinakamahalagang kinatawan ng pinakamataas na naglilimita sa mga monobasic acid ay palmitic C15H31COOH at stearic C17H35COOH acids. Hindi tulad ng mas mababang mga acid, ang mga sangkap na ito ay solid, mahinang natutunaw sa tubig.

Gayunpaman, ang kanilang mga asing-gamot - stearates at palmitates - ay lubos na natutunaw at may detergent effect, kaya naman tinatawag din itong mga sabon. Malinaw na ang mga sangkap na ito ay ginawa sa isang malaking sukat.

Sa mga unsaturated na mas mataas na carboxylic acid, ang oleic acid C17H33COOH, o (CH2)7COOH, ang pinakamahalaga. Ito ay parang langis na likido, walang lasa at walang amoy. Ang mga asin nito ay malawakang ginagamit sa teknolohiya.

Ang pinakasimpleng kinatawan ng dibasic carboxylic acid ay oxalic (ethanedioic) acid HOOC-COOH, ang mga asing-gamot ay matatagpuan sa maraming halaman, halimbawa, sa sorrel at oxalis. Ang oxalic acid ay isang walang kulay na mala-kristal na substansiya, lubos na natutunaw sa tubig. Ito ay ginagamit sa buli ng mga metal, sa woodworking at mga industriya ng katad.

1. Ang unsaturated elaidic acid С17Н33СООН ay isang trans-isomer ng oleic acid. Isulat ang pormula ng istruktura ng sangkap na ito.

2. Sumulat ng equation para sa hydrogenation ng oleic acid. Pangalanan ang produkto ng reaksyong ito.

3. Sumulat ng equation para sa combustion reaction ng stearic acid. Anong dami ng oxygen at hangin (N.S.) ang kakailanganin para masunog ang 568 g ng stearic acid?

4. Ang pinaghalong solid fatty acids - palmitic at stearic - ay tinatawag na stearin (stearin candles ay ginawa mula dito). Anong volume ng hangin (N.S.) ang kakailanganin para magsunog ng 200 gramo na stearin candle kung ang stearin ay naglalaman ng pantay na masa ng palmitic at stearic acid? Anong volume ng carbon dioxide (n.a.) at masa ng tubig ang nabuo sa kasong ito?

5. Lutasin ang nakaraang problema, sa kondisyon na ang kandila ay naglalaman ng pantay na halaga (kaparehong bilang ng mga moles) ng stearic at palmitic acid.

6. Upang alisin ang mga mantsa ng kalawang, ginagamot sila ng isang solusyon ng acetic acid. Bumuo ng molecular at ionic equation ng mga reaksyong nagaganap sa kasong ito, dahil ang kalawang ay naglalaman ng iron (III) oxide at hydroxide - Fe2O3 at Fe (OH) 3. Bakit hindi inaalis ng tubig ang gayong mga mantsa? Bakit sila nawawala kapag ginagamot ng acid solution?

7. Ang pagkain (pag-inom) ng soda na MaHC03 na idinagdag sa yeast-free dough ay preliminarily “quenched” na may acetic acid. Gawin ang reaksyong ito sa bahay at gawin ang equation nito, alam na ang carbonic acid ay mas mahina kaysa sa acetic acid. Ipaliwanag ang pagbuo ng foam.

8. Alam na ang chlorine ay mas electronegative kaysa carbon, ayusin ang mga sumusunod na acids: acetic, propionic, chloroacetic, dichloroacetic at trichloroacetic acids sa pagkakasunud-sunod ng pagtaas ng acidic properties. Pangatwiranan ang iyong resulta.

9. Paano maipapaliwanag na ang formic acid ay pumapasok sa isang "salamin na pilak" na reaksyon? Sumulat ng isang equation para sa reaksyong ito. Anong gas ang maaaring ilabas sa kasong ito?

10. Sa pakikipag-ugnayan ng 3 g ng saturated monobasic carboxylic acid na may labis na magnesium, 560 ml (n.a.) ng hydrogen ang pinakawalan. Tukuyin ang formula ng acid.

11. Magbigay ng mga equation ng reaksyon na maaaring gamitin upang ilarawan ang mga kemikal na katangian ng acetic acid. Pangalanan ang mga produkto ng mga reaksyong ito.

12. Magmungkahi ng isang simpleng pamamaraan sa laboratoryo na magagamit upang makilala ang mga propanoic at acrylic acid.

13. Sumulat ng isang equation para sa reaksyon ng pagkuha ng methyl formate - isang ester ng methanol at formic acid. Sa ilalim ng anong mga kondisyon dapat isagawa ang reaksyong ito?

14. Gumawa ng mga istrukturang formula ng mga sangkap na may komposisyon na С3Н602. Anong mga klase ng mga sangkap ang maaari nilang italaga? Ibigay ang mga equation ng mga reaksyon na katangian ng bawat isa sa kanila.

15. Substance A - isang isomer ng acetic acid - ay hindi natutunaw sa tubig, ngunit maaaring ma-hydrolyzed. Ano ang structural formula ng substance A? Pangalanan ang mga produkto ng hydrolysis nito.

16. Gawin ang mga istrukturang formula ng mga sumusunod na sangkap:

a) methyl acetate;
b) oxalic acid;
c) formic acid;
d) dichloroacetic acid;
e) magnesium acetate;
e) ethyl acetate;
g) ethyl formate;
h) acrylic acid.

17*. Ang isang sample ng naglilimita sa monobasic na organikong acid na tumitimbang ng 3.7 g ay neutralisado sa isang may tubig na solusyon ng sodium bikarbonate. Sa pamamagitan ng pagpasa ng evolved gas sa pamamagitan ng lime water, nakuha ang 5.0 g ng isang precipitate. Anong acid ang kinuha at ano ang volume ng inilabas na gas?

mga carboxylic acid sa kalikasan

Ang mga carboxylic acid ay karaniwan sa kalikasan. Ang mga ito ay matatagpuan sa mga prutas at halaman. Ang mga ito ay naroroon sa mga karayom, pawis, ihi at nettle juice. Alam mo, lumalabas na karamihan sa mga acid ay bumubuo ng mga ester na may mga amoy. Kaya ang amoy ng lactic acid, na nakapaloob sa pawis ng tao, ay umaakit sa mga lamok, nararamdaman nila ito sa medyo malayong distansya. Kaya naman, kahit anong pilit mong itaboy ang nakakainis na lamok, maganda pa rin ang pakiramdam niya sa kanyang biktima. Bilang karagdagan sa pawis ng tao, ang lactic acid ay matatagpuan sa mga atsara at sauerkraut.

At ang mga babaeng unggoy, upang maakit ang isang lalaki, ay naglalabas ng acetic at propionic acid. Ang sensitibong ilong ng aso ay nakakaamoy ng butyric acid, na may konsentrasyon na 10–18 g/cm3.

Maraming uri ng halaman ang nakakapaglabas ng acetic at butyric acid. At ang ilang mga damo ay sinasamantala ito at naglalabas ng mga sangkap, inaalis ang kanilang mga kakumpitensya, pinipigilan ang kanilang paglaki, at kung minsan ay nagiging sanhi ng kanilang kamatayan.

Gumamit din ng asido ang mga Indian. Upang sirain ang kaaway, binasa nila ang mga arrow ng isang nakamamatay na lason, na naging isang derivative ng acetic acid.

At dito lumitaw ang isang natural na tanong, ang mga acid ba ay nagdudulot ng panganib sa kalusugan ng tao? Sa katunayan, ang oxalic acid, na laganap sa kalikasan, na matatagpuan sa kastanyo, dalandan, currant at raspberry, sa ilang kadahilanan ay hindi nakahanap ng aplikasyon sa industriya ng pagkain. Ito ay lumalabas na ang oxalic acid ay dalawang daang beses na mas malakas kaysa sa acetic acid, at maaari ring mag-corrode ng mga pinggan, at ang mga asing-gamot nito, na naipon sa katawan ng tao, ay bumubuo ng mga bato.

Ang mga asido ay malawakang ginagamit sa lahat ng larangan ng buhay ng tao. Ginagamit ang mga ito sa gamot, cosmetology, industriya ng pagkain, agrikultura at ginagamit para sa mga domestic na pangangailangan.

Para sa mga layuning medikal, ginagamit ang mga organikong acid tulad ng lactic, tartaric, at ascorbic acid. Marahil, bawat isa sa inyo ay gumamit ng bitamina C upang palakasin ang katawan - ito ay ascorbic acid lamang. Ito ay hindi lamang nakakatulong upang palakasin ang immune system, ngunit mayroon ding kakayahang alisin ang mga carcinogens at toxins mula sa katawan. Ang lactic acid ay ginagamit para sa cauterization, dahil ito ay lubos na hygroscopic. Ngunit ang tartaric acid ay kumikilos bilang isang banayad na laxative, bilang isang antidote para sa pagkalason ng alkali at bilang isang sangkap na kinakailangan para sa paghahanda ng plasma sa panahon ng pagsasalin ng dugo.

Ngunit ang mga tagahanga ng mga kosmetikong pamamaraan ay dapat magkaroon ng kamalayan na ang mga acid ng prutas na nilalaman sa mga bunga ng sitrus ay may kapaki-pakinabang na epekto sa balat, dahil sa malalim na pagtagos sa kanila, maaari nilang mapabilis ang proseso ng pag-renew ng balat. Bilang karagdagan, ang amoy ng mga bunga ng sitrus ay may tonic na epekto sa nervous system.

Napansin mo ba na ang mga berry tulad ng cranberry at lingonberry ay nakaimbak ng mahabang panahon at nananatiling sariwa. Alam mo ba kung bakit? Lumalabas na naglalaman sila ng benzoic acid, na isang mahusay na pang-imbak.

Ngunit sa agrikultura, ang succinic acid ay natagpuan ang malawak na aplikasyon, dahil maaari itong magamit upang madagdagan ang ani ng mga nilinang na halaman. Nagagawa rin nitong pasiglahin ang paglaki ng mga halaman at mapabilis ang kanilang pag-unlad.

Sa mesa. 19.10 ay naglilista ng ilang mga organikong compound na nauugnay sa mga carboxylic acid. Ang isang katangian ng mga carboxylic acid ay ang pagkakaroon ng isang carboxylic acid sa kanila.

Talahanayan 19.10. mga carboxylic acid

(tingnan ang scan)

functional group. Ang carboxyl group ay binubuo ng isang carbonyl group na naka-link sa isang hydroxyl group. Ang mga organikong acid na may isang pangkat ng carboxyl ay tinatawag na mga monocarboxylic acid. Ang kanilang mga sistematikong pangalan ay may panlaping -ov(aya). Ang mga organikong acid na may dalawang pangkat ng carboxyl ay tinatawag na mga dicarboxylic acid. Ang kanilang mga sistematikong pangalan ay may panlaping -div(aya).

Ang mga saturated aliphatic monocarboxylic acid ay bumubuo ng isang homologous na serye, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng pangkalahatang formula. Ang mga unsaturated aliphatic dicarboxylic acid ay maaaring umiral sa anyo ng iba't ibang geometric na isomer (tingnan ang Seksyon 17.2).

Mga Katangiang Pisikal

Ang mga mas mababang miyembro ng homologous na serye ng mga saturated monocarboxylic acid sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay mga likido na may katangian na masangsang na amoy. Halimbawa, ang ethanoic (acetic) acid ay may katangiang "acetic" na amoy. Ang anhydrous acetic acid ay isang likido sa temperatura ng silid. Nagyeyelo ito kapag ito ay nagiging isang nagyeyelong sangkap na tinatawag na glacial acetic acid.

Lahat ng dicarboxylic acid ay nakalista sa talahanayan. 19.10, sa temperatura ng silid ay mga puting mala-kristal na solido. Ang mas mababang mga miyembro ng serye ng mga monocarboxylic at dicarboxylic acid ay natutunaw sa tubig. Ang solubility ng mga carboxylic acid ay bumababa habang tumataas ang kanilang relatibong molekular na timbang.

Sa likidong estado at sa mga di-may tubig na solusyon, ang mga molekula ng mga monocarboxylic acid ay dimerize bilang isang resulta ng pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan nila:

Ang mga hydrogen bond ay mas malakas sa mga carboxylic acid kaysa sa mga alkohol. Ito ay dahil sa mataas na polarity ng carboxyl group, dahil sa paghila ng mga electron mula sa hydrogen atom patungo sa carbonyl oxygen atom:

Bilang resulta, ang mga carboxylic acid ay may medyo mataas na mga punto ng kumukulo (Talahanayan 19.11).

Talahanayan 19.11. Mga boiling point ng acetic acid at mga alkohol na may malapit na kamag-anak na molekular na timbang

Mga pamamaraan sa laboratoryo ng pagkuha

Ang mga monocarboxylic acid ay maaaring makuha mula sa mga pangunahing alkohol at aldehydes sa pamamagitan ng oksihenasyon na may acidified potassium dichromate solution, na kinuha nang labis:

Ang mga monocarboxylic acid at ang kanilang mga asin ay maaaring makuha sa pamamagitan ng hydrolysis ng nitriles o amides:

Ang paghahanda ng mga carboxylic acid sa pamamagitan ng reaksyon sa mga Grignard reagents at carbon dioxide ay inilarawan sa Sec. 19.1.

Ang benzoic acid ay maaaring makuha sa pamamagitan ng oksihenasyon ng methyl side chain ng methylbenzene (tingnan ang Seksyon 18.2).

Bilang karagdagan, ang benzoic acid ay maaaring makuha mula sa benzaldehyde gamit ang reaksyon ng Cannisharo. Sa reaksyong ito, ang benzaldehyde ay ginagamot ng 40-60% na solusyon ng sodium hydroxide sa temperatura ng silid. Ang sabay-sabay na oksihenasyon at pagbabawas ay humahantong sa pagbuo ng benzoic acid at, nang naaayon, phenyl methanol:

Oksihenasyon

Ang reaksyon ng Cannizzaro ay tipikal para sa mga aldehydes na walang -hydrogen atoms. Ito ang pangalan ng mga hydrogen atom na nakakabit sa carbon atom na katabi ng aldehyde group:

Dahil ang methanal ay walang -hydrogen atoms, maaari itong tumugon sa Cannizzaro. Ang mga aldehydes na naglalaman ng hindi bababa sa isang α-hydrogen atom ay sumasailalim sa acid-catalyzed aldol condensation sa pagkakaroon ng sodium hydroxide solution (tingnan sa itaas).

Mga katangian ng kemikal

Bagaman ang pangkat ng carboxyl ay naglalaman ng isang pangkat ng carbonyl, ang mga carboxylic acid ay hindi sumasailalim sa ilang mga reaksyon na katangian ng mga aldehydes at ketones. Halimbawa, hindi sila pumapasok sa karagdagan o condensation reactions. Ito ay dahil ang atom

Ang carbon sa pangkat ng carboxyl ay may mas maliit na positibong singil kaysa sa pangkat ng aldehyde o keto.

Kaasiman. Ang paghila ng densidad ng elektron palayo sa carboxyl hydrogen atom ay nagpapahina sa O-H bond. Bilang resulta, ang pangkat ng carboxyl ay nagagawang maghiwalay (mawalan) ng isang proton. Samakatuwid, ang mga monocarboxylic acid ay kumikilos tulad ng mga monobasic acid. Sa may tubig na mga solusyon ng mga acid na ito, ang sumusunod na balanse ay itinatag:

Ang carboxylate ion ay maaaring ituring bilang isang hybrid ng dalawang resonance structures:

Kung hindi, maaari itong isipin bilang

Ang delokalisasi ng isang electron sa pagitan ng mga atomo ng pangkat ng carboxylate ay nagpapatatag sa carboxylate ion. Samakatuwid, ang mga carboxylic acid ay mas acidic kaysa sa mga alkohol. Gayunpaman, dahil sa likas na katangian ng covalent ng mga molekula ng carboxylic acid, ang equilibrium sa itaas ay malakas na inilipat sa kaliwa. Kaya, ang mga carboxylic acid ay mga mahinang acid. Halimbawa, ang ethanoic (acetic) acid ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pare-pareho ng kaasiman

Ang mga substituent na naroroon sa molekula ng carboxylic acid ay malakas na nakakaimpluwensya sa kaasiman nito dahil sa kanilang inductive effect. Ang mga substituent tulad ng chlorine ay humihila ng densidad ng elektron patungo sa kanilang mga sarili at samakatuwid ay nagdudulot ng negatibong epekto sa pasaklaw Ang paghila ng densidad ng elektron palayo sa carboxyl hydrogen atom ay humahantong sa pagtaas ng kaasiman ng carboxylic acid. Sa kabaligtaran, ang mga substituent tulad ng mga pangkat ng alkyl ay may mga katangian ng pagdo-donate ng elektron at lumikha ng isang positibong epektong inductive. Pinapahina nila ang carboxylic acid:

Ang impluwensya ng mga substituent sa kaasiman ng mga carboxylic acid ay malinaw na ipinakita sa mga halaga para sa isang bilang ng mga acid na ipinahiwatig sa Talahanayan. 19.12.

Talahanayan 19.12. Mga halaga ng mga carboxylic acid

Pagbuo ng asin. Ang mga carboxylic acid ay may lahat ng mga katangian ng mga ordinaryong acid. Ang mga ito ay tumutugon sa mga reaktibong metal, base, alkalis, carbonates at bicarbonates, na bumubuo ng kaukulang mga asing-gamot (Talahanayan 19.13). Ang mga reaksyon na ipinahiwatig sa talahanayang ito ay katangian din ng natutunaw at hindi matutunaw na mga carboxylic acid.

Tulad ng iba pang mga asing-gamot ng mga mahinang acid, ang mga carboxylate salts (mga asin ng carboxylic acid) ay tumutugon sa mga mineral na acid na labis na kinuha, na bumubuo ng orihinal na mga carboxylic acid. Halimbawa, kapag ang isang solusyon ng sodium hydroxide ay idinagdag sa isang suspensyon ng hindi matutunaw na benzoic acid sa tubig, ang acid ay natutunaw dahil sa pagbuo ng sodium benzoate. Kung pagkatapos ay idinagdag ang sulfuric acid sa nagresultang solusyon, ang benzoic acid ay namuo:

Talahanayan 19.13. Ang pagbuo ng mga asing-gamot mula sa mga carboxylic acid

Etherification. Kapag ang isang pinaghalong carboxylic acid at alkohol ay pinainit sa pagkakaroon ng isang puro mineral acid, isang ester ay nabuo. Ang prosesong ito, na tinatawag na esterification, ay nangangailangan ng pagkasira ng mga molekula ng alkohol. Sa kasong ito, mayroong dalawang posibilidad.

1. Hydrogen alkoxy splitting. Sa kasong ito, ang oxygen atom ng alkohol (mula sa hydroxyl group) ay pumapasok sa molekula ng nagresultang eter:

2. Alkylhydroxyl cleavage. Sa ganitong uri ng paghahati, ang isang atom ng oxygen ng alkohol ay pumapasok sa isang molekula ng tubig:

Alin sa mga kasong ito ang aktwal na ipinatupad ay maaaring matukoy sa eksperimentong paraan sa pamamagitan ng pagsasagawa ng esterification gamit ang isang alkohol na naglalaman ng 180 isotope (tingnan ang Seksyon 1.3), i.e. gamit ang isotope label. Ang pagpapasiya ng kamag-anak na molekular na timbang ng nagresultang eter gamit ang mass spectrometry ay nagpapakita kung ang isotopic label na oxygen-18 ay naroroon dito. Sa ganitong paraan, napag-alaman na ang esterification na may partisipasyon ng mga pangunahing alkohol ay humahantong sa pagbuo ng mga may label na ester:

Ipinapakita nito na ang molekula ng methanol ay sumasailalim sa methoxy-hydrogen cleavage sa panahon ng reaksyon na isinasaalang-alang.

Halogenation. Ang mga carboxylic acid ay tumutugon sa phosphorus pentachloride at sulfur oxide dichloride upang bumuo ng mga acid chloride ng kaukulang mga acid. Halimbawa

Ang parehong benzoyl chloride at phosphorus oxide trichloride ay mga likido na dapat ihiwalay sa isa't isa. Samakatuwid, para sa chlorination ng mga carboxylic acid, mas maginhawang gumamit ng sulfur oxide dichloride: ginagawa nitong madali ang pag-alis ng gaseous hydrogen chloride at sulfur dioxide mula sa likidong carboxylic acid chloride:

Sa pamamagitan ng pag-ihip ng chlorine sa pamamagitan ng kumukulong acetic acid sa pagkakaroon ng mga catalyst tulad ng red phosphorus o iodine, at sa ilalim ng pagkilos ng sikat ng araw

Ang monochloroethanoic (monochloroacetic) acid ay nabuo:

Ang karagdagang chlorination ay humahantong sa pagbuo ng dimixed at trisubstituted na mga produkto:

Pagbawi. Kapag nakikipag-ugnayan sa lithium sa dry diethyl ether, ang mga carboxylic acid ay maaaring mabawasan sa kaukulang mga alkohol. Una, nabuo ang isang alkoxide intermediate, ang hydrolysis na humahantong sa pagbuo ng isang alkohol:

Ang mga carboxylic acid ay hindi nababawasan ng maraming karaniwang mga ahente ng pagbabawas. Ang mga acid na ito ay hindi maaaring agad na bawasan sa kaukulang aldehydes.

Oksihenasyon. Maliban sa methane (formic) at ethanoic (acetic) acids, ang iba pang mga carboxylic acid ay na-oxidized nang may kahirapan. Ang formic acid at ang mga asing-gamot nito (mga format) ay na-oxidized sa potassium permanganate. Ang formic acid ay may kakayahang bawasan ang Fehling's reagent at, kapag pinainit sa isang halo na may tubig na ammonia solution ng silver nitrate, ay bumubuo ng isang "silver mirror". Kapag ang formic acid ay na-oxidized, ang carbon dioxide at tubig ay nabuo:

Ang ethandioic (oxalic) acid ay na-oxidized din ng potassium permanganate, na bumubuo ng carbon dioxide at tubig:

Dehydration. Ang distillation ng isang carboxylic acid na may isang dehydrating agent, tulad ng isang oxide, ay humahantong sa pag-aalis ng isang molekula ng tubig mula sa dalawang mga molekula ng acid at ang pagbuo ng carboxylic acid anhydride:

Ang mga formic at oxalic acid ay mga eksepsiyon din sa kasong ito. Ang dehydration ng formic acid o ang potassium o sodium salt nito na may concentrated sulfuric acid ay humahantong sa pagbuo ng carbon monoxide at

Ang dehydration ng sodium methanoate (formate) na may concentrated sulfuric acid ay isang karaniwang pamamaraan ng laboratoryo para sa paggawa ng carbon monoxide. Ang dehydration ng oxalic acid na may mainit na concentrated sulfuric acid ay nagreresulta sa pinaghalong carbon monoxide at carbon dioxide:

Carboxylates

Ang sodium at potassium salts ng carboxylic acids ay mga puting crystalline substance. Madali silang natutunaw sa tubig, na bumubuo ng malakas na electrolytes.

Ang electrolysis ng sodium o potassium carboxylate salts na natunaw sa isang water-methanol mixture ay humahantong sa pagbuo ng alkanes at carbon dioxide sa anode at hydrogen sa cathode.

Sa anode:

Sa katod:

Ang pamamaraang ito ng pagkuha ng mga alkanes ay tinatawag na electrochemical synthesis ng Kolbe.

Ang pagbuo ng mga alkanes ay nangyayari rin kapag ang pinaghalong sodium o potassium carboxylates ay pinainit ng sodium hydroxide o soda lime. (Ang soda lime ay pinaghalong sodium hydroxide at calcium hydroxide.) Ang pamamaraang ito ay ginagamit, halimbawa, upang makagawa ng methane sa laboratoryo:

Ang mga aromatic carboxylates ng sodium o potassium sa ilalim ng mga katulad na kondisyon ay bumubuo ng mga arene:

Kapag ang isang halo ng sodium carboxylates na may acid chlorides ay pinainit, ang mga anhydride ng kaukulang mga carboxylic acid ay nabuo:

Ang mga kaltsyum carboxylates ay mga puting kristal na sangkap din at, bilang panuntunan, ay natutunaw sa tubig. Kapag pinainit, bumubuo sila

mababang ani ng kaukulang mga ketone:

Kapag ang pinaghalong calcium carboxylates at calcium formate ay pinainit, ang isang aldehyde ay nabuo:

Ang mga ammonium salts ng mga carboxylic acid ay mga puting mala-kristal na sangkap, natutunaw sa tubig. Kapag pinainit nang malakas, bumubuo sila ng kaukulang mga amide:

CARBOXIC ACID.

Ang mga carboxylic acid ay mga derivatives ng hydrocarbons, ang molekula nito ay naglalaman ng isa o higit pang mga carboxyl group.

Pangkalahatang pormula limitahan ang monobasic mga carboxylic acid: MULA SA n H 2n O 2

Pag-uuri ng mga carboxylic acid.

1. Ayon sa bilang ng mga pangkat ng carboxyl:

Isang base (monocarbon)

Polybasic (dicarboxylic, tricarboxylic, atbp.).

1. 
   Sa pamamagitan ng likas na katangian ng hydrocarbon radical:

Limitahan CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH; butanoic acid.

- hindi puspos CH 2 =CH-CH 2 -COOH; butenoic acid.
- mabango

para-methylbenzoic acid
MGA PANGALAN NG CARBOXY ACID.

Pangalan			Formula mga acid
mga acid		asin nito at (ether)
formic	mitein	formate	HCOOH
acetic	ethane	acetate	CH3COOH
propionic	propane	propionate	CH 3 CH 2 COOH
mamantika	butane	butyrate	CH 3 (CH 2) 2 COOH
valerian	pentane	valerate	CH 3 (CH 2) 3 COOH
kapron	hexane	hexanate	CH 3 (CH 2) 4 COOH
palmitic	hexadecanoic	palmitate	C 15 H 31 COOH
stearic	octadecanoic	stearate	C 17 H 35 COOH
acrylic	propene	akrilat	CH 2 \u003d CH-COOH
oleic	cis-9-octadecenoic	oleate	CH 3 (CH 2) 7 CH \u003d CH (CH 2) 7 COOH
benzoic	benzoic	benzoate	C 6 H 5 -COOH
oxalic	ethanedioic	oxalate	NOOS - COOH

Isomerismo ng mga carboxylic acid.

1. Isomerismo ng carbon chain. Nagsisimula may butanoic acid (MULA SA 3 H 7 UNSD) , na umiiral sa anyo ng dalawang isomer: butyric (butanoic) at isobutyric (2-methylpropanoic) acids.
2. Isomerismo ng posisyon ng maraming bono sa mga unsaturated acid, Halimbawa:

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

Butene-3-oic acid Butene-2-oic acid

(vinylacetic acid) (crotonic acid)
3. Cis-, trans-isomerism sa mga unsaturated acid, Halimbawa:

4. Interclass isomerism: Ang mga carboxylic acid ay isomeric sa mga ester:

Acetic acid CH 3 -COOH at methyl formate H-COOSH 3

5. isomerismo mga posisyon ng mga functional na grupo sa heterofunctional mga acid .

Halimbawa, mayroong tatlong isomer ng chlorobutyric acid: 2-chlorobutanoic, 3-chlorobutanoic at 4-chlorobutanoic.

ISTRUKTURA NG CARBOXY GROUP.

Pinagsasama ng pangkat ng carboxyl ang dalawang functional na grupo - carbonyl at hydroxyl, na magkaparehong nakakaimpluwensya sa isa't isa

Ang mga acidic na katangian ng mga carboxylic acid ay dahil sapaglipat ng density ng elektron sa carbonyl oxygen at ang nagresultang karagdagang (kumpara sa mga alkohol) polariseysyon ng О–Н bond.
Sa isang may tubig na solusyon, ang mga carboxylic acid ay naghihiwalay sa mga ion:

Ang solubility sa tubig at mataas na boiling point ng mga acid ay dahil sa pagbuo intermolecular hydrogen bonds. Habang tumataas ang molecular weight, bumababa ang solubility ng mga acid sa tubig.

MGA DERIVATIVE NG CARBOXY ACID – sa kanila, ang hydroxo group ay pinalitan ng ilang iba pang mga grupo. Ang lahat ng mga ito ay bumubuo ng mga carboxylic acid sa hydrolysis.

asin	Ester	Acid halides	Anhydride	Amides.

PAGKUHA NG CARBOXIC ACIDS.

1. Oksihenasyon ng mga alkohol sa malupit na mga kondisyon - na may solusyon ng potassium permanganate o dichromate sa isang acidic na daluyan kapag pinainit.
2.Oxidation ng aldehydes: isang solusyon ng potassium permanganate o dichromate sa isang acidic medium kapag pinainit, isang silver mirror reaction, copper hydroxide kapag pinainit.
3. Alkaline hydrolysis ng trichlorides:	R-CCl 3 + 3NaOH  + 3NaCl hindi matatag na sangkap  RCOOH + H2O
4. Hydrolysis ng mga ester.	R-COOR 1 + KOH  RCOOK + R 1 OH RCOOK + HCl  R-COOH + KCl
5. Hydrolysis ng nitriles, anhydride, salts.	1) nitrile: R-CN + 2H 2 O - (H +)  RCOOH 2) anhydride: (R-COO) 2 O + H 2 O  2RCOOH 3) sodium salt: R-COONa + HClR-COOH + NaCl
6. Pakikipag-ugnayan ng Grignard reagent sa CO 2:	R-MgBr + CO 2  R-COO-MgBr R-COO-MgBr -(+H 2 O) R-COOH +Mg(OH)Br
7. Formic acid tumanggap pagpainit ng carbon monoxide (II) na may sodium hydroxide nahihirapan:	NaOH + CO –(200 o C,p) HCOONa 2HCOONa + H 2 SO 4  2HCOOH + Na 2 SO 4
8. Acetic acid tumanggap catalytic oxidation ng butane:	2C 4 H 10 + 5O 2  4CH 3 -COOH + 2H 2 O
9. Upang makatanggap benzoic acid maaaring gamitin oksihenasyon ng monosubstituted benzene homologues acidic na solusyon ng potassium permanganate:	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

MGA CHEMICAL PROPERTIES NG CARBOXY ACIDS.

1. Acid properties - pagpapalit ng H atom sa carboxyl group para sa isang metal o ammonium ion.

1. Pakikipag-ugnayan sa mga metal	2CH 3 COOH + Ca  (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 calcium acetate
2. Pakikipag-ugnayan sa mga metal oxide	2CH 3 COOH + BaO  (CH 3 COO) 2 Ba + H 2 O
3. Reaksyon ng neutralisasyon sa metal hydroxides	2CH 3 COOH + Cu (OH) 2  (CH 3 COO) 2 Cu + 2H 2 O
4. Pakikipag-ugnayan sa mga asin ng mas mahina at pabagu-bago ng isip (o hindi matutunaw) na mga asido	2CH 3 COOH + CaCO 3  (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2
4*. Kwalitatibong reaksyon sa mga carboxylic acid: pakikipag-ugnayan sa soda (sodium bicarbonate) o iba pang carbonates at bicarbonates. Bilang resulta, ang carbon dioxide ay inilabas. 2CH 3 COOH + Na 2 CO 3 à 2CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 
2. Pagpapalit ng pangkat ng hydroxyl:
5.Reaksyon ng esteripikasyon
6. Pagbubuo ng halogen anhydride - sa tulong ng phosphorus (III) at (V) chlorides.
7. Pagbuo ng amides:
8. Pagkuha ng anhydride.	Sa tulong ng P 2 O 5, ang carboxylic acid ay maaaring ma-dehydrate - ang resulta ay isang anhydride. 2CH 3 - COOH + R 2 O 5  (CH 3 CO) 2 O + HPO 3
3. Pagpapalit ng hydrogen atom sa carbon atom na pinakamalapit sa carboxyl group (-carbon atom)
9. Halogenation ng mga acid- ang reaksyon ay nagaganap sa pagkakaroon ng pulang posporus o sa liwanag.	CH 3 -COOH + Br 2 - (P cr)  CH 2 -COOH + HBr
Mga tampok ng formic acid.
1. Pagkabulok sa pag-init.	H-COOH - (H 2 SO 4 conc, t)  CO + H 2 O
2. Ang reaksyon ng silver mirror at may tanso (II) hydroxide - Ang formic acid ay nagpapakita ng mga katangian ng aldehydes.	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. Oxidation na may chlorine at bromine, pati na rin ang nitric acid.	H-COOH + Cl 2  CO 2 + 2HCl
Mga tampok ng benzoic acid.
1. Decomposition sa pag-init - decarboxylation.	P Kapag pinainit ang benzoic acid, nabubulok ito sa benzene at carbon dioxide:
2. Mga reaksyon ng pagpapalit sa aromatic ring.	Ang carboxyl group ay isang electron-withdrawing group, binabawasan nito ang electron density ng benzene ring at meta orientator. + HNO 3 - (H 2 SO 4)  + H 2 O
Mga tampok ng oxalic acid.
1. Pagkabulok kapag pinainit
2. Oxidation na may potassium permanganate.
Mga tampok ng unsaturated acids (acrylic at oleic).
1. Mga reaksyon ng karagdagan.	Ang pagdaragdag ng tubig at hydrogen bromide sa acrylic acid ay nangyayari laban sa panuntunan ni Markovnikov, dahil ang carboxyl group ay isang electron-withdrawing group: CH 2 \u003d CH-COOH + HBr  Br-CH 2 -CH 2 -COOH Ang mga halogen at hydrogen ay maaari ding idagdag sa mga unsaturated acid: C 17 H 33 -COOH + H 2  C 17 H 35 -COOH (stearic)
2. Mga reaksyon ng oksihenasyon	Sa banayad na oksihenasyon ng acrylic acid, nabuo ang 2 hydroxo group: 3CH 2 \u003d CH-COOH + 2KMnO 4 + 2H 2 O  2CH 2 (OH) -CH (OH) -COOK + CH 2 (OH) -CH (OH) -COOH + 2MnO 2

Mga katangian ng mga asing-gamot ng mga carboxylic acid.

Mga katangian ng acid halides

MGA ESTER

– ito ay mga compound na naglalaman ng carboxyl group na naka-link sa dalawang alkyl radical.

Ang pangkalahatang formula ng mga ester ay kapareho ng para sa mga carboxylic acid: C n H 2 n O 2

NOMENCLATURE NG ESTERS. Ang mga pangalan ng mga ester ay tinutukoy ng mga pangalan acid at alkohol kung saan sila nabuo.

PAGKAKAKUHA NG MGA COMPLEX ESTERS.

1) Maaaring makuha ang mga ester kapag nakikipag-ugnayanmga carboxylic acid na may mga alkohol(reaksyon ng esterification ). Ang mga catalyst ay mga mineral acid.

2) Ester ng phenols hindi maaaring makuha sa pamamagitan ng esterification, upang makuha ang mga ito gamit ang reaksyon phenolate na may acid halide:

C 6 H 5 -O - Na + + C 2 H 5 -C \u003d O  NaCl + C 6 H 5 -O-C \u003d O

Cl C 2 H 5

Phenyl ester ng propanoic acid (phenylpropanoate)

Mga uri ng isomerismo ng mga ester.

1. isomerismo kadena ng carbon nagsisimula sa acid residue na may butanoic acid, sa alcohol residue - na may propyl alcohol, halimbawa, ethyl butanoate isomeric ethyl isobutanoate, propyl acetate at isopropyl acetate.

2. isomerismoposisyon ng ester -CO-O-. Ang ganitong uri ng isomerism ay nagsisimula sa mga ester na naglalaman ng hindi bababa sa 4 na carbon atoms, tulad ng ethyl acetate at methyl propionate.

3. Interclass isomerism na may mga carboxylic acid.
MGA KATANGIAN NG COMPLEX ETER.
1. Hydrolysis ng mga ester.

Ang reaksyon ng esterification ay nababaligtad. Ang kabaligtaran na proseso - ang paghahati ng isang ester sa pamamagitan ng pagkilos ng tubig upang bumuo ng isang carboxylic acid at isang alkohol - ay tinatawag na ester hydrolysis.

Acid hydrolysis nababaligtad:

Alkaline hydrolysis ay hindi maibabalik:

Ang reaksyong ito ay tinatawag saponification ester.

2. reaksyon sa pagbawi. Ang pagbawas ng mga ester na may hydrogen ay humahantong sa pagbuo ng dalawang alkohol:

Ang mga carboxylic acid ay mga derivatives ng hydrocarbons, ang molekula nito ay naglalaman ng isa o higit pang mga carboxyl group.

Ang pangkalahatang formula ng paglilimita sa mga monobasic carboxylic acid: MULA SA n H 2n O 2

Pag-uuri ng mga carboxylic acid.

1. Ayon sa bilang ng mga pangkat ng carboxyl:

Isang base (monocarbon)

Polybasic (dicarboxylic, tricarboxylic, atbp.).

Sa pamamagitan ng likas na katangian ng hydrocarbon radical:

Limitahan CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH; butanoic acid.

Walang limitasyon CH 2 =CH-CH 2 -COOH; butenoic acid.

mabango

para-methylbenzoic acid

Mga pangalan ng mga carboxylic acid.

Pangalan
		asin nito at
formic	mitein
acetic	ethane
propionic	propane	propionate
mamantika	butane		CH 3 (CH 2) 2 COOH
valerian	pentane		CH 3 (CH 2) 3 COOH
kapron	hexane	hexanate	CH 3 (CH 2) 4 COOH
palmitic	hexadecanoic	palmitate	C 15 H 31 COOH
stearic	octadecanoic		C 17 H 35 COOH
acrylic	propene
oleic			CH 3 (CH 2) 7 CH \u003d CH (CH 2) 7 COOH
benzoic	benzoic
oxalic	ethanedioic		NOOS - COOH

Isomerismo ng mga carboxylic acid.

1. Isomerismo ng carbon chain. Nagsisimula may butanoic acid (MULA SA 3 H 7 UNSD) , na umiiral sa anyo ng dalawang isomer: butyric (butanoic) at isobutyric (2-methylpropanoic) acids.

2. Isomerismo ng posisyon ng maraming bono sa mga unsaturated acid, Halimbawa:

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

Butene-3-oic acid Butene-2-oic acid

(vinylacetic acid) (crotonic acid)

3. Cis-, trans-isomerism sa mga unsaturated acid, Halimbawa:

4. Interclass isomerism: Ang mga carboxylic acid ay isomeric sa mga ester:

Acetic acid CH 3 -COOH at methyl formate H-COOSH 3

5. isomerismomga posisyon ng mga functional na grupo sa heterofunctional mga acid .

Halimbawa, mayroong tatlong isomer ng chlorobutyric acid: 2-chlorobutanoic, 3-chlorobutanoic at 4-chlorobutanoic.

Ang istraktura ng pangkat ng carboxyl.

Pinagsasama ng pangkat ng carboxyl ang dalawang functional na grupo - carbonyl at hydroxyl, na magkaparehong nakakaimpluwensya sa isa't isa

Ang mga acidic na katangian ng mga carboxylic acid ay dahil sapaglipat ng density ng elektron sa carbonyl oxygen at ang nagresultang karagdagang (kumpara sa mga alkohol) polariseysyon ng О–Н bond. Sa isang may tubig na solusyon, ang mga carboxylic acid ay naghihiwalay sa mga ion:

Ang solubility sa tubig at mataas na boiling point ng mga acid ay dahil sa pagbuo intermolecular hydrogen bonds. Habang tumataas ang molecular weight, bumababa ang solubility ng mga acid sa tubig.

MGA DERIVATIVE NG CARBOXY ACID– sa kanila, ang hydroxo group ay pinalitan ng ilang iba pang mga grupo. Ang lahat ng mga ito ay bumubuo ng mga carboxylic acid sa hydrolysis.

	Ester	Acid halides	Anhydride

PAGKUHA NG CARBOXIC ACIDS.

1. Oksihenasyon ng mga alkohol sa malupit na mga kondisyon - na may solusyon ng potassium permanganate o dichromate sa isang acidic na daluyan kapag pinainit.
2.Oxidation ng aldehydes: isang solusyon ng potassium permanganate o dichromate sa isang acidic medium kapag pinainit, isang silver mirror reaction, copper hydroxide kapag pinainit.
3. Alkaline hydrolysis ng trichlorides:	R-CCl 3 + 3NaOH  + 3NaCl hindi matatag na sangkap  RCOOH + H2O
4. Hydrolysis ng mga ester.	R-COOR 1 + KOH  RCOOK + R 1 OH RCOOK + HCl  R-COOH + KCl
5. Hydrolysis ng nitriles, anhydride, salts.	1) nitrile: R-CN + 2H 2 O - (H +)  RCOOH 2) anhydride: (R-COO) 2 O + H 2 O  2RCOOH 3) sodium salt: R-COONa + HClR-COOH + NaCl
6. Ang pakikipag-ugnayan ng Grignard reagent saKAYA 2 :	R-MgBr + CO 2  R-COO-MgBr R-COO-MgBr -(+H 2 O) R-COOH +Mg(OH)Br
7. Formic acid tumanggap pagpainit ng carbon monoxide (II) na may sodium hydroxide nahihirapan:	NaOH + CO –(200 o C,p) HCOONa 2HCOONa + H 2 SO 4  2HCOOH + Na 2 SO 4
8. Acetic acid tumanggap catalytic oxidation ng butane:	2C 4 H 10 + 5O 2  4CH 3 -COOH + 2H 2 O
9. Upang makatanggap benzoic acid maaaring gamitin oksihenasyon ng monosubstituted benzene homologues acidic na solusyon ng potassium permanganate:	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

MGA CHEMICAL PROPERTIES NG CARBOXY ACIDS.

Pag-uuri

a) Sa pamamagitan ng basicity (ibig sabihin, ang bilang ng mga pangkat ng carboxyl sa molekula):

Monobasic (monocarboxylic) RCOOH; Halimbawa:

CH 3 CH 2 CH 2 COOH;

HOOS-CH 2 -COOH propanedioic (malonic) acid

Tribasic (tricarboxylic) R (COOH) 3, atbp.

b) Ayon sa istruktura ng hydrocarbon radical:

Aliphatic

limitasyon; halimbawa: CH 3 CH 2 COOH;

hindi puspos; halimbawa: CH 2 \u003d CHCOOH propenoic (acrylic) acid

Alicyclic, halimbawa:

Mabango, halimbawa:

Limitahan ang mga monocarboxylic acid

(monobasic saturated carboxylic acids) - mga carboxylic acid kung saan ang isang saturated hydrocarbon radical ay konektado sa isang carboxyl group -COOH. Lahat sila ay may pangkalahatang formula C n H 2n+1 COOH (n ≥ 0); o CnH 2n O 2 (n≥1)

Nomenclature

Ang mga sistematikong pangalan ng monobasic saturated carboxylic acid ay ibinibigay sa pamamagitan ng pangalan ng kaukulang alkane na may pagdaragdag ng suffix -ovaya at ang salitang acid.

1. HCOOH methane (formic) acid

2. CH 3 COOH ethanoic (acetic) acid

3. CH 3 CH 2 COOH propanoic (propionic) acid

isomerismo

Ang isomerism ng skeleton sa hydrocarbon radical ay ipinakita, na nagsisimula sa butanoic acid, na mayroong dalawang isomer:

Ang interclass isomerism ay nagpapakita ng sarili, na nagsisimula sa acetic acid:

CH 3 -COOH acetic acid;

H-COO-CH 3 methyl formate (methyl ester ng formic acid);

HO-CH 2 -COH hydroxyethanal (hydroxyacetic aldehyde);

HO-CHO-CH 2 hydroxyethylene oxide.

homologous na serye

Walang kuwentang pangalan	Pangalan ng IUPAC
Formic acid	Methanoic acid
Acetic acid	Ethanoic acid
propionic acid	propanoic acid
Butyric acid	Butanoic acid
Valeric acid	Pentanoic acid
Caproic acid	Hexanoic acid
Enanthic acid	Heptanoic acid
Caprylic acid	Octanoic acid
Pelargonic acid	Nonanoic acid
capric acid	Decanoic acid
Undecylic acid	undecanoic acid
Nakakalasong asido	Hexadecanic acid
Stearic acid	Octadecanic acid

Acid residues at acid radicals

	nalalabi sa acid	Acid radical (acyl)
UNSD formic	NSOO- formate
CH 3 COOH acetic	CH 3 SOO- acetate
CH 3 CH 2 COOH propionic	CH 3 CH 2 COO- propionate
CH 3 (CH 2) 2 COOH mamantika	CH 3 (CH 2) 2 COO- butyrate
CH 3 (CH 2) 3 COOH valerian	CH 3 (CH 2) 3 COO- valeriate
CH 3 (CH 2) 4 COOH kapron	CH 3 (CH 2) 4 COO- capronate

Elektronikong istraktura ng mga molekula ng carboxylic acid

Ang paglipat ng density ng elektron na ipinakita sa formula patungo sa carbonyl oxygen atom ay nagiging sanhi ng isang malakas na polariseysyon ng O-H bond, bilang isang resulta kung saan ang detatsment ng hydrogen atom sa anyo ng isang proton ay pinadali - sa mga may tubig na solusyon, ang proseso ng Ang paghihiwalay ng acid ay nangyayari:

RCOOH ↔ RCOO - + H +

Sa carboxylate ion (RCOO -), p, π-conjugation ng nag-iisang pares ng mga electron ng oxygen atom ng hydroxyl group na may mga p-cloud na bumubuo ng π-bond ay nagaganap, bilang resulta, ang π-bond ay na-delocalize at ang negatibong singil ay pantay na ipinamamahagi sa pagitan ng dalawang atomo ng oxygen:

Sa pagsasaalang-alang na ito, para sa mga carboxylic acid, sa kaibahan sa mga aldehydes, ang mga reaksyon ng karagdagan ay hindi katangian.

Mga Katangiang Pisikal

Ang mga punto ng kumukulo ng mga acid ay mas mataas kaysa sa mga punto ng kumukulo ng mga alkohol at aldehydes na may parehong bilang ng mga atomo ng carbon, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng mga cyclic at linear na nauugnay sa pagitan ng mga molekula ng acid dahil sa mga bono ng hydrogen:

Mga katangian ng kemikal

I. Mga katangian ng acid

Bumababa ang lakas ng mga acid sa serye:

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

1. Mga reaksyon sa neutralisasyon

CH 3 COOH + KOH → CH 3 COOK + n 2 O

2. Mga reaksyon sa mga pangunahing oksido

2HCOOH + CaO → (HCOO) 2 Ca + H 2 O

3. Mga reaksyon sa mga metal

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

4. Mga reaksyon sa mga asin ng mas mahinang acid (kabilang ang mga carbonate at bicarbonates)

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 + 2H 2 O

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

5. Mga reaksyon sa ammonia

CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4

II. -pagpapalit ng pangkat ng OH

1. Pakikipag-ugnayan sa mga alkohol (mga reaksyon ng esterification)

2. Pakikipag-ugnayan sa NH 3 kapag pinainit (nabubuo ang acid amides)

Acid amides hydrolyzed upang bumuo ng mga acid:

o ang kanilang mga asin:

3. Pagbubuo ng acid halides

Ang mga acid chloride ay ang pinakamalaking kahalagahan. Mga chlorinating reagents - PCl 3 , PCl 5 , thionyl chloride SOCl 2 .

4. Pagbubuo ng acid anhydride (intermolecular dehydration)

Ang acid anhydride ay nabuo din sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng acid chlorides na may anhydrous salts ng carboxylic acids; sa kasong ito, maaaring makuha ang halo-halong anhydride ng iba't ibang mga acid; Halimbawa:

III. Mga reaksyon ng pagpapalit ng mga atomo ng hydrogen sa α-carbon atom

Mga tampok ng istraktura at katangian ng formic acid

Ang istraktura ng molekula

Ang molekula ng formic acid, hindi tulad ng iba pang mga carboxylic acid, ay naglalaman ng isang pangkat ng aldehyde sa istraktura nito.

Mga katangian ng kemikal

Ang formic acid ay pumapasok sa mga reaksyong katangian ng parehong mga acid at aldehydes. Ipinapakita ang mga katangian ng isang aldehyde, madali itong na-oxidize sa carbonic acid:

Sa partikular, ang HCOOH ay na-oxidized na may ammonia solution ng Ag 2 O at copper (II) hydroxide Сu (OH) 2, ibig sabihin, nagbibigay ng mga qualitative reactions sa aldehyde group:

Kapag pinainit ng puro H 2 SO 4, ang formic acid ay nabubulok sa carbon monoxide (II) at tubig:

Ang formic acid ay kapansin-pansing mas malakas kaysa sa iba pang aliphatic acid, dahil ang carboxyl group sa loob nito ay nakagapos sa isang hydrogen atom, at hindi sa isang electron-donating alkyl radical.

Mga pamamaraan para sa pagkuha ng saturated monocarboxylic acid

1. Oxidation ng mga alkohol at aldehydes

Ang pangkalahatang pamamaraan para sa oksihenasyon ng mga alkohol at aldehydes:

Ang KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , HNO 3 at iba pang reagents ay ginagamit bilang mga oxidizer.

Halimbawa:

5C 2 H 5 OH + 4KMnO 4 + 6H 2 S0 4 → 5CH 3 COOH + 2K 2 SO 4 + 4MnSO 4 + 11H 2 O

2. Hydrolysis ng mga ester

3. Oxidative cleavage ng double at triple bonds sa alkenes at alkynes

Mga pamamaraan para sa pagkuha ng HCOOH (tiyak)

1. Pakikipag-ugnayan ng carbon monoxide (II) sa sodium hydroxide

CO + NaOH → HCOONa sodium formate

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

2. Decarboxylation ng oxalic acid

Mga pamamaraan para sa pagkuha ng CH 3 COOH (tiyak)

1. Catalytic oxidation ng butane

2. Synthesis mula sa acetylene

3. Catalytic carbonylation ng methanol

4. Acetic acid fermentation ng ethanol

Ito ay kung paano nakukuha ang food grade acetic acid.

Pagkuha ng mas mataas na carboxylic acid

Hydrolysis ng natural na taba

Mga unsaturated monocarboxylic acid

Mga Pangunahing Kinatawan

Pangkalahatang formula ng mga alkenoic acid: C n H 2n-1 COOH (n ≥ 2)

CH 2 \u003d CH-COOH propenoic (acrylic) acid

Mas mataas na unsaturated acids

Ang mga radikal ng mga acid na ito ay bahagi ng mga langis ng gulay.

C 17 H 33 COOH - oleic acid, o cis-octadiene-9-oic acid

Trance-isomer ng oleic acid ay tinatawag na elaidic acid.

C 17 H 31 COOH - linoleic acid, o cis, cis-octadiene-9,12-oic acid

C 17 H 29 COOH - linolenic acid, o cis, cis, cis-octadecatriene-9,12,15-oic acid

Bilang karagdagan sa mga pangkalahatang katangian ng mga carboxylic acid, ang mga unsaturated acid ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga reaksyon ng karagdagan sa maraming mga bono sa hydrocarbon radical. Kaya, ang mga unsaturated acid, tulad ng mga alkenes, ay hydrogenated at nag-decolorize ng bromine na tubig, halimbawa:

Mga indibidwal na kinatawan ng dicarboxylic acid

Nililimitahan ang mga dicarboxylic acid na HOOC-R-COOH

HOOC-CH 2 -COOH propanedioic (malonic) acid, (mga asin at ester - malonates)

HOOC-(CH 2) 2 -COOH butadiic (succinic) acid, (mga asin at ester - succinate)

HOOC-(CH 2) 3 -COOH pentadiic (glutaric) acid, (mga asin at ester - glutarates)

HOOC-(CH 2) 4 -COOH hexadioic (adipic) acid, (mga asin at ester - adipinates)

Mga tampok ng mga katangian ng kemikal

Ang mga dicarboxylic acid sa maraming paraan ay katulad ng mga monocarboxylic acid, ngunit mas malakas. Halimbawa, ang oxalic acid ay halos 200 beses na mas malakas kaysa sa acetic acid.

Ang mga dicarboxylic acid ay kumikilos tulad ng mga dibasic acid at bumubuo ng dalawang serye ng mga asin - acidic at medium:

HOOC-COOH + NaOH → HOOC-COONa + H 2 O

HOOC-COOH + 2NaOH → NaOOC-COONa + 2H 2 O

Kapag pinainit, ang oxalic at malonic acid ay madaling na-decarboxylated: