Карбоновые кислоты. Тема 7

1. Карбоновые кислоты

2.

Карбоновые кислоты – производные углеводородов , в
состав молекул которых входит одна или несколько
карбоксильных групп.
2

3.

Классификация
1. По числу карбоксильных групп.
Одноосновные
Двухосновные
3

4.

Номенклатура
Систематическая номенклатура - два способа построения названий
карбоновых кислот:
Способ I. Названия карбоновых кислот образуют от названия
родоначальных углеводородов с тем же числом атомов углерода, считая
атом углерода карбоксильной группы, суффикса –ов-, окончания –ая и
слова «кислота».
Способ II. Названия карбоновых кислот образуют от названия
родоначальных углеводородов считая карбоксильную группу
заместителем. Таким образом к названию углеводородного радикала
прибавляют окончание –карбоновая и слово «кислота».
4

5.

Способ I.
2,2-диметилпропановая кислота
Способ II.
2, 2-метилпропан-карбоновая кислота
5

6.

Случайная номенклатура
При образовании названий карбо-новых кислот положение радикалов
обо-значают буквами греческого алфавита (α, β, γ, δ, ε т.д.) начиная с атома
углерода, соседнего с карбоксильной группой.
α,α-диметилпропановая кислота
6

7.

Изомерия
Изомерия насыщенных карбоновых кислот
определяется строением углеводородного радикала
(структурная изомерия).
Кислоты с числом углеродных атомов меньше четырех не
имеют изомеров.
7

8.

Реакции окисления.
Окисление алканов. Практическое значение имеет каталитическое
окисление метана до муравьиной кислоты. Другие алканы при окислении
претерпевают разрыв углеводородной цепи примерно посередине.
Практическое значение имеет окисление твердых алканов – парафинов.
При этом алканы с длинной цепью (более 25 атомов С) под действием О2
воздуха в присутствии солей тяжелых металлов превращаются в смесь
карбоновых кислот с длиной цепи С12 – С18. Эти кислоты затем
используются для изготовления мыла.
8

9. Способы получения

Окисление алкенов. Алкены с неразветвленной углеродной цепочкой
окисляются по месту двойной связи с образованием карбоновых кислот:
В качестве окислителя используется кипящий раствор KMnO4 или кислород
воздуха в присутствии катализатора и при нагревании.
9

10. Способы получения

10

11.

Способы получения
Окисление первичных спиртов и альдегидов. Первичные спирты при
окислении первоначально превращаются в альдегиды и далее в карбоновые
кислоты:
В качестве окислителей используются растворы перманганата или
бихромата калия (КМnO4 или К2Сr2O7), раствор оксида хрома (VI) в
серной кислоте.
11

12.

- гидролиз сложных эфиров и других функциональных производных
карбоновых кислот
12

13.

- карбоксилирование алкенов и алкинов
13

14.

Химические свойства.
Электронное строение карбоксильной группы.
В карбонильной группе связь С=О полярная. Электронная плотность
от атома С смещена к атому О, поэтому на карбонильном С появляется
частично «+» заряд.
Стремясь компенсировать свой заряд, атом С притягивает к себе
неподеленную электронную пару атома О группы ОН.
В свою очередь атом О оттягивает электронную плотность связи О-Н,
в результате чего атом Н становится подвижным и его отрыв в виде протона
облегчается.
Поэтому карбоновые кислоты имею кислотные свойства.
14

15. Химические свойства

В молекулах карбоновых кислот p-электроны атомов кислорода
ОН-группы взаимодействуют с электронами -связи
карбонильной группы С=О, в результате упрочняется -связь в
карбонильной группе.
Упрочнение -связи в карбонильной группе С=О приводит к тому,
что реакции присоединения для карбоновых кислот
нехарактерны.
15

16.

1. Диссоциация кислот в водном растворе
В водном растворе карбоновые кислоты распадаются на ионы и дают кислую
реакцию.
Карбоновые кислоты более сильные кислоты, чем спирты.
Самой сильной кислотой является муравьиная: с увеличением углеводородного
радикала сила кислоты снижается.
Электроноакцепторные заместители увеличивают кислотные свойства, а
электронодонорные – уменьшают
16

17.

2. Кислотные свойства - образование солей с активными
металлами, щелочами, оксидами металлов, солями слабых
кислот
17

18.

3. Реакции по ОН-группе
Реакция взаимодействия карбоновых кислот со спиртами – реакция
этерификации – образование сложных эфиров (R-COOR)/ Реакция
обратима.
18

19.

4. Реакции по углеводородному радикалу- замещение
водорода у -углеродного атома
19

20.

5. Окисление карбоновых кислот
Горение
20

21.

Способы получения
⚫1.
Из галогенкарбоновых кислот (дегидро-галогенирование).
⚫2. Окисление непредельных альдегидов.
21

22.

Химические свойства
Ненасыщенные одноосновные кислоты вступают во все реакции,
характерные для кислот.
В связи с наличием кратной связи вступают в реакции
присоединения, окисления, полимеризации.
α-ненасыщенные кислоты отличаются особенностями в
химическом поведении. Например: присоединение галогеноводородов и
воды протекает против правила Марковникова.
22

23.

⚫Реакции присоединения (воды, спиртов, аммиака).
Окисление
23

24.

Полимеризация
24

25. Химические свойства

⚫Реакции карбоксильной группы.
Для аренкарбоновых кислот характерны все реакции насыщенных
карбоновых кислот в карбоксильной группе.
⚫Реакции в углеводородном остатке.
Карбоксильная группа является заместителем второго рода и направляет
вхождение второго заместителя в метаположение.
метанитробензойная
кислота
25

26.

Дикарбоновые кислоты
26

27.

Изомерия
⚫1. Структурная изомерия насыщенных алифатических
двухосновных карбоновых кислот.
⚫2. У ненасыщенных кислот имеет место геометрическая
изомерия.
⚫3. У ароматических двухосновных кислот изомерия также
изомерия положения карбоксильных групп.
27

28.

Способы получения
⚫ Для получения двухосновных кислот используют те же
методы, что и для одноосновных. Например:
28

29. Химические свойства

⚫
Все дикарбоновые кислоты более сильные кислоты,
чем одноосновные с тем же числом атомов углерода.
⚫
Кислотность 2-х основных кислот тем выше, чем
короче цепь атомов углерода, связывающих
карбоксильные группы.
⚫
Щавелевая кислота – самая сильная.
29

30.

Химические свойства
Двухосновные кислоты вступают во все химические
реакции, характерные для одноосновных кислот:
Например: образование солей.
⚫ Декарбоксилирование.
30

31. Отличительные реакции характерные только для двухосновных кислот

Отношение к нагреванию.
Декарбоксилирование (отщепление СО2):
31

32.

Дегидратация (отщепление воды):
Фумаровая кислота (транс-изомер) этой реакции при нагревании
не дает вследствие пространственной удаленности
32
карбоксильных групп в пространстве.

33.

Ароматические карбоновые кислоты
Типичным представителем одноосных ароматических кислот является
бензойная кислоты.
Получение.
33

34.

Химические свойства
⚫Реакции карбоксильной группы.
Для аренкарбоновых кислот характерны все реакции насыщенных
карбоновых кислот в карбоксильной группе.
⚫Реакции в углеводородном остатке.
Карбоксильная группа является заместителем второго рода и направляет
вхождение второго заместителя в метаположение.
34