Практикум. Лабораторный практикум по органической химии. Практикум по органической химии оглавление Оформление лабораторного журнала 2 гидроксисоединения 3

• Название: Практикум по органической химии оглавление Оформление лабораторного журнала 2 гидроксисоединения 3
• Анкор: Практикум
• Дата: 12.04.2022
• Размер: 295.46 Kb.
• Имя файла: Лабораторный практикум по органической химии.docx
• Тип: Практикум; #467854
• страница: 7 из 15

3. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ

Карбоновые кислоты – органические соединения, содержащие в молекуле карбоксильную группу –СООН, связанную с углеводородным радикалом.

Карбоновые кислоты классифицируются:

O

CH₃ CH₂ C

OH

пропионовая кислота
H₂C
O

CH C

OH
акриловая кислота

OH



C

O

бензойная кислота

_O O O

O OH

^{O C} O

CH₃ C

OH

C C



HO OH

C CH₂ C

HO _OH

CH₂ C

OH

уксусная кислота

щавелевая кислота

лимонная кислота

К важнейшим производным карбоновых кислот относятся соли (ацетат натрия, формиат калия), сложные эфиры (метилацетат и изопропилацетат) а также галогенангидриды, ангидриды и амиды карбоновых кислот.

CH₃ C

O O

H C

ONa OK

ацетат натрия этаноат натрия

формиат калия метаноат калия

CH₃ C

O
OCH₃
HC O O

CH CH₃
CH₃

метилацетат метилэтаноат метиловый эфир уксусной кислоты

изопропилформиат изопропилметаноат изопропиловый эфир муравьиной кислоты

Галогенангидридами карбоновых кислот называют продукт замещения гидроксильной группы кислоты на атом галогена (бромангидрид уксусной кислоты).

Ангидриды карбоновых кислот могут рассматриваться как продукт дегидратации двух молекул кислоты (ангидрид уксусной кислоты).

Амиды кислот – продукт замещения гидроксильной группы кислоты на аминогруппу (или замещенную аминогруппу).

O

O

CH₃ C

CH₃ C

O

O

CH₃ CH₂ C

Br CH₃ C

O

NHCH₃

бромангидрид уксусной кислоты ацетилбромид

ангидрид уксусной кислоты

ацетангидрид

метиламид пропионовой кислоты

Систематические названия карбоновых кислот составляют из названия главной углеродной цепи молекулы, суффикса –овая и слова кислота.

Для многоосновных кислот используются суффиксы –диовая, -триоваяи т.д.

Названия солей и эфиров кислот производят обычно от латинских названий кислот, а по международной номенклатуре – от названий углеводородов, добавляя окончание –оат:

Химические свойства карбоновых кислот определяются прежде всего электронным строением карбоксильной группы, специфическим распределением в ней электронной плотности в сторону карбонильного кислорода, в результате чего

значительно ослабляется связь О—Н в гидроксиле и облегчается отрыв протона, т.е. проявляется повышенная кислотность по сравнению со спиртами.


O

R CH₂



C

^O.. ^H

В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют.

O O

R C R C

OH ^O-
+ H⁺

Однако большинство их является слабыми электролитами, имеющими степень диссоциации α <1. Химическое равновесие между ионами (продуктами диссоциации) и недиссоциированными молекулами карбоновых кислот выражается константой ^{кислотности К}а^{, которая по существу является константой равновесия и константой диссоциации. Значения рК}а ^(рКа ^{= - lgК}а^{) для одноосновных карбоновых кислот} находятся в интервале 3,7 – 6,0.

Кислотность карбоновых кислот может быть объяснена не только специфическим распределением электронной плотности в карбоксильной группе, но и особым состоянием карбоксильного аниона, структуру которого можно выразить следующим резонансными формами:

O ^O-

C C

^O- O

_O-1/2

C

_O-1/2

В карбоксилатном анионе отрицательный заряд, как и электронная плотность двойной связи, в равной степени принадлежит обоим атомам кислорода, т.е. происходит максимальная делокализация («выравнивание») электронной плотности в карбоксилатном анионе. Чем больше выражена делокализация электронной плотности в любой частице (анионе, катионе или радикале) тем меньшей энергией она обладает и тем более она устойчива и легче образуется. Это один из общих энергетических принципов реакционной способности в химических превращениях.

Введение в молекулу карбоновой кислоты любой электроноакцепторной группы (обладающей отрицательным индуктивным или мезомерным эффектами) смещающей электронную плотность на себя, увеличивает частичный положительный заряд δ+ на углероде карбоксильной группы и тем самым усиливает

все сдвиги электронной плотности между атомами, ослабляя связь О–Н, тем самым ^{повышая кислотность молекулы. Как результат, значение рК}а ^{понижается.}

Введение электронодонорной группы, в том числе углеводородного радикала, (обладающего +I эффектом) ослабляет все сдвиги электронной плотности в карбоксильной группе, повышая прочность связи О–Н, а значит понижая кислотность молекулы. Поэтому в гомологическом ряду одноосновных карбоновых ^{кислот наиболее сильной является первая кислота – муравьиная, значение рК}а ^{= 3,75. Для уксусной кислоты рК}а ^{= 4,76, для пропионовой кислоты рК}а ^{= 4,89.}

При взаимодействии карбоновых кислот с металлами, гидроксидами, карбонатами металлов, аммиаком, аминами образуются соли, подтверждая кислотный характер карбоновых кислот. Со спиртами карбоновые кислоты образуют сложные эфиры.

К действию окислителей одноосновные карбоновые кислоты устойчивы. Исключение составляет муравьиная кислота и кислоты с третичным атомом углерода в α-положени.