Классификация карбоновых кислот. (Лекция 12)

1.

Карбоновые кислоты и
их производные Ч.I

2.

1. Классификация карбоновых кислот
O
R C
OH
Карбоксильная группа
R C
OH
O
Карбоновая кислота
1. По количеству карбоксильных групп
одноосновные
двухосновные (дикарбоновые)
HOOC
COOH
гептандиовая кислота,
2. По строению углеводородного радикала
алифатические
COOH
пентановая кислота,
валериановая кислота
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH цис-октадецен-9-овая кислота,
олеиновая кислота
ароматические

3.

2. Номенклатура
O2N
1
COOH
Cl
3-(4-нитрофенил)-2-хлорпропановая кислота
COOH
-хлорфенилпропионовая кислота
Cl
2-chloro-3-(4-nitrophenyl)propanoic acid
O
R C O
ацильная группа
O
R C O
ацилоксигруппа
O
R C O
ацильный атом
кислорода
O
R C O
алкильный атом
кислорода
(эфирный кислород)

4.

2. Номенклатура
Производные карбоновых кислот по ОН-группе
H3C
H3C
O
O
C
O
C
OH уксусная кислота
этановая кислота
O CH3
O
H3C
O
C
Cl
ацетилхлорид
этаноил хлорид
метилацетат
метилэтаноат
O
CH3 CH3
уксусный ангидрид
этановый ангидрид
NH4+CH3COOацетат аммония
этаноат аммония
CH3CH2CN
пропионитрил
этилцианид
пропаннитрил

5.

3. Физические свойства карбоновых кислот.
Образование водородных связей.
Название
Формула
Ткип, °С
формальдегид
CH2O
- 21
метанол
CH3OH
65
муравьиная кислота
HCO2H
101
O ... H O
C R
R C
O H ... O

6.

4. Протонная теория, или теория кислот и
оснований Бренстеда (1923)
•Кислота – донор протона, снование - акцептор протона;
•кислоты и основания существуют только как сопряженные пары;
•протон не существует в растворе в свободном виде,
•в воде протон образует катион оксония.
Йоханнес-Николаус
Брёнстед
22.02.1879 - 17.12.1947
AH
кислота
Ka
+
B
основание
=[A-]
[H3
pKa=-lgKa
A
+
сопряженное
основание
O+]/[AH]
BH
сопряженная
кислота
Количественно кислотность и основность
оценивают, как правило, по отношению к
воде
Мерой кислотности является
константа равновесия,
называемая константой
кислотности (Ka)
Для оценки величин Ka удобно использовать
показатель кислотности

7.

AH
+
кислота
B
A
основание
BH
+
сопряженное
основание
Сила
кислоты
определяется
устойчивостью (стабильностью)
ее сопряженного основания
сопряженная
кислота
В общем, кислота X-H сильнее кислоты Y-H по той причине,
что сопряженное основание (анион) X- стабильней аниона YСН3OH (спирты) < H2O < СН3RCOOH (карбоновые кислоты)
Увеличение кислотности
CH3OH +
H2O
+
H2O
H2O
H3C
H
O
O
+
O
+ H2O
C
OH
Увеличение стабильности
аниона (сопряженного
основания)
H3O
H 3O
O
H3C
+
H3C
+
C
O
H3O

8.

5. Методы синтеза карбоновых кислот
№
Наименование
реакции
1
Промышленный
метод
2
Окисление
непредельных
соединений
3
Окисление спиртов
4
Окисление
альдегидов
5
Окисление
алкилбензолов
6
Синтез Гриньяра
7
Гидролиз
нитрилов
Общая схема реакции
Это мы уже знаем!

9.

Дикарбоновые кислоты
(основные представители)
щавелевая
адипиновая
кислота
кислота
малоновая
янтарная
глутаровая
кислота
кислота
кислота
гександиовая кислота
малеиновая
фумаровая
кислота
кислота
фталевая
изофталевая
терефталевая
кислота
кислота
(бензол-1,2-дикарбоновая кислота)
кислота

10.

Название
Формула
Т.пл.,°С
рКа
муравьиная
HCOOH
101
3.77
уксусная
CH3COOH
118
4.76
бензойная
C6H5-COOH
121
4.17
щавелевая
HOOC-COOH
189
1.23
малоновая
HOOC-CH2-COOH
136
2.83
малеиновая
HOOC-СН=СН-COOH
(цис)
131
1.92
фумаровая
HOOC-СН=СН-COOH
(транс)
302
3.02
фталевая
о-HOOC-C6H4-COOH
231
2.98
терефталевая
п-HOOC-C6H4-COOH
300
3.51
Увеличение кислотности
Кислотность дикарбоновых кислот
По первой ступени
диссоциации
дикарбоновые кислоты
более сильные кислоты,
чем одноосновные
карбоновые кислоты

11.

Действие нагревания на дикарбоновые кислоты
1500C
COOH
щавелевая
кислота
O
+ CO2
C OH
H
муравьиная
кислота
Пяти- и шестичленные циклы
HOOC

12.

Поликонденсация.
Синтез полиамидов и полиэфиров

13.

Принцип 3. По возможности должны применяться такие
синтетические методы, которые производят и используют
вещества с максимально низкой токсичностью по
отношению к человеку и окружающей среде.
O2, соли Co, t0C
биокатализатор
HOOC
COOH
адипиновая кислота
H
HO
H
H
COH
OH
H
OH
OH
CH2OH
глюкоза
H2N
гексаметилендиамин
O
H
N
O
NH2
H
N
найлон-6,6
n
13