Отримання карбонових кислот рівняння реакції. Отримання карбонових кислот

Карбонові кислоти - органічні кислоти. Вони входять до складу живих організмів і беруть участь у метаболізмі. Хімічні властивості карбонових кислот обумовлюються наявністю карбоксильної групи -СООН. До них відносяться оцтова, мурашина, щавлева, масляна і ряд інших кислот.

Загальний опис

Існує кілька способів отримання карбонових кислот:

• окислення спиртів - C 2 H 5 OH + O2 → CH 3 COOH + H 2 O (з етанолу утворюється оцтова кислота);
• окислення альдегідів - CH 3 COH + [O] → CH 3 COOH;
• окислення бутану - 2C 4 H 10 + 5O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O;
• карбонилирования спирту - CH 3 + CO → CH 3 COOH;
• розкладання щавлевої кислоти для отримання мурашиної кислоти - C 2 H 2 O 4 → HCOOH + CO 2;
• взаємодія солей з концентрованою сірчаною кислотою - CH 3 COONa + H 2 SO 4 → CH 3 COOH + NaHSO 4.

Мал. 1. Способи отримання карбонових кислот.

Фізичні властивості карбонових кислот:

• температура кипіння вище, ніж у відповідних вуглеводнів і спиртів;
• хороша розчинність в воді - розчиняються на катіони водню і аніони кислотного залишку (є слабкими електролітами);
• збільшення числа атомів вуглецю зменшує силу кислот.

Карбонові кислоти мають міцні водневі зв'язку (міцніше, ніж у спиртів), що обумовлюється високим позитивним зарядом на атомі водню в карбоксильної групі.

взаємодія

Карбонові кислоти змінюють забарвлення індикаторів. Лакмус і метилоранж стають червоними.

Мал. 2. Взаємодія з індикаторами.

В таблиці хімічних властивостей карбонових кислот описано взаємодію кислот з іншими речовинами.

реакції	результат	приклад
З металами	Виділяється водень, утворюються солі	2CH 3 COOH + Mg → (CH 3 COO) 2 Mg + H 2
З оксидами	Утворюються сіль і вода	2CH 3 COOH + ZnO → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 O
З підставами (нейтралізація)	Утворюються сіль і вода	CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O
З карбонатами	Виділяються вуглекислий газ і вода	2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O + CO 2
З солями слабких кислот	Утворюється неорганічна кислота	2CH 3 COOH + Na 2 SiO 3 → 2CH 3 COONa + H 2 SiO 3
З аміаком або гідроксидом амонію	Утворюється ацетат амонію. При взаємодії з гідроксидом виділяється вода	CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4 CH 3 COOH + NH 4 OH → CH 3 COONH 4 + H 2 O
З спиртами (етерифікація)	Утворюються складні ефіри	CH 3 COOH + C 2 H 5 OH → CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O
Галогенування	утворюється сіль	CH 3 COOH + Br 2 → CH 2 BrCOOH

Солі, що утворюються при взаємодії речовин з мурашиної кислотою, називаються форміат, з оцтовою кислотою - ацетатами.

декарбоксилирование

Відщеплення карбоксильної групи називається процесом декарбоксилирования, який відбувається в наступних випадках:

• при нагріванні солей в присутності твердих лугів з утворенням алканів - RCOONa тв + NaOH тв → RH + Na 2 CO 3;
• при нагріванні твердих солей - (СН 3 СОО) 2 Са → СН 3-СО-СН 3 + СаСО 3;
• при прожаренні бензойної кислоти - Ph-COOH → PhH + CO 2;
• при електролізі розчинів солей - 2RCOONa + Н 2 О → R-R + 2CO 2 + 2NaOH.

. Всього отримано оцінок: 110.

способи отримання. 1. Окислення альдегідів і первинних спиртів - загальний спосіб отримання карбонових кислот. Як окислювачі застосовуються /\u003e K М n О 4 і K 2 З r 2 Про 7.

2 Інший загальний спосіб - гідроліз галогензамещенних вуглеводнів, що містять, три атома галогену в одного атома вуглецю. При цьому утворюються спирти, що містять групи ОН у одного атома вуглецю - такі спирти нестійкі і отщепляют воду з утворенням карбонової кислоти: /\u003e

	ЗNаОН
R-CCl 3			→	R - COOH + Н 2 О
	-3NaCl

3. Отримання карбонових кислот з ціанідів (нітрилів) - це важливий спосіб, що дозволяє нарощувати вуглецевий ланцюг при отриманні вихідного ціаніду. Додатковий атом вуглецю вводять до складу молекули, використовуючи реакцію заміщення галогену в молекулі галогенвуглеводні ціанідом натрію, наприклад: /\u003e

СН 3 -В r + NaCN → CH 3 - CN + NaBr.

Утворений нитрил оцтової кислоти (метілціанід) при нагріванні легко гідролізується з утворенням ацетату амонію:

CH 3 CN + 2Н 2 О → CH 3 COONH 4.

При підкисленні розчину виділяється кислота:

CH 3 COONH 4 + HCl → СН 3 СООН + NH 4 Cl.

4. Використання реактиву Гриньяра за схемою: /\u003e

Н 2 О
R - MgBr + СО 2 → R - COO - MgBr→ R - COOH + Mg (OH) Br

5. Гідроліз складних ефірів: /\u003e

R - COOR 1 + КОН → R - COOK + R 'OH,

R - COOK + HCl → R— COOH + KCl .

6. Гідроліз ангідридів кислот: /\u003e

(RCO) 2 O + Н 2 О → 2 RCOOH.

7. Для окремих кислот існують специфічні способи отримання ./\u003e

Мурашину кислоту отримують нагріванням оксиду вуглецю (II ) З порошкоподібною гідроксидом натрію під тиском і обробкою отриманого форміату натрію сильною кислотою:

Оцтову кислоту отримують каталітичним окисленням бутану киснем повітря:

2С 4 Н 10 + 5 O 2 → 4СН 3 СООН + 2Н 2 О.

Для отримання бензойної кислоти можна використовувати окислення монозамешенних гомологів бензолу кислим розчином перманганату калію:

5С 6 Н 5 СН 3 + 6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 \u003d 5С 6 Н 5 СООН + 3 K 2 SO 4 + 6 MnSO 4 + 14 H 2 O.

Крім того, бензойну кислоту можна отримати з бензальдегида за допомогою реакції Канниццаро. У цій реакції бензальдегід обробляють 40-60% -ним розчином гідроксиду натрію при кімнатній температурі. Одночасне окислення і відновлення призводить до утворення бензойної кислоти і відповідно фенілметанола (бензилового спирту):

Хімічні властивості. Карбонові кислоти - сильніші кислоти, ніж спирти, оскільки атом водню в карбоксильної групі володіє підвищеною рухливістю завдяки впливу групи СО. У водному розчині карбонові кислоти дисоціюють: /\u003e

RCOOH RCOO - + Н +

Проте через ковалентного характеру молекул карбон их кислот вказане вище рівновагу дисоціації доситьсильно зрушено вліво. Таким чином, карбонові кислоти - це, як правило, слабкі кислоти. Наприклад, метанова (оцтова)кислота характеризується константою дисоціації К а \u003d 1,7 * 10 -5./>

Заступники, присутні в молекулі карбонової кислоти, сильно впливають на її кислотність внаслідок чиниться ними індуктивного ефекту. Такі заступники, як хлор або фенільний радикал відтягують на себе електронну щільність і, отже, викликають негативний індуктивний ефект (- /). Відтягування електронної щільності від карбоксильного атома водню призводить до підвищення кислотності карбонової кислоти. На відміну від цього такі заступники, як алкіли, мають електронодонорними властивостями і створюють позитивний індуктивний ефект, + I. Вони знижують кислотність. Вплив замісників на кислотність карбонових кислотнаочно проявляється в значеннях констант дисоціаціїK a для ряду кислот. Крім того, на силу кислотивпливає наявність поєднаної кратного зв'язку.

Карбонові кислоти ФормулаK a

Пропіонова CH 3 CH 2 COOH 1,3 * 10 -5

Масляна CH 3 CH 2 CH 2 COOH 1,5 * 10 -5

Оцтова CH 3 COOH 1,7 * 10 -5

Кротонова CH 3 - CH \u003d CH - COOH 2,0 * 10 -5

Вінілуксусная CH 2 \u003d CH-CH 2 COOH 3,8 * 10 -5

Акрилова CH 2 \u003d CH-COOH 5,6 * 10 -5

Мурашина HCOOH 6,1 * 10 -4

Бензойна C 6 H 5 COOH 1,4 * 10 -4

Хлоруксусная CH 2 ClCOOH 2,2 * 10 -3

Тетроновая CH 3 - C ≡ C - COOH 1,3 * 10 -3

діхлоруксусной CHCl 2 COOH 5,6 * 10 -2

Щавлева HOOC - COOH 5,9 * 10 -2

трихлоруксуснаяCCl 3 COOH 2,2 * 10 -1

Взаємний вплив атомів в молекулах дикарбонових кислот призводить до того, що вони є сильнішими, ніж одноосновні.

2. Освіта солей. Карбонові кислоти володіють усіма властивостями звичайних кислот. Вони реагують з активними металами, основними оксидами, основами і солями слабких кислот:

2 RCOOH + М g → (RCOO) 2 Mg + Н 2,

2 RCOOH + СаО → (RCOO) 2 Ca + Н 2 О,

RCOOH + NaOH → RCOONa + Н 2 О,

RCOOH + NaHCO 3 → RCOONa + Н 2 О + СО 2.

Карбонові кислоти - слабкі, тому сильні мінеральні кислоти витісняють їх з відповідних солей:

CH 3 COONa + HCl → СН 3 СООН + NaCl.

Солі карбонових кислот у водних розчинах гідроліз:

СН 3 СООК + Н 2 О СН3СООН + КОН.

Відмінність карбонових кислот від мінеральних полягає в можливості утворення ряду функціональних похідних.

3. Освіта функціональних похідних карбонових кислот. При заміщенні групи ОН в карбонових кислотах різними групами (/\u003e X ) Утворюються функціональні похідні кислот, які мають загальну формулу R -СО- X; тут R означає алкільну або арильну групу. Хоча нітрили мають іншу загальну формулу (R - CN ), Зазвичай їх також розглядають як похідні карбонових кислот, оскільки вони можуть бути отримані з цих кислот.

Хлорангидріди отримують дією хлориду фосфору (V) на кислоти:

R-CO-OH + РС l 5 → R-CO- Cl +РОС l 3 + HCl.

з'єднання приклади

кислота Метанова (оцтова) Бензойна кислота хлорангідріт кислоти Етаноілхлорід бензоїлхлориду (Ацетилхлоридом) ангідрид кислоти Метанова (оцтовий) бензойний ангідрит ангідрит склалася ефір Етілетаноат (етилацетат) Метілбензоат амід Етанамід (ацетамид) бензамідів нітрил Етаннітріл бензонітрил (Ацетонітрил)

Ангідриди утворюються з карбонових кислот при дії водоотнимающих коштів:

2 R - CO - OH + Р 2 О 5 → (R - CO -) 2 O + 2НРО 3.

Складні ефіри утворюються при нагріванні кислоти зі спиртом в присутності сірчаної кислоти ( оборотна реакція етерифікації):

Механізм реакції етерифікації був встановлений методом "мічених атомів".

Складні ефіри можна також отримати при взаємодії хлорангидридов кислот і алкоголятов лужних металів:

R-CO-Cl + Na-OR '→ R-CO-OR' + NaCl.

Реакції хлорангидридов карбонових кислот з аміаком призводять до утворення амідів:

СН 3-СО-С l + CН 3 → СН 3-СО-CН 2 +HCl.

Крім того, аміди можуть бути отримані при нагріванні амонійних солей карбонових кислот:

При нагріванні амідів в присутності водоотнимающих коштів вони дегидратируются з утворенням нітрилів:

	Р 2 0 5
CH 3 - CO - NH 2	→	CH 3 - C ≡ N + Н 2 О

Функціональні похідні нижчих кислот - леткі рідини. Всі вони легко гідролізуються з утворенням вихідної кислоти:

R-CO-X + Н 2 О → R-CO-OH + НХ.

У кислому середовищі ці реакції можуть бути оборотні. Гідроліз в лужному середовищі незворотній і призводить до утворення солей карбонових кислот, наприклад:

R-CO-OR '+ NaOH → R-CO-ONa + R'OH.

4. Ряд властивостей карбонових кислот обумовлений наявністю вуглеводневої радикала. Так, при дії галогенів на кислоти в присутності червоного фосфору утворюються галогензамещенние кислоти, причому на галоген заміщається атом водню при сусідньому з карбоксильною групою атомі вуглецю (а-атомі): /\u003e

	р кр
СН 3-СН 2 -СООН + Вr 2	→	СН 3 -СНВr-СООН + НВr

Ненасичені карбонові кислоти здатні до реакцій приєднання:

СН 2 \u003d СН-СООН + Н 2 → СН 3-СН 2 -СООН,

СН 2 \u003d СН-СООН + З l 2 → СН 2 С l -СНС l -СООН,

СН 2 \u003d СН-СООН + HCl → СН 2 С l-СН 2 -СООН,

СН 2 \u003d СН-СООН + Н 2 O → НО-СН 2-СН 2 -СООН,

Дві останні реакції протікають проти правила Марковникова.

Ненасичені карбонові кислоти та їх похідні здатні до реакцій полімеризації.

5. Окислювально-відновні реакції карбонових кислот ./\u003e

Карбонові кислоти при дії відновників в присутності каталізаторів здатні перетворюватися в альдегіди, спирти і навіть вуглеводні:

Мурашина кислота НСООН відрізняється рядом особливостей, оскільки в її складі є альдегидная група:

Мурашина кислота - сильний відновник і легко окислюється до СО 2. вона дає реакцію "срібного дзеркала":

НСООН + 2OH → 2Ag + (NH 4) 2 CO 3 + 2NH 3 + H 2 O,

або в спрощеному вигляді:

C Н 3 НСООН + Аg 2 О → 2Аg + СО 2 + Н 2 О.

Крім того, мурашина кислота окислюється хлором:

НСООН + Сl 2 → СО 2 + 2HCl.

В атмосфері кисню карбонові кислоти окислюються до СО 2 і Н 2 О:

СН3СООН + 2О 2 → 2СО 2 + 2Н 2 О.

6. реакції декарбоксшірованія. Насичені незаміщені монокарбонові кислоти через великий міцності зв'язку С-С при нагріванні декарбоксилируется насилу. Для цього необхідно сплавом солі лужного металу карбонової кислоти з лугом: /\u003e

Поява електронодонорні заступників в вуглеводневому радикала сприяє реакції декарбоксилювання:

Двохосновні карбонові кислоти легко відщеплюють СО2 при нагріванні:

Отримання карбонових кислот

I. У промисловості

1. Виділяють з природних продуктів

(Жирів, восків, ефірних і рослинних масел)

2. Окислення алканів:

2CH 4 + + 3O 2 t, kat → 2HCOOH + 2H 2 O

метан мурашина кислота

2CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 + 5O 2 t, kat, p → 4CH 3 COOH + 2H 2 O

н-бутан оцтова кислота

3. Окислення алкенів:

CH 2 \u003d CH 2 + O 2 t, kat → CH 3 COOH

етилен

З H 3 -CH \u003d CH 2 + 4 [O] t, kat → CH 3 COOH + HCOOH (оцтова кислота + мурашина кислота )

4. Окислення гомологів бензолу (отримання бензойної кислоти):

C 6 H 5 -C n H 2n + 1 + 3n [O] KMnO4, H +→ C 6 H 5 -COOH + (n-1) CO 2 + nH 2 O

5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 -COOH + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 + 14H 2 O

толуол бензойна кислота

5. Отримання мурашиної кислоти:

1 стадія: CO + NaOH t , p → HCOONa (форміат натрію - сіль )

2 стадія: HCOONa + H 2 SO 4 → HCOOH + NaHSO 4

6. Одержання оцтової кислоти:

CH 3 OH + CO t, p → CH 3 COOH

метанол

II. В лабораторії

1. Гідроліз складних ефірів:

2. З солей карбонових кислот:

R-COONa + HCl → R-COOH + NaCl

3. Розчиненням ангідридів карбонових кислот у воді:

(R-CO) 2 O + H 2 O → 2 R-COOH

4. Лужний гідроліз галоген похідних карбонових кислот:

III. Загальні способи отримання карбонових кислот

1. Окислення альдегідів:

R-COH + [O] → R-COOH

Наприклад, реакція «Срібного дзеркала» або окислення гідроксидом міді (II) - якісні реакції альдегідів

2. Окислення спиртів:

R-CH 2 -OH + 2 [O] t, kat → R-COOH + H 2 O

3. Гідроліз галогензамещённих вуглеводнів, що містять три атома галогену в одного атома вуглецю.

4. З ціанідів (нітрилів) - спосіб дозволяє нарощувати вуглецевий ланцюг:

З H 3 -Br + Na-C≡N → CH 3 -CN + NaBr

CH 3 -CN — метілціанід (нітрил оцтової кислоти)

З H 3 -CN + 2H 2 O t→ CH 3 COONH 4

ацетат амонію

CH 3 COONH 4 + HCl → CH 3 COOH + NH 4 Cl

5. Використання реактиву Гриньяра

Отримання карбонових кислот

I. У промисловості

1. Виділяють з природних продуктів

(Жирів, восків, ефірних і рослинних масел)

2. Окислення алканів:

2CH 4 + + 3O 2 t, kat → 2HCOOH + 2H 2 O

метанмуравьіная кислота

2CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 + 5O 2 t, kat, p → 4CH 3 COOH + 2H 2 O

н-бутануксусная кислота

3. Окислення алкенів:

CH 2 \u003d CH 2 + O 2 t, kat → CH 3 COOH

етилен

З H 3 -CH \u003d CH 2 + 4 [O] t, kat → CH 3 COOH + HCOOH (оцтова кислота + мурашина кислота )

4. Окислення гомологів бензолу (отримання бензойної кислоти):

C 6 H 5 -C n H 2n + 1 + 3n [O] KMnO4, H +→ C 6 H 5 -COOH + (n-1) CO 2 + nH 2 O

5C 6 H 5 -CH 3 + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 -COOH + 3K 2 SO 4 + 6MnSO 4 + 14H 2 O

толуолбензойная кислота

5.Полученіе мурашиної кислоти:

1 стадія: CO + NaOH t , p→ HCOONa (форміат натрію - сіль )

2 стадія: HCOONa + H 2 SO 4 → HCOOH + NaHSO 4

6. Одержання оцтової кислоти:

CH 3 OH + CO t, p → CH 3 COOH

метанол

II. В лабораторії

1. Гідроліз складних ефірів:

2. З солей карбонових кислот :

R-COONa + HCl → R-COOH + NaCl

3. Розчиненням ангідридів карбонових кислот у воді:

(R-CO) 2 O + H 2 O → 2 R-COOH

4. Лужний гідроліз галоген похідних карбонових кислот:

III. Загальні способи отримання карбонових кислот

1. Окислення альдегідів:

R-COH + [O] → R-COOH

Наприклад, реакція «Срібного дзеркала» або окислення гідроксидом міді (II) - якісні реакції альдегідів

2. Окислення спиртів:

R-CH 2 -OH + 2 [O] t, kat → R-COOH + H 2 O

3. Гідроліз галогензамещённих вуглеводнів, що містять три атома галогену в одного атома вуглецю.

4. З ціанідів (нітрилів) - спосіб дозволяє нарощувати вуглецевий ланцюг:

З H 3 -Br + Na-C≡N → CH 3 -CN + NaBr

CH 3 -CN - метілціанід (нітрил оцтової кислоти)

З H 3 -CN + 2H 2 O t→ CH 3 COONH 4

ацетат амонію

CH 3 COONH 4 + HCl → CH 3 COOH + NH 4 Cl

5. Використання реактиву Гриньяра

R-MgBr + CO 2 → R-COO-MgBr H2O→ R-COOH + Mg (OH) Br

ЗАСТОСУВАННЯ КАРБОНОВИХ КИСЛОТ

Мурашина кислота - в медицині - мурашиний спирт (1,25% спиртовий розчин мурашиної кислоти), в бджільництві, в органічному синтезі, при отриманні розчинників і консервантів; в якості сильного відновника.

Оцтова кислота - в харчовій та хімічній промисловості (виробництво ацетилцелюлози, з якої отримують ацетатное волокно, органічне скло, кіноплівку; для синтезу барвників, медикаментів і складних ефірів). У домашньому господарстві як смакове і консервує речовина.

масляна кислота - для отримання ароматичних добавок, пластифікаторів і флотореагентов.

Щавелева кислота - в металургійній промисловості (видалення окалини).

стеаринова C 17 H 35 COOH і пальмітинова кислота C 15 H 31 COOH - як поверхнево-активних речовин, мастильних матеріалів в металообробці.

олеїнова кислота C 17 H 33 COOH - флотореагент і збирач при збагаченні руд кольорових металів.

Окремі представники

одноосновних граничних карбонових кислот

Мурашина кислота вперше була виділена в XVII столітті з червоних лісових мурах. Міститься також в соку пекучої кропиви. Безвода мурашина кислота - безбарвна рідина з гострим запахом і пекучим смаком, що викликає опіки на шкірі. Застосовується в текстильній промисловості в якості протрави при фарбуванні тканин, для дублення шкір, а також для різних синтезів.
Оцтова кислота широко поширена в природі - міститься в виділеннях тварин (сечі, жовчі, екскрементах), в рослинах (в зеленому листі). Утворюється при бродінні, гнитті, скисанні вина, пива, міститься в кислому молоці і сирі. Температура плавлення безводної оцтової кислоти + 16,5 ° C, кристали її прозорі як лід, тому її називають крижаною оцтовою кислотою. Вперше отримана в кінці XVIII століття російським ученим Т. Є. Ловіц. Натуральний оцет містить близько 5% оцтової кислоти. З нього готують оцтову есенцію, яка використовується в харчової промисловості для консервування овочів, грибів, риби. Оцтова кислота широко використовується в хімічній промисловості для різних синтезів.

Представники ароматичних і ненасичених карбонових кислот

бензойна кислота C 6 H 5 COOH - найбільш важливий представник ароматичних кислот. Поширена в природі в рослинний світ: В бальзами, Ладані, ефірних маслах. У тварин організмах вона міститься в продуктах розпаду білкових речовин. Це кристалічна речовина, температура плавлення 122 ° C, легко переганяється. В холодній воді розчиняється погано. Добре розчиняється в спирті і ефірі.

Ненасичені ненасичені кислоти з одного подвійним зв'язком в молекулі мають загальну формулу C n H 2 n -1 COOH.

Високомолекулярні ненасичені кислоти часто згадуються дієтологами (вони називають їх ненасиченими). Найпоширеніша з них - олеїнова СН 3 - (СН 2) 7-СН \u003d СН- (СН 2) 7 СООН або C 17 H 33 COOH. Вона являє собою безбарвну рідину, що твердіє на холоді.
Особливо важливі поліненасичені кислоти з декількома подвійними зв'язками: лінолева СН 3 - (СН 2) 4 - (СН \u003d СН-СН 2) 2 - (СН 2) 6 -СООН або C 17 H 31 COOH з двома подвійними зв'язками, ліноленова СН 3-СН 2 - (СН \u003d СН-СН 2) 3 - (СН 2) 6 -СООН або C 17 H 29 COOH з трьома подвійними зв'язками і арахідонової СН 3 - (СН 2) 4 - (СН \u003d СН-СН 2) 4 - (СН 2) 2 -СООН з чотирма подвійними зв'язками; їх часто називають незамінними жирними кислотами. Саме ці кислоти володіють найбільшою біологічною активністю: вони беруть участь в перенесенні і обміні холестерину, синтезі простагландинів та інших життєво важливих речовин, підтримують структуру клітинних мембран, Необхідні для роботи зорового апарату і нервової системи, Впливають на імунітет. Відсутність в їжі цих кислот гальмує ріст тварин, пригнічує їх репродуктивну функцію, викликає різні захворювання. Лінолеву і ліноленову кислоти організм людини сам синтезувати не може і повинен отримувати їх готовими з їжею (як вітаміни). Для синтезу ж арахідонової кислоти в організмі необхідна лінолева кислота. Поліненасичені жирні кислоти з 18 атомами вуглецю у вигляді ефірів гліцерину знаходяться в так званих висихають маслах - лляному, конопляній, маковому і ін. лінолева кислота C 17 H 31 COOH і ліноленова кислота C 17 H 29 COOH входять до складу рослинних масел. Наприклад, лляне масло містить близько 25% лінолевої кислоти і до 58% ліноленової.

сорбінова (2,4-гексадіеновая) кислота СН 3-СН \u003d СН-СН \u003d СНСООН була отримана з ягід горобини (на латині - sorbus). Ця кислота - прекрасний консервант, тому ягоди горобини НЕ пліснявіють.

Найпростіша негранична кислота, акрилова СН 2 \u003d СНСООН, має гострий запах (на латині acris - гострий, їдкий). Акрилати (ефіри акрилової кислоти) використовуються для отримання органічного скла, а її нітрил (акрилонітрил) - для виготовлення синтетичних волокон.

Називаючи знову виділені кислоти, хіміки, нерідко, дають волю фантазії. Так, назва найближчого гомолога акрилової кислоти, кротонової

СН 3-СН \u003d СН-СООН, відбувається зовсім не від крота, а від рослини Croton tiglium, З масла якого вона була виділена. Дуже важливий синтетичний ізомер кротонової кислоти - метакрилова кислота СН 2 \u003d С (СН 3) СООН, з ефіру якої (метилметакрилату), як і з метилакрилату, роблять прозору пластмасу - оргскло.

ненасичені карбонові кислоти здатні до реакцій приєднання:

СН 2 \u003d СН-СООН + Н 2 → СН 3-СН 2 -СООН

СН 2 \u003d СН-СООН + Сl 2 → СН 2 Сl -СНСl -СООН

ВІДЕО:

СН 2 \u003d СН-СООН + HCl → СН 2 Сl-СН 2 -СООН

СН 2 \u003d СН-СООН + Н 2 O → НО-СН 2-СН 2 -СООН

Дві останні реакції протікають проти правила Марковникова.

Ненасичені карбонові кислоти та їх похідні здатні до реакцій полімеризації.

13.1.1. окислення вуглеводнів. Існує два способи: окислення нижчих алканів C 4 -C 8 переважно до оцтової кислоти і окислення твердого парафіну з утворенням синтетичних жирних кислот (СЖК) з прямою ланцюгом вуглецевих атомів С 10 -С 20, є сировиною для синтезу ПАР (поверхнево-активних речовин) .

Процес протікає в рідкій фазі при нагріванні або в присутності каталізаторів. При окисленні алканів відбувається деструкція зі зв'язків між вторинними вуглецевими атомами, тому з н-бутану утворюється головним чином оцтова кислота, а в якості побічних продуктів - метилетилкетон та етилацетат.

13.1.2.Сінтези на основі оксиду вуглецю (II). Карбонові кислоти отримують на основі оксиду вуглецю реакцією карбонилирования:

Приєднання за подвійним зв'язком при кислотному каталізі завжди протікає за правилом Марковникова, внаслідок цього тільки з етилену виходить неразветвленная кислота, а з його гомологів - α-метілзамещенние кислоти. особливий інтерес даний метод представляє для синтезу кислот з третинним радикалом (неокіслот) з розгалужених олефінів (Реакція Коха):

Механізм реакції полягає в попередньому протонировании алкена кислотою з утворенням іона карбенів, його взаємодії з СО з отриманням ацил - катіонаі реакції останнього з водою з утворенням карбонової кислоти:

Неокіслоти і їх солі мають дуже високу розчинність і в'язкістю, а їх складні ефіри - стабільністю до гідролізу, що забезпечує їм широке застосування в ряді галузей.

Карбонилирования спиртів каталізується комплексами металів (Ni, Со, Fe, Pd). Процес реалізований в промисловості для синтезу оцтової кислоти з метанолу і характеризується високими економічними показниками.

Кислоти також отримують окисленням альдегідів (продукт оксосінтеза).

Лабораторні способи отримання карбонових кислот

Окислення алканів.

Окислення алкенів.

13.2.3. Окислення первинних спиртів.

13.2.4. Окислення альдегідів і кетонів. Альдегіди окислюються значно легше, ніж кетони. Крім того, окислення альдегідів приводить до утворення кислот з тим же числом вуглецевих атомів, в той час як окислення кетонів протікає з розривом вуглець - вуглецевих зв'язків (утворюються дві кислоти або кислота і кетон):

Окислювачами служать перманганат або біхромат калію. Окислення кетонів вимагає жорсткіших умов, ніж альдегідів.

13.2.5. Гідроліз нітрилів. Нітрили отримують взаємодією галогеналканов з ціаністим калієм, проводять гідроліз водними розчинами кислот або лугів. У кислому середовищі азот виділяється у вигляді солі амонію:

в лужному - у вигляді гідроксиду амонію, який розкладається з виділенням аміаку, кислота ж виходить у вигляді солі:

13.2.6. Синтез Гриньяра. При взаємодії магнійорганіческіх з'єднань з діоксидом вуглецю утворюються солі карбонових кислот:

Під дією сильної кислоти (зазвичай НСl) сіль перетворюється в кислоту:

гідроліз жирів

Жири - складні ефіри карбонових кислот і гліцерину (тригліцериди). Карбонові кислоти, що входять до складу жирів мають вуглецевий ланцюг від 3 до 18 вуглецевих атомів.

Кип'ятіння жирів та олій з водними розчинами лугів (NaOH, КОН) призводить до отримання солей карбонових кислот і гліцерину.

Ця операція називається омиленням, так як солі карбонових кислот використовують для виготовлення мила.

Гідроліз похідних карбонових кислот.

Фізичні властивості

Нижчі кислоти з числом атомів вуглецю до 3 - легколетучие безбарвні рідини з характерним гострим запахом, змішуються з водою в будь-яких співвідношеннях. Більшість кислот З 4 - З 9 - маслянисті рідини з неприємним запахом. Розчинність в воді сильно зменшується з ростом молярної маси. Кислоти від С 10 і вище - тверді речовини, нерозчинні у воді. Щільності мурашиної і оцтової кислот більше одиниці, інших - менше одиниці. Температура кипіння зростає зі збільшенням молярної маси, при одному і тому ж числі вуглецевих атомів кислоти нормальної будови киплять вище, ніж кислоти з розгалуженим вуглецевим скелетом. Порівняння температур кипіння кислот і спиртів з однаковим числом вуглецевих атомів показало, що кислоти киплять при значно більш високих температурах, ніж спирти. Це свідчить про більш високу асоціації молекул кислот в порівнянні зі спиртами за рахунок утворення водневих зв'язків.

Карбонові кислоти, як і спирти, здатні утворювати водневі зв'язки. Якщо акцептором є досить серйозна причина, освіту водневої зв'язку передує повного переносу протона до основи. За Бренстед, з'єднання, що є донором водню, вважають «кислотою». Чи буде дане з'єднання «донором водню» ( «кислотою»), залежить від природи «акцептора водню» ( «підстави»). Чим сильніше підставу, тим більша ймовірність того, що дане з'єднання буде вести себе по відношенню до нього як кислота:

Міжмолекулярні водневі зв'язки, що виникають між молекулами карбонових кислот, настільки міцні, що навіть в газоподібному стані значна частина молекул існує у вигляді димерів:

З ростом вуглеводневого ланцюга здатність кислот до утворення водневих зв'язків зменшується.