Zašto su karboksilne kiseline kisele? nezasićene karboksilne kiseline. Sastav i struktura

Zasićeno (marginalno) karboksilne kiseline - spojevi (u ugljikovodičnom radikalu nema kratkih veza) imaju opću formulu SlN2l + 1SOON. Metode proizvodnje 1. Oksidacija primarnih alkohola: 3CH3CH2OH + 2K2SG207 + 8H2S04 - 3CH3COOH + + 2K2S04 + 2Cr2 (S04)3 + 11H20 2. Oksidacija aldehida: 5CH3CH0 + 2KMn04 + 3H2S04 - 5CH3CC>OH * K2S04 + 2M esteri H + R "-C00-R * + H20 ^ R "-COOH + R" OH halogenidi karboksilnih kiselina: Postoje specifične metode za dobivanje pojedinih predstavnika (vidi mravlja i octena kiselina). Fizička svojstva. Prvi predstavnici homolognog niza alkanskih kiselina (Q -C3) u normalnim uvjetima su lako pokretne tekućine s oštrim karakterističnim mirisom. Na primjer, etanska (octena) kiselina ima karakterističan "octeni" miris. Srednji predstavnici ove serije (C4 - Q) su viskozni , „uljne" tekućine karakterističnog mirisa. Kiseline s deset ili više ugljikovih atoma su čvrste tvari koje su praktički bez mirisa. Karboksilne kiseline su visoko topljive u organskim otapalima; u vodi njihova topljivost opada s povećanjem duljine ugljikovodičnog radikala. Kiseline koje sadrže 1-3 atoma ugljika beskonačno se miješaju s vodom, 4-9 - ograničeno, 10 i više - praktički netopljive u vodi. Vrelište karboksilnih kiselina mnogo je više od vrelišta njihovih odgovarajućih alkohola i aldehida. To se objašnjava činjenicom da karboksilne kiseline u plinovitom stanju tvore dimere zbog vodikovih veza, koji se lako formiraju zbog strukturnih značajki karboksilne skupine: O n-O R-C ^ ^ C-R 29.2 ukazuje na fizikalna svojstva nekih predstavnika zasićenih karboksilnih kiselina. Tablica 29.2. Funkcionalna svojstva nekih predstavnika zasićenih karboksilnih kiselina Naziv kiseline Formula Talište, °C Vrelište, "C Mravlja HCOOH 8,2 100,5 Octena CHeCOOH 16,6 118,5 Pronionska C2H5COOH -20,7 141,1 ,1 163,0 Valerijanska C4H9COOH -34,5 186,0 Kapronska0 C51.5bAntCOOH -C5H3bH11COH |3COOH -10,5 223,0 Kaprinska C7H15COOH 16D 237,5 Pelargonska CgHiTCOOH 12,5 253,0 Kaprinska C9H19COOH 31,5 268,4 Palmitinska C.5 H31COOH 62,6 271,5 Stearinska C.7H35COOH 69,4 287,0 grupa ima povećanu mobilnost CO iznad). U vodenoj otopini, karboksilne kiseline disociraju: Međutim, zbog kovalentne prirode molekula karboksilne kiseline, disocijacijska ravnoteža navedena gore prilično je snažno pomaknuta ulijevo. Stoga su karboksilne kiseline općenito slabe kiseline. Konstante disocijacije zasićenih monobazičnih karboksilnih kiselina kreću se od 1,77 -10"4 (HCOOH) do (QHnCOOH), tj. u usporedbi s takvim anorganskim kiselinama kao što su HC1, HN03 ili H2S04, slabe su, ali jače od ugljične kiseline (Ki = 1 10-7) 2. Stvaranje soli Karboksilne kiseline imaju sva svojstva običnih kiselina Reagiraju s aktivnim metalima, bazični oksidi, baze i soli slabih kiselina: Karboksilne kiseline su slabe, pa ih jake mineralne kiseline istiskuju iz odgovarajućih soli: CH3COONa + HCl -CH3COOH + NaCl Soli karboksilnih kiselina u vodenim otopinama se hidroliziraju: CH3COOK + n20 CH3COOH + KOH Razlika između karboksilnih kiselina i mineralnih kiselina leži u mogućnosti stvaranja niza funkcionalnih derivata. 3. Stvaranje funkcionalnih derivata karboksilnih kiselina. Kod zamjene OH skupine u karboksilnim kiselinama razne skupine(X) nastaju funkcionalni kiselinski derivati ​​koji imaju opću formulu R-CO-X; ovdje R znači alkilnu ili arilnu skupinu. Kiselinski kloridi nastaju djelovanjem fosfor (V) klorida na kiseline: R-co-OH + pa5- * R-co-a + poa3 + Ha Esteri nastaju zagrijavanjem kiseline s alkoholom u prisutnosti sumporne kiseline ( reverzibilna reakcija esterifikacije): h2so4 Metodom "označenog atoma" utvrđen je mehanizam reakcije esterifikacije. Esteri se također mogu dobiti reakcijom kiselih klorida i alkoholata alkalijskih metala: Reakcijama klorida karboksilnih kiselina s amonijakom nastaju amidi: CH3 - CO - CI + 2NH3 - CH3 - CO - NH2 + NH4CI Osim toga, mogu se dobiti amidi. zagrijavanjem amonijevih soli karboksilnih kiselina: t CH3-COONH4-»CH3-CO-NH2+H2O R-CO- 4. Brojna svojstva karboksilnih kiselina posljedica su prisutnosti ugljikovodičnog radikala. Dakle, djelovanjem halogena na kiseline na svjetlu nastaju halogenom supstituirane kiseline, a atom vodika na atomu ugljika uz karboksilnu skupinu (a-atom) zamijenjen je halogenom: 5. Redoks reakcije karboksilnih kiseline. U atmosferi od 02 sve karboksilne kiseline oksidiraju se do CO2 i H20: CHeSCHUN + 202 -1 2CO2 + 2H2O Zasićene monokarboksilne kiseline otporne su na djelovanje tako jakih oksidacijskih sredstava kao što su koncentrirani HNO3 i H2SO4 (s izuzetkom mravlje kiseline) . Karboksilne kiseline pod djelovanjem redukcijskih sredstava u prisutnosti katalizatora mogu prijeći u aldehide ili alkohole: 6. Reakcije dekarboksilacije. Zasićene nesupstituirane monokarboksilne kiseline zbog velike čvrstoće C-C veze kada se zagrijavaju, teško dekarboksiliraju. Za to je potrebno spajanje soli alkalijskog metala karboksilne kiseline s alkalijom: CH3-CH2-COONa + NaOH i CjHfij-f-Na2C03 Pojedini predstavnici. Mravlja (metanska) kiselina. Ime je zbog činjenice da je kiselina sadržana u sekretima mrava. HCOOH je bezbojna tekućina oštrog mirisa. Mravlja kiselina se dobiva zagrijavanjem ugljikovog monoksida (II) s praškastim natrijevim hidroksidom. Za razliku od drugih zasićenih monokarboksilnih kiselina, mravlja kiselina je nestabilna na djelovanje koncentrirane sumporne i dušične kiseline: Budući da je ujedno i aldehid, mravlja kiselina pokazuje svojstva jako redukcijsko sredstvo: Formijati alkalijskih metala prelaze u soli oksalne kiseline 2HCOONa i H2T+Na2C204 Mravlja kiselina ima široku primjenu u kemijskoj, farmaceutskoj, tekstilnoj i kožarskoj industriji. Octena (fazna) kiselina CH3COOH je bezbojna tekućina oštrog mirisa. Octena kiselina se dobiva katalitičkom oksidacijom butana. Za prehrambene i farmaceutske svrhe octena kiselina se dobiva octeno kiselim vrenjem tekućina koje sadrže etilni alkohol. Octena kiselina ima široku primjenu u kemijskoj, farmaceutskoj, prehrambenoj, tekstilnoj i industriji boja. Palmitinska (heksadekanska) kiselina ScH^COOH i stearinska (oktadekanska) kiselina C17H35COOH bijele su krutine, bez mirisa i okusa, netopljive u vodi, lako topive u organskim otapalima. Oni su dio većine biljna ulja i životinjske masti. Dobiva se saponifikacijom masti i ulja. Smjesa palmitinske i stearinske kiseline naziva se stearin. Po kemijska svojstva su tipični predstavnici ograničavajuće karboksilne kiseline. Naširoko se koristi u proizvodnji deterdženata i kozmetika, u kemijskoj i farmaceutskoj industriji.