Карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты - это производные углеводородов, в молекулах которых содержится карбоксильная группа

Общая формула одноосновных кислот C_nH_2n+1COOH.Простейшие представители предельных одноосновных кислот:

Карбоновые кислоты содержатся в нефтях в количестве от десятых долей процента до 3%. В нефтях найдены карбоновые кислоты с алифатическими радикалами (CH₃-, СН₃-СН₂- и т.д. до 24 атомов углерода в молекуле) с нафтеновыми и ароматическими радикалами.

Нефтяные кислоты выделяютиз нефтей и далее используют для получения мыла, антисептиков, наполнителей для взрывчатки. В промышленности кислоты получают также окислением высокомолекулярных парафиновых углеводородов, выделенных из нефтей.

Окисление проводят кислородом воздуха при температуре 100-150°С в присутствии катализаторов:

Кроме того, карбоновые кислоты получают окислением:

а) первичных спиртов при температуре 300-500°С в присутствии катализаторов:

б) альдегидов:

В карбоновых кислотах, в отличие от альдегидов и кетонов, не проявляются специфические свойства карбонильной группы. Основными же реакциями карбоновых кислот являются реакции замещения -Н или -ОН, приводящие к образованию различных функциональных производных.

Все органические кислоты являются более слабыми кислотами, чем любая минеральная кислота.

Некоторые важнейшие свойства карбоновых кислот:

1. Органические кислоты с металлами или гидроксидами металлов способны образовывать соли:

СН₃-СООН + NaOH ® СН₃-COONa + Н₂О

уксусная кислота ацетат натрия

2СН₃-СООН + 2 К ® 2СН₃-COOК + Н₂

2. При действии аммиака на кислоты образуются аммонийные соли, которые при нагревании теряют воду и образуют амиды кислот:

СН₃-СООН + NН₃ ——® СН₃-СООNН₄ ——® CH₃-CONH₂ + H₂O;

уксусная кислота аммонийная соль ацетамид

3. При взаимодействии с РСl₅ карбоновые кислоты дают хлорангидриды кислот:

4. Со спиртами карбоновые кислоты образуют сложные эфиры. Реакция эта происходит в присутствии минеральных кислот:

этилацетат

5. При действии Р₂O₅ происходит отщепление молекулы воды от двух молекул кислоты, и образуется ангидрид кислоты:

Хлорангидриды и ангидриды кислот во многих химических реакциях более активны, чем сами кислоты.

Контрольные вопросы

1. Напишите структурные формулы:

а) этилового спирта; б) пропилового спирта; в) уксусного альдегида; г) формальдегида; д) уксусной кислоты; е) бензойной кислоты.

2. Какие соединения образуются при взаимодействии этилового спирта:

а) c металлическим натрием; б) c уксусной кислотой; в) c НВr?

3. Какие соединения образуются при взаимодействии фенола:

а) c гидроксидом калия (КОН); б) c бромной водой?

4. Какие соединения образуются:

а) при окислении уксусного альдегида;

б) при взаимодействии бензойной кислоты со щелочью (КОН)?

Задачи

67. Напишите структурные формулы первичных, вторичных и третичных спиртов С₆Н₁₃OH. Назовите их.

68. Какие спирты образуются в результате щелочного гидролиза: а) 3-бром-2-метил-пропана; б) 1-иод-4-метилпентана; в) 3-бромбутена-1; г) этиленхлоргидрина; д) 2,3-дибромбутана? Напишите уравнения и назовите спирты.

69. Напишите уравнения реакций внутримолекулярной дегидра­тации:

Для каких из одноатомных спиртов дегидратация протекает легче? Какие дегидратирующие агенты вы знаете?

70. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

а) CH₃Cl → C₂H₆ → C₂H₄ → C₂H₅OH → C₂H₅ОNa ;

б) CaC₂ → C₂H₂ → С₂Н₄ → С₂Н₆ → C₂H₅Cl → C₂H₅OH .

71. Сколько миллилитров азотной кислоты (пл. 1,45) с массо­вой долей НNО₃ 80% потребуется для получения тринитрата гли­церина массой 22,7 г?

72. Каким способом можно разделить смесь фенола и бензилового спирта?

73. Напишите уравнения реакций, при помощи которых мож­но осуществить следующие превращения:

СН₄ → С₂Н₂ → С₆Н₆ → C₆H₅Cl → C₆H₅OH

74. Напишите уравнения реакций и укажите условия получе­ния фенола: а) из бензолсульфокислоты; б) из бромбензола; в) из каменноугольного дегтя.

75. Расположите следующие соединения в порядке убывания кислотных свойств: а) пара-метилфенол; б) пара-нитрофенол; в) пара-хлорфенол; г) симм-тринитрофенол.

76. Напишите уравнение реакции тримеризации уксусного альде­гида.

77. Из этанола получите ацетон.

78. Из этана получите ацетальдегид.

79. Из ацетилена получите бутанон-2.

80. Напишите структурные формулы соединений: а) изомасляная кислота; б) изовалериановая кислота; в) 3,3-диметилбутановая кис­лота; г) 2,4-диме-тилпентановая кислота; д) диметилэтилуксусная кис­лота; е) метилизопропилуксусная кислота; ж) изокапроновая кислота; и) β-этилакриловая кислота; к) 2,3-диметилбутандионовая кислота; л) глутаровая кислота.

81. Напишите структурные формулы соединений: а) метиловый эфир изомасляной кислоты; б) этилформиат; в) бромангидрид α-бромпропионовой кислоты; г) акрилонитрил; д) янтарный ангидрид; е) оксалат кальция.

82. Из о-ксилола получите диметилфталат (репеллент).

83. Из этанола получите этилпропионат.

84. Из этанола получите пропионовую кислоту.

85. Из пропана получите хлорангидрид пропионовой кислоты.

86. Из уксусной кислоты получите малоновую кислоту.

87. Константы кислотности (К_д´10⁵) для муравьиной, уксусной, пропионовой кислот соответственно равны: 17,7; 1,75; 1,34. Чем можно объяснить такую последовательность?