chimie

carboxilic

clasificare

Acidul carboxilic organic caracterizat prin prezența grupării carboxil -COOH. Acizii carboxilici sunt clasificate în funcție de numărul de grupări carboxil în structura și un radical hidrocarbonat. În funcție de numărul de grupări de acid carboxilic este împărțit în una, două, trei sau polibazic. În funcție de radicală a structurii împărțit de acizii limitatoare, nesaturate și hidrocarburi aromatice. Radicali incluși în acidul poate fi ciclic sau aciclic.

Limiteaza acizi monobazici

Limitarea acidului carboxilic monobazic pentru a forma o serie omoloagă cu formula generală CnH2n O2 (n = 1,2,3.) Sau CnH2n + 1 COOH (n = 0,1,2.). Izomerie limitarea acizilor monocarboxilici datorate radical numai hidrocarbură izomerie. Formulele și nume ale unor acizi sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Limită de acid carboxilic

proprietățile fizice

Acid inferior (formic, acetic, propionic) - Acid ostropahnuschie lichid incolor, cu numărul atomilor de carbon între 4 și 9 - lichid uleios având un miros neplăcut, numărul de atomi de carbon mai mare de 10 - solide. solubilitate acidă în apă scade dramatic odată cu creșterea numărului de atomi de carbon în moleculă. creșterea de acid reflux a temperaturii odată cu creșterea masei moleculare, punctul de fierbere al acizilor care conțin același număr de atomi de carbon și având un radical cu catenă liniară, mai mare decât acizii cu radical ramificat. fierbe Acid la temperaturi semnificativ mai mari decât alcoolii corespunzători. Acest lucru este asociat cu molecule de acid asociere semnificativ mai mare.

chimice

Reacții acizi care rezultă gruparea carboxil

Redistribuirea densității de electroni în gruparea carboxil este prezentată mai jos:

Ca rezultat, polaritatea O-H este atât de mare încât fluxurile relativ ușor de disociere acidă:

Anionul rezultat are stabilitate crescută datorită rezonanței:

Concentrația acizilor carboxilici depinde radicalul legat de gruparea carboxil și este determinată de sarcina pozitivă la carbonul carboxi. Odată cu creșterea tăriei acidului taxa crește odată cu scăderea - în scădere. La rândul său, amploarea acestei taxe este determinată de semnele de efecte (inductive și mezomerice) exercitate de radicalului. Deoarece efectul inductiv pozitiv crește radical hidrocarbonat cu creșterea numărului de carbon și cu creșterea ramificare forță radical acizi carboxilici scade corespunzător. Acidul formic este un acizi de putere medie, toate celelalte limitare de acid monobazic - slab. Acidul solubil în apă în soluția creează un mediu suficient de acid pentru a schimba culoarea indicatorului.

1. Acizii carboxilici reacționează cu metale, oxizi și hidroxizi metalici pentru a forma săruri:

Acizii carboxilici mai puternici decât acidul carbonic, astfel încât acestea pot să se descompună carbonati:

2. La acționează asupra halogenurilor acidului carboxilic fosfor sau clorura de tionil, hidroxil a grupării carboxil este înlocuit cu halogen, și se formează halogenuri acide:

3. Deoarece alcoolii acizii carboxilici intră în reacția de esterificare. în urma cărora se formează esteri. Reacția are loc într-un mediu reversibil acid. catalizator de esterificare sunt acizi minerali cum ar fi acidul sulfuric. În prima etapă de reacție este oxigen protonate carboxil:

Apoi, cationul rezultat suferă atac nucleofil de o molecula de alcool:

Intermediarul complex poate pierde în mod reversibil o moleculă de apă și o reactie de protoni pentru a forma esterul:

Intr-un ester mediu alcalin hidrolizat în mod ireversibil, pentru a forma un alcool și săruri ale acidului părinte. Această reacție se numește saponificare a esterului.

4. Acizii carboxilici formează derivați funcționali ai acestora. care includ halogenuri, esteri, anhidride, amide, nitrili și acizi. Anhidride, amide, nitrili direct de multe ori nu pot fi obținute de la acizi, cu toate acestea, sunt utilizate metode indirecte.

Anhidridele acizilor sunt preparate prin încălzirea și sarea de sodiu a acidului halogenură, de exemplu:

Amidele formate prin tratarea halogenuri acide cu amoniac:

distilarea uscată (încălzire) săruri de amoniu ale acizilor carboxilici:

sau hidroliza incompletă a acizilor nitrili:

Nitrilii sunt obținute prin substituția nucleofilă a unui atom de halogen o grupare cian:

deshidratarea amidă sau oxid de acid de fosfor (V) sub încălzire:

Cele mai multe reacții care implică derivați funcționali ai acizilor carboxilici procedează prin substituție nucleofilă SN 1 și SN 2, în care derivații funcționali sunt substraturi. De exemplu, în soluții apoase diluate de cloruri acide de hidroliză are loc în mod avantajos prin SN 1 mecanism, primul, care este cel mai lent pas (și anume, această etapă determină viteza întregului proces) este disociat de pornire clorura acidă:

În a doua etapă ar trebui să fie atacul nucleofil rapid de molecule de apă la carbonul carboxil, și după ce a părăsit formele protonului produsul final hidroliză - acid carboxilic:

Când bimolecular nucleofil substituție SN 2 atac și de întreținere a clorurii de ioni au loc simultan:

Mecanismul bimolecular predomină la un conținut redus de apă în sistemul de reacție. Mai jos sunt o reacție de substituție nucleofilă cu derivați funcționali ai acizilor.

halogenuri acide sunt descompuse cu apă (hidroliză):

reacționează cu alcooli, pentru a forma esteri (alcooliză):

Esteri și obținuți prin reacția halogenurilor cu alcoxizi:

Reacția halogenurilor acide de anhidride ale acizilor carboxilici, sărurile sunt formate, se pot obține în acest mod și anhidride mixte, cu diferite resturi de acizi:

Acțiunea amoniacului la halogenuri acide sunt formate (amonoliză) amide:

Sub acțiunea halogenuri acide peroxizi forma peroxizi de acil:

anhidride acide prin încălzire cu apă: hidrolizați

atunci când sunt încălzite sunt supuse alcooliza cu un alcool formând astfel un ester și acid:

Sub acțiunea amoniacului are loc anhidridă amonoliză, rezultând într-o sare a acidului și amida:

amide acide sunt hidrolizate prin refluxare cu soluții apoase de acizi și baze

Un atom de hidrogen în gruparea amino poate fi amiduri de metal substituit, de exemplu:

Prepararea acizilor

Acidul poate fi obținut în următoarele moduri:

1. Oxidarea alcoolilor primari, de exemplu:

2. Oxidarea aldehide cu diferiți agenți de oxidare, cum ar fi amestec cromic, permanganatul de potasiu, hidroxidul de diamminserebra, oxigen - în schema de reacție este prezentat ca un comburant [O]:

3. anhidride, halogenuri de hidroliză și acizi nitrili.

4. Utilizarea compușilor organometalici, de exemplu:

5. Utilizarea compușilor organomagnezieni:

proprietăți Proprietățile acidului formic

Acidul formic manifestă proprietăți ale unei aldehide și un acid, cum Acesta conține atât o grupare carboxil (încercuită în albastru) și o aldehidă (descrisă în roșu):

Acid formic - un agent de reducere bun:

HCOOH + [Ag (NH3) 2] OH Ag + CO2 + H2O - argint reacție oglindă HCOOH + HgCl2 Hg + CO2 + 2HCl

Atunci când este încălzit cu acid sulfuric concentrat, acid formic, deshidratat pentru a forma CO:

Acid formic formează Ortoesterii - esteri ai acidului ortoformy instabil:

ortrumuravinoy ester etilic numit ester ortoformic.

ester ortoformic a fost preparat prin refluxarea etoxid de sodiu prin reacția cu cloroform:

condensarea esterului

Ester condensare (pentru Klyayzenu) curge sub acțiunea alcoxizilor de metale alcaline de esteri ai acizilor carboxilici. anioni alcoolat care rezultă din disocierea:

din poziția p abstractizare un proton dintr-un radical de acid a esterului:

Anionul rezultat atacă nucleofil atomul carboxil carbon al altei molecule de ester:

Rezultante scindează anioni alcoxid ion și devine un produs de condensare a:

care este un ester al (în acest exemplu - etil) 3-oxoacizi. In acest mod se poate obține din acetat esterul acetoacetic etilic (ester etilic al acidului 3-oxobutanoic). esteri și condensare încasărilor după cetone în astfel de condiții, în care cetona acționează ca și componente metileknovoy și ester - ca carbonil. Când condensarea este Klyayzenu acetat de etil și acetonă format acetilacetonei - 2,4-pentandionă.