Ссылка на файл: >>>>>> http://file-portal.ru/Кислотные свойства карбоновых кислот увеличиваются в ряду/
Бесплатная помощь с домашними заданиями
Справочник химика 21
Карбоновые кислоты
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны. Функциональная группа карбоновых кислот слагается из двух составляющих - карбонильной и гидроксильной, формирующих качественно новую функцию - карбоксильную:. В зависимости от радикала, связанного с карбоксильной группой, кислоты могут быть как предельными и непредельными, относиться ациклическому, циклическому, ароматическому или гетероциклическому ряду. Число карбоксильных групп в молекуле определяет основность кислоты. Различают кислоты одноосновные, двухосновные, многоосновные. Карбоновые кислоты могут включать и другие функциональные группы: Значение карбоновых кислот в химии не исчерпывается способностью служить донорами протона, то есть действовать в качестве кислоты. Карбоновые кислоты образуют разнообразные производные сложные эфиры, ангидриды, амиды и др. Тривиальные названия карбоновых кислот часто указывают на источник их обнаружения или выделения. Систематическое название карбоновой кислоты строится обычным образом6 за основу выбирают самую длинную цепь, содержащую карбоксильную группу, и к названию соответствующего углеводорода добавляют окончание -овая и слово кислота. Карбоксильный углерод получает первый номер. В рациональной номенклатуре атомы цепи обозначают буквами греческого алфавита б,в,г и т. В рациональной номенклатуре простейшие карбоновые кислоты называют как замещённые уксусной кислоты. Общеприняты названия изомасляной кислоты - диметилуксусная, 2,2-диметилпропановой - триметилуксусной и т. Структурная изомерия в ряду предельных карбоновых кислот представлена лишь изомерией цепи:. CH 3 CH 2 CH 2 -COOH масляная кислота - этилуксусная, бутановая. Ранее можно было убедится в том, что карбоновые кислоты получаются при окислении различных углеводородов и их кислородсодержащих производных. Алкены и алканы под действием энергичных окислителей перманганат калия в кислой среде, хромовая смесь претерпевают разрыв по кратной связи и превращаются в карбоновые кислоты, если у алкенов при двойной связи отсутствует разветвление. Первичные спирты и альдегиды достаточно легко окисляются до карбоновых кислот без изменения размера и строения цепи. Раньше для получения карбоновых кислот достаточно широко применяли гидролиз сложных эфиров в частности природных жиров:. Известен ряд способов, использующих галогеналканы в качестве исходных веществ в синтезе карбоновых кислот. При этом происходит наращивание углеводородной цепи на один углеродный атом. Низшие предельные одноосновные карбоновые кислоты - подвижные жидкости с резким, острым запахом, хорошо растворимые в воде, а также в менее полярных органических растворителях эфире, спирте, бензоле и др. Кислоты С 4 -С 9 - маслянистые жидкости с довольно неприятным запахом. Твёрдые высшие карбоновые кислоты почти не пахнут и нерастворимы в воде. Карбоновые кислоты имеют температуры кипения ещё более высокие, чем спирты с тем же числом углеродных атомов. Это обусловлено как более высокой молекулярной массой, так и водородными связями. В случае простейших кислот водородные связи могут объединять молекулы попарно в довольно прочные димеры. В отличие от спиртов димеры кислот могут, не разрушаясь, существовать в паровой фазе. Растворимость в воде низших карбоновых кислот также связана с возможностью образования водородных связей с молекулами воды:. Карбоновые кислоты значительно уступают по своим кислотным свойствам таким сильным неорганическим кислотам, как серная, соляная, и т. Из неорганических кислот лишь угольная слабее органических кислот предельного ряда и может вытесняться ими из её солей - карбонатов. Водород гидроксила у карбоновых кислот значительно подвижнее нежели в спиртах. Этому способствует эффект с,р-сопряжения, значительно увеличивающий поляризацию связи О-Н. Данный эффект в значительной степени стабилизирует образующийся после отрыва протона карбоксилат-ион, в котором сопряжение обеспечивает эффективную делокализацию отрицательного заряда по обоим кислородным атомам. Из предельных структур аниона и его мезоформулы видно, что электронная плотность распределена равномерно по связям С - О длина обеих связей одинакова и составила 0, нм. Поэтому карбоновые кислоты в отличие от одноатомных спиртов способны образовывать соли не только при взаимодействии с достаточно активными металлами, ни и с гидроксидами, и с оксидами металлов. Так, не только щелочные металлы, но и цинк или магний могут вытеснять водород из уксусной кислоты. Хорошо реакции идут с MgO и NaOH:. Поскольку карбоновые кислоты слабее неорганических, их соли частично гидролизируются в водных растворах:. Разные карбоновые кислоты отличаются своими кислотными свойствами благодаря индуктивному влиянию радикала, связанного с карбоксильной группой. Это влияние изменяет величину частичного положительного заряда на карбоксильном углероде. Заместитель, увеличивающий заряд на атоме углерода карбоксильной группы электроноакцептор , будет способствовать увеличению кислотных свойств, так как увеличение заряда приводит к усилению эффекта сопряжения и поляризации связи О - Н. В гомологическом ряду карбоновых кислот кислотные свойства уменьшаются от муравьиной кислоты к высшим карбоновым кислотам. Положительный индукционный эффект радикала тем больше, чем длиннее цепь, или чем более она разветвлена. Это уменьшает поляризацию связи О - Н из-за снижения эффекта сопряжения и, как результат, понижает кислотные свойства. Реакции замещения группы -ОН разрыв связи С - О. Ещё одно важное свойство карбоновых кислот состоит в способности к замещению гидроксила карбоксильной группы под действием реагентов нуклеофильного характера. Нуклеофильные реагенты способны атаковать молекулу карбоновой кислоты по электронодефицитному карбоксильному атому углерода, несущему частичный положительный заряд, и в этом взаимодействии они способствуют разрыву связи С - ОН с образованием производных карбоновых кислот с общей формулой. В этих реакциях карбоновые кислоты взаимодействуют подобно карбонильным взаимодействиям. Однако в отличие от последних кислоты образуют продукты не присоединения, а замещения. В присутствии сильной минеральной кислоты слабая органическая кислота ведет себя как основание и пронируется. При этом положительный заряд на карбоксильном углероде увеличивается, и взаимодействие с нуклеофильном облегчается. Таким образом, роль кислотного катализатора состоит в усилении электрофильности карбоновой кислоты. Реакция нуклеофильного замещения в ряду производных карбоновых кислот. Для производных карбоновых кислот характерны те же реакции S N , что и для самих кислот. В этих реакциях остаток -Z замещается на остаток нуклеофила с образованием другого производного или самой карбоновой кислоты гидролиз. Общая схема механизма реакции практически не отличается от таковой в ряду самих карбоновых кислот:. Однако производные карбоновых кислот отличаются по своей реакционной способности. Подобное сопоставление помогает понять, почему наибольшую актив-ность в реакциях SN проявляют галогенангидриды карбоновых кислот, а последнее место среди производных занимают амиды:. Нуклеофильными реагентами в реакциях производных карбоновых кислот могут служить вода гидролиз , спирты алкоголиз , аммиак и амины аммонолиз , карбоновые кислоты, обычно в виде солей ацидолиз. В результате этих реакций в молекулу нуклеофила вводится ацильная группа поэтому их называют также реакциями ацuлирования, а производные кислот - ацилирующими агентами. Способ синтеза сложных эфиров с помощью хлорангидридов или ангидридов карбоновых кислот имеет широкое применение в органическом синтезе. Эти реакции протекают легче, чем реакции этерификации, и являются необратимыми. Механизм ацилирования спиртов ангидридами аналогичен приведенному выше для хлорангидридов: С аммиаком способны взаимодей-ствовать с образованием амидов не только галогенангидриды и ангидриды кислот, но и сложные эфиры:. В присутствии кислот или оснований производные карбоновых кислот подвергаются гидролизу с образованием свободных карбоновых кислот. Особенно легко гидролизуются галогенангидриды:. Внимания заслуживает гидролиз сложных эфиров. Раньше гидролиз природных жиров служил источником промышленно важных продуктов - глицерина и высших жирных кислот или их солей мыла. Сложные эфиры подвергаются гидролизу при нагревании с кислотами или щелочами. В кислой среде реакция обратима и представляет собой реакцию, обратную этерификации. Нуклеофилом в ней выступает молекула воды. При нагревании со щелочью сложные эфиры гидролизуются необратимо с образованием исходной карбоновой кислоты в виде соли и молекулы спирта:. Кислота при этом превращается в карбоксилат-анион, который не способен к присоединению нуклеофила, поэтому реакция необратима. Реакции по б-углеродному атому. Круг этих реакций достаточно ограничен в ряду карбоновых кислот. Подобно альдегидам и кетонам карбоновые кислоты вступают в реакцию с хлором, образуя хлорзамещенные продукты:. Рассмотрим одноосновные непредельные карбоновые кислоты этиленового ряда. Среди них особое место благодаря некоторым специфическим особенностям химического поведения занимают б,в-не насыщенные кислоты. Этим они отличаются от непредельных карбоновых кислот с двойной связью, удаленной от карбоксильной группы на одно или более метиленовых звеньев, которые проявляют классические свойства алкенов и карбоновых кислот. Простейшей б,в -ненасыщенной монокарбоновой кислотой, содержащей двойную связь, является акриловая кислота. Ее гомологи кротоновая и метакриловая кислоты также относятся к этой группе. Винилуксусная кислота - структурный изомер кротоновой кислоты по положению двойной связи - представляет собой уже в,г-ненасыщенную кислоту с изолированной двойной связью. Структурные изомеры в ряду ненасыщенных карбоновых кислот могут также отличаться строением цепи кроновая и метакриловая кислоты. Как и в ряду алкенов, ненасыщенные карбоновые кислоты могут образовывать цис-,транс- изомеры. Так, кротоновая кислота - это транс-изомер 2-бутеновой кислоты, цuс-изомер называют изокротоновой кислотой. В природе в составе липидов широко распространены высшие ненасыщенные одноосновные кислоты С 16 - С 20 , включающие одну и более двойных связей:. В живых организмах высшие ненасыщенные карбоновые слоты существуют исключительно в виде цuс-изомеров. Так, жидкая олеиновая кислота представляет собой цисизомер и широко распространена вопреки энергетически более устойчивому трансизомеру - элаидиновой кислоте. Способы получения непредельных карбоновых кислот по большей части основаны на уже известных методах введения в молекулу карбоксильной группы или образования двойной связи в карбоновой кислоте. Так, можно получать соединения этого типа дегидрогалогенированием б-галогенокислот или дегидратацией оксикислот, а также оксинитрилов с последующим гидролизом нитрила до карбоновой кислоты и т. Ненасыщенные кислоты содержат кратную связь и карбоксильную группу, поэтому в ряду этих соединений сохраняются все свойства, как карбоновых кислот, так и непредельных соединений, а также проявляется специфика, вызванная присутствием обеих функций в одной молекуле и их взаимным влиянием. У ненасыщенных карбоновых кислот кислотные свойства несколько повышены по сравнению с насыщенными. Особенно это касается б,в-ненасыщенных кислот. Причина повышения кислотных свойств ненасыщенных кислот состоит в присутствии слабого отрицательного индукционного эффекта ненасыщенного радикала. Этот эффект связан с повышенной электроотрицательностью атомов углерода кратных связей, которые находятся в состоянии Sp 2 - или sp- гибридизации. В связи с этим возникает момент отрицательного индуктивного влияния, приводящий к увеличению частичного положительного заряда на карбоксильном атоме углерода. Это, в свою очередь, усиливает мезомерный эффект p,р-сопряжения в карбоксильной группе, увеличивает полярность связи О-Н и облегчает отщепление протона. То, что повышение кислотных свойств не насыщенных кислот - результат индуктивного влияния, показывает быстрое уменьшение констант ионизации по мере удаления винильного радикала от карбоксильной группы индукционный эффект быстро затухает по цепи простых связей. Уже на расстоянии в два метиленовых звена кислотные свойства оказываются близки к таковым уксусной кислоты значение К а для 4-пентеновой кислоты близко к уксусной - 2, Однако тот факт, что непредельная акриловая кислота оказывается заметно слабее муравьиной кислоты, показывает, что это влияние неабсолютное. Повышенная ЭО атома углерода в состоянии Sp 2 -гибридизации, очевидно, лишь уменьшает общеизвестные электроно-донорные свойства углеводородных радикалов:. Непредельные карбоновые кислоты, подобно насыщенным, способны образовывать различные производные галогенангидриды, ангидриды, амиды, сложные эфиры в реакциях нуклеофильного замещения или другими непрямыми методами синтеза. Среди производных заслуживают внимания сложные эфиры б,в-ненасыщенных кислот, которые служат мономерами в реакциях полимеризации. В частности, метиловый спирт метакриловой кислоты метилметакрилат полимеризуется, образуя плексиглас. Этот полимерный продукт широко применяется в консервировании биопрепаратов, изготовлении покрытий, органических стекол, бытовых и промышленных изделий. Подобно соединениям этиленового ряда, ненасыщенные кислоты склонны к реакциям присоединения, окисления и полимеризации. В реакциях электрофильного присоединения присоединение галогенов, галогеноводородов, воды , реакционная способность непредельных кислот, особенно б,в-насыщенных, понижена из-за электроноакцепторноro действия карбоксильной группы отрицательный индукционный эффект, вызванный дефицитом электронов на карбоксильном углероде. Оттягивая электронную плотность на себя, карбоксильная групп обедняет электронами двойную связь, препятствуя тем самым взаимодействию р-электронного облака с электрофильным реагентом. Действительно, реакция бромирования, например, идет медленнее с акриловой кислотой, чем с этиленом:. При этом у б,в-ненасыщенных кислот карбоксильная групп влияет на направление присоединения. Общая тенденция в реакциях присоединения такова, что в случаях взаимодействия с несимметричным реагентом водород присоединяется к б-углероду, а другой остаток реагента - к в-углеродному атому. Другими словами, присоединение галогеноводородов, воды и некоторых других соединений протекает против правила Марковникова. При этом электронная плотность в общем электронном облаке смещена к карбонильному кислороду. В результате протон, первым атакующий молекулу непредельной кислоты, присоединяется к карбонильному кислороду. При этом образуется резонансно-стабилизированный катион П , в котором положительный заряд оказывается на крайнем атоме углерода. Туда на последней стадии и направляется оставшийся нуклеофил анион. Другими словами, б,в-ненасыщенная кислота представляет собой сопряженную диеновую систему, особенностью которой, как известно, является возможность присоединения по краям сопряженной системы, и в 1,4-положении III. Образующийся при таком присоединении продукт III неустойчив и пере-группировывается с перемещением протона к б-углеродному атому, при этом вновь образуется карбонильная группа. Гидрирование двойной связи при этом также является результатом 1,4-присоединения. Они протекают аналогично алкенам. При обработке непредельной кислоты мягким окислителем - перманганатом калия в щелочной среде реакция Вагнера или пероксидом водорода в муравьиной кислоте - осуществляется гидроксилирование:. Пеларгоновая кислота Азелаиновая кислота. Карбоновые кислоты — более сильные кислоты, чем спирты. Ковалентный характер молекул и равновесие диссоциации. Краткая характеристика физических свойств кислот. Объединение соединений с функциональной группой карбоксила в класс карбоновых кислот. Совокупность химических свойств, часть из которых имеет аналогию со свойствами спиртов и оксосоединений. Гомологический ряд, номенклатура и получение карбоновых кислот. Ацильные соединения - производные карбоновых кислот, содержащие ацильную группу. Свойства кислот обусловлены наличием в них карбоксильной группы, состоящей из гидроксильной и карбонильной групп. Способы получения и реакции ангидридов карбоновых кислот. Понятие термина ароматические карбоновые кислоты. Влияние температуры на реакцию нитрования и ее лабораторные соединения. Способы получения одноосновных карбоновых кислот ароматического ряда. Ацилхлориды являются реакционноспособными ацильными соединениями и для их получения требуются особые реагенты - хлорангидриды неорганических кислот. Реакции нуклеофильного замещения ацилхлоридов и восстановление хлорангидридов карбоновых кислот. Классификация и разновидности производных карбоновых кислот, характеристика, особенности, реакционная способность. Способы получения и свойства ангидридов, амидов, нитрилов, сложных эфиров. Отличительные черты непредельных одноосновных карбоновых кислот. Ангидриды карбоновых кислот представляют собой продукты отщепления молекулы воды от двух молекул кислоты. Кетены - внутренние ангидриды монокарбоновых кислот. Способы получение и реакции нитрилов. Цианамид представляет собой амид синильной кислоты. Резонансные структуры производных карбоновых кислот. Галогенангидриды, их главные свойства. Ангидриды и кетены, амиды. Нитрилы как органические соединения с тройной связью. Сложные эфиры, реакции a-углеродного атома. История выделения бензойной кислоты. Физические свойства и нахождение в природе. Химические свойства бензойной кислоты. Получение одноосновных карбоновых кислот ароматического ряда. Нитробензойные кислоты, их применение. Диссоциирование кислот на катион водорода протон и анион кислотного остатка в водных растворах. Классификация кислот по различным признакам. Характеристика основных химических свойств кислот. Распространение органических и неорганических кислот. Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Главная База знаний "Allbest" Химия Карбоновые кислоты. Изучение физических и химических свойств карбоновых кислот. Анализ реакции нуклеофильного замещения в ряду производных. Характеристика общей схемы механизма в присутствии катализатора. Обзор циклического, ароматического и гетероциклического ряда кислот. Сахарова Реферат на тему: Карбоновые кислоты Минск, г. Предельные одноосновные карбоновые кислоты 3. Физические и химические свойства 5. Непредельные карбоновые кислоты 6. Общая формула производных карбоновых кислот: Кислотные радикалы Кислотные остатки Ацил………… Ацилат………….. Формил метаноил Формиат метаноат ………… Предельные одноосновные карбоновые кислоты Изомерия, номенклатура Общая формула одноосновных карбоновых кислот предельного ряда: Простейшая карбоновая кислота - муравьиная, не содержит радикала. Формула Номенклатура тривиальная систематическая H-COOH Муравьиная кислота Метановая кислота CH 3 -COOH Уксусная Этановая CH 3 CH 2 -COOH Пропионовая Пропановая CH 3 CH 2 CH 2 -COOH Масляная Бутановая CH 3 CH 2 3 -COOH Валериановая Пентановая CH 3 CH 2 4 -COOH Капроновая Гексановая CH 3 CH 2 14 -COOH Пальмитиновая Гексадекановая CH 3 CH 2 16 -COOH стеариновая Октадекановая В рациональной номенклатуре атомы цепи обозначают буквами греческого алфавита б,в,г и т. Структурная изомерия в ряду предельных карбоновых кислот представлена лишь изомерией цепи: Раньше для получения карбоновых кислот достаточно широко применяли гидролиз сложных эфиров в частности природных жиров: Физические свойства Низшие предельные одноосновные карбоновые кислоты - подвижные жидкости с резким, острым запахом, хорошо растворимые в воде, а также в менее полярных органических растворителях эфире, спирте, бензоле и др. Растворимость в воде низших карбоновых кислот также связана с возможностью образования водородных связей с молекулами воды: Химические свойства Кислотные свойства. Устойчивость карбоксилат-иона облегчает его образование: Предельные структуры карбоксилат-иона Мезоформула Поэтому карбоновые кислоты в отличие от одноатомных спиртов способны образовывать соли не только при взаимодействии с достаточно активными металлами, ни и с гидроксидами, и с оксидами металлов. Хорошо реакции идут с MgO и NaOH: Нуклеофильные реагенты способны атаковать молекулу карбоновой кислоты по электронодефицитному карбоксильному атому углерода, несущему частичный положительный заряд, и в этом взаимодействии они способствуют разрыву связи С - ОН с образованием производных карбоновых кислот с общей формулой Z- остаток нуклеофила. Общая схема механизма реакции практически не отличается от таковой в ряду самих карбоновых кислот: Подобное сопоставление помогает понять, почему наибольшую актив-ность в реакциях SN проявляют галогенангидриды карбоновых кислот, а последнее место среди производных занимают амиды: Приведем ряд примеров реакций ацилирования. Механизм реакции ацилирования спиртов хлоангидридами кислот: С аммиаком способны взаимодей-ствовать с образованием амидов не только галогенангидриды и ангидриды кислот, но и сложные эфиры: Особенно легко гидролизуются галогенангидриды: При нагревании со щелочью сложные эфиры гидролизуются необратимо с образованием исходной карбоновой кислоты в виде соли и молекулы спирта: Подобно альдегидам и кетонам карбоновые кислоты вступают в реакцию с хлором, образуя хлорзамещенные продукты: Непредельные карбоновые кислоты Номенклатура и изомерия Ненасыщенные кислоты содержат кратные связи в составе радикала: Пропеновая кислота Проионовая кислота акриловая пропаргиловая Рассмотрим одноосновные непредельные карбоновые кислоты этиленового ряда. Изокротоновая кислота Кротоновая кислота В природе в составе липидов широко распространены высшие ненасыщенные одноосновные кислоты С 16 - С 20 , включающие одну и более двойных связей: Химические свойства Ненасыщенные кислоты содержат кратную связь и карбоксильную группу, поэтому в ряду этих соединений сохраняются все свойства, как карбоновых кислот, так и непредельных соединений, а также проявляется специфика, вызванная присутствием обеих функций в одной молекуле и их взаимным влиянием. Кислотные свойства У ненасыщенных карбоновых кислот кислотные свойства несколько повышены по сравнению с насыщенными. Повышенная ЭО атома углерода в состоянии Sp 2 -гибридизации, очевидно, лишь уменьшает общеизвестные электроно-донорные свойства углеводородных радикалов: Реакции ненасыщенных кислот как непредельных соединений. Действительно, реакция бромирования, например, идет медленнее с акриловой кислотой, чем с этиленом: Акриловая кислота б,в- Бромпропионовая кислота При этом у б,в-ненасыщенных кислот карбоксильная групп влияет на направление присоединения. Мезоформула катиона II III Образующийся при таком присоединении продукт III неустойчив и пере-группировывается с перемещением протона к б-углеродному атому, при этом вновь образуется карбонильная группа. При обработке непредельной кислоты мягким окислителем - перманганатом калия в щелочной среде реакция Вагнера или пероксидом водорода в муравьиной кислоте - осуществляется гидроксилирование: Химические и физические свойства карбоновых кислот. Карбоновые кислоты - свойства, получение и производные. Функциональные производные карбоновых кислот. Классификация кислот и их химические свойства. Другие документы, подобные "Карбоновые кислоты".
Значенияи влияния цветов
Синхронизация телефонов андроид с пк
Удобная таблица времен
Таинственные личности в истории
Кто будет править после султана мурада
Шапка снуд своими руками выкройка