Карбоновые кислоты. Сложные эфиры. Жиры.

Карбоновые кислоты. Сложные эфиры. Жиры.

В молекулах карбоновых кислот содержится характерная группировка

атомов карбоксильная группа.

ароматических Аr – СООН: где R и Аr, углеводородные радикалы.

Карбоновые кислоты – это органические вещества, молекулы которых содержит одну им несколько карбоксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом или атомом водорода.

Изомерия и Номенклатура. Чаще всего употребляются исторически сложившиеся названия кислот (уксусная, муравьиная и т.д.). По международной номенклатуре карбоновые килслоты называют от названий соответствующих углеводородов с прибавлением окончания овая и слова кислота, например метановая кислота, НСООН; этановая кислота СН₃ – СООН.

Нахождение в природе. Муравьиная кислота содержится в муравьях, в крапиве и в хвое ели. Ожог крапивой – это результат раздражающего действия муравьиный кислоты. Масляная кислота входит в состав в прогорколого масла, а валериановая кислота содержится в корнях валерианы.

Способы получения. В лаборатории карбоновые кислоты, получают из их солей при действий H₂SO₄ при нагревании:

tº

1.
2CH₅COONa + H₂SO₄ Na₂SO₄ + 2CH₃-CООH

ацетат натрия уксусная к-та

tº

2.
2CH₃-(CH₂)₁₆-COONa + H₂SO₄ Νa₂SO₄ + 2CH₃-(CH₂)₁₆-COOН

стеарат натрия стеариновая кислота

3. Получение карбоновых кислот из углеводородов.

кат-р

2CH₄ + 3O₂ 2HCOOH + 2H₂O

кат-р

2C₄H₁₀ + 5O₂ 4CH₃-COOH+2H₂O

кат-р

4. Получение из спиртов: CH₃-CH₂-OH CH₃COOH + H₂O

5. Гидролиз тригалогенопроизводных:

C₆H₅CCl + 2H₂O → C₆H₅ COOH + 3HCl

6. Гидролиз нитрилов. При нагревании нитрилов с водными растворами минеральных кислот или щелочей: (R – C ≡ N);

OH O

\ \

R – C ≡ N+HOH [R – C – OH ] R – C

\ \

-NH₃ OH -H₂O OH

H₂O [H+],[OH^-]tº O H₂O

║

CH₃Cl + NaCN _-NaCl CH₃ – C ≡ N → CH₃ – C →

\

нитрил NH₂

амид к - ты

_HCl

_________ CH₃ – COOH + NH₄Cl

_NaOH O

║

^{_________________} CH₃ – C+ NH₄OH

\

ONa

H₂O,[H⁺],[OH^-]tº

C₆H₅ - CH₂Cl + Na CN → C₆H₅- CH₂ CN → C₆H₅- CH₂COOH + NH₄Cl

_-NaCl Фенилацетонитрил фенилуксусная к-та

_NaOH

О O

║ ║

C₆H₅ - CH₂ – C → C₆H₅-CH₂-C + NH₄OH

амид фенил \ \

уксусной NH₂ ONa

к-ты

фенилуксусно

кислый натрий

7.
Оксосинтез.

CH₃-CH₂- CH₂- CH₂-СООН

CH₃-CH₂-CH=CH₂+H₂O + CO валериановая к - та

СООН

CH₃-CH₂- СН-СН₃

изовалериановая кислота

Химические свойства

Кислотный характер карбоновых кислот ярко выражен, это объясняется взаимным влиянием атомов в карбоксильной группе. Электронная плотность смещана в сторону наиболее электроноакцептторого атома кислорода.

Это ослабляет связь между кислородоми водородом облегчает отделение иона

водорода, т.е. диссоциацию кислоты:

R-COOH→R – COO ¯ + H⁺

1. Образование солей. Карбоновые кислоты вступают во взаимодействие с металлами, их оксидами, щелочами и основаниями, аммиаком и карбонатами, образуя соли:

2R-COOH+Mġ→(R-COO)₂Mġ+H₂

2R-COOH+СаО→(R-COO)₂Са+ H₂О

R-COOH+NaOH→R-COONa+H₂O

R-COOH+NH₃R-COO NH₄

С₆Н₅СООН+NaНСО₃→С₆Н₅СООNa+СО₂+Н₂О

2. При действий галогенидов фосфора и хлористого тионила образуются галогенангидриды кислот

О

PCl₅ ║

O _-HCl R-C + POCl₃ + HCl

║ \

R-C Cl

\

OH O

SOCl ₂ ║

_{-HCl,- SO2} R-C + SO₂ + HCl

\

Cl

Кислотный радикал называется ацилом. Рассмотрим некоторые реакции ацилирования:

O

║

CH₃ – C – Cl + HOH CH₃-COOH + HCl

^{гидролиз уксусная к-та}

CH₃ – C – Cl + 2HNH₂ CH₃ – C – NH₂ + NH₄Cl

║ ║

О О

амид к-ты

3. Характерной особенностью карбоновых кислот является их способность образовывать со спиртами в присутствии минеральных кислот сложные эфиры – реакция этерификации:

H⁺

R – COOH + HOR' R – COOR +H₂O

H⁺

C₆H₅COOH + CH₃OH C₆H₅COOCH₃ + H₂O

Скорость реакции этерификации зависит от строения спиртов и кислот. Механизм реакции этерификации:

С помощью меченых атомов (изотоп кислорода ¹⁸О) было показано, что вода при этерификации образуется за счет водорода спирта и гидроксила кислоты:

Сложные эфиры. Жиры. Мыла.

К сложным эфирам относятся органические вещества, которые образуются при взаимодействии карбоновых кислот со спиртами, реакция идет с отщеплением воды. Можно рассматривать как производные кислот.

Общая формула сложных кислот

карбоновая спирт сложный

кислота эфир

Названия сложных эфиров производят от названий соответствующих кислот и спиртов. Например:

метиловый эфир этиловый эфир

муравьиной к-ты уксусной к–ты

или метил формиат или этилацетат

ПОЛУЧЕНИЕ

1.Реакция этерификации.

Сложные эфиры в лаборатории получаются главным оброзом при взаимодействии карбоновых кислот со спиртами в присутствии конц. H₂SO_4. Реакция образования сложных эфиров называется реакцией этерификации. Реакции этерификации обратимы. Чтобы сместить равновесие этой реакции в сторону выделения сложного эфира, обычно пользуются конц. H₂SO_4.

2.Получение из хлорангидридов кислот и спиртов.

3.Взаимодействие хлорангидридов и ангидридов кислот с фенолом и спиртами:

бензоилхлорид этилбензоат

Химические свойства

4. Гидролиз сложных эфиров (омыление) – одна из наиболее важных реакции.

кислота спирт

5. Переэтерификация – это замена спиртового остатка в молекуле сложного эфира на другой спиртовой остаток, при нагревании эфиров со спиртами.

6. Восстановление сложных эфиров.

7. Под действием аммиака сложные эфиры превращаются в амиды кислот:

Жиры.

Французский ученый М. Бертло 1854 г. осуществил: при нагревании глицерина с высшими карбоновыми кислотами он получил жир и воду. На основании этих экспертов сдали вывод, что жиры – это сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.

Твердые жиры образованы преимущественно высшими предельными карбоновыми кислотами – стеариновой C₁₇H₃₅COOH, пальметиновой C₁₅H₃₁COOH и некоторыми другими.

Жидкие жиры образованы главным образом высшими непредельными карбоновыми кислотами: олеиновой - C₁₇H₃₅COOH, линолевой - C₁₇H₃₁COOH и линоленовой - C₁₇H₂₉COOH. Жиры наряду с углеводами и белками входят в состав организмов животных и растении. Они являются важной составной частью пищи человека и животных.

Когда в органы пищеварения поступают жиры, то под влиянием ферментов они гидролизуются на глицерин и соответствующие карбоновые кислоты:

ферменты

Продукты гидролиза всасываются ворсинками кишечника, а затем синтезируется жир, но уже свойственный данному организму.

В настоящее время практическое значение имеет лишь получение жиров из природных источников – животных и растений. Синтез жиров экономически не выгоден.

Химические свойства

1. Омыление едкими щелочами приводит к образованию солей высших жирных кислот, то есть мыла и глицерина.

CH₂ – OН

Жир глицерин мыло

2. Омыление при помощи ферментов. В животных и растительных организмах содержатся ферменты, быстро и легко гидролизующие жиры – липазы.

3. Гидрогенизация жиров. Гидрогенизацией жиров называется процесс присоединения водорода к остаткам непредельных кислот, входящих в состав растительных масел, в результате чего эти остатки переходят в остатки предельных кислот. И сложный эфир становится твердым – жиром.

остаток

олеиновой к-ты

жидкий жир твердый жир

растит. масло

4. Соли высших жирных кислот называются мылами натриевые соли (мыло) получают при взаимодействии карбоновые кислоты с щелочью NaOH и содой (твердое мыло).

t°

А) C₁₇H₃₅COOH + NaOH C₁₇H₃₅COONa + H₂O

Б) жидкое мыло – это калиевые соли высших карбоновых кислот

t°

C₁₇H₃₅COOH + KOH C₁₇H₃₅COOK + H₂O

Дата добавления: 2015-09-30