Методы получения и химические свойства карбоновых кислот.

ПОЛУЧЕНИЕ.

1. Окисление спиртов

2.Окисление альдегидов

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

1.Взаимодействие с металлами

2CH3COOH+Ca (CH3COO)2Ca+H2

2.Взаимодействие с оксидами металлов

2CH3COOH+CaO (CH3COO)2Ca+H2O

3.Реакция нейтрализации

2CH3COOH+Ca(OH)2 (CH3COO)2Ca+2H2O

4.Взаимодействие с солями

2CH3COOH+CaCO3 (CH3COO)2Ca+H2O+CO2

5.Действие галогенирующих агентов

6.Реакция этерификации

CH3COOH+HOСH2CH3 CH3COOC2H5+H2/O

7.Галогенирование кислот

CH3COOH+Br2 CH2BrCOOH

 

46. Сложные эфиры, состав, строение, номенклатура, химические свойства, получение и применение.

Сложные эфиры являются наиболее важными функциональными производными

кислот с общей формулой R – CO – O – R’, т.е. их можно рассматривать как

производные кислот, у которых гидроксил замещен алкоксильной группой. Изомерия

сложных эфиров обусловлена строением радикалов, связанных с ацилатной

группой

Сложные эфиры широко распространены в природе. Аромат многих цветов, плодов,

ягод обусловлен присутствием в них сложных эфиров. Чрезвычайно распространены в

растительном и животном мире относящиеся к сложным эфирам жиры.

Эфиры низших одноатомных спиртов и низших кислот – летучие жидкости с

приятным запахом цветов, ягод. Этилформиат имеет запах рома, изоамилацетат –

запах груш, этилбутират – запах абрикосов, изоамилбутират – запах ананасов,

бензилацетат – запах жасмина и др. Из-за их запаха эти эфиры используются в

парфюмерной и пищевой промышленности как «фруктовые эссенции». Эти эфиры мало

растворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях, сами

являются растворителями. Температуры кипения сложных эфиров ниже, чем у

соответствующих кислот, так как им не присуща ассоциация.

Важнейший способ получения сложных эфиров – взаимодействие карбоновых кислот со

спиртами – реакция этерификации.

RCOOH + R’OH ↔ RCOOR’ + H₂O.

Химические свойства

1. Реакция гидролиза или омыления.

Как уже было сказано выше, реакция этерификации является обратимой, поэтому в присутствии кислот будет протекать обратная реакция, называемая гидролизом, в результате которой образуются исходные жирные кислоты и спирт:

Реакция гидролиза катализируется и щелочами; в этом случае гидролиз необратим:

так как получающаяся карбоновая кислота со щелочью образует соль:

R – COOH + NaOH R – COOH + H₂O

2. Реакция присоединения.

Сложные эфиры, имеющие в своем составе непредельную кислоту или спирт, способны к реакциям присоединения. Напри­мер, при каталитическом гидрировании они присоединяют водо­род.

3. Реакция восстановления.

Восстановление сложных эфиров водородом приводит к обра­зованию двух спиртов:

4. Реакция образования амидов.

Под действием аммиака сложные эфиры превращаются в ами­ды кислот и спирты:

R'-CO-OR" + NH₃ R'-CO-NH₂ + R"OH.

Применение

Сложные эфиры широко используются в качестве растворителей, пластификаторов, ароматизаторов.

 

 

47 . Жиры, состав, строение, номенклатура, химические свойства, получение и применение.

Жиры или триглицериды — природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновныхжирных кислот; входят в класс липидов.

Наряду с углеводами и белками, жиры — один из главных компонентов питания. Жидкие жиры растительного происхождения обычно называют маслами — так же, как и сливочное масло.

Состав жиров

Природные жиры содержат в своём составе три кислотных радикала, имеющих неразветвлённую структуру и, как правило, чётное число атомов углерода (содержание «нечетных» кислотных радикалов в жирах обычно менее 0,1 %).

Жиры гидрофобны, практически нерастворимы в воде, хорошо растворимы в органических растворителях и частично растворимы в этаноле (5—10 %)^[1].

Природные жиры чаще всего содержат следующие жирные кислоты:

Насыщенные:
Алкановые кислоты:

· стеариновая (C₁₇H₃₅COOH)

· маргариновая (C₁₆H₃₃COOH)

· пальмитиновая (C₁₅H₃₁COOH)

· капроновая (C₅H₁₁COOH)

· масляная (C₃H₇COOH)

Свойства жиров

Энергетическая ценность жира приблизительно равна 9,3 ккал на грамм, что соответствует 39 кДж/г. Таким образом, энергия, выделяемая при расходовании 1 грамма жира, приблизительно соответствует, с учетом ускорения свободного падения, поднятию груза весом 39000 Н (массой ≈ 4000 кг) на высоту 1 метр.

При сильном взбалтывании с водой жидкие (или расплавленные) жиры образуют более или менее устойчивые эмульсии (см. гомогенизация). Природной эмульсией жира в воде является молоко.

Физические свойства

 

Жиры — вязкие жидкости или твёрдые вещества, легче воды. Их плотность колеблется в пределах 0,9—0,95 г/см³. В воде не растворяются, но растворяются во многих органических растворителях (бензол, дихлорэтан, эфир и др.)

Номенклатура

По тривиальной номенклатуре глицериды называют, добавляя окончание -ид к сокращенному названию кислоты и приставку, показывающую, сколько гидроксильных групп в молекуле глицерина проэтерифицировано.

Химические свойства

Гидролиз жиров

Гидролиз для жиров характерен, так как они являются сложными эфирами. Он осуществляется под действием минеральных кислот и щелочей при нагревании. Гидролиз жиров в живых организмах происходит под влиянием ферментов. Результат гидролиза — образование глицерина и соответствующих карбоновых кислот: С₃H₅(COO)₃-R + 3H₂O ↔ C₃H₅(OH)₃ + 3RCOOH

Расщепление жиров на глицерин и соли высших карбоновых кислот проводится обработкой их щёлочью — (едким натром), перегретым паром, иногда — минеральными кислотами. Этот процесс называется омыление жиров (см. Мыло).
С₃H₅(COO)₃-(C₁₇H₃₅)₃ + 3NaOH → C₃H₅(OH)₃ + 3C₁₇H₃₅COONa
тристеарин (жир) + едкий натр → глицерин + стеарат натрия (мыло)

Применение жиров

· Пищевая промышленность (в частности, кондитерская).

· Фармацевтика

· Производство мыла и косметических изделий

· Производство смазочных материалов

 

 

48 . Углеводы, классификация, номенклатура, химические свойства, получение и применение

Углево́ды (сахара́, сахариды) — органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколькогидроксильных групп. Углеводы являются неотъемлемым компонентом клеток и тканей всех живых организмов представителей растительного и животного мира, составляя (по массе) основную часть органического вещества на Земле. Источником углеводов для всех живых организмов является процесс фотосинтеза, осуществляемый растениями.

Простые и сложные

Все углеводы состоят из отдельных «единиц», которыми являются сахариды. По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на две группы: простые и сложные. Углеводы, содержащие одну единицу, называются моносахариды, две единицы – дисахариды, от двух до десяти единиц — олигосахариды, а более десяти — полисахариды. Моносахариды быстро повышают содержание сахара в крови, и обладают высоким гликемическим индексом, поэтому их ещё называют быстрыми углеводами. Они легко растворяются в воде и синтезируются в зелёных растениях. Углеводы, состоящие из 3 или более единиц, называются сложными.

Глюкоза. Физические свойства

Глюкоза – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус (лат. «глюкос» – сладкий):

Особенности строения глюкозы

1. Состав глюкозы выражается формулой: С₆Н₁₂O₆, она принадлежит к многоатомным спиртам.Глюкоза одновременно и альдегид, и многоатомный спирт: она альдегидоспирт.

В растворе глюкозы содержатся молекулы не только с открытой цепью атомов, но и циклические, в которых нет альдегидной группы.

Химические свойства глюкозы

Молекула глюкозы является Альдегидоспирты. Поэтому глюкоза вступает в реакции, характерные для многоатомных спиртов и альдегидов.

Как многоатомный спирт глюкоза реагирует с меди (II) гидроксидом, образуя раствор синего цвета.

Как альдегид глюкоза окисляется (например, в реакции «серебряного зеркала») до глюконовой кислоты.

глюконовая кислота

и восстанавливается водородом до шестиатомного спирта сорбита:

сорбит

Большое значение имеют процессы брожения глюкозы, которые происходят под действием органических катализаторов-ферментов. Известно несколько видов брожения. Спиртовое брожение происходит под действием ферментов дрожжей. Продуктами являются этиловый спирт С2H5OH и углекислый газ СО₂: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂.

Молочнокислое брожение глюкозы происходит под действием молочнокислых бактерий:

C₆H₁₂O₆ → CH₃-CHOH-COOH

молочная кислота

При конденсации большого числа моносахаридов друг с другом образуются

полисахариды, состав которых выражается общей формулой (С₆Н₁₀

О₅)n, где n достигает величины сотен и тысяч. Важнейшие из

полисахаридов – крахмал и глюкоза.

Крахмал образуется в растениях пи фотосинтезе и откладывается в корнях,

клубнях и семенах. Внешний вид крахмала хорошо известен: это белое вещество,

состоящее из мелких зерен. Он нерастворим в холодной воде, набухает и

постепенно растворяется в горячей. Образующиеся вязкие растворы при охлаждении

превращаются в студневидную массу – клейстер. Крахмал представляет собой смесь

полисахаридов – амилопектина и амилозы. Применяя особую

обработку растворителями, из крахмала можно выделить чистую, кристаллическую

амилозу. Чистая амилоза не образует при набухании клейстера, с йодом дает

характерное темно-синее окрашивание; амилопектин ответственен за образование

клейстера, а с йодом дает слабое фиолетовое окрашивание. И амилоза, и

амилопектин состоят из остатков, связанных α- гликозидными связями,

однако они различаются формой молекул. Амилоза представляет

собой линейный полисахарид, построенный из нескольких тысяч остатков

глюкозы, соединенных α-глюкозидной связью. Строение амилозы схематически

выражается следующей формулой:

По данным рентгеноструктурного анализа, молекула амилозы свернута в спираль.

Внутри спиралевой молекулы остается канал диаметром около 0,5 нм, в котором

могут располагаться подходящие по размеру молекулы, образуя особого типа

комплексы – так называемые соединения включения. Одним из них является

упомянутое ранее соединение амилозы с йодом синего цвета. Молекула

аминопектина, в отличие от амилозы, имеет разветвленное строение,

приближающееся к шарообразной форме. Определенная физическими методами

молекулярная масса амилопектина имеет величину порядка 10 - это значит, что

степень полимеризации равна примерно 6000. Подвергая крахмал гидролизу

кислотами, можно получить глюкозу в виде чистого кристаллического препарата

или в виде патоки – окрашенного некристаллизующегося сиропа. Наибольшее

значение крахмал имеет в качестве пищевого продукта: в виде хлеба, картофеля,

круп, являясь главным источником углеводов в нашем рационе питания.

Значительные количества крахмала употребляются для проклеивания (шлихтования

) тканей, склеивания бумаги и картона, производства канцелярского декстринового

клея. В аналитической химии крахмал служит индикатором в йодометрическом методе

титрования.

Целлюлоза представляет собой полисахарид, построенный из глюкозных

звеньев. Ее строение напоминает строение амилозы, т.е. она тоже состоит из

остатков глюкозы, но связаны они между собой β-гликозидными связями, а не

α-гликозидными, как в амилозе.

Молекулярная масса целлюлозы очень велика – порядка 500 тыс., она может

достигать и нескольких миллионов, т.е. в приведенной формуле n равно десяткам

тысяч. Клетчатка - главный «строительный материал» растений, из которого

состоят стенки растительных клеток. Целлюлоза не плавится и не переходит в

парообразное состояние: при нагревании примерно до 350°С она разлагается –

обугливается. Она нерастворима в воде и большинстве других неорганических и

органических растворителей. Нерастворимость целлюлозы объясняют тем, что ее

волокна представляют собой как бы «пучки» расположенных параллельно нитевидных

молекул, связанные множеством водородных связей, которые образуются в

результате взаимодействия гидроксильных групп. Внутрь подобного «пучка»

растворитель проникнуть не может, а следовательно, не происходит и отрыва

молекул друг от друга