Одноосновные карбоновые кислоты. Способы получения кислот.

1.Окисление первичных спиртов, альдегидов.

2. Щелочной гидролиз тригалогеналкилов с геминальным положением галогенов

• Если в молекуле тригалогеналкила все три атома галогена находятся при одном атоме углерода (геминальное положение), то при воздействии щёлочью образуется неустойчивый трёхатомный спирт. При образовании этого спирта каждый атом галогена

замещается на гидроксигруппу.

• Две, а тем более, три гидроксигруппы не могут соседствовать при одном углероде, поэтому происходит выделение молекулы воды (дегидратация) и образуется карбоновая кислота.

 

 

3. Гидролиз нитрилов Нитрилы образуются при взаимодействии моногалогеналкила и соли синильной кислоты. Гидролиз нитрилов идет в две стадии. Вначале по месту разрыва кратной связи присоединяется одна молекула воды, в результате чего образуются амиды.

Дальнейший гидролиз амидов приводит к карбоновым кислотам:

4. Оксо-синтез

• Присоединение к алкенам воды и окиси углерода приводит к получению смеси изомеров карбоновых кислот.

5. Синтез Гриньяра

При взаимодействии реактива Гриньяра (в нашем примере – метил-магний-бромида) с углекислым газом образуется неустойчивый сложный эфир, который в присутствии бромоводородной кислоты распадается до уксусной кислоты и бромида магния.

 

26. Химические свойства одноосновных предельных кислот

1. Диссоциация

2. Замещение водорода в карбоксильной группе.

Соли карбоновых кислот нестойкие. Легко гидрализуются, давая щелочную реакция.

3. Замещение гидроксила.

Галоген ангидрид – нестойкое соединение, легко гидрализуется.

4. Взаимодействие со спиртами (этерификация)

5. Образование ангидридов.

6. Образование амидов.

7. Реакция замещения водорода в радикале.

 

27. Непредельные кислоты и их химические свойства.

Ненасыщенными монокарбоновыми кислотами называют монокарбоновые кислоты, содержащие в углеводородном радикале кратную связь.

К наиболее значимым непредельным дикарбоновым кислотам относятся малеиновая и фумаровая кислоты, являющиеся геометрическими изомерами бутен-2-диовой кислоты:

Также к непредельным карбоновым кислотам относятся некоторые высшие жирные кислоты (олеиновая, линолевая, стеариновая и др.). см. вопрос по ним

Изомерия

1. Изомерия углеродного скелета (кротоновая и метакриловая кислота)

2. Изомерия положения двойной связи (кротоновая и винил-уксусная кислота)

3. Геометрическая изомерия (фумаровая и малеиновая кислота)

Методы получения

Получение одноосновных непредельных кислот

1. Мягкое окисление непредельных спиртов или альдегидов

 

 

 

3. Гидролиз нитрилов непредельных кислот

 

Непредельные двуосновные:

1. Дегидратация яблочной кислоты

2. Из динитрилов:

В целом, свойства непредельных кислот обусловлены двумя факторами – двойной связью и карбоксильной группой. Реакции по двойной связи по существу мало отличаются от свойств алкенов. Так, по двойной связи идут реакции присоединения, окисления и полимеризации. В отношении реакций присоединения есть одна важная особенность: присоединение галогеноводородов и воды идёт ПРОТИВ ПРАВИЛА МАРКОВНИКОВА!

1. РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ

водорода

 

 галогенводорода

 

 2. ОКИСЛЕНИЕ

 

3. ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ

 

 

4. ОБРАЗОВАНИЕ СОЛЕЙ

H2C=CH-CH2-COOH + NaOH → H2C=CH-CH2-COONa + H2O

винил-уксусная к.                           винилацетат натрия

5. ОБРАЗОВАНИЕ ГАЛОГЕНАНГИДРИДОВ

 

7) ОБРАЗОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО АНГИДРИДА

 

 

+ 8. образование сложных эфиров со спиртами

28. Дикарбоновые кислоты.

Карбоновые кислоты - это производные углеводоро дов, имеющие в своем составе

одну или несколько карбоксиль ных групп. Общая формула карбоновых кислот - R-COOH. Карбоксильная группа в свою очередь состоит из

карбонильной (>С=О) и гидроксильной (-ОН) групп В зависимости от количества карбоксильных групп карбоновые кислоты делят на

одноосновные(монокарбоновые), двухосновные(дикарбоно вые) и многоосновные кислоты. Это орг.соединения содержа щие две карбоксильные групп пы. Двухосновные кислоты

НООС-СООН щавелевая (этандиовая)

НООС-СН2-СООН малоновая пропандиовая

НООС-СН2-СН2-СООН янтарная (бутандиовая)

НООС-СН2-СН2-СН2-СООН пентандиовая, глутаровая

ПОЛУЧЕНИЕ:

1)окисление 2хатомных спиртов CH2(OH)- CH2(OH)→[O],-H2O→COH-COH→[O]→COOH-COOH

2)из дигалогенпроизводных Cl-CH2-CH2-Cl + 2NaOH→HOOC-CH2-CH2-COOH+2NaCl

ХИМИЧЕСКИЕ СВ-ВА

1) образование кислых и средних солей

COOH-COOH→(+NaOH,-H2O)→ COONa-COOH→(+NaOH,-H2O)→ COONa-COONa

2)декарбоксилирование

COOH-COOH→CO2+HCOOH

COOH-CH2-COOH→CO2+CH3COOH

3)образование сложных эфиров со спиртами по аналогии с солями

COOH-CH2-COOH+2C2H5O→CO(O-C2H5)-CH2-CO(O-C2H5)+H2O

6) образование амидов

СООН-CH2-CH2-COOH+2NH3→ СООNH4-CH2-CH2-COONH4→(-H2O)→ СОNH2-CH2-CH2-CONH2

7) образование внутреннего ангидрида

янтарная кислота ----- янарный ангидрид+вода

 

29. Гидроксикислоты. Их химические свойства.

 

Производные карбоновых кислот, в составе которых есть одна или несколько гидроксильных групп

ПОЛУЧЕНИЕ:

1) мягкое окисление двухатомных спиртов

 

 

2) восстановление кето-кислот

 

3) гидратация непредельных карбоновых кислот

 

 

ХИМИЧЕСКИЕ СОВЙСТВА. Для гидроксикарбоновых кислот характерны свойства на карбоксильную и спиртовую группу.

По карбоксильной группе характерно образование солей, сложных эфиров, галогенангидридов, амидов. По гидроксильной группе проявляются спиртовые свойства (взаимодействие со щелочными металлами, спиртами, пентахлоридом фосфора). Следует указать, что в реакции с одним и тем же реагентом могут вступить обе химических группы. НАПРИМЕР:

 

30. Реакция разложения лимонной кислоты.

Лимонная кислота — трёхосновная карбоновая кислота.

При нагревании до 175°С она разлагается на аконитовую кислоту

и воду: НООС-СН2-С(ОН)(СООН)-СН2-СООН →

НООС-СН2-С(СООН)=СН-СООН + H2О

Под действие серной кислоты лимонная кислота как α-гидроксикислота разлагается с образованием ацетондикарбоновой и муравьиной кислот. Ацетондикарбоновая кислота легко подвергается декарбоксилированию с образованием ацетона. Муравьиная кислота в этих условиях разлагается на монооксид углерода и воду.

 

31. Специфические свойства оксикислот.

СМОТРИ 29 ВОПРОС!!!!!!!

 

32. Кетокислоты. Кето-енольная таутомерия.

альдегидокислота!!!!

ОксОкислоты - соединения, содержащие карбоксильную и карбонильную (кето) группы. Кетокислоты содержат карбонильную группу НЕ В КРАЙНЕМ положении.

Альдегидо- и кетокислоты вступают в реакции, характерные для карбоксильных и карбонильных функциональных групп.

Различают α, β, γ в зависимости от расположения карбонильной группы.

 

Таутомерия – быстрая обратимая структурная изомерия, образующая цикличные формы простых углеводов.

Кето-енольная таутомерия. В водных растворах возможна спонтанная перегруппировка, приводящая к образованию, так называемой, енольной формы по следующей схеме →→→→

Большинство оксо-кислот соединений существуют преимущественно в кетонной форме. Содержание енольной формы возрастает с увеличением кислотности соединения, а также в случае дополнительной стабилизации енольной формы за счет водородной связи или за счет сопряжения. Рассмотрим пример таутомерии пировиноградной кислоты:

В водных растворах подавляющее большинство молекул пировиноградной кислоты находится в кето-форме. Однако в живых клетках енольная форма ПВК имеет огромное значение в реакции образования АТФ.

ПОЛУЧЕНИЕ:

1. Окисление гликолей:                             2. Окисление гидроксикарбоновых кислот:

 

 

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Так как оксо-кислоты содержат две функциональные группы, то и химические свойства связаны с реакционной способностью карбонильной и карбоксильной групп.

Они образуют соли, сложные эфиры, амиды, оксимы, гидразоны и т.д. При восстановлении превращаются в гидроксикислоты (+Н2).

Особенностью α- и β-оксокислот является их способность к декарбоксилированию при нагревании:

 

33. Высшие предельные и непредельные жирные кислоты.

Высшие жирные кислоты (ВЖК) – это карбоновые кислоты, содержащие более 10 атомов углерода. Они обозначаются термином «жирные» по той причине, что при длинном углеводородном радикале становятся выраженными гидрофобные свойства, и такие кислоты, подобно жирам, не растворяются в воде.

Природные ВЖК практически все имеют линейное (неразветвлённое) строение. Прямолинейная ориентация в пространстве характерна для предельных жирных кислот. Если в молекуле появляется двойная связь в цис-форме, то молекула изгибается в месте этой связи.

ПОЛУЧЕНИЕ.

Практически все жирные кислоты имеют природное происхождение. Основной метод их получения – гидролиз триглицеридов:

 

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Для жирных кислот, в принципе, характерны свойства обычных карбоновых кислот. Однако их химическая активность снижается по мере удлинения цепи радикала. Во-первых, ослабляются кислотные свойства, во-вторых, увеличивается их гидрофобность. Длинноцепочечниые кислоты почти не способны к диссоциации.

Взаимодействие жирных кислот со щелочами:

 

В результате образуется соль, которая хорошо диссоциирует в воде:

Амфифильность – это способность молекул проявлять одновременно

гидрофильные и гидрофобные свойства.

 

Соли ВЖК называются мылами. Мыла делятся на растворимые в воде (натриевые, калиевые, аммониевые) и нерастворимые (металлические мыла — соли Са, Mg, Ва, Рb, Ni, Мn, Al и др.).

 

 

Поэтому в жёсткой воде моющая способность мыла снижается.

На растворимость мыла в воде влияет и температура. Так, в тёплой воде мыла хорошо растворимы, а в холодной могут выпадать в осадок из-за образования конгломератов С17Н35СООН * С17Н35СООNa.

 

34. Простые и сложные эфиры. Получение и свойства.

Простой эфир – органическое соединение, в молекулах которого два углеводородных радикала связаны кислородом.

Сложный эфир – органическое соединение, производное карбоновых или минеральных кислот, в которых гидроксильная группа -ОН замещена на спиртовой остаток.

Простые эфиры образуются в результате взаимодействия двух молекул спирта.

 

 

Сложные эфиры образуются при взаимодействии молекул спирта и кислоты.

Свойства:

Простые эфиры – бесцветные, подвижные, легкокипящие жидкости с характерным запахом. Эфиры малорастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях и сами растворяют органические соединения. Простые эфиры химически инертны. Их характерные реакции на примере диэтилового эфира:

 

Сложные эфиры – летучие, бесцветные жидкости, с характерным фруктовым запахом (низшие кислоты), у высших – бесцветные, твёрдые вещества.

1. Кислый или щелочной гидролиз:

2. Восстановление:

35. Строение триглицерида. Омыление жира. Гидрогенизация жира. Прогоркание жира. Мыла растворимые и нерастворимые.

Триглицериды – сложные эфиры глицерина и жирных кислот. Относятся к простым липидам. Условно подразделяются на жиры (животные) и масла (растительные).

Строение:  

      где R – остаток жирной кислоты

 

Омыление щелочью: эта реакция хорошо протекает при воздействии на жиры водно-спиртовогораствора щёлочи при нагревании. Это является методом получения мыла.

 

Омыление водой (гидролиз????):

Гидрогенизация (ГИДРИРОВАНИЕ) жира:

Возможна в отношении жиров, содержащих остатки непредельных жирных кислот. В результате присоединения водорода по двойным связям жирнокислотные остатки становятся насыщенными. Поэтому изменяется и агрегатное состояние вещества – жидкое масло становится твёрдым жиром.

 

Прогоркание жира:

Прогоркание – это результат окисления жиров под действием кислорода,содержащегося в воздухе (автоокисление). Первая стадия — образование перекисных радикалов при атаке молекулярным О2 углеводородных остатков как насыщенных, так и ненасыщенных жирных кислот. Реакция катализируется светом, теплом и соединениями, образующими свободные радикалы (пероксиды, переходные металлы). Перекисные радикалы начинают цепные реакции, а также распадаются с образованием ряда вторичных производных —гидроксикислот, эпоксидов, кетонов и альдегидов.

 

Мыла:

Соли ВЖК называются мылами. Мыла делятся на растворимые в воде (натриевые, калиевые, аммониевые) и нерастворимые (металлические мыла — соли Са, Mg, Ва, Рb, Ni, Мn, Al и др.).

 

36. Фосфолипиды. Строение серинфосфатида, лецитина, кефалина.

Фосфолипи́ды — сложные липиды, производные фосфатидной кислоты. Содержат глицерин, два остатка ЖК и остаток фосфорной кислоты.

Глицерофосфолипиды различаются по тому, какая молекула связывается с фосфатидной кислотой через остаток фосфорной кислоты. Это может быть либо аминоспирт, либо инозитол.

 

Аминоспирт образует с остатком фосфорной кислоты фосфоэфирную связь.