Строение карбоксильной группы

Карбоксильная группа сочетает в себе две функциональные группы – карбонил >C=O и гидроксил -OH, взаимно влияющие друг на друга:

                                Для насыщенных монокарбоновых кислот характерна высокая химическая активность. Это определяется, главным образом, реакциями карбоксильной группы (разрыв связей O - H или C - O), а также реакциями замещения H -атомов при α-С атоме.

Химические свойства предельных карбоновых кислот.

-Сила кислот уменьшается в ряду: H - COOH > CH ₃ - COOH > CH ₃ - CH ₂ - COOH

а) изменяют окраску индикаторов, лакмус краснеет

б) взаимодействуют с металлами до H ₂: 2R-COOH + 2Na → 2R-COONa + H₂↑

в) взаимодействуют с основными оксидами и основаниями:

2R-COOH + CaO → (R-COO)₂Ca + H₂O

R-COOH + NaOH → R-COONa + H₂O

г) Взаимодействуют с солями слабых кислот: R-COOH + NaHCO₃ → R-COONa + H₂O + CO₂↑

Соли карбоновых кислот разлагаются сильными минеральными кислотами и водой:

R-COONa + H С l → NaCl + R-COOH

R-COONa + H₂O → NaOH + R-COOH

Например:

 

карбоновые кислоты образуют функциональные производные:

а) со спиртами образуют сложные эфиры:

или

нитрил

II. Свойства, обусловленные радикалом

1.По месту разрыва связи С-H дают реакции замещения в α- положении:

При появлении атома галогена в радикале сила кислот нарастает.

Особенности муравьиной кислоты H - COOH:

 

 Муравьиная кислота обладает двойственной природой свойств, так как представляет собой сочетание двух функциональных групп: карбоксильной и альдегидной.

1. Обладает общими свойствами кислот.

2. Как альдегид:

а) даёт реакцию «серебряного зеркала»:

 б) вступает в реакцию с гидроксидом меди(II):

      H-COOH + 2Cu(OH)₂ ^t → Cu₂O↓ + CO₂↑ + 3H₂O

в) окисляется хлором:

    H-COOH + Cl₂ → CO₂ + 2HCl

3. Особые свойства:

а) разлагается при нагревании в присутствии серной кислоты:

    HCOOH ^{t , H 2 SO 4} → CO↑ + H₂O

б) не образует ангидрида.

Получение карбоновых кислот

 Общие способы

I.Окисление 1) алканов

2CH₄ + + 3O₂ ^{t , kat} → 2HCOOH + 2H₂O

метан муравьиная кислота

2CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + 5O₂ ^t,kat,p → 4CH₃COOH + 2H₂O

н-бутан уксусная кислота

2) алкенов:

CH₂=CH₂ + O₂ ^t,kat → CH₃COOH

этилен

СH₃-C≡C- СH₃ + 8KMnO₄ + 12H₂SO₄ → 10CH₃-COOH + 4K₂SO₄ + 8MnSO₄ + 12H₂O

3) алкинов:

СH₃-CH=CH-СH₂ -СH₃+ KMnO₄ + 1H₂SO₄ →

4) окисление гомологов бензола (получение бензойной кислоты):

5C₆H₅-CH₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ → 5C₆H₅-COOH + 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ + 14H₂O

5. окисление первичных спиртов, альдегидов и кетонов:

R-CH₂-OH → R-COH → R-COOH

II. Гидролиз

1) солей карбоновых кислот: R-COONa + H₂О → R-COOH + NaOH или

                                         R-COONa + HCl → R-COOH + NaCl

2) сложных эфиров:

 

Ангидридов карбоновых кислот:

(R-CO)₂O + H₂O → 2 R-COOH

4) гидролиз галогенангидридов карбоновых кислот: С H₃-CO-Cl + H₂ О → С H₃-COOH + HCl или

щелочной гидролиз:

 

 

5) гидролиз амидов:

С H₃-CO-NH₂ + H₂ О → С H₃-COONH₄

С H₃-COONH₄ + HCl → С H₃-COOH + NH₄Cl

 

6) гидролиз нитрилов (цианидов):

R-Br + NaC≡N → R- C≡N +NaBr

 R- C≡N +2H₂ О → С H₃-COONH₄

С H₃-COONH₄ + HCl → С H₃-COOH + NH₄Cl