Глава 28. Карбонильные соединения (оксосоединения)

 

Номенклатура и изомерия

Органические соединения, в молекуле которых имеется карбо­нильная группа , называют карбонильными соединениями, или оксосоединениями. Они делятся на две родственные группы – аль­дегиды и кетоны.

В молекулах альдегидов карбонильная группа связана с атомами водорода или с одним углеводородным радика­лом:

метан аль этан аль

а в молекулах кетонов – с двумя углеводородными радикалами:

Для альдегидов часто используют тривиальные названия, например формальдегид Н₂С=О. По международной но­менклатуре названия альдегидов образуют, прибавляя окончание - аль к названию углеводорода с самой длинной углеродной цепью, включающей карбонильную группу, от которой и начинают нумера­цию цепи.

Кетоны часто называют по наименованию радикалов, связан­ных с карбонильной группой, например метилэтилкетон СН₃-СО-СН₂-СН₃. По международной номенклатуре к назва­нию предельного углеводорода добавляют окончание - он и указы­вают номер атома углерода, связанного с карбонильным кислоро­дом. Нумерацию начинают с ближайшего к карбонильной группе конца цепи, например: метилэтилкетон – это то же самое, что бутанон-2.

Углеводородные радикалы могут быть алифатическими (насы­щенными или ненасыщенными), алициклическими и ароматически­ми.

В молекуле кетона радикалы могут быть одинаковыми или раз­ными. Поэтому кетоны, как и простые эфиры, бывают симметрич­ные и смешанные.

Рассмотрим только алифатические карбонильные соедине­ния. Общая формула предельных альдегидов и кетонов С_nН_2nО.

В карбонильной группе связь между атомами углеро­да и кислорода – двойная. Атом углерода находится в состоянии sр²-гибридизации и образует 3 δ-связи (две связи С-Н и одну связь С-О), которые располагаются в одной плоскости под углом 120º друг к другу, π-связь С-O образована при перекрывании негибрид­ных 2p-орбиталей атомов углерода и кислорода. Двойная связь С=О является сочетанием одной σ- и одной π-связей. В силу большей электроотрицательности атома кислорода электронная плотность двойной связи смещена в сторону атома кислорода:

Полярность связи С=О сказывается на физических и химических свойствах карбонильных соединений.

Изомерия альдегидов связана только со строением углеродного скелета, например:

Изомерия кетонов связана со строением углеродного скелета и с по­ложением карбонильной группы, например:

Кроме того, альдегиды и кетоны с одинаковым числом атомов угле­рода изомерны друг другу, например ацетон и пропаналь или глюко­за и фруктоза.

Физические свойства

Карбонильные соединения не образуют водородных связей, поскольку в их молекулах нет атомов водоро­да с положительным зарядом. По этой причине температуры кипе­ния альдегидов и кетонов значительно ниже, чем соответствую­щих спиртов. Низшие альдегиды и кетоны – легкокипящие жидкости (формальдегид – газ) с резким запахом, хорошо рас­творимы в воде.

Получение

1. Гидратация алкинов. Из ацетилена получают аль­дегид, из его гомологов – кетоны:

Из-за своей относительной дороговизны, а также из-за того, что: получаемые соединения загрязнены токсичными соединениями ртути, в настоящее время этот способ находит ограниченное применение.

2. Общий способ получения карбонильных соединений – окисление спиртов. В качестве окислителя можно использовать не только дихромат или перманганат калия, но и другие соединения, например, оксид меди (II) при нагревании:

3. При щелочном гидролизе дигалогеналканов, содержащих два атома галогена при одном атоме углерода, образуются двухатомные спирты, в которых две группы ОН соединены с одним атомом углерода. Эти вещества неустойчивы и отщепляют воду, превращаясь в карбонильные соединения:

4. Дегидрирование спиртов. Одним из промышленных способов получения альдегидов и кетонов является дегидрирование спиртов в газовой фазе над металлическими медью, серебром, хромом, никелем, оксидом цинка и др., например:

5. Окисление алкенов. Альдегиды и кетоны получают окислением углеводородов ряда этилена кислородом воздуха в присутствии хлоридов палладия (II) и меди. (II), например:

Этим экономичным способом в промышленности получают низшие альдегиды и кетоны.

6. Простейший кетон – ацетон – получают кумольным мето­дом вместе с фенолом.

Химические свойства

Химические свойства альдегидов и кетонов определяются тем, что в состав их молекул входит карбонильная группа с полярной двойной связью.

Альдегиды и кетоны – химически активные со­единения, которые склонны к реакциям присоединения по связи С=О. Эти реакции протекают по механизму нуклеофильного присое­динения, обозначается A_N (от англ. addition nucleophilic). Активность альдегидов и кетонов в реакциях присоединения определяется вели­чиной положительного заряда δ+ на атоме углерода в карбонильной группе. Электронодонорные группы, связанные с группой СО, уменьшают величину этого заряда. Карбонильная группа кетонов связана с двумя углеводородными радикалами (которые являются электронодонорными группами), поэтому кетоны менее активны, чем альдегиды (в которых группа СО связана только с одним ради­калом). Самый активный из альдегидов – формальдегид Н₂СО.

Важнейшие реакции присоединения:

1. Присоединение водорода (восстановление). При взаимодейст­вии альдегидов с водородом получаются первичные спирты:

Кетоны в аналогичной реакции дают вторичные спирты. В лабораторных условиях для восстановления карбо­нильных соединений используют алюмогидрид лития LiAlH₄.

2.Присоединение циановодородной (синильной) кислоты:

Образовавшееся соединение содержит на один атом углерода боль­ше, чем исходный альдегид или кетон, поэтому подобные реакции используют для удлинения углеродной цепи.

3. Взаимодействие со спиртами. Альдегиды могут взаимодейст­вовать с одной или двумя молекулами спирта, образуя соответст­венно полуацетали и ацетали.

Полуацеталями называют соединения, содержащие при одном атоме углерода гидроксильную и алкоксильную (OR) группы. Ацетали – это соединения, содержащие при одном атоме углерода две алкоксильные группы:

Реакцию получения ацеталей широко используют в органических синтезах для «защиты» активной альдегидной группы от нежелательных реакций:

Особенно важное значение подобные реакции имеют в химии уг­леводов.

4. Присоединение гидросульфитов служит для выделения альдегидов из смесей с другими веществами и для получения их в чистом виде, поскольку полученное сульфопроизводное очень легко гидролизуется:

5. Присоединение реактива Гриньяра. В органическом синтезе часто используют реактив Гриньяра – одно из простейших металлоорганических соединений. При добавлении раствора галогеналкана в диэтиловом эфире к магниевой стружке легко происходит экзотермическая реакция, магний переходит в раствор и образуется реактив Гриньяра:

где R – алкильный или арильный радикал, X – галоген.

а) Взаимодействием реактива Гриньяра с формальдегидом мож­но получить практически любой первичный спирт (кроме метанола). Для этого продукт присоединения реактива Гриньяра гидролизуют водой:

б) При использовании любых других алифатических альдегидов могут быть получены вторичные спирты:

в) Взаимодействием реактивов Гриньяра с кетонами получают третичные спирты:

6. Присоединение воды. Альдегиды в водных растворах сущест­вуют в виде гидратных форм, образующихся в результате присоеди­нения воды к карбонильной группе:

Реакция обратима, положение равновесия зависит от реакцион­ной способности карбонильного соединения. Например, формальде­гид гидратирован на 100%, менее активный ацетальдегид – только на 51%. Кетоны в водных растворах практически не гидратируются.

Реакции окисления. Альдегиды и кетоны по-разному относятся к действию окислителей. Альдегиды легко (значительно легче, чем спирты) окисляются в соответствующие карбоновые кислоты. Для их окисления можно использовать такие мягкие окислители, как ок­сид серебра и гидроксид меди (II).

Кетоны к действию окислителей инертны, в частности, они не окисляются кислородом воздуха. Кетоны реагируют только с очень сильными окислителями, способными разорвать связи С–С в их молекуле.

7. Реакция «серебряного зеркала» – это окисление альдегидов аммиачным раствором оксида серебра. В водном растворе аммиака оксид серебра образует комплексное соединение [Ag(NH₃)₂]OH, при действии которого на альдегид происходит окислительно-восстановительная реакция с образованием соли аммония:

Иногда эту реакцию записывают в упрощенном виде:

8. При окислении альдегидов гидроксидом меди (II) последний превращается в желтый гидроксид меди (I), который при нагревании разлагается с образованием оксида меди (I) красного цвета:

Данная реакция и реакция серебряного зеркала являются качественными реакциями на альдегиды.

9. Реакции поликонденсации. Для альдегидов характерны реакции поликонденсации – см. схему реакции фенола с формальдегидом.

 

Применение

Формальдегид – газ с резким раздражающим запа­хом. 40% водный раствор формальдегида называется формалином. Формальдегид получают в промышленности в круп­ных масштабах окислением метана или метанола. При нагревании формальдегида с аммиаком А.М. Бутлеров синтезировал гексаметилентетрамин (урот­ропин, сухое горючее):

6СН₂О + 4 NН₃ → (СН₂)₆N₄ + 6Н₂О

Уротропин применяется в медицине как противовос­палительное средство, используется в больших количе­ствах в производстве полимеров, взрывчатых веществ.

Формальдегид обладает бактерицидным действием и применяется в качестве дезинфицирующего средства для обработки зерно- и овощехранилищ, для протравли­вания семян, для консервации анатомических препара­тов. На основе реакции поликонденсации формальдегида с фенолом получают фенолформальдегидные смолы, с мочевиной – карбамидные смолы.

Ацетальдегид – легкокипящая жидкость (темпера­тура кипения 21°С) с запахом зеленой листвы. Применя­ется для получения многих органических соединений уксусной кислоты, этилацетата, хлороформа и др.

Ацетон – бесцветная жидкость с характерным запа­хом, смешивается с водой во всех Соотношениях, хороший растворитель органических веществ. Основным способом синтеза ацетона является кумольный метод совместного получения фенола и ацетона. Ацетон используют как растворитель лаков, красок, в производстве ацетатного волокна, бездымного пороха и других химических продуктов.

 

 

Глава 29. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Номенклатура и изомерия

Карбоновыми кислотами называют соединения, содержащие карбоксильную группу

По числу карбоксильных групп карбоновые ки­слоты делят на монокарбоновые, или одноосновные (одна группа –СООН), дикарбоновые, или двухосновные (две группы –СООН) и т.д. В зависимости от строения углеводородного радикала, с кото­рым связана карбоксильная группа, карбоновые кислоты бывают алифатическими (например, уксусная или акриловая), алициклическими (например, циклогексанкарбоновая) или ароматическими (бензойная, фталевая).

В основе названий карбоновых кислот лежат на­звания соответствующих углеводородов. Наличие карбоксильной группы отражается окончанием -овая кислота. Низшие карбоновые кислоты часто имеют тривиальные названия: муравьиная, уксусная, масляная и др.

Углеводородную цепь нумеруют начиная с атома углерода кар­боксильной группы, например:

Часто карбоксильную группу рассматривают как заместитель в молекуле углеводорода. При этом в названии употребляют словосо­четание «карбоновая кислота» и в нумерацию атомов углерода цепи атом углерода карбоксильной группы не включают:

Названия дикарбоновых кислот производят от названия соответ­ствующего углеводорода с добавлением суффикса «диовая» и слова «кислота». Например, этандиовая кислота (НООС-СООН).

При рассмотрении карбоксильной группы как заместителя, на­звание двухосновной кислоты производят от названия углеводород­ного радикала с добавлением словосочетания «дикарбоновая кисло­та». Например, малоновую кислоту (НООС-СН₂-СООН) называют метандикарбоновой кислотой.

 

Если в углеводородном радикале карбоновых кислот атом (ато­мы) водорода замещен на другие функциональные группы, то такие кислоты называют гетерофункциональными. Среди них различают галогенкарбоновые (например, СН₂Сl–СООН), нитрокислоты (на­пример, NO₂–C₆H₄COOH), аминокислоты, оксикислоты (например, молочная СН₃–СН(ОН)–СООН) и др.

Карбоновые кислоты с числом атомов углерода выше 6 называ­ют высшими (жирными) кислотами. Название «жирные» эти кисло­ты получили потому, что большинство из них могут быть выделены из жиров.

Карбоксильная группа –СООН состоит из карбониль­ной группы –С=О и гидроксильной группы –ОН. Свойства карбок­сильной группы отличаются от свойств составляющих ее групп, ко­торые оказывают взаимное влияние друг на друга. В группе СО атом углерода несет частичный положительный заряд и притягивает к себе неподеленную электронную пару атома кислорода в группе ОН. При этом электронная плотность на атоме кислорода уменьшается, и связь О–Н ослабляется:

В свою очередь, группа ОН «гасит» положительный заряд на группе СО, которая из-за этого теряет способность к реакциям присоедине­ния, характерным для карбонильных соединений.

Карбоновые кислоты не единственный (хо­тя и самый многочисленный) класс органических веществ, обладающих ки­слотными свойствами; кислотные свойства имеет фенолы, пятичленный азотсодержащий гетероцикл пиррол.

Очень сильными органическими кислотами являются сульфокислоты – соединения, содержащие сульфогруппу –SO₃H (например, метансульфокислота CH₃SO₃H). Особенно важное значение имеют сульфокислоты аро­матического ряда и их производные. Они являются промежуточными про­дуктами для синтеза различных органических веществ.

У карбоновых кислот возможны следующие виды изомерии:

1. Изомерия углеродной цепи. Она начинается с бутановой кисло­ты (С₃Н₇СООН), которая существует в виде двух изомеров:

2. Изомерия положения кратной связи, например:

3. Цис- транс- изомерия, например.

4. Межклассовая изомерия: например, масляной кислоте (СН₃СН₂СН₂СООН) изомерны метиловый эфир пропановой кисло­ты (СН₃СН₂-СО-О-СН₃) и этиловый эфир уксусной кислоты (СН₃-СО-О-СН₂СН₃).

5. У гетерофункциональных кислот имеется изомерия, связанная с положением функциональных групп, например, существуют три изомера хлормасляной кислоты:

Для гетерофункциональных кислот возможна также оптическая изомерия (например, оптические изомеры молочной кислоты или аминокислот).

Физические свойства

Насыщенные алифатические монокарбоновые кислоты образуют гомологический ряд, который характери­зуется общей формулой C_nH_2n+1COOH. Низшие члены этого ряда при обычных условиях представляют собой жидкости, обладающие характерным острым запахом. Например, этановая (уксусная) ки­слота имеет характерный «уксусный» запах. Безводная уксусная ки­слота при комнатной температуре представляет собой жидкость; при 17 °С она замерзает, превращаясь в льдистое вещество, которое по­лучило название «ледяная» уксусная кислота. Средние представите­ли этого гомологического ряда – вязкие, «маслообразные» жидко­сти; начиная с С₁₀ – твердые вещества.

Кислоты, содержащие 1-3 атома углерода, неограниченно сме­шиваются с водой. С дальнейшим ростом углеводородного радикала растворимость монокарбоновых кислот уменьшается, твердые высшие жирные кислоты в воде не растворяются.

В жидком состоянии и в неводных растворах молекулы монокар­боновых кислот димеризуются в результате образования между ни­ми водородных связей. Это объясняет гораздо более вы­сокие температуры кипения карбоновых кислот по сравнению со спиртами и альдегидами с тем же числом атомов углерода; температуры плавления и кипения с ростом молекулярной массы возрастают.

При одной и той же длине углеводородного радикала температуры плавления (и кипения) зависят от наличия кратных связей – сростом их числа соответствующие температуры уменьшаются.Ненасыщенные кислоты при комнатной температуре являются, как правило, жидкостями. Все дикарбоновые и ароматические кислоты при комнатной тем­пературе – кристаллические вещества.

Получение

1. Окисление первичных спиртов – общий способ получения карбоновых кислот. В качестве окислителей при­меняют КМnО₄ и К₂Сr₂O₇.

2. Другой общий способ – гидролиз галогензамещенных углево­дородов, содержащих три атома галогена у одного атома углеро­да. При этом образуются спирты, содержащие три группы ОН у одного атома углерода, такие спирты неустойчивы и отщепляют воду с образованием карбоновой кислоты:

3. Получение карбоновых кислот из цианидов (нитрилов) - это важный способ, позволяющий наращивать углеродную цепь при по­лучении исходного цианида. Дополнительный атом углерода вводят в состав молекулы, используя реакцию замещения галогена в моле­куле галогенуглеводорода цианидом натрия, например:

Образующийся нитрил уксусной кислоты (ацетонитрил, или метил-цианид) при нагревании гидролизуется с образованием ацетата аммония:

При подкислении раствора выделяется кислота:

5. Гидролиз сложных эфиров:

6. Гидролиз ангидридов кислот:

7. Для отдельных кислот существуют специфические способы получения.

Муравьиную кислоту получают нагреванием оксида углерода (II) спорошкообразным гидроксидом натрия под давлением и обработ­кой полученного формиата натрия сильной кислотой:

Уксусную кислоту получают каталитическим окислением бутана кислородом воздуха:

Для получения бензойной кислоты можно использовать окисле­ние монозамещенных гомологов бензола кислым раствором перманганата калия:

Кроме того, бензойную кислоту можно получить из бензальдегида с помощью реакции Канниццаро. В этой реакции бензальдегид обрабатывают 40-60%-ным раствором гидроксида натрия при ком­натной температуре. Одновременное окисление и восстановление приводит к образованию бензойной кислоты и бензилового спирта:

 

Химические свойства

Карбоновые кислоты – более сильные кислоты, чем спирты, поскольку атом водорода в карбоксильной группе обладает повышенной подвижностью благодаря влиянию группы –СО. В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют:

Тем не менее, из-за ковалентного характера молекул карбоновых кислот указанное выше равновесие диссоциации достаточно сильно сдвинуто влево. Таким образом, - карбоновые кислоты – это, как правило, слабые кислоты. Например, уксусная кислота характеризу­ется константой диссоциации К_а = 1,7*10^-5.

Заместители, присутствующие в молекуле карбоновой кислоты, сильно влияют на ее кислотность вследствие оказываемого ими ин­дуктивного эффекта. Такие заместители, как хлор или фенильный радикал, оттягивают на себя электронную плотность и, следователь­но, вызывают отрицательный индуктивный эффект (–I). Оттягивание электронной плотности от карбоксильного атома водорода приводит к повышению кислотности карбоновой кислоты. В отличие от этого такие заместители, как алкильные группы, обладают электронодонорными свойствами и создают положительный индуктивный эф­фект (+I). Они понижают кислотность.

Взаимное влияние атомов в молекулах дикарбоновых кислот при­водит к тому, что они являются более сильными, чем одноосновные.

1. Образование солей. Карбоновые кислоты обладают всеми свойствами обычных кислот. Они реагируют с активными металла­ми, основными оксидами, основаниями и солями слабых кислот:

Карбоновые кислоты – слабые, поэтому сильные минеральные кислоты вытесняют их из соответствующих солей:

Соли карбоновых кислот в водных растворах гидролизованы:

Отличие карбоновых кислот от минеральных заключается в возможности образования ряда функциональных производных.

2. Образование функциональных производных карбоновых ки­слот. При замещении группы ОН в карбоновых кислотах различ­ными группами (X) образуются функциональные производные кислот, имеющие общую формулу R–CO–X; здесь R обозначает алкильную либо арильную группу. Хотя нитрилы имеют другую общую формулу (R–CN), обычно их также рассматривают как производные карбоновых кислот, поскольку они могут быть по­лучены из этих кислот.

Хлорангидриды получают действием хлорида фосфора (V) на ки­слоты:

Ангидриды образуются из карбоновых кислот при действии водоотнимающих средств:

Сложные эфиры образуются при нагревании кислоты со спиртом в присутствии серной кислоты (обратимая реакция этерификации):

Механизм реакции этерификации установлен методом «меченых атомов».

Сложные эфиры можно также получить при взаимодействии хлорангидридов кислот и алкоголятов щелочных металлов:

Кроме того, амиды могут быть получены при нагревании аммо­нийных солей карбоновых кислот:

Реакции хлорангидридов карбоновых кислот с аммиаком приво­дят к образованию амидов:

При нагревании амидов в присутствии водоотнимающих средств они дегидратируются с образованием нитрилов:

Функциональные производные низших кислот – летучие жидко­сти (за исключением амидов, которые при обычных условиях – твердые вещества). Все они гидролизуются с образованием исход­ной кислоты:

В кислой среде эти реакции могут быть обратимы. Гидролиз в ще­лочной среде необратим и приводит к образованию солей карбоно­вых кислот, так:

3. Ряд свойств карбоновых кислот обусловлен наличием углево­дородного радикала. Так, при действии галогенов на кислоты в при­сутствии красного фосфора образуются галогензамещенные кисло­ты, причем на галоген замещается атом водорода при соседнем с карбоксильной группой атоме углерода (α-атоме):

Непредельные карбоновые кислоты способны к реакциям при­соединения:

Две последние реакции протекают против правила Марковникова,

Непредельные карбоновые кислоты и их производные способны к реакциям полимеризации:

4. Окислительно-восстановительные реакции карбоновых кислот.

Карбоновые кислоты при действии восстановителей в присутст­вии катализаторов способны превращаться в альдегиды, спирты и даже углеводороды:

Насыщенные карбоновые кислоты устойчивы к действию кон­центрированных серной и азотной кислот. Исключение составляет муравьиная кислота:

Муравьиная кислота НСООН отличается рядом особенностей, поскольку в ее составе есть альдегидная группа:

Муравьиная кислота – сильный восстановитель и легко окисляется до СО₂. Она дает реакцию «серебряного зеркала»:

или в упрощенном виде:

Кроме того, муравьиная кислота окисляется хлором

В атмосфере кислорода карбоновые кислоты окисляются до СО₂ и Н₂О:

5. Реакции декарбоксилирования. Насыщенные незамещенные монокарбоновые кислоты из-за большой прочности связи С-С при на­гревании декарбоксилируются с трудом. Для этого необходимо сплав­ление соли щелочного металла карбоновой кислоты со щелочью:

Появление электронодонорных заместителей в углеводородном радикале способствует реакции декарбоксилирования:

Двухосновные карбоновые кислоты легко отщепляют СО₂ при нагревании:

Применение

Насыщенные кислоты. Муравьиная кислота НСООН. Назва­ние связано с тем, что кислота содержится в выделениях муравьев. Широко применяется в фармацевтической и пищевой промышлен­ности.

Уксусная кислота СН₃СООН. Известна с глубокой древности, ее 5-10% растворы («столовый уксус») используют как вкусовую при­праву и консервант. Консервирующее действие кислоты связано с подавлением развития гнилостных бактерий и плесневых грибков. Для пищевых целей уксусную кислоту получают ферментативным брожением винного спирта:

Основную часть производимой уксусной кислоты используют для производства искусственных волокон на основе целлюлозы.

Пальмитиновая С₁₅Н₃₁СООН и стеариновая С₁₇Н₃₅СООН ки­слоты входят в состав животных жиров и растительных масел. На­триевые и калиевые соли этих кислот входят в состав мыла.

Щавелевая кислота НООС-СООН.Широко распространена в растительном мире. В виде солей (оксалатов) содержится в листьях щавеля, кислицы, ревеня. Качественной реакцией для обнаружения щавелевой кислоты и ее солей служит образование нерастворимого оксалата кальция:

Применяется в текстильной и кожевенной промышленности.

Малоновая кислота НООС-СН₂-СООН. Содержится в виде кальциевой соли в соке сахарной свеклы. Широко используется в фармацевтической промышленности.

Янтарная кислота НООС-СН₂-СН₂-СООН своим названием обязана тому, что содержится в янтаре (впервые выделена при сухой перегонке янтаря в XVI в.). Применяется в фармацевтической и тек­стильной промышленности, а также в производстве инсектицидов, смол, фотоматериалов.

Ненасыщенные кислоты. Характерной особенностью про­стейших ненасыщенных кислот – акриловой и метакриловой (СН₂=С(СН₃)-СООН) – является склонность к полимеризации. При полимеризации эфиров или нитрилов этих кислот получают ценные вещества. В частности, полиакрилонитрил – основа волок­на нитрон, используемого для производства лечебного белья.

Жирные ненасыщенные кислоты. Одной из наиболее распро­страненных во многих растениях и организмах животных является олеиновая кислота; она содержится в оливковом масле (от которого и произошло ее название), а также в свином жире. Особенно нужно подчеркнуть роль линоленовой и линоленовой кислот как соединений, незаменимых для человека (в организме они не могут быть синтези­рованы и должны поступать с пищей в количестве около 5 г в день).

По этой причине эти кислоты относят к так называемым незамени­мым жирным кислотам. Линолевая и линоленовая кислоты содер­жатся в основном в растительных маслах. Они способствуют сниже­нию содержания в крови холестерина – одного из факторов развития атеросклероза.

Ароматические кислоты. Бензойная кислота широко распро­странена в природе. Содержится в различных растительных смолах, ягодах клюквы, брусники, черники. Применяют в фармацевтической промышленности для синтеза душистых веществ и красителей, а также в качестве консерванта для пищевых продуктов. Фталевые кислоты находят широкое применение в производстве высокомоле­кулярных соединений.

Гетерофункциональные кислоты. Наиболее известные представители оксокислот – молочная, яблочная (гидроксибутандиовая), лимонная (2-гидроксипропан-1,2,3-трикарбоновая) и салициловая (2-гидроксибензойная).

Яб­лочная и лимонная кислоты являются метаболитами цикла Кребса, который также называют циклом лимон­ной кислоты. Молочная кислота образуется в мышцах человека и животных при интенсивной мышечной рабо­те. Молочная кислота образуется при молочнокислом брожении:

Такие процессы идут при квашении капусты, приго­товлении сыра, силосовании кормов. Молочная кислота используется как консервирую­щее средство в пищевой промышленности. Она применя­ется также в текстильной промышленности, в кожевен­ном производстве, как исходное вещество во многих син­тезах. Яблочная и лимонная кислоты применяются в пи­щевой промышленности. Лимонная кислота находит при­менение в медицине, входит в состав комбинированного препарата «цитрамон» и других лекарственных средств. 5% раствор цитрата натрия используется для консерви­рования крови.

Мыла и моющие средства. Натриевые и калиевые соли высших жирных кислот называют мылами, т.к. они обладают хорошими моющими свойствами. На­триевые соли составляют основу твердых мыл, в то время как ка­лиевые соли – жидких. Их получают кипячением животного сала либо растительного масла с гидроксидом натрия или калия– отсюда старинное название щелочного гидролиза жиров – «омыление». Очищающие (моющие) свойства мыла объясняются смачиваю­щей способностью растворимых солей высших жирных кислот, т.е. анионы мыла обладают сродством, как к жирным загрязнени­ям, так и к воде. Анионная карбоксигруппа обладает сродством к воде: она гидрофильна. Углеводородная же цепь жирной кислоты обладает сродством к жирным загрязнениям. Она представляет собой гидрофобный конец молекулы мыла. Этот конец растворя­ется в капле грязи, в результате чего происходит ее трансформа­ция и превращение в мицеллу. Удаление «пенообразных» мицелл с загрязненной поверхности достигается ее промыванием водой.

В так называемой жесткой воде, содержащей ионы Са²⁺ и Мg²⁺ происходит уменьшение моющей способности мыла, поскольку, взаимодействуя с ионами кальция и магния, мыла образуют нерас­творимые кальциевые и магниевые соли, например:

В результате этого мыло образует вместо пены хлопья на поверх­ности воды и расходуется бесполезно. Этого недостатка лишены син­тетические моющие средства (детергенты), представляющие собой натриевые соли различных сулъфокислот общей формулы:

Распространенными синтетическими моющими средствами (де­тергентами) являются алкилбензолсульфонаты:

Правда, повсеместное использование синтетических детергентов (стиральные порошки) создает свои проблемы. Типичный стиральный порошок содержит приблизительно 70% синтетического моющего средства и приблизительно 30% неорганических фосфатов. Фосфаты удаляют растворимые соли кальция. К сожалению, эти фосфаты попа­дают в сточные воды, которые сбрасываются в ручьи, реки, озера или океаны. Фосфаты являются питательной средой для определенных во­дорослей. Это приводит к сильному разрастанию цианобактерий, особенно в замкнутых водоемах, например, в озерах.