1 Тема 16. Моно- та дикарбонові кислоти. Тема 17....

1

Тема 16. Моно- та дикарбонові кислоти.Тема 17. Функціональні похідні карбонових кислот.

План1. Номенклатура та ізомерія карбонових кислот.2. Способи одержання карбонових кислот (створення карбоксильної групи).3. Фізичні властивості.4. Будова карбоксильної групи. Хімічні властивості.

Класифікація

Карбоновими кислотамиКарбоновими кислотами називаються називаються сполуки, що містять карбоксильну групу сполуки, що містять карбоксильну групу —СООН. —СООН.

R CO

OH

Класифікація

Монокарбонові кислотиНоменклатура і ізомерія

CH3 COOH CH3CH2CH2 COOH

CH3CH

CH3

COOH123

етанова кислота бутанова кислота

2-метилпропанова кислота


COOH

CH3

COOH

CH3

COOH

CH3

2-метилбензойна кислота




COOH

CH3

COOH

CH3

COOH

CH3

2-метилциклогексан-карбонова кислота 3-метилциклогексан-

карбонова кислота

4-метилциклогексан-карбонова кислота


Систематичні і тривіальні назви монокарбонових кислот С1-С10

ФормулаФормулаСистематична назваСистематична назва Тривіальна назваТривіальна назва

HCOOHHCOOH метанова кислотаметанова кислота мурашина кислотамурашина кислота

CHCH33COOHCOOH етанова кислотаетанова кислота оцтова кислотаоцтова кислота

CHCH33CHCH

22COOHCOOH пропанова кислотапропанова кислота пропіонова кислотапропіонова кислота

CHCH33(CH(CH

22))22COOHCOOH бутанова кислотабутанова кислота масляна кислотамасляна кислота

CHCH33(CH(CH

22))33COOHCOOH пентанова кислотапентанова кислота валеріанова кислотавалеріанова кислота

CHCH33(CH(CH

22))44COOHCOOH гексанова кислотагексанова кислота капронова кислотакапронова кислота

CHCH33(CH(CH

22))55COOHCOOH гептанова кислотагептанова кислота енантова кислотаенантова кислота

CHCH33(CH(CH

22))66COOHCOOH октанова кислотаоктанова кислота каприлова кислотакаприлова кислота

CHCH33(CH(CH

22))77COOHCOOH нонанова кислотанонанова кислота пеларгонова кислотапеларгонова кислота

CHCH33(CH(CH

22))88COOHCOOH деканова кислотадеканова кислота капринова кислотакапринова кислота

Монокарбонові кислотиСпособи одержання

Одержання з первинних спиртів і альдегідів

Одержання з гомологів бензену

CH3

KMnO4, KOH, 100°C

COOH

толуол бензойная кислота


Одержання з алканів

R CH2 CH2 R' O2 R COOH + R' COOH

Одержання з нітрилів (ціанідів)

R Br + NaCN R C N + NaBr

R C N + 2H2O R CO

OH

+ NH3


Монокарбонові кислотиФізичні властивості

Монокарбонові кислотиФізичні властивості

CH3CO

OHCH3 C

O

O H

C

H

O OH O

C

OH

H

O

COH

H

димерний асоціат оцтової кислоти

лінійний асоціат мурашиної кислоти

Монокарбонові кислотиХімічні властивості

+

R C

O

O H..

-M, -I

+M > -I

O C

O H

R


Кислотні властивості

R C

O

O H..

R C

O

O-

-H+

R C

O

O-

R C

O

O

-1/2

-1/2

карбоновая кислота

карбоксилат-ион


Кислотні властисвості

CH3COOH

Cl CH2COOH

Cl CHCOOH

Cl

CCOOHCl

Cl

Cl

оцтова кислота 4,76

монохлороцтова кислота 2,85

дихлороцтова кислота 1,25

трихлороцтова кислота 0,66

pKa

Увеличение кислотности



-хлормасляна кислота 2,84

pKa

CH3CH2CHCOOH

Cl

CH3CHCH2COOH

Cl

CH2CH2CH2COOH

Cl

CH3CH2CH2COOH



масляна кислота 4,82

Ум

еньшение кислотности



ацетат-ион ион гидроксония

CH3COOH + H2O CH3OO- + H O

H

H

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2Oацетат натрия


Реакції нуклеофільного заміщення

Реакція естерифікації

C6H5 C

O

OH+ C2H5OH C6H5 C

O

OC2H5

+ H2O

бензойная кислота этилбензоат




C6H5 C

O

OH

H+

C6H5 C

OH

OHC6H5 C

OH

OH

+ C2H5OH

катализаторприсоединение




C6H5 C

OH

OH

O C2H5

H

C6H5 C

OH

OH

O C2H5

H

-H2O




C6H5 C

OH

O C2H5 C6H5 C

OH

O C2H5-H+

C6H5 C

O

O C2H5


Утворення галогенангідридів

COOH

+ PCl5

C

O

Cl+ POCl3 + HCl

бензойнаякислота

бензилхлорид фосфорилхлорид

CH3COOH + SOCl2 CH3 C

O

Cl+ SO2 + HCl

уксуснаякислота

тионил-хлорид ацетилхлорид


Утворення ангідридів кислот

CH3 C

O

OH

CH3 C

O

OH

P2O5

-2HPO3 CH3 C

O

CH3 C

O

O

óêñóñí û é àí ãèäðèä


Утворення ангідридів кислот

CH3 C

O

Cl

C

O

Na+-OCH3+

CH3 C

O

O

CCH3

O

+ NaCl+

ацетилхлорид ацетат натрия(нуклеофил)

уксусныйангидрид


Утворення амідів

CH3COOH NH3

CH3COO- NH4+

-H2OCH3 C

O

NH2ацетат аммония ацетамид


Монокарбонові кислотиРеакції за участю радикалів монокарбонових кислот

Галогенування насичених аліфатичних кислот (реакція Гелля—Фольгарда—Зелінського)

CH

CH3

CH3

CH

H

COOH + Br2

CH

CH3

CH3

CH

Br

COOH + HBrP

-бромизовалериановая кислота(2-бром-3-метилбутановая кислота)

изовалериановая кислота(3-метилбутановая кислота)


Реакції електрофільного приєднання до ненасичених кислот

CH2 CH C

O

OH+ HBr CH2 CH2 COOH

Brакриловая кислота(пропеновая кислота)

3-бромпропановая кислота

Реакції електрофільного заміщення в ароматичних кислотах

COH

--

KNO3, H2SO4, 90°C

COOH

NO2

бензойная кислота

3-нитробензойнаякислота


R-Cz

O

Z Типи похідних Z Типи похідних

– OR/ Складні ефіри (естери)

–NH2, –NHR, –

NR2

Аміди

– OOH Пероксикислоти –NHOH Гідроксамові кислоти

– OC(O)R

Ангідриди –NHNH2 Гідразиди

– SR/ Тіоестери –NHC(O)NH2 Уреїди

- Hal Галогенангідриди –N3 Ацилазиди

Функціональні похідні карбонових кислот


R C

O

X

Общая формула функциональныхпроизводных карбоновых кислот

R C

O

Cl

R C

O

ORR C

O

NH2

R C

O

O

CR

O

хлорангідрид естер (складнийефір)

амід ангідрид

R-Cz

OR Nu

z

O

R-CNu

O+ Nu- C + Z-


Функціональні похідні карбонових кислотЕстери (складні ефіри) — це функціональні похідні карбонових кислот, в яких гідроксильна група замінена залишком спирту або фенолу —OR.

CH3CH2 CO

OCH2CH2CH3

пропилпропаноат

C

O

OCH

CH3

CH3изопропилбензоатCH3

CHCH2

CH3

C

O

OCH2CH3

этил-3-метилбутаноат

CH3 C

O

Cl

CH3 C

O

O

C

O

CH3

ацетилхлорид


CH3CH2OH

-HCl

CH3CH2OH-CH3COOH

CH3 C

O

OCH2CH3


+ NaClONa + CH3 C

O

ClCH3 C

O

O

фенилацетатацетилхлоридфеноксид натрия


OH..

+ NaOH

O- Na+

+ H2O

фенол(слабый нуклеофил)

феноксид натрия(сильный нуклеофил)

CH3 C

O

Cl+ -O C6H5

+ присоединениеCH3 C OC6H5

O-

Cl

отщепление CH3 C

O

OC6H5

+ Cl-


H+

+ H2OCH3 C

O

OC2H5

CH3 C

O

OH+ C2H5OH

этилацетат уксуснаякислота

этанол

+ NaOHCH3 C

O

OC2H5

CH3 C

O

ONa+ C2H5OH

этилацетат ацетат натрия


CH3 C

O

OC2H5

++ -OH присоединение

CH3 C OH

O-

OC2H5

отщеплениеCH3 C

O

OH+ -OC2H5 CH3 C

O-

O

+ C2H5OH

кислота основание


Аміди — це функціональні похідні карбонових кислот, в яких гідроксильна група замінена на аміногрупу

C

O

Cl + 2NH3C

O

NH2+ NH4Cl

+

бензоилхлорид бензамид


CH3 C

O

O

C

O

CH3

+

NH2+

-CH3COOH

NH C

O

CH3


анилин N-фенилацетамид(ацетанилид)


+-C2H5OHCH3 C

O

OC2H5

+ NH

CH3 CH3

CH3 C

O

NCH3

CH3этилацетат диметиламин N,N-диметилацетамид

CH3CH2CO

NH2

CH3CH2CH2C

O

NH CH3

N-метилбутанамідпропанамід


+

R C

O

O H. .

- M , - I

+ M > - I

O C

N H

R

H


CH3 CO

NH2

+ H2O + HCl t° CH3 CO

OH+ NH4Cl

CH3 CO

NH2

+ NaOH t° CH3 CO

ONa+ NH3


Ацилююча здатність функціональних похідних карбонових кислот

R C

O

Cl

R C

O

O

CR

O

R C

O

OH

R C

O

OR'

R C

O

NH2

хлорангидрид ангидрид карбоноваякислота

сложный эфир амид

Cl- R C

O

O-

OH- R'O- NH2-

хлорид-ион карбоксилат-ион гидроксид-ион алкоксид-ион амид-ион

У м ень ш ение ст а б ил ь но ст и у х о д ящ его и о на ,сниж ени е а ц ил ир у ю щ ей спо со б но ст и

R-COH

O SOCl2R-C

Cl

O

R1OHR-C

O-R1

O

R1SHR-C

S-R1

O

R-CO

O

ONH3

R-CNH2

O

R-CNR2

O

P2O5

R-CO

O

O

R1OH

R-CO-R1

O

H2O

R1-COONа

R1-C

R2-NH

R1-C

H2O

1

2

3

4

5окрім реакції (3)

H2O


Монокарбоновые кислотыАцилирующая способность функциональных производных карбоновых кислот

Дикарбонові кислотиНоменклатура, ізомерія і фізичні властивості

HOOC COOH

HOOC CH2 COOH

HOOC (CH2)2 COOH

HOOC (CH2)3 COOH

HOOC (CH2)4 COOH

Назва Структурна формула pKa1 pKa2

Аліфатичні

Етандіова (оксалатна, щавлева)

1,27 4,27

Пропандіова (малонова)

2,86 5,70

Бутандіова (янтарна)

4,21 5,64

Пентандіова (глутарова)

4,34 5,27

Гександіова (адипінова)

4,41 5,28


Назва Структурна формула pKa1 pKa2

HC CH

HOOC COOH

HC CH

HOOC

COOH

COOH

COOH

Ненасичені

цис-Бутендіова(малеїнова)

1,92 6,23

транс-Бутендіова(фумарова)

3,02 4,38

Ароматичні

Бензен-1,2-дикарбонова(фталева)

2,58 5,64


COOH

COOH

COOH

COOH

COOH

COOH

Бензен-1,2-дикарбонова

(фталева кислота)


(ізофталева кислота)


(терефталева кислота)

Дикарбонові кислотиХімічні властивості


HOOC C

O

O-HOOC C

O

OH -H+

щавелевая кислота гидроксалат-ион

HOOC COOH + NaOH HOOC COONa + H2O

гидроксалат натрия(кислая соль)

NaOOC COONa + 2H2OHOOC COOH + 2NaOHоксалат натрия(средняя соль)




HOOC COOH

C2H5OH

-H2O

2C2H5OH

-2H2O

C

HO

O

C

O

OC2H5

C

C2H5O

O

C

O

OC2H5

этилгидроксалат

диэтилгидроксалат


Специфічні реакції дикарбонових кислот

C

HO

O

C

O

OH

200°С H C

O

OH

+ CO2

щавелевая кислота муравьиная кислота

CH3 C

O

OH

+ CO2C

O

HO

CH2 C

O

OH

150°С

уксусная кислотамалоновая кислота


Специфічні реакції дикарбонових кислот

CH2

CH2

C

O

OH

C

O

OH -H2O220-230°C

CH2

CH2

C

O

O

C

O

янтарная кислота янтарный ангидрид


Дякую за увагу!

1 Тема 16. Моно- та дикарбонові кислоти. Тема 17....

Documents

Transcript of 1 Тема 16. Моно- та дикарбонові кислоти. Тема 17....