Слайд 1
КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ (КК)
Функц. гр. КК -
карбоксильная гр:
КЛАССИФИКАЦИЯ
Одноосновные (монокарбон.)
Двухосновные
(дикарбон.) и т.д.
По строен. R:
Предельные
Непредельн.
Ароматич.
По кол-ву СООН-гр.:
Слайд 2R – алиф. алкил или Ar - аромат. радикал
НОМЕНКЛАТУРА:
1. Тривиальные
назв.
2. Рацион. ном-ра:
КК рассматр. как производ.
уксусной к-ты.
МОНОКАРБОНОВЫЕ
К-ТЫ
Общ. фор-ла
Слайд 3УКСУСНАЯ К-ТА
ТРИМЕТИЛУКСУСН. К-ТА
Слайд 4
По ИЮПАК назв. КК :
назв. соответств. у/в +овая кислота.
Нумерация
- от С-атома,входящ. в СООН.
ЖИРНЫЕ к-ты -
монокарбон. к-ты с алкильн.
или
алькенильн. R входят в виде
сложн. эф. в состав жиров и масел).
3. ИЮПАК
Слайд 5
Для обозн. замест. в трив. назв. использ.
греч. букв.
α, β, γ:
2-ХЛОРБУТАНОВАЯ (ИЮПАК)
α-хлормасляная к-та (трив.)
Слайд 6МОНОКАРБОНОВЫЕ К-ТЫ И ИХ АЦИЛЫ
ФОР-ЛА
ТРИВ.НАЗВ. ИЮПАК
АЦИЛ
формил
ацетил
пропионил
пентановая
муравьиная
метановая
уксусная,
этановая,
пропионовая
пропановая
масляная
бутановая
бутирил
валериановая
валерил
Слайд 7ВЫСШИЕ ЖИРНЫЕ НАСЫЩЕН. К-ТЫ
стеариновая,
октадекановая,
стеароил
пальмитиновая
гексадекановая,
пальмитоил
Слайд 82. Окисл. перв. спиртов,
альдег. и кетонов (см. соотв. разделы)
3. Карбонилирование (промышл.способ)
а ) алкенов и алкинов (оксо-синтез):
H2C=CH2+ CO +
H2O
CH3-CH2-COOH пропионовая к-та
Способы получения
1. Окисл. различ. у/в:
Окис-ли :KMnO4, K2Cr2O7, HNO3
R-CH3 [O] R-COOH
ТО С, кат. Р
Слайд 9СН3ОН + СО
СН3СООН
4. Гидролиз гемин.тригалогенопроизв. у/в
б) карбонилирование спиртов
УКС-НАЯ К-ТА
гем-триол
бензойная к-та
Кат.,
Т, Р
жидк.;
К-ты с С10 и более, а также аром.- тверд.
Низкомол. к-ты
смешив. с Н2О в любых соотнош.,
высш. - н/р.
Физич. св-ва
Т кип. КК аном. высок.: межмолек. вод. связи
Слайд 13Строение и реакц. способн. СООН –гр.
Реакц. способ. К.К. обусл.
карбоксигруп.:
в карбоксигруп.: атом С в sp2 – гибр.;
три вида
поляр. связей: С=О, С-О и О-Н
поляр. связи С=О и С-О неравноценны :
длина С=О 0,118-0,121 нм,
С-О 0,123 -0,136 нм
Вален. угол ОСО ~ 118 - 121 град
Слайд 14Глав. реакц. центры в мол-ле к-т
Слайд 15
ХИМ. СВ-ВА КАРБ. К-Т
К-ты вступают в р-ции:
1) иллюстр. кислот.
св-ва;
2) нуклеоф. замещ. у ацил. атома С;
3) декарбоксилирования;
4) замещ. при
α-углер. атоме К. К.;
5) восстановл. К.К.
Слайд 16В карбоксилат-анионе отриц. заряд равномер. распредел. между двумя О-ат.:
1.
Кислотность. Образ. солей
К.К. в водн. р-рах диссоциир.:
карбоксилат-анион
Слайд 17Карб. к-ты – слабые: рКа ~ 4,75 -4,85
На кисл.
св-ва К.К. влияет строение R:
электроноакцептор. заместит.
(галогены, NО2-, ОН-, карбонил.
гр. и др.)
усилив. кислот-сть,
электронодонор. (алкилы, арилы, и т. п.) – снижают.
Слайд 18По мере удален. заместителя от СООН- гр. его влияние на
кислот-сть ослабевает
Сl3С-СООН > СН3-СООН > СН3-СН2-СООН 0,75
4,75 4,85
-I-эффект + I-эффект
Слайд 19 К.К. образуют соли при действ. металл.,
их оксидов, гидроксидов или
карбонатов,
а также при дейст. NH3 и аминов.
Образование солей.
Слайд 202CH3COOH +Na2CO3 CH3COONa +
+CO2 +H2O
Карб.к. вытесняют Н2СО3 из ее
солей, что использ. как кач. р-ция на СООН- гр. в
орг. соед:
Р-ции солей карб.к-т.
1.Электрохим. диссоц. солей К.К.
( см. синтез алканов по Кольбе).
2. Сплавление солей К.К. со щелочами
(см. синтез алканов).
3. Пиролиз солей К.К.
(см. способ. получ. оксосоед.)
Слайд 21Эти р-ции назыв. ацилированием, т.к. происх. введен. в мол-лу ацил.
R—CO-
Важнейш. ацил. гр.:
ацетил СН3СО-,
формил НСО-,
бензоил С6Н5СО-.
2.
Р-ции нуклеоф. замещ.
В р-циях SN ОН-гр. карб. к-т
замещ-ся на друг. нуклеофил.
В рез-те образ. функц. произв. карб. к-т
Слайд 22
Р-ция у sp2-гибрид. С-атома карбоксигр.
проходит по двухстадийному мех-зму
присоед.
– отщепл.
Катализ: кис-ты и основ.
В рез-те образ-ся функц.произв.
карб. к-т: галогенангидриды, ангидриды,
сложные эфиры, амиды.
Различ. след. р-ции ацилир.::
О — ацилир. (спирт, фенол., и кис-т);
N — ацилир. (аммиака и аминов);
С — ацилир.(аромат. у/в).
Слайд 23соед., котор. при гидр-зе дают карб. к-ты.
Галоген-
ангидриды сложные амиды нитрилы
ангидриды
эфиры
Функцион. произв. карб. к-т .
Слайд 24Функц. произв., как и карб. к-ты, способны вступать в р-ции
ацилиров.
Ацилир. способн. функц. произв. карб. к-т уменьшается в след.
ряду:
Слайд 25Общ. фор-ла
ГАЛОГЕНАНГИДРИДЫ. АЦИЛГАЛОГЕНИДЫ
НАИМЕНОВ. АЦИЛГАЛОГЕНИДОВ:
назван. ацила + назв. галогена
по ИЮПАК :
оконч.
«овая» к-ты замен-ся на «оил»
с добавл. назв. галогена
Слайд 27Способы получения
1. Получение хлорангидридов:
Слайд 282. Получение друг. галогенангидридов
Слайд 29Ацилгалогениды — наиб. универс. реаг-ты
для введ. гр.
Активн. ацилгалоген.изм-ся в
ряду:
Р-ции SN галогенид-иона с др. нуклеоф.
(Н2О, RОН, NН3) необратимы,
т.к. галогенид-ион более слабый нуклеофил,
чем ОН-, ОR- и др.
Слайд 30Р-ЦИИ АЦИЛГАЛОГЕНИДОВ (А/Г)
1. Гидролиз ацилгалог. дает карб. к-ты:
Слайд 32Р-ция А/Г с солями карб. к-т приводит
к образов. ангидридов
в т. ч. смешанных:
4. Восстановление:
Слайд 33АНГИДРИДЫ
Общая фор-ла:
однокислотный
смешанный
Слайд 34Способы получения
1. Прямая дегидратация карб. к-т:
Слайд 35а) р-ция ацилгалогенидов с солями карб. к-т :
2. Смешан. ангидриды
Слайд 36б) р-ция ацигалогенидов с карб. кисл.
в присутст. основ. (напр.,
пиридина).:
ацетилхлорид + пропионовая к-та
Слайд 37
2С17Н35СООН + (СН3СО)2О
2СН3СООН + (С17Н35СО)2О
3.
Ангидриды ВЖК получают их
дегидратацией с уксус. ангидридом:
стеариновый
ангидрид
Слайд 40СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ
Общ. фор-ла
В мол-ле эфира отсутст. межмол. водор. связи,
поэтому :
Т кип. слож. эфир. < Т.кип. соотв. к-т.,
Слож.
эфиры низш. спиртов и карб. к-т –
летучие жид., с прият.запах.,
плохо раствор. в Н2О ,
хорошо в орган. раств-лях.
Слайд 41с заменой оконч. «овая» на суффикс «ат».
Для низш.
и наиб. распрост-ных предпочт. тривиал. назв.:формиаты, ацетаты, пропионаты, бутираты, валераты.
Например:
Назв. слож. эфир.:
назв. алкила или арила + назв. к-ты
Слайд 421.Р-ция этериф. (взаимодейст. карб. к-т со спирт.)
kt: Н2SО4, НСl
(газ), сульфон. к-ты
Скорость р-ции завис-т от природы спирта :
CH3OH
> перв. > втор. > третич. (простр.доступ.)
от строен к-ты:
Способы получения
Слайд 44В образ-ся катионе (гидроксониевом ионе) происходит перенос Н+ к одной
из гидроксигрупп с формированием
хорошо уходящ. гр. — мол-лы Н2О.
На
стадии катализа протонируется карбонильный атом кислорода карб. к-ты.
Возникший карбокатион подверг-ся
нуклеофил. атаке - спиртом.
После отщепл. мол-лы Н2О и
возврата kt образ-ся сложный эфир.
Слайд 45Мех-зм этериф-ции на примере метилпропионата
Слайд 462. Ацилиров. спиртов и фенолов
ацилгалогенидами и ангидридами к-т:
Пример: синтез
ЭТИЛАЦЕТАТА
а) ацилир. этилов. спирта ацетилхлоридом
Слайд 473. Присоед. (АЕ) карб. к-т к алкен.и к алкин.
(см. соотв.
разд.)
б) ацилиров. этилов. спирта
пропионовым ангидридом
(см. св-ва ангидридов)
Слайд 485.Взаимодейст. карб. к-т с диазометаном:
4. Алкилирование солей карб. к-т RHal:
kt:
N, N-диметиформамид, Т 100 ºС
Слайд 49Р-ции сложных эфиров карб. к-т
1. Гидролиз сложных эфиров
Кислотный гидролиз слож.
эфиров —
р-ция обратимая и согласно принципу микроскопической обратимости
протекает
по тому же мех-му, что и р-ция этериф-ции.
kt: Н2SО4, НСl (газ), сульфон. к-ты и др.
Слайд 50При щелочном гидролизе щелочь- реагент,
а не катализ-р.
В рез-те получ-ся
соли карб. к-т и р-цию называют омылением.
Р-ция необратима.
Это объясн-ся тем, что анион к-ты, образ-ся в резул-те гидролиза (RCOO-), явл-ся сильным нуклеофилом и не может взаимодейст. с другим нуклеофилом — спиртом (ROН).
Слайд 51Мех-зм щелоч. гидролиза сложн. эфира
Р-ция щелочн. гидролиза имеет практич. знач.,
т. к. лежит в основе мыловарен. произв-ва.
Слайд 52При нагрев. слож. эф. со спиртами в присут. Н+ или
алкоголята происходит обмен алкоксигрупп - переэтерификация :
Переэтериф. широко прим-ся
в масложир. пром. для получ. жиров
с задан. св-ми.
2. Алкоголиз (переэтерификация).
Слайд 533. Восстановление в спирты:
4. Аминолиз (аммонолиз) сложн. эфиров:
Слайд 54Слож. эфиры входят в состав:
жиров и масел,
ферромонов,
эфирн.
масел и т.п.
Широко использ-тся в пищ. пром.
в составе
аромат. эссенций и
ароматизат-ов.
Слайд 55АМИДЫ
Амиды – крист. вещ. с выс. и четк. Т
пл. (водор. связи).
По ИЮПАК : назв. ацила+оконч. «амид».
Слайд 56Способы получения
1.Взаимодейст. карб к-т.с NH3:
2. Ацилирование NH3 галогенангид.:
Слайд 57Образ.соли с сильн к-тами (н/у)
Р-ции амидов
и с Na или NaNH2
:
1. Кислотно-основные св-ва
Амиды – амфотер. соед.
Слайд 582. Гидролиз амидов в Н+ или ОН- средах:
3. Дегидратация амидов
под дейст. Р2О5
Слайд 594. Расщепл. амидов по Гофману под дейст. NaОBr с образ.
первич. аминов:
Слайд 60Механизм перегруп-вки по Гофману:
Слайд 615. Восстановление :
первичн. амин
Слайд 622. Дегидратация амидов ( см. амиды)
НИТРИЛЫ
Общ. фор-ла: R—CN
По ИЮПАК: к
назв. у/в с тем же числом С-атом. добавл. суффикс -
нитрил :
Способы получ.
1. Действ. КСN или NaСN на RHal:
этанонитрил
ацетонитрил
метилцианид
Слайд 633. Аммонолиз К.К. (промыш. способ):
Р-ции нитрилов
Тройная СN-связь в нитрилах более
проч.,более полярн., чем связь тройная СС.
Атом N в СN-группе нах-ся
в sp-гибрид., более электроотриц.
Это - причина очень низкой основности
нитрилов.
Слайд 642. Восстановление нитрилов
1. Гидролиз
Нитрилы гидролиз. в Н+или ОН- средах
с
образ. карб. к-т
Слайд 653. Галогенирование
Р-ции с участ. подвиж. α-водор. атома. Замещение α-водор.
атома на галоген
+ CO2
карбоновая к-та
у/в
4. Р-ции декарбоксилирования
Термическое декарбоксил.
ТоС
Слайд 67
Р-ция идет трудно;
легче восстанав-ся произв. к-т (наприм. галогенангидриды).
В
завис-ти от усл. р-ции к-ты восстан. до у/в или перв.
спиртов:
5. Восстановл. к-т.
Слайд 686. Окисление
Насыщ. к-ты с норм. С-цепью окис-ся
трудно.
Легко
окисл-ся лишь муравьиная к-та (до CO2 и H2O) и к-ты
с третич.атомом С в -положении, с образ. -гидроксикислот
-гидроксиизомасляная к-та
изомасляная к-та
Слайд 69НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ МОНОКАРБОН. К-ТЫ
акриловая,
пропеновая
сорбиновая,
транс,транс-
-гекса-2,4-диеновая
Формула
Назв.:ТРИВ., ИЮПАК
кротоновая,
бутен-2-овая
Слайд 70Способы получения
1) введен. гр. СООН
в мол-лу непредельн. у/в,
альдег. и др.;
2) введен. кратной связи
в мол-лу карб. к-ты
или ее произв.
Слайд 72
СН≡С-СООН > СН2=СН-СООН > СН3-СН2-СООН,
пропиновая пропеновая
пропановая
рКа ~ 1,84 рКа~
4,26 рКа~ 4,85
ХИМИЧ. СВ-ВА
α, β – непредел. к-ты проявл. большую кислот-ть по сравн. с предельн.:
Слайд 73Р-ции ненасыщ. к-т
можно подразделить на три группы:
1) по
кратной связи
(присоед. и полимер.)
2) по -СООН гр.
(образов. солей
и функц. произв. карб. к-т);
3) специфич. св-ва
Слайд 753) специф. р-ции, обусловл. наличием сопряж. системы в мол. α,
β-непред. к-т
Слайд 76ДИКАРБОНОВЫЕ К-ТЫ
НООС-(СН2)n-СООН общая фор-ла
Щавелевая (С2), Малоновая(С3),
Янтарная (С4), Глутаровая
(С5),
Адипиновая(С6) (ЩМЯГА)
Способы
получ. аналог. монокарб. к-т:
а) окисл-е циклич. и аром. у/в;
б) гидролиз нитрилов и др.
Слайд 77Янтарную и глутаровую к-ты можно получ.
через соответ. динитрилы:
3. Синтез
дикарб. к-т на основе Nа-малонового эфира
Слайд 78Дикарбон. к-ты более сильн., чем монокарб. и в водн. р-ре
диссоц. последов-но:
рКа1 > рКа2 : рКа1= 1,27; рКа2
= 4,27
ХИМ. СВ-ВА
1.
КИСЛОТНОСТЬ
2. Образов. функц. произв. дикарб. к-т аналогич. монокарб.:
получ. моно- и диэфиры, моно- и динитрилы и т.д.
Слайд 793. Специф. св-ва:отношение к нагрев.
а) 1,2- (щавелевая) и 1,3- (малоновая)
дикарбон. к-ты при Т°С декарбоксилируются :
Слайд 81б) 1,4- (янтарная) и 1,5- (глутаровая) дикарб.
к-ты при Т°С
дегидратируются, образуя циклич. ангидриды:
Дегидратация янтарной к-ты при Т0 С
:
Слайд 82Дегидратация глутаровой к-ты при Т0 С :
Слайд 83в) адипиновая к-та в присут. Ba(OH)2 или Ca(OH)2
декарбоксилируется
с образов. циклопентанона
Слайд 84Важнейш. производ. дикарб.к-т -
- малоновый эфир
(диэтиловый эфир малоновой к-ты).
Он использ. для получ. моно-, дикарб. к-т.
Синтезы основаны на повышен.
кислот-ти
-водор. атомов метиленовой гр.
и легкости декарбоксилирования
Слайд 86 Получ. монокарб. к-т р-цией Nа-малон. эфира с галогеналкил. R-X
(X = Cl, Br).
Слайд 88а) р-ции с дигалогеналкилами
2. Получение дикарб. к-т:
Слайд 91адипиновая ; гександиовая к-та
1,1,4,4 –бутантетракарбоновая к-та
Слайд 92б) с эфирами -галогензамещ. к-т
Слайд 95Р-ция Кнёвенагеля
Конденсация малонового эфира с альдегидами
Слайд 97НЕНАСЫЩ. ДИКАРБОН. К-ТЫ
Два стереоизомера:
Слайд 98Фумаровая к-та распрост. в природе:
грибы ,мхи , лишайники и
др.;
участв. в биохим. процессах.
Малеиновая к-та в природе не обнаруж.
Ее
получ. из бензола: окисл. в малеинов. ангидрид, затем гидролиз до малеинов. к-ты.
Хим. св-ва малеин. и фумар.к-т :
р-ции диенового синтеза;
окислен. до винных к-т ;
гидриров. до янтарной к-ты и др.
Слайд 99Насыщ. к-ты:
СН3—(СН2)14—СООН пальмитиновая,
СН3—(СН2)16—СООН стеариновая
ВЫСШ. ЖИРНЫЕ К-ТЫ (ВЖК)
монокарбоновые,
неразветвл. С-цепь (преимущ.)
четн. число С-атомов
(С12—С18),
цис-конфиг.. - (для ненасыщ.)
Слайд 100НЕНАСЫЩЕННЫЕ:
олеиновая к-та,
СН3- (СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СООН
цис-9-октадеценовая к-та
Слайд 101СН3-(СН2)4-СН=СН-СН2-СН=СН-(СН2)7-СООН
линолевая к-та,
9-цис,12-цис-октадекадиеновая к-та
Слайд 102 СН3-(СН2-СН=СН)3-(СН2)7-СООН
9-цис,12-цис,15-цис-
-октадекатриеновая к-та
-линоленовая к-та,
Слайд 1035-,8-11-,14-(все цис)-эйкозатетраеновая к-та.
СН3- (СН2)4- (СН=СН-СН2)4-(СН2)2-СООН
арахидоновая к-та,
Слайд 104Ненасыщ. Ж.К при Н.У. имеют жидкую консист.,
насыщ. ВЖК. - тверд.
Ненасыщ. Ж.К. – основ. комп-ты
жидк. растит. масел,
насыщ.- тверд. живот. жиров.
Линолевая, линоленовая и
арахидоновая к-ты-
эссенциальные, незаменимые ЖК.