Природные источники и способы получения

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 19Следующая ⇒

В природных условиях некоторые кислоты встречаются в свободном состоянии (муравьиная в муравьях) или, гораздо чаще в виде сложных эфиров.

1. Из сложных эфиров свободные кислоты получают путем омыления:

Ароматические кислоты в свободном состоянии и в виде сложных эфиров входят в состав ряда смол: бензойной смолы, толуанского и перуанского бальзамов. Бензойную кислоту вначале получали путем возгонки бензойной смолы (в дальнейшем синтетические способы вытеснили этот способ.)

2. Из альдегидов (и первичных спиртов) кислоты получаются путем их окисления:

3. Из моногалогенопроизводных углеводородов кислоты можно получать различными путями. Например, при действии цианистым калием получают нитрил, или цианид:

Полученный нитрил омыляют:

4. Из трех галогенпроизводных углеводородов (с галогенами стоящими у одного и того же атома углерода) кислоты получаются при их нагревании с растворами едких щелочей:

5. Ароматические кислоты легко получаются окислением боковых цепей ароматических углеводородов. Например, при кипячении толуола с раствором KMnO₄, особенно быстро в кислой среде, происходит окисление толуола в бензойную кислоту:

Физические свойства

Низшие представители класса алифатических кислот – легкоподвижные жидкости, далее, начиная с валериановой кислоты, идут кислоты, имеющие характер маслянистых жидкостей, высшие – твердые вещества.

Простейшие кислоты смешиваются с водой в любых соотношениях, кислоты, начиная с валериановой, растворяются в воде в известных пределах; высшие представители в воде не растворяются. В спирте и в эфире все кислоты хорошо растворимы.

Химические свойства

Для удобства рассмотрения свойств и реакций карбоновых кислот их можно разделить на группы в соответствии с теми атомами и группами атомов, которые входят в их молекулы:

1. Свойства водорода в карбоксиле кислот

А.Диссоциация кислот.

Все карбоновые кислоты, подобно неорганическим кислотам, обладают кислыми свойствами, окрашивая лакмус в красный цвет. Это явление обусловлено диссоциацией кислот, т. е расщеплением их на ионы.

В водном растворе существует равновесие:

Как правило, карбоновые кислоты значительно слабее, чем минеральные, т. е. степень диссоциации карбоновых кислот гораздо меньше. Из карбоновых кислот наиболее сильной является муравьиная.

Ароматические кислоты диссоциированы в большей степени, чем жирные. В этом проявляется влияние остатка бензола.

Б.Замещение водорода карбоксила кислоты металлом происходит при взаимодействии с некоторыми достаточно энергичными металлами (реакция с щелочными металлами протекает обычно бурно), окислами некоторых металлов и щелочами (нейтрализация) с образованием солей, например:

Так как органические кислоты слабые, то соли их в водных растворах обычно сильно гидролизованы:

2. Свойства гидроксила карбонильной группы.

А.Замещение гидроксила в карбоксиле кислоты на галоген происходит при действии на кислоту соединений фосфора с галогенами (PCl₅, PCl₃, POCl₃):

Так как остаток кислоты называется ацилом, галогенангидриды кислот называют галогенацилами.

Так галогенангидрид уксусной кислоты часто называют хлористым ацетилом.

Галогенангидриды – непрочные соединения, они разлагаются водой (для первых представителей достаточно водяных паров из воздуха) на хлористый водород и соответствующую кислоту.

Галогенангидриды широко применяются в различных синтезах для введения в молекулу остатка кислоты. Дихлорангидридом угольной кислоты является фосген:

Он может быть получен путем непосредственного соединения СO и Cl₂ при каталитическом действии солнечного света:

Фосген – бесцветный газ с удушливым запахом прелого сена; очень ядовит, применялся в качестве отравляющего вещества в Первой мировой войне.

Б. Замещение гидроксила в карбоксиле остатком кислоты приводит к образованию ангидридов:

Ангидриды карбоновых кислот можно рассматривать как продукт, получающийся в результате отнятия одной молекулы воды от двух молекул кислоты:

В.Замещение гидроксила в карбоксиле остатком спирта приводит к образованию сложных эфиров:

Один из простейших способов перевода кислот в сложные эфиры – нагревание кислот со спиртами в присутствии водоотнимающих веществ (H₂SO₄ , HCl и др.):

Г.Замещение гидроксила в карбоксиле остатком аммиака – аминогруппой NH₂ – приводит к образованию амидов кислот:

Практически амиды легко получить из галогенангидридов кислот, действуя аммиаком:

3. Свойства карбонильной группы

Кислоты, подобно альдегидам и кетонам, содержат карбонильную группу. Однако в то время как карбонильная группа альдегидов (в меньше степени кетонов) обуславливает ряд реакций, карбонильная группа свободных кислот при обычных условиях такими свойствами не обладает. Например, реакция присоединения водорода, протекающая легко с альдегидами и кетонами и приводящая к восстановлению их в спирты, с кислотами в столь мягких условиях не протекает. Лишь при помощи особых каталитических методов с большим трудом удается перевести кислоты в альдегиды и спирты:

Способность карбонильной группы кислот к присоединению значительно увеличивается, если предварительно превратить кислоту в сложный эфир:

Присоединение воды

Продукты присоединения воды к карбонилу кислоты, носящие названия ортогидратных форм кислот или ортогидратов, еще менее прочны, чем гидраты альдегидов, и существуют лишь в водных растворах:

Их не удается выделить в свободном виде, вследствие их непрочности, но известны производные ортогидратов – эфиры, носящие названия ортоэфиров:

4. Свойства радикала карбоновых кислот

Атомы водорода в радикале кислот способны замещаться, например, при действиях галогенов. В этом случае получаются галогенокислоты, которые являются производными кислот, у которых один или несколько атомов водорода в радикале замещены галогенами. При действии хлора на уксусную кислоту получаются хлоруксусные кислоты:

При достаточном количестве галогена реакция идет дальше. С замещением второго
и третьего атома водорода, например трихлоруксусная кислота.

Галогенирование кислот ускоряется при действии солнечного света, а также катализаторов, например следов иода. Галоген в галогенокислотах в отличие от галогена в галогенангидридах связан довольно прочно. Галогенокислоты являются более сильными кислотами, чем исходные кислоты, не содержащие галогена, причем на константу диссоциации большое влияние оказывает положение галогена в радикале: чем ближе стоит галоген к карбоксилу, тем сильнее кислота.

Галогенкислоты играют важную роль как промежуточные продукты при синтезе ряда соединений, так как атомы галогена можно легко заменить на различные группы атомов, например OH (получается оксид кислоты), NH₂ (получаются аминокислоты) и т. д.

Из атомов водорода в радикале наиболее легко обмениваются атомы, связанные с атомами углерода, стоящими непосредственно около карбоксильной группы.

Атомы водорода в остатке бензола в ароматических кислотах могут замещаться так же, как в ароматических углеводородах, различными атомами и группами атомов. При замещении атомов водорода галогеном получаются галогенокислоты, например:

В результате замещения атомов водорода нитрогруппой получаются нитробензойные кислоты:

Замещение атомов водорода сульфогруппой приводит к образованию сульфоароматических кислот, например сульфобензойной кислоты:

В результате замещения атомов водорода в бензольном ядре ароматической кислоты на аминогруппу получают аминобензойные кислоты (или их производные):

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 211.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...