Физические свойства ароматических карбоновых кислот

Одноосновные ароматические карбоновые кислоты – бесцветные кристаллические вещества с температурой плавления выше 100⁰С.

Ароматические кислоты с пара-положением заместителей плавятся при более высоких температурах, чем их орто- и мета-изомеры. Это объясняется тем, что боковое расположение алкильных радикалов в орто- и мета-положениях препятствует плотной упаковке молекул в кристаллах, поэтому температуры плавления, например, у орто- и мета-толуиловых кислотах ниже, чем у пара-толуиловой.

Температуры плавления у ароматических карбоновых кислот значительно выше, чем у карбоновых кислот алифатического ряда с тем же числом атомов углерода. Одной из причин этого является плотная упаковка плоских бензольных колец в кристаллах.

Температуры кипения ароматических карбоновых кислот отличаются от соответствующих алифатических кислот в значительно меньшей степени.

Ароматические карбоновые кислоты в значительно меньшей степени растворимы в воде по сравнению с алифатическими кислотами.

Ароматические карбоновые кислоты, так же как и алифатические, образуют водородные связи, которые более прочны, чем у ароматических спиртов. Это становится очевидным при сравнении температур кипения и плавления:

бензойная кислота: t_плав = 122⁰С t_кип = 249⁰С

бензиловый спирт: t_плав = -15⁰С t_кип = 205⁰С

Строение ароматических карбоновых кислот

Бензольное кольцо и карбоксильная группа образуют сопряженную систему. Карбоксильная группа действует как электроноакцептор (-I и –M-эффекты).

Карбоксильная группа является ориентантом П рода и в реакциях электрофильного замещения (S_E2_аром) направляют электрофилы в мета-положения.

Карбоксильная группа за счет –I и –М-эффектов оттягивает электронную плотность из кольца и дезактивирует его:

π, π- сопряжение

Граничные структуры

Как видно из граничных структур и мезоформулы бензойной кислоты, карбоксильная группа обедняет электронной плотностью орто- и пара-положения, поэтому электрофильная частица атакует мета-положения.

Бензойная кислота является более слабой кислотой

Химические свойства ароматических карбоновых кислот

Ароматические карбоновые кислоты обладают всеми химическими свойствами, характерными для алифатических карбоновых кислот.

Однако наличие бензольного кольца обусловливает некоторую специфику поведения карбоксильной группы.

Ароматические карбоновые кислоты проявляют более сильные кислотные свойства по сравнению с алифатическими. Это объясняется проявлением электроакцепторных свойств бензольного ядра (по сравнению с алкильными радикалами).

В свою очередь, карбоксильная группа нарушает равномерность распределения электронной плотности в бензольном кольце и делает его менее реакционноспособным в реакциях электрофильного замещения (карбоксильная группа – ориентант П рода).