Методы получения карбоновых кислот.

1. Общий способ получения карбоновых кислот – окисление альдегидов и первичных спиртов.

СН3 – СН2ОН → СН3 – СОН → СН3 – СООН

2. Гидролиз сложных эфиров.

СН3 – СООС2Н5 + Н2О ↔ СН3 – СООН + С2Н5ОН

3. Из моногалогенпроизводных при действии цианида калия и последующим разложением полупродукта водой.

С2Н5СI + КСN → КСI + С2Н5 – С ≡ N

С2Н5 – С ≡ N + 2Н2О → СН3 – СН2 – СООН + NН3

4. Гидролизом трехгалогенпроизводных углеводородов.

СН3 – ССI3 + 3NаОН → СН3 – СООН + 3NаСI + Н2О

5. Отдельные кислоты получают специфическими методами. Муравьиную кислоту получают из оксида углерода (II) и гидроксида натрия с последующим разложением формиата натрия сильной кислотой.

200оС, Р Н2SO4

NаОН + СО → НСООNа → НСООН

6. Уксусную кислоту получают каталитическим окислением бутана кислородом воздуха:

С4Н10 + 5О2 → 4СН3 – СООН + 2Н2О

Химические свойства карбоновых кислот.

1. Карбоновые кислоты обладают кислыми свойствами, окрашивая лакмус в красный цвет, что обусловлено диссоциацией.

СН3 – СООН ↔ СН3 – СОО— + Н+

Карбоновые кислоты слабее неорганических, наиболее сильной из них является муравьиная.

2. Водород карбоксила замещается на металлы при реакциях с активными металлами, основными оксидами, гидроксидами и солями слабых кислот.

2СН3 – СООН + Ва → (СН3 – СОО)2Ва + Н2↑

2СН3 – СООН + СаО → (СН3 – СОО)2Са + Н2О

СН3 – СООН + КОН → СН3 – СООК + Н2О

СН3 – СООН + КНСО3 → СН3 – СООК + СО2 + Н2О

3. При взаимодействии с треххлористым фосфором (а), пятихлористым фосфором (б) и хлористым тионилом (в) образуются хлорангидриды кислот:

а) 3СН3 – СН2 – СООН + РСI3 → 3СН3 – СН2 – СОСI + Н3РО3

б) СН3 – СООН + РСl5 → CH3 – COCl + POCl3 + HCl

в) CH3 – COOH + SOCl2 → CH3 – COCl + SO2 + HCl

4. Замещение гидроксила на остаток кислоты приводит к образованию ангидрида.

СН3 – СООН + НООС – СН3 → СН3 – С(О) – O — (О)С – СН3 + Н2О

5. Замещение гидроксила в карбоксильной группе на остаток спирта приводит к получению сложного эфира.

НСООН + СН3ОН ↔ НСООСН3 + Н2О

6. Атомы водорода в радикальной части могут замещаться на галогены.

Н3С – СООН + 3СI2 → СI3С – СООН + 3НСI

7. Присоединение водорода. Получается альдегид, затем спирт

НСООН + Н2 → НСОН + Н2О, НСОН + Н2 → СН3ОН

8. Присоединение воды с образованием ортогидратов.

СН3 – СООН + Н2О → СН3 – С(ОН)3

Сложные эфиры – это вещества, которые образуются в результате взаимодействия органических или кислородсодержащих неорганических кислот со спиртами (реакции этерификации).

Общая формула сложных эфиров одноатомных спиртов и монокарбоновых кислот:

О

||

R— С – О – R1, где R и R1 — углеводородные радикалы (исключение, эфиры муравьиной кислоты).

Сложные эфиры называют по названиям кислот и спиртов входящих в их состав:

О О

|| ||

Н — С – О – СН3 СН3 – С – О – С5Н11

метиловый эфир муравьиной амиловый эфир уксусной кислоты

кислоты (метилформиат, ме- (амилацетат, пентилэтаноат)

таноат)

метиловый эфир уксусной кислоты, Этиловый эфир уксусной кислоты,

метилацетат этилацетат

Изомерия сложных эфиров обусловлена строением радикалов, связанных с ацилатной группойСложные эфиры широко распространены в природе. Ароматы многих цветов, плодов, ягод обусловлены присутствием в них сложных эфиров. Чрезвычайно распространены в растительном и животном мире относящиеся к сложным эфирам жиры.

Эфиры низших одноатомных спиртов и низших кислот – летучие жидкости с приятным запахом цветов, ягод. Этилформиат имеет запах рома, изоамилацетат – запах груш, этилбутират – запах абрикосов, изоамилбутират – запах ананасов, бензилацетат – запах жасмина и др. Из-за их запаха эти эфиры используются в парфюмерной и пищевой промышленности как «фруктовые эссенции». Эти эфиры мало растворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях, сами являются растворителями. Температуры кипения сложных эфиров ниже, чем у соответствующих кислот, так как им не присуща ассоциация.

Важнейший способ получения сложных эфиров – взаимодействие карбоновых кислот со спиртами – реакция этерификации.

RCOOH + R’OH ↔ RCOOR’ + H2O.

В качестве катализаторов применяют конц. H2SO4 , газообразный HCl, BF3 и др.

Реакция этерификации обратима. Избыток спирта или кислоты благоприятствует сдвигу равновесия вправо. Увеличить выход эфира можно также постоянным выведением одного из образующихся веществ из сферы реакции. Скорость реакции этерификации зависит от природы спирта и кислоты, а именно – с каким атомом углерода связана гидроксильная группа (первичным, вторичным или третичным) и каково строение углеродной цепи, связанной с карбоксильной группой. Объемистые радикалы создают пространственные затруднения и мешают образованию промежуточных продуктов присоединения. Особенно плохо подвергаются этерификации третичные спирты.