Основы органической химии для студентов нехимических специальностей - Тейлор Г.
ISBN 5-03-000281-2
Скачать (прямая ссылка):
О
СН,
О
Y1
8
Карбоновые кислоты и их производные
8.1. Алифатические карбоновые кислоты
Карбоновые кислоты содержат функциональную группу
°\о—Н*
которую формально можно получить из метильной группы путем замещения всех атомов водорода на гидроксильные группы
с последующим отщеплением воды от так называемой ортокислоты:
ОН О
I -НаО Л
R-СНз ---->- R—С—ОН ------^ R—Cf
I \
ОН ОН
ортокислота
Согласно систематической номенклатуре, присутствие этой функциональной группы в соединении указывается с помощью суффикса «-овая кислота», добавляемого к названию родоначального алкана (углеродный атом карбоксильной группы является одним из углеродных атомов алкана). Углеродная цепь нумеруется, начиная с функциональной группы:
СвН6
СН3(СН2)8С02Н СН3(СН2)3—сн—сн—С02Н
он
декановая кислота 2-гидрокси-З-фенилгептановая
кислота
Кроме того, карбоксильная группа может рассматриваться как заместитель и обозначаться словосочетанием «карбоновая кислота».
СОаН
а
циклогексанкарбоновая
кислота
Карбоновые кислоты и их производные
143
Названия анионов карбоновых кислот получаются при добавлении к названию кислот суффикса «-оат» или «-карбокси-лат».
СН 3СН2СН(СН з K'OJ Na+
2.-метилбутаноат натрия
СОГК У *
циклобутанкар&ок,-силат калия
Как и во многих других классах соединений, первые пять членов гомологического ряда карбоновых кислот сохранили давно установившиеся тривиальные названия (табл. 8.1).
Таблица 8.1. Номенклатура карбоновых кислот
Формула Тривиальное название Систематическое название
кислоты кислоты
нсо2н Муравьиная Метановая
СНзС02Н Уксусная Этановая
СН3СН2С02Н Пропионовая Пропановая
СН3СН2СН2С02Н Масляная Бутановая
(СНз)2СНС02Н Изомасляная 2-Метилпропановая
Валериановая Пентановая
По-прежнему широко употребляется устаревшее обозначение углеродных атомов в цепи карбоновой кислоты с помощью греческих букв:
• v Р ®
С—С—С—С—С02Н
например:
л|т ут | 2-хлоропропановая кислота
3 ^ 2 / а-хлоропропионовая кислота
(Отметьте, что обозначенный в этой схеме а-углеродный атом имеет номер 2 при систематическом способе нумерации цепи.)
8.1.1. Получение карбоновых кислот
1. Карбоновые кислоты можно получить путем окисления первичных спиртов и альдегидов (разд. 5.1.3 и 7.1.4, Г) или при более жестком окислении кетонов (разд. 7.1.4,Г).
2. Гидролиз сложных эфиров (разд. 8.3.3), ангидридов, ацилхлоридов, амидов (разд. 8.3.4) или нитрилов (разд. 8.10.2) приводит к образованию соответствующих карбоновых кислот.
144
Глава 8
J R—со—осн, (R—С0),0 R—СО—Cl R—СО—NH, г R—C'=N
'r—COjH + CHjOH 2R—C02H R—C02H + HCI R—C02H + NH*
R—C02H + NH4+
3. Карбоновые кислоты можно синтезировать из диэтилово-го эфира малоновой кислоты (разд. 11.2) или ацетоуксусного эфира (разд. 15.2.2) с помощью стандартных приемов.
8.1.2. Свойства карбоновых кислот
Низшие алифатические карбоновые кислоты — едкие жидкости с более высокой температурой кипения, чем соответствующие спирты, смешиваются с водой или хорошо растворимы в ней. Поскольку с увеличением длины углеродной цепи жирных кислот возрастает неполярная углеводородная часть молекулы, постепенно уменьшается растворимость алкановых кислот в воде [например, стеариновая кислота СНз^НгЬеСОгН, представляющая собой воскообразное твердое вещество, вообще нерастворима в воде].
8.1.3. Реакции карбоновых кислот
1. Наиболее характерной реакцией карбоновой кислоты является ее ионизация:
О О
R—С—О-Н R—+Н+
0“
Легкость, с которой осуществляется ионизация, обусловлена двумя причинами, которые упоминались ранее при объяснении намного более слабой кислотности кетонов (разд. 7.1.4,В).
Во-первых, смещение электронов двойной связи карбонильной группы к атому кислорода приводит к образованию частичного положительного заряда на атоме углерода, что вызывает индуктивный сдвиг электронной плотности от атома водорода в связях С—ОН и О—Н. Вследствие этого водородный атом легко можно удалить из молекулы под действием основания. Действительно, ионизация карбоновых кислот становится ощутимой только в присутствии подходящего акцептора протонов (например, НгО) и вообще может не приниматься в
Карбоновые кислоты и их производные
145
расчет для растворов кислот в углеводородных растворителях.
ь -
