Химические свойства карбоновых кислот

Карбоновые кислоты проявляют высокую реакционную способность. Они вступают в реакции с различными веществами и образуют разнообразные соединения, среди которых большое значение имеют функциональные производные, т.е. соединения, полученные в результате реакций по карбоксильной группе.

I. Общие с другими кислотами

1. Диссоциация:

R-COOH ↔ RCOO^- + H⁺

 

-Сила кислот уменьшается в ряду:

H-COOH > CH₃-COOH > CH₃-CH₂-COOH

 

2. Взаимодействие с активными металлами:

2R-COOH + 2Na → 2R-COONa + H₂↑

 

3. Взаимодействие с основными оксидами и основаниями:

2R-COOH + CaO → (R-COO)₂Ca + H₂O

 

4. Взаимодействие уксусной кислоты с раствором щелочи

R-COOH + NaOH → R-COONa + H₂O

 

5. Взаимодействие с солями слабых кислот:

R-COOH + NaHCO₃ → R-COONa + H₂O + CO₂↑

 

-Соли карбоновых кислот разлагаются сильными минеральными кислотами:

R-COONa + HСl → NaCl + R-COOH

-В водных растворах гидролизуются:

R-COONa + H₂O ↔ R-COOH + NaOH

 

6. Образование сложных эфиров со спиртами:

II. Специфические свойства

1. Образование функциональных производных R-CO-X

(свойства гидроксильной группы)

Получение хлорангидридов:

R-COOH + PCl₅ → R-CO-Cl + POCl₃ + HCl

 

2. Образование амидов

CH₃COOH + NH₃→CH₃COONH₄ ^t˚C→ CH₃CONH₂ + H₂O

Вместо карбоновых кислот чаще используют их галогенангидриды:

Амиды образуются также при взаимодействии карбоновых кислот (их галогенангидридов или ангидридов) с органическими производными аммиака (аминами):

Амиды играют важную роль в природе. Молекулы природных пептидов и белков построены из a-аминокислот с участием амидных групп - пептидных связей

 

3. Реакции замещения с галогенами

(свойства углеводородного радикала, образуется а-хлорпроизводное карбоновой кислоты):

5. Реакции декарбоксилирования солей карбоновых кислот (получение алканов):

R-COONa + NaOH ^t → Na₂CO₃ + R-H (алкан)

 

6. Окисление в атмосфере кислорода:

R-COOH + O₂ → CO₂ + H₂O

Особенности муравьиной кислоты H-COOH:

Даёт реакцию «Серебряного зеркала»:

H-COOH + 2[Ag(NH₃)₂]OH → 2Ag↓ + (NH₄)₂CO₃ + 2NH₃ + H₂O

Окисление хлором:

H-COOH + Cl₂ → CO₂ + 2HCl

Вступает в реакцию с гидроксидом меди(II):

H-COOH + 2Cu(OH)₂ ^t → Cu₂O↓ + CO₂↑ + 3H₂

Разлагается при нагревании:

HCOOH ^t,H2SO4→ CO↑ + H₂O

 

Непредельные карбоновые кислоты способны к реакциям при­соединения:

СН₂=СН-СООН + Н₂ → СН₃-СН₂-СООН

СН₂=СН-СООН + Сl₂ → СН₂Сl-СНСl-СООН

СН₂=СН-СООН + HCl → СН₂Сl-СН₂-СООН

СН₂=СН-СООН + Н₂O → НО-СН₂-СН₂-СООН

Две последние реакции протекают против правила Марковникова.

Непредельные карбоновые кислоты и их производные способ­ны к реакциям полимеризации.

 

Получение карбоновых кислот

I. В промышленности

1. Выделяют из природных продуктов (жиров, восков, эфирных и растительных масел)

2. Окисление алканов:

2CH₄ + 3O₂ ^t,kat → 2HCOOH + 2H₂O

метан муравьиная кислота

2CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + 5O₂ ^t,kat,p → 4CH₃COOH + 2H₂O

н-бутан уксусная кислота

3. Окисление алкенов:

CH₂=CH₂ + O₂ ^t,kat → CH₃COOH

этилен

СH₃-CH=CH₂ + 4[O] ^t,kat → CH₃COOH + HCOOH

пропен уксусная кислота муравьиная кислота

 

4. Окисление гомологов бензола (получение бензойной кислоты):

C₆H₅-C_nH_2n+1 + 3n[O] ^KMnO4,H+→ C₆H₅-COOH + (n-1)CO₂ + nH₂O

5C₆H₅-CH₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ → 5C₆H₅-COOH + 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ + 14H₂O

толуол бензойная кислота

 

5. Получение муравьиной кислоты:

1 стадия: CO + NaOH ^t,p → HCOONa

формиат натрия – соль

2 стадия: HCOONa + H₂SO₄ → HCOOH + NaHSO₄

6. Получение уксусной кислоты:

CH₃OH + CO ^t,p → CH₃COOH

Метанол

II. В лаборатории

1. Гидролиз сложных эфиров:

OH^-

R-COOR₁ + H₂O ↔ RCOOH + R₁-OH

H⁺

2. Из солей карбоновых кислот:

R-COONa + HCl → R-COOH + NaCl

 

3. Растворением ангидридов карбоновых кислот в воде:

(R-CO)₂O + H₂O → 2 R-COOH

 

4. Щелочной гидролиз галоген производных карбоновых кислот:

R- C = O + NaOH → R-COOH + NaCl

│

Cl