Определение и классификация карбоновых кислот.
Карбоновые кислоты – это органические кислородосодержащие соединения, в молекулах которых углеводородный радикал связан с одной или несколькими карбоксильными группами.
R–(COOH)m, где m – число карбоксильных групп, определяющее основность кислоты.
Классификации карбоновых кислот (параллельные):
I. по углеводородному радикалу (R–):
· предельные (насыщенные) (CH3–CH2–)
· непредельные (ненасыщенные) (CH2=CH–, CH≡C– и т.д.)
· ароматические (C6H5–).
II. по основности:
· одноосновные (монокарбоновые), m =1
· двухосновные (дикарбоновые), m =2
· трёхосновные (трикарбоновые), m =3 и т.д.
Примеры:
CH3–CH2–COOH пропановая (пропионовая) кислота
CH2=CH–COOH пропеновая (акриловая) кислота
HOOC–CH2–CH2–COOH глутаровая кислота
C6H5–COOH бензойная кислота
C6H4–(COOH)2 о-фталевая кислота
Номенклатура карбоновых кислот.
Номенклатура монокарбоновых кислот
Формулы | Рациональная номенклатура: название углеводорода (по общему числу атомов углерода) + окончание –овая и слово кислота | Историческая номенклатура | Продукты, в которых содержится кислота |
HCOOH | Метан овая | Муравьиная | Выделение муравьев |
CH3COOH | Этан овая | Уксусная | Продукты окисления многих веществ |
CH3CH2COOH | Пропан овая | Пропионовая | Древесная смола |
CH3CH2CH2COOH | Бутан овая | Масляная | Сливочное масло |
CH3CH2CH2CH2COOH | Пентан овая | Валериановая | Трава валериана |
CH3−(CH2)4−COOH | Гексан овая | Капроновая | Сливочное масло, нефть |
CH3−(CH2)5−COOH | Гептан овая | Энантовая | |
CH3−(CH2)14−COOH | Гексадекан овая | Пальмитиновая | Жиры |
CH3−(CH2)16−COOH | Октадекан овая | Стеариновая | Жиры |
CH2=CH–COOH | Пропен овая | Акриловая |
Номенклатура дикарбоновых кислот
|
Формулы | Рациональная номенклатура: название углеводорода (по общему числу атомов углерода) + суффикс –ди–+ окончание –овая и слово кислота | Историческая номенклатура |
HOOC−COOH | Этандиовая | Щавелевая |
HOOC−CH2−COOH | Пропандиовая | Малоновая |
HOOC−CH2 -CH2–COOH | Бутандиовая | Янтарная |
HOOC−C6H4 –COOH | о-Фталевая |
3. Изомерия монокарбоновых кислот.
Изомерия монокарбоновых карбоновых кислот.
- Изомерия углеродного скелета, начиная с C4
γ β α O γ β α O
4 3 2 1// 4 3 2 1//
CH3–CH–CH2–C CH3–CH2–CH–C
| \ | \
CH3 OH CH3 OH
3-метилбутановая кислота 2-метилбутановая кислота
(β-метилбутановая кислота, (α -метилбутановая кислота,
3-метилмасляная кислота) 2-метилмасляная кислота)
- Изомерия положения
а. положения кратной связи (для непредельных карбоновых кислот)
4 3 2 1 4 3 2 1
CH2=CH–CH2–COOH CH3–CH=CH–COOH
бутен-3-овая кислота бутен-2-овая кислота
(винилуксусная кислота) (кротоновая кислота)
б. положения заместителей
3 2 1 3 2 1
CH2–CH2–COOH CH3–CH–COOH
| |
Cl Cl
3-хлорпропановая кислота 2-хлорпропановая кислота
- Пространственная изомерия (для непредельных карбоновых кислот)
CH3–CH=CH–COOH
H3C COOH H COOH
\ / \ /
C = C C = C
/ \ / \
H H H3C H
цис-бутен-2-овая кислота транс-бутен-2-овая кислота
- Межклассовая изомерия (со сложными эфирами)
O O
4 3 2 1// 3 2 1//
CH3–CH2–CH2–C CH3–CH2–C
\ \
OH O–CH3
бутановая кислота метиловый эфир пропановой кислоты
(масляная кислота) (метилпропионат)
Физические свойства карбоновые кислоты.
H–COOH, CH3–COOH … C9H19–COOH C10H21–COOH …
жидкости твёрдые вещества
![]() | |||
![]() | |||
|
Смешиваются с водой Растворимость в воде уменьшается∙∙
во всех отношениях
![]() |
t° кипения увеличивается
Показанное в формуле смещение электронной плотности в сторону карбонильного атома кислорода обусловливает сильную поляризацию связи О-Н, в результате чего облегчается отрыв атома водорода в виде протона - в водных растворах происходит процесс кислотной диссоциации:
RCOOH ↔ RCOO− + Н+
В карбоксилат-ионе (RCOO-) имеет место π-сопряжение неподеленной пары электронов атома кислорода гидроксильной группы с р-облаками, образующими π- связь, в результате происходит делокализация π- связи, равномерное распределение отрицательного заряда между двумя атомами кислорода и Упрочнение π-связи в карбонильной группе приводит к тому, что реакции присоединения для карбоновых кислот нехарактерны:
Последнее способствует образованию прочных водородных связей между молекулами карбоновых кислот.
В твёрдом и жидком состояниях молекулы насыщенных (предельных) монокарбоновых кислот димеризуются в результате образования между ними водородных связей в виде линейных или циклических димеров:
O: ····· H–O
// \
R–C C–R Циклический димер
\ //
O–H ······:O
R R
| |
C C Линейный димер
/ \\ / \\
····H–O O: ···· H–O O: ····