Способы получения карбоновых кислот.

а) Окислением алкенов с разрывом двойной связи; спиртов, альдегидов, кетонов. Ароматические кислоты получаются окислением гомологов бензола, а высшие кислоты – окислением высших алканов.

Н+

¾® СН3 – СН2 – С – ОН + NН3

Н – ОН

Н2О

СН3 – СН2 – Сº N +

б) Гидролиз нитрилов в кислой или щелочной среде:

 

 

 

 

в) Гидролиз тригалогенопроизводных:

 

 

г) Взаимодействие реактива Гриньяра (МОС) с диоксидом углерода (СО₂):

 

д) Оксосинетез алкенов – действие (СО)+ Н₂О):

 

 

16.3 Физические свойства. Кислоты, в отличие от спиртов имеют более высокие t_кип и t_пл. Объясняется это значительной ассоциацией молекул кислот за счет водородной связи, которая образуется в результате взаимодействия атома водорода группы ОН одной молекулы и атома кислорода карбонильной группы другой молекулы кислоты. Ассоциация молекул возможна линейная:

 

а также циклическая димерная:

 

Большая часть кислот не только в твердом, жидком, но даже в газообразном состоянии находится в виде димеров.

С увеличением углеводородного R возраcтает t_кип и t_пл, а плотность уменьшается. Низшие кислоты (С₁ – С₃) – жидкости, имеют резкий кислый запах, средние – неприятный, высшие и ароматические запаха не имеют. Низшие кислоты хорошо растворимы в воде. С увеличением R растворимость уменьшается.

16.4 Химические свойства. Химические свойства карбоновых кислот определяются строением карбоксильной группы. Карбоксильная группа, состоящая из 2-х групп карбонильной группы и гидроксильной (ОН), совершенно новая функциональная группа с присущими ей свойствами. Ввиду близкого расположения эти группы оказывают друг на друга взаимное влияние, что подтверждается теорией А.М. Бутлерова. Поэтому карбоновые кислоты отличаются по свойствам от альдегидов, кетонов и спиртов.

 

Влияние карбонильной группы () на группу (ОН).

Кислотные свойства у кислот выражены сильнее, чем у спиртов. В кислотах легче отщепляется протон водорода.

 

δ-

Объясняется это влиянием группы () на группу ОН:

δ+

δ+

Как видно из схемы атом углерода, несущий положительный заряд, стремится погасить дефицит электронов, притягивая электронную пару кислорода группы ОН, увеличивая тем самым положительный заряд () на атоме углерода и более легкому его отщеплению. Поэтому кислоты в отличие от спиртов диссоциируют:

 

 

Водные растворы кислот изменяют окраску индикаторов и являются электролитами. Но по сравнению с минеральными кислотами – это слабые кислоты (за исключением муравьиной кислоты).

На силу кислот, т.е. на легкость отщепления протона водорода, влияние оказывает R, связанный с карбоксильной группой.

δ+

Электронодонорные группы – поставщики электронов обладающих (+J) индуктивным эффектом уменьшают заряд () на атоме углерода карбонила, уменьшая силу кислот. Самой сильной является муравьиная кислота. Остальные члены гомологического ряда – довольно слабые кислоты, но сильнее угольной кислоты. Они выделяют угольную кислоту
(в виде СО₂ + Н₂О) из ее солей.

О

С

Сl СН2

СН3 ® С – ОН

>

Н

Введение в радикал акцепторных (электронопритяги-вающих) обладающих (-Jэф) групп, усиливает кислотные свойства:

 

 

Поэтому хлоруксусная кислота сильнее уксусной.

Наличие двойной связи в a, b-положениях значительно увеличивает силу карбоновых кислот. Это объясняется отрицательным индуктивным эффектом: (-Jэф) двойной связи

 

 

Ароматические кислоты сильнее, чем алифатические: