Образование галогенангидридов и их свойства

Номенклатура.

Номенклатура ИЮПАК разрешает сохранять их тривиальные названия (см. таб. 1). Для более сложных случаев названия кислот проиводят от названия углеводородов с тем же числом атомов углерода, что и в молекуле кислоты, с добавлением окончания - овая и слова кислота. Муравьиная кислота Н-СООН называется метановой кислотой, уксусная СН3-СООН - этановой кислотой.
В большинстве случаев пользуются тривиальными названиями, которые обыкновенно указывают на природный источник, из которого была выделена кислота.

Таблица 1.

Названия и формулы некоторых карбоновых кислот.

Физические свойства.

Низшие карбоновые кислоты — жидкости с острым запахом, хорошо растворимые в воде. С повышением относительной молекулярной массы растворимость кислот в воде уменьшается, а температура кипения повышается. Высшие кислоты, начиная с пеларгоновой (н-нонановой) СН₃-(СН₂)₇-СООН, — твердые вещества, без запаха, нерастворимые в воде.

Химические свойства.

Кислотные свойства обусловлены способностью Карбоновые кислоты к диссоциации в водном растворе:

Как правило, Карбоновые кислоты слабее минеральных. Константы диссоциации одноосновных насыщенных кислот жирного ряда при 25°С изменяются от 1,7^.10^-4(муравьиная кислота) до 1,3^.10^-5 (высшие гомологи). Сила Карбоновые кислоты существенно зависит также от электрофильности радикала, связанного с карбоксилом. Введение электроотрицательных заместителей (например, NO₂, CN, Cl) в положение, соседнее с карбоксильной группой, резко повышает кислотность, например циануксусная кислота CNCH₂COOH примерно в 200 раз сильнее уксусной кислоты CH₃COOH. По мере удаления от карбоксила влияние заместителей ослабевает. Дикарбоновые кислоты сильнее монокарбоновых, причём влияние одного карбоксила на другой тем больше, чем они ближе расположены друг к другу. Так, в ряду кислот щавелевая кислота HOOC—COOH сильнее малоновой кислоты HOOCCH₂COOH, которая, в свою очередь, сильнее янтарной HOOC (CH₂)₂COOH, и т.д. Кислотность непредельных кислот выше, чем предельных; влияние двойной связи тем сильнее, чем она ближе расположена к карбоксилу. Так, акриловая кислота CH₂=CH—СООН в 4 раза сильнее пропионовой CH₃—CH₂—COOH. Ароматические кислоты сильнее предельных алифатических (например, константа диссоциации бензойной кислоты 6,5^.10^-5).

Наиболее важные химические свойства, характерные для большинства карбоновых кислот:

1) Карбоновые кислоты при реакции с металлами или их осно́вными гидроксидами дают соли соответствующих металлов:

натриевая соль пропионовой к-ты

2) Также карбоновые кислоты могут вытеснять более слабую кислоту из её соли:

CH₃COOH + NaHCO₃ = CH₃COONa + H₂CO₃

(потом H₂CO₃ разлагается на углекислый газ и воду)

3) Карбоновые кислоты в присутствии кислого катализатора реагируют со спиртами, образуя сложные эфиры (реакция этерификации):

CH₃COOH + СН₃СН₂ОН = CH₃COOСН₂СН₃ + H₂O

4) При нагревании аммонийных солей карбоновых кислот образуются их амиды:

CH₃COONH₄ = CH₃CONH₂ + H₂O

5) Действие галоидных соединений фосфора. При действии галоидных соединений фосфора на органические кислоты гидроксильная группа карбоксила замещается на галоид:

В результате этой реакции образуются галоидангидриды кислот (в данном случае хлорангидрид уксусной кислоты), представляющие собой производные кислот, в которых гидроксильная группа замещена на галоид.

Эта реакция указывает на некоторое сходство карбоновых кислот и спиртов; в спиртах при действии галоидных соединений фосфора также происходит замена гидроксила на галоид с образованием галоидпроизводных углеводородов.

6) Восстановление кислот. При восстановлении кислот образуются соответствующий альдегид, который при дальнейшем восстановлении превращается в спирт:

Обычно восстанавливают не сами кислоты, а их хлорангидриды, ангидриды или сложные эфиры.

Образование галогенангидридов и их свойства

Гидроксил карбоксильной группы может быть замещен галогеном; при этом образуются галогенангидриды карбоновых кислот. Наиболее часто применяются хлорангидриды; они образуются, например, при действии на кислоты пятихлористого фосфора PCl5:

карбоновая кислота хлорангидрид карбоновой кислоты

уксусная кислота хлорангидрид уксусной кислоты

В галогенангидридах галоген соединен с радикалом кислоты – ацилом, поэтому их иначе называют галогенацилами или ацилгалогенидами. В частности, хлорангидрид уксусной кислоты называется хлористым ацетилом или ацетилхлоридом. Он представляет собой бесцветную дымящую на воздухе жидкость с Ткип. 55 ^оС.

Галогенангидриды – очень реакционноспособные вещества; их применяют для разнообразных синтезов, при которых галоген обменивается на различные группы и образуются другие производные кислот. При действии воды происходит гидролиз галогенангидридов и они разлагаются, образуя карбоновую кислоту и галогеноводород:

хлорангидрид кислота

С хлорангидридами низших кислот реакция протекает уже на холоду, обычно бурно, с выделением тепла.

Поиск по сайту: