Фізичні характеристики насичених монокарбонових кислот

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Реакційна здатність карбонових кислот визначається в основному наявністю в їх структурі карбоксильної групи. Карбоксильна група є кон'югованою системою, в якій неподілена пара електронів атома Оксигену гідроксильної групи взаємодіє з я-електронами карбонільної групи (/>,я-кон'югація). У результаті +М-ефекту з боку групи —OH електронна густина в кон'югованій системі зміщена вбік ато-

\ і^< ма Оксигену карбонільної групи С = , неподілені пари електронів якого не бе-

КарБОнОВІ КиСЛОти. мОнОКарБОнОВІ КиСЛОти

руть участь у кон'югації. Завдяки зміщенню електронної густини зв'язок О—Н стає сильно полярним, що приводить до появи в карбоксильній групі OH-кислотного центру. Але в той же час за рахунок +М-ефекту з боку групи —OH у молекулах карбонових кислот дещо зменшується частковий позитивний заряд на атомі Кар­бону карбонільної групи порівняно з альдегідами та кетонами. Крім того, унаслі­док —I-ефекту карбоксильної групи в молекулі карбонової кислоти відбувається зміщення електронної густини з вуглеводневого залишку, що приводить до появи С—Н-кислотного центру а-атому Карбону:

ОН-кислотний центр

СН-кислотний центр

Електрофільний центр

Виходячи з наведеної будови карбонових кислот, основні їх реакції можна умовно розділити на чотири групи реакцій:

> за участі зв'язку О—Н (кислотні властивості);

> нуклеофільного заміщення за участі атома Карбону карбоксильної групи;

> заміщення атомів Гідрогену при а-атомі Карбону;

> окиснення та відновлення.

КИСЛОТНІ ВЛАСТИВОСТІ

Кислотні властивості карбонових кислот зумовлені їх здатністю відщеплювати атом Гідрогену карбоксильної групи у вигляді протона. У водних розчинах карбонові кислоти дисоціюють:

<

О—Н

карбонова кислота

Н₂0

< о

карбоксилат-іон

Н₃0⁺

гідроксоній-іон

У процесі дисоціації утворюється карбоксилат-іон, в якому обидва атоми Оксигену рівноцінні, а негативний заряд рівномірно делокалізований між ними. Делокалізацію заряду в карбоксилат-іоні можна зобразити у вигляді двох гранич­них структур або структури з рівними зарядами на атомах Оксигену:

С

або к—с

-1/2

Унаслідок делокалізації негативного заряду карбоксилат-іон має високу стій­кість. А оскільки, як відомо, сила кислоти визначається стійкістю аніона, що утворюється, то карбонові кислоти перевершують за кислотними властивостями спирти і феноли, де можливість делокалізації заряду в аніоні менша.

На силу карбонових кислот також впливають структура вуглеводневого ради­кала, зв'язаного з карбоксильною групою, і замісники в ньому. електронодонор-ні замісники збільшують електронну густину в кислотному центрі і тим самим

Глава 24

дестабілізують карбоксилат-іон, що зрештою призводить до послаблення кислот­них властивостей. електроноакцепторні замісники, навпаки, зміщуючи електрон­ну густину на себе, підвищують стійкість карбоксилат-іона, що приводить до по­силення кислотності. У табл. 24.3 наведені константи дисоціації деяких карбонових кислот (в одиницях рК_а).

Таблиця 24.3 Константи дисоціації деяких карбонових кислот у воді (25 °С)

Вплив замісника на кислотні властивості карбонових кислот знижується по мірі віддалення від карбоксильної групи:

сн₃—сн₂—сн—соон сн₃—сн—сн₂—соон сн₂—сн₂—сн₂—соон

СІ

сх-хлоромасляна кислота; рК_а = 2,84

СІ

р-хлоромасляна кислота; рК_а = 4,06

СІ

у-хлоромасляна кислота; рК_а = 4,52

Утворення солей.Карбонові кислоти при взаємодії з активними металами, основними оксидами, гідроксидами та карбонатами лужних металш утворюють солі:

(СН₃— СОО)₂2п + Н₂Ї

Цинк ацетат

2СН₃—СООН

М§О

(СН₃—СОО)₂М§ + Н₂О

Магній ацетат

СН,—СООН +

СН₃—СО(Жа

Натрій ацетат

Н₂О

СН₃—СООН

СН₃—

СО₂Ї

Н₂О

КарБОнОВІ КиСЛОти. мОнОКарБОнОВІ КиСЛОти

У назвах солей карбонових кислот найчастіше використовують тривіальні латинські назви кислот. Солі¹ мурашиної кислоти називають форміати, оцтової — ацетати, пропіонової — пропіонати, масляної — бутирати, ізомасляної — ізобу-тирати і т. д. За замісниковою номенклатурою назва аніона утворюється заміною -ова кислота на суфікс -оат:

СН₃— СН₂— СН₂— СОСЖа СН₃— СН₂— СН₂— СН₂— СН₂ — СО(Жа

Поиск по сайту: