karboksilik kislotalar Karboksil guruhi bo'lgan birikmalar deyiladi:

Karboksilik kislotalar ajralib turadi:

• bir asosli karboksilik kislotalar;
• ikki asosli (dikarboksilik) kislotalar (2 guruh UNSD).

Tuzilishiga qarab, karboksilik kislotalar quyidagilarga bo'linadi:

• alifatik;
• alitsiklik;
• aromatik.

Karboksilik kislotalarga misollar.

Karboksilik kislotalarni olish.

1. Birlamchi spirtlarni kaliy permanganat va kaliy bixromat bilan oksidlanishi:

2. Bitta uglerod atomida 3 ta galogen atomi bo‘lgan galogenli uglevodorodlarning gidrolizlanishi:

3. Sianidlardan karboksilik kislotalar olish:

Qizdirilganda nitril ammoniy asetat hosil qilish uchun gidrolizlanadi:

Kislotalanganda kislota cho'kadi:

4. Grignard reagentlaridan foydalanish:

5. Efirlarning gidrolizi:

6. Kislota angidridlarining gidrolizi:

7. Karboksilik kislotalarni olishning o'ziga xos usullari:

Chumoli kislotasi uglerod oksidi (II) ni kukun holida natriy gidroksid bilan bosim ostida qizdirish orqali olinadi:

Sirka kislotasi butanni atmosfera kislorodi bilan katalitik oksidlanish natijasida olinadi:

Benzoy kislotasi monoalmashtirilgan gomologlarni kaliy permanganat eritmasi bilan oksidlash orqali olinadi:

Kannikaro reaktsiyasi. Benzaldegid xona haroratida 40-60% natriy gidroksid eritmasi bilan ishlov beriladi.

Karboksilik kislotalarning kimyoviy xossalari.

Suvli eritmada karboksilik kislotalar dissotsilanadi:

Muvozanat kuchli chapga siljiydi, chunki karboksilik kislotalar kuchsizdir.

O'rnini bosuvchi moddalar induktiv ta'sir orqali kislotalikka ta'sir qiladi. Bunday o'rinbosarlar elektron zichligini o'zlariga tortadi va ularga salbiy induktiv ta'sir (-I) paydo bo'ladi. Elektron zichligini tortib olish kislotaning kislotaliligini oshirishga olib keladi. Elektron donor o'rnini bosuvchi moddalar musbat induktiv zaryad hosil qiladi.

1. Tuzlarning hosil bo'lishi. Asosiy oksidlar, kuchsiz kislotalar tuzlari va faol metallar bilan reaksiya:

Karboksilik kislotalar kuchsiz, chunki mineral kislotalar ularni tegishli tuzlardan siqib chiqaradi:

2. Karboksilik kislotalarning funksional hosilalarining hosil bo‘lishi:

3. Esterlar kislotani sulfat kislota ishtirokida spirt bilan qizdirganda - esterlanish reaksiyasi:

4. Amidlar, nitrillarning hosil bo'lishi:

3. Kislotalarning xossalari uglevodorod radikalining mavjudligi bilan aniqlanadi. Agar reaksiya qizil fosfor ishtirokida davom etsa, u quyidagi mahsulotni hosil qiladi:

4. Qo‘shish reaksiyasi.

8. Dekarboksillanish. Reaksiya ishqorni karboksilik kislotaning gidroksidi metall tuzi bilan birlashtirish orqali amalga oshiriladi:

9. Ikki asosli kislota osongina ajralib chiqadi CO 2 qizdirilganda:

Mavzu bo'yicha qo'shimcha materiallar: Karboksilik kislotalar.

Mavzu:karboksilik kislotalar

Dars rejasi:

1. Karboksilik kislotalar haqida tushuncha.
2. Karboksilik kislotalarning gomologik qatori.
3. Monobazik chegaralovchi karboksilik kislotalar.
4. Izomeriya va nomenklatura.
5. Tabiatda topish.
6. Karboksilik kislotalarning fizik va kimyoviy xossalari.

Karboksilik kislotalar kundalik hayotda va sanoatda juda keng tarqalgan. Sirka kislotasi insoniyatga ma'lum bo'lgan birinchi kislotalardan biridir. Qadim zamonlarda u sirkadan ajratilgan, ikkinchisi esa nordon sharob orqali olingan.

Biz allaqachon aldegidlarning kimyoviy xossalarini o'rganishda karboksilik kislotalar bilan uchrashganmiz. Karboksilik kislotalarning molekulalarida atomlarning xarakterli guruhi - karboksil guruhi mavjud.

Karboksilik kislotalar - molekulalarida uglevodorod radikali yoki vodorod atomi bilan bog'langan bir yoki bir nechta karboksil guruhlari bo'lgan organik moddalar.

Karboksilik kislotalar quyidagilarga bo'linadi: a) molekulasidagi karboksil guruhlar soniga qarab bir asosli, ikki asosli va ko'p asosli; b) radikalning tabiatiga ko'ra to'yingan, to'yinmagan va aromatik.

Monobazik chegaralovchi karboksilik kislotalar. Bir asosli to'yingan karboksilik kislotalarni quyidagicha aniqlash mumkin:

Asosiy chegaralovchi karboksilik kislotalarga organik moddalar kiradi, ularning molekulalarida cheklovchi uglevodorodning radikali yoki vodorod atomlari bilan bog'langan bitta karboksil guruhi mavjud.

Karboksilik kislotalar molekulalarining tuzilishini aldegidlarni o'rganishda ko'rib chiqilgan usullar bilan aniqlash mumkin.

Karboksilik kislotalarning gidroksil guruhidagi vodorod atomi spirt molekulalariga qaraganda ancha harakatchan. Shuning uchun suvda eriydigan karboksilik kislotalar vodorod ionlarini ajratib, lakmusni qizil rangga aylantiradi:

RCOOH <-> RCOOH - + H +

Izomeriya va nomenklatura. To'yingan bir asosli karboksilik kislotalarning izomeriyasi aldegidlarnikiga o'xshaydi.

Kislotalarning eng ko'p ishlatiladigan tarixiy nomlari (chumoli, sirka va boshqalar). Xalqaro nomenklaturaga ko'ra, ular tegishli uglerodlarning nomidan -ova oxiri va "kislota" so'zining qo'shilishi bilan hosil bo'ladi, masalan: metanoik kislota.

Tabiatda bo'lish

Chumolilar, qichitqi o'tlar va archa ignalarida mavjud. Qichitqi o'tining kuyishi formik kislota ta'sirining natijasidir. Butirik (butanik) kislota quyuq yog'da, valerian (pentanoik) kislota esa valerian ildizlarida mavjud.

Kvitansiya

Laboratoriyada karboksilik kislotalarni, shuningdek noorganik kislotalarni qizdirilganda sulfat kislota bilan ta'sir qilish orqali ularning tuzlaridan olish mumkin:

2CH 3 COONa + H 2 SO 4 -> Na 2 SO 4 + 2CH 3 COOH

Jismoniyxususiyatlari

Pastki karboksilik kislotalar o'tkir hidli suyuqliklar, suvda yaxshi eriydi. Nisbiy molekulyar massa ortishi bilan kislotalarning suvda eruvchanligi pasayadi va qaynash nuqtasi ko'tariladi. Pelargonik (ionli) CH 3 - (CH 2) 7 -COOH dan boshlanadigan yuqori kislotalar qattiq, hidsiz, suvda erimaydi.

Kimyoviy xossalari.

Karboksilik kislotalarning umumiy xossalari noorganik kislotalarnikiga o'xshaydi.

Karboksilik kislotalar molekulalarida radikallar mavjudligi sababli ham o'ziga xos xususiyatlarga ega. Masalan, sirka kislotasi xlor bilan reaksiyaga kirishadi:

Cl 2 + CH 3 COOH -> ClCH 2 COOH + HCl

Chumoli kislota kimyoviy jihatdan boshqa karboksilik kislotalardan farq qiladi.

1. Bir asosli kislotalardan chumoli eng kuchli kislota hisoblanadi.

2. Molekulalarning tuzilish xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, chumoli kislota, aldegidlar kabi oson oksidlanadi (kumush oyna reaksiyasi):

HCOOH + Ag 2 O -> HOCOOH + 2Ag?

HOCOOH <-> H 2 O + CO 2

3. Konsentrlangan sulfat kislota bilan qizdirilganda chumoli kislota suvni ajratib, uglerod oksidi (II) hosil bo`ladi:

HCOOH -> H2O + CO

Bu reaksiya laboratoriya sharoitida uglerod oksidi (II) hosil qilish uchun ishlatiladi.

Qanday qilib olish mumkin. bitta. Aldegidlar va birlamchi spirtlarning oksidlanishi karboksilik kislotalarni tayyorlashning keng tarqalgan usuli hisoblanadi. Qo'llaniladigan oksidlovchi moddalar />K M n O 4 va K 2 C r 2 O 7.

2 Yana bir keng tarqalgan usul - bitta uglerod atomida uchta halogen atomini o'z ichiga olgan galogenli uglevodorodlarning gidrolizi. Bunday holda, bitta uglerod atomida OH guruhlari bo'lgan spirtlar hosil bo'ladi - bunday spirtlar beqaror va suvni ajratib, karboksilik kislota hosil qiladi: />

3 . Sianidlardan (nitrillardan) karboksilik kislotalarni olish asl siyanidni olishda uglerod zanjirini qurish imkonini beruvchi muhim usuldir. Qo'shimcha uglerod atomi molekulaga galogenni natriy siyanid bilan almashtirish reaktsiyasi yordamida kiritiladi, masalan: />

CH 3 -B r + NaCN-> CH 3 - CN + NaBr.

Olingan sirka kislotasining nitrili (metil siyanid) qizdirilganda oson gidrolizlanib ammoniy asetat hosil qiladi:

CH 3 CN + 2H 2 O -> CH 3 COONH 4.

Eritma kislotalanganda kislota ajralib chiqadi:

CH 3 COONH 4 + HCl-> CH 3 COOH + NH 4 Cl.

to'rtta. Foydalanish Grignard reaktivi sxema bo'yicha: />

H 2 O
R- MgBr+ CO 2 -> R - COO - MgBr-> R - COOH + Mg (OH) Br

5 . Efirlarning gidrolizi:/>

R - COOR 1 + KOH -> R - COOK + R'OH,

R-COOK+ HCl -> R— COOH+ KCl .

6. Kislota angidridlarining gidrolizi:/>

(RCO) 2 O + H 2 O -> 2 RCOOH.

7. Alohida kislotalar uchun maxsus tayyorlash usullari mavjud./>

Chumoli kislotasi uglerod oksidini isitish orqali hosil bo'ladi ( II ) bosim ostida kukunli natriy gidroksid bilan va hosil bo'lgan natriy formatini kuchli kislota bilan ishlov berish:

Sirka kislotasi butanni atmosfera kislorodi bilan katalitik oksidlanish natijasida olinadi:

2C 4 H 10 + 5 O 2 -> 4CH 3 COOH + 2H 2 O.

Benzoy kislotasini olish uchun kaliy permanganatning kislotali eritmasi bilan monoalmashtirilgan benzol gomologlarini oksidlashdan foydalanish mumkin:

5C 6 H 5 -CH 3 + 6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 \u003d 5C 6 H 5 COOH + 3 K 2 SO 4 + 6 MnSO 4+14H2O.

Bundan tashqari, benzaldegid yordamida benzoik kislotani olish mumkin Kannizzaro reaktsiyalari. Bu reaksiyada benzaldegid xona haroratida 40-60% natriy gidroksid eritmasi bilan ishlanadi. Bir vaqtning o'zida oksidlanish va qaytarilish hosil bo'lishiga olib keladi benzoy kislotasi va shunga mos ravishda fenilmetanol (benzil spirti):

Kimyoviy xossalari. Karboksilik kislotalar spirtlarga qaraganda kuchliroq kislotalardir, chunki karboksil guruhidagi vodorod atomi CO guruhining ta'siri tufayli harakatchanlikni oshirdi. Suvli eritmada karboksilik kislotalar dissotsilanadi: />

RCOOH RCOO - + H +

Biroq, uglerod molekulalarining kovalent tabiati tufayli th kislotalar, yuqoridagi dissotsilanish muvozanati etarli kuchli chapga siljigan. Shunday qilib, karboksilik kislotalar ular odatda kuchsiz kislotalardir. Masalan, etan (sirka)kislota dissotsilanish konstantasi K a = 1,7*10 -5 bilan tavsiflanadi./>

Karboksilik kislota molekulasida mavjud bo'lgan o'rnini bosuvchi moddalar uning kislotaligiga kuchli ta'sir qiladi induktiv ta'sir. Xlor yoki fenil radikali kabi o'rnini bosuvchi moddalar o'zlariga elektron zichlikni tortadi va shuning uchun salbiy induktiv ta'sir (-/) keltirib chiqaradi. Karboksil vodorod atomidan elektron zichligini tortib olish karboksilik kislotaning kislotaliligini oshirishga olib keladi. kislotalar. Bundan farqli o'laroq, alkil guruhlari kabi o'rinbosarlar elektron beruvchi xususiyatlarga ega va ijobiy induktiv ta'sir yaratadi, +I. Ular kislotalilikni kamaytiradi. O'rinbosarlarning karboksilik kislotalarning kislotaligiga ta'siridissotsiatsiya konstantalarining qiymatlarida yaqqol namoyon bo'ladi K a ba'zi kislotalar uchun. Bundan tashqari, kislotaning kuchikonjugatsiyalangan ko'p bog'lanish mavjudligi ta'sir qiladi.

Dikarbon kislotalarning molekulalaridagi atomlarning o'zaro ta'siri ularning bir asosli kislotalarga qaraganda kuchliroq bo'lishiga olib keladi.

2. Tuz hosil bo'lishi. Karboksilik kislotalar oddiy kislotalarning barcha xossalariga ega. Ular faol metallar, asosiy oksidlar, asoslar va kuchsiz kislotalarning tuzlari bilan reaksiyaga kirishadilar:

2 RCOOH + M g -> (RCOO) 2 Mg + H 2,

2 RCOOH + CaO -> (RCOO) 2 Ca + H 2 O,

RCOOH+ NaOH -> RCOONa+ H 2 O,

RCOOH+ NaHCO 3 -> RCOONa+ H 2 O + CO 2.

Karboksilik kislotalar kuchsiz, shuning uchun kuchli mineral kislotalar ularni tegishli tuzlaridan siqib chiqaradi:

CH 3 COONa + HCl-> CH 3 COOH + NaCl.

Suvli eritmalardagi karboksilik kislotalarning tuzlari gidrolizlanadi:

CH 3 SOOK + H 2 O CH 3 COOH + CON.

Karboksilik kislotalar va mineral kislotalar o'rtasidagi farq bir qator funktsional hosilalarni hosil qilish imkoniyatidadir.

3 . Karboksilik kislotalarning funksional hosilalarini hosil qilish. Karboksilik kislotalardagi OH guruhini turli guruhlar bilan almashtirganda (/> X ) umumiy formulaga ega bo'lgan kislotalarning funksional hosilalari hosil bo'ladi R-CO-X; bu erda R alkil yoki aril guruhini bildiradi. Nitrillarning umumiy formulasi boshqacha bo'lsa ham ( R-CN ), ular odatda karboksilik kislotalarning hosilalari sifatida ham hisobga olinadi, chunki ularni ushbu kislotalardan olish mumkin.

Kislota xloridlari fosfor xlorid ta'sirida tayyorlanadi ( V) kislotalar uchun:

R-CO-OH + RS l 5 -> R-CO- Cl+ ROS l 3+ HCl.

Angidridlar karboksilik kislotalardan suvni olib tashlaydigan moddalar ta'sirida hosil bo'ladi:

2 R - CO - OH + P 2 O 5 -> (R - CO -) 2 O + 2HPO 3.

Esterlar kislotani sulfat kislota ishtirokida spirt bilan qizdirish natijasida hosil bo'ladi (qaytariladigan esterlanish reaktsiyasi):

Esterifikatsiya reaktsiyasining mexanizmi o'rnatildi "belgilangan atom" usuli bilan.

Esterlarni kislota xloridlari va gidroksidi metall spirtlari bilan reaksiyaga kirishish orqali ham olish mumkin:

R-CO-Cl + Na-O-R' -> R-CO-OR' + NaCl .

Karboksilik kislota xloridlarining ammiak bilan reaksiyalari amidlarning hosil bo'lishiga olib keladi:

CH 3 -CO-C l + CH 3 -> CH 3 -CO-CH 2 + HCl.

Bundan tashqari, amidlarni karboksilik kislotalarning ammoniy tuzlarini isitish orqali olish mumkin:

Amidlar suvsizlantiruvchi moddalar ishtirokida qizdirilganda, ular nitril hosil qilish uchun suvsizlanadi:

Pastki kislotalarning funktsional hosilalari uchuvchi suyuqliklardir. Ularning barchasi asl kislota hosil bo'lishi bilan osongina gidrolizlanadi:

R-CO-X + H 2 O -> R-CO-OH + HX.

Kislotali muhitda bu reaktsiyalar qaytarilishi mumkin. Ishqoriy muhitdagi gidroliz qaytarilmas va karboksilik kislotalarning tuzlarini hosil bo'lishiga olib keladi, masalan:

R-CO-OR' + NaOH -> R-CO-ONa + R'OH.

to'rtta. Karboksilik kislotalarning bir qator xossalari uglevodorod radikalining mavjudligi bilan bog'liq. Shunday qilib, qizil fosfor ishtirokida galogenlarning kislotalarga ta'sirida galogen bilan almashtirilgan kislotalar hosil bo'ladi va karboksil guruhiga (a-atom) qo'shni uglerod atomidagi vodorod atomi galogen bilan almashtiriladi:

To'yinmagan karboksilik kislotalar qo'shilish reaktsiyalariga qodir:

CH 2 \u003d CH-COOH + H 2 -> CH 3 -CH 2 -COOH,

CH 2 \u003d CH-COOH + C l 2 -> CH 2 C l -CHS l -COOH,

CH 2 \u003d CH-COOH + HCl -> CH 2 C l -CH 2 -COOH,

CH 2 \u003d CH-COOH + H 2 O -> BUT-CH 2 -CH 2 -COOH,

Oxirgi ikki reaktsiya Markovnikov qoidasiga qarshi boradi.

To'yinmagan karboksilik kislotalar va ularning hosilalari qodir polimerlanish reaksiyalari.

5 . Karboksilik kislotalarning oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari./>

Karboksilik kislotalar qaytaruvchi moddalar ta'sirida katalizatorlar ishtirokida aldegidlar, spirtlar va hatto uglevodorodlarga aylanishi mumkin:

Formik kislota HCOOH bir qator xususiyatlarga ega, chunki u aldegid guruhini o'z ichiga oladi:

Chumoli kislota kuchli qaytaruvchi vosita bo'lib, CO 2 ga oson oksidlanadi. U beradi kumush oyna reaktsiyasi:

HCOOH + 2OH -> 2Ag + (NH 4) 2 CO 3 + 2NH 3 + H 2 O,

yoki soddalashtirilgan shaklda:

C H 3 HCOOH + Ag 2 O -> 2Ag + CO 2 + H 2 O.

Bundan tashqari, formik kislota xlor bilan oksidlanadi:

HCOOH + Cl 2 -> CO 2 + 2 HCl.

Kislorodli atmosferada karboksilik kislotalar CO 2 va H 2 O ga oksidlanadi:

CH 3 COOH + 2O 2 -> 2CO 2 + 2H 2 O.

6. Reaksiyalar dekarboksillanish. To'yingan almashtirilmagan monokarboksilik kislotalar, C-C bog'ining yuqori mustahkamligi tufayli qizdirilganda dekarboksillanish qiyin. Bu karboksilik kislotaning gidroksidi metall tuzini ishqor bilan birlashtirishni talab qiladi: />

Uglevodorod radikalida elektron beruvchi o'rinbosarlarning paydo bo'lishi yordam beradi dekarboksillanish reaksiyalari:

Ikki asosli karboksilik kislotalar qizdirilganda CO 2 ni osongina ajratadi:

Deyarli har bir uyda sirka bor. Ko'pchilik uning asosi nima ekanligini biladi, ammo kimyoviy nuqtai nazardan u nima? Ushbu seriyaning yana qanday seriyalari mavjud va ularning xususiyatlari qanday? Keling, ushbu masalani tushunishga harakat qilaylik va cheklovchi bir asosli karboksilik kislotalarni o'rganamiz. Bundan tashqari, kundalik hayotda nafaqat sirka kislotasi, balki boshqalar ham qo'llaniladi va bu kislotalarning hosilalari odatda har bir uyda tez-tez mehmon bo'ladi.

Karboksilik kislotalar sinfi: umumiy xarakteristikalar

Kimyo fani nuqtai nazaridan ushbu birikmalar sinfiga atomlarning maxsus guruhi - karboksil funktsional guruhiga ega bo'lgan kislorodli molekulalar kiradi. Bu -COOHga o'xshaydi. Shunday qilib, barcha to'yingan bir asosli karboksilik kislotalarning umumiy formulasi: R-COOH, bu erda R - har qanday miqdordagi uglerod atomlarini o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan radikal zarracha.

Shunga ko'ra, bu sinf birikmalarining ta'rifi quyidagicha berilishi mumkin. Karboksilik kislotalar organik kislorodli molekulalar bo'lib, ular bir yoki bir nechta funktsional guruhlar - COOH - karboksil guruhlarini o'z ichiga oladi.

Bu moddalarning maxsus kislotalarga tegishli ekanligi karboksil tarkibidagi vodorod atomining harakatchanligi bilan izohlanadi. Elektron zichligi notekis taqsimlangan, chunki kislorod guruhdagi eng elektronegativ hisoblanadi. Bundan O-H aloqasi kuchli qutblanadi va vodorod atomi juda zaif bo'ladi. U osongina bo'linadi, kimyoviy o'zaro ta'sirga kiradi. Shuning uchun tegishli ko'rsatkichlardagi kislotalar shunga o'xshash reaktsiyani beradi:

Vodorod atomi tufayli karboksilik kislotalar oksidlovchi xususiyatga ega. Biroq, boshqa atomlarning mavjudligi ularning tiklanishiga, boshqa ko'plab o'zaro ta'sirlarda ishtirok etishga imkon beradi.

Tasniflash

Karboksilik kislotalarni guruhlarga bo'lish uchun bir nechta asosiy xususiyatlar mavjud. Ulardan birinchisi radikalning tabiati. Ushbu omilga ko'ra quyidagilar mavjud:

• Alitsiklik kislotalar. Misol: xinin.
• Aromatik. Misol: benzoy.
• Alifatik. Misol: asatik, akril, oksalat va boshqalar.
• Geterotsiklik. Misol: nikotin.

Agar molekuladagi bog'lanishlar haqida gapiradigan bo'lsak, unda kislotalarning ikkita guruhini ham ajratishimiz mumkin:

Funktsional guruhlar soni tasniflash belgisi sifatida ham xizmat qilishi mumkin. Shunday qilib, quyidagi toifalar ajratiladi.

1. Monobasik - faqat bitta -COOH guruhi. Misol: formik, stearik, butan, valerik va boshqalar.
2. Ikki asosli- mos ravishda ikkita guruh -COOH. Misol: oksalik, malonik va boshqalar.
3. Ko'p bazali- limon, sut va boshqalar.

Kashfiyot tarixi

Vinochilik qadim zamonlardan beri rivojlangan. Va siz bilganingizdek, uning mahsulotlaridan biri sirka kislotasi. Shu sababli, ushbu birikmalar sinfining mashhurligi tarixi Robert Boyl va Iogann Glauber davriga to'g'ri keladi. Biroq, bu molekulalarning kimyoviy tabiatini uzoq vaqt davomida aniqlab bo'lmadi.

Axir, uzoq vaqt davomida tirik mavjudotlarsiz organik moddalarning paydo bo'lish imkoniyatini inkor etgan vitalistlarning qarashlari hukmronlik qildi. Ammo 1670 yilda D. Rey birinchi vakilni - metan yoki formik kislotani olishga muvaffaq bo'ldi. U buni jonli chumolilarni kolbada qizdirish orqali amalga oshirdi.

Keyinchalik olimlar Berzelius va Kolbening ishi bu birikmalarni noorganik moddalardan (ko'mirni distillash orqali) sintez qilish imkoniyatini ko'rsatdi. Natijada sirka kislotasi paydo bo'ldi. Shunday qilib, karboksilik kislotalar (fizik xususiyatlari, tuzilishi) o'rganildi va bir qator alifatik birikmalarning boshqa barcha vakillarini ochishga kirishildi.

Jismoniy xususiyatlar

Bugungi kunda ularning barcha vakillari batafsil o'rganilgan. Ularning har biri uchun siz har tomonlama xususiyatni topishingiz mumkin, shu jumladan sanoatda qo'llanilishi va tabiatda bo'lish. Biz karboksilik kislotalar nima ekanligini, ularning va boshqa parametrlarini ko'rib chiqamiz.

Shunday qilib, bir nechta asosiy xarakterli parametrlar mavjud.

1. Agar zanjirdagi uglerod atomlari soni beshdan oshmasa, bular o'tkir hidli, harakatchan va uchuvchi suyuqliklardir. Beshdan yuqori - og'ir yog'li moddalar, undan ham ko'proq - qattiq, kerosinga o'xshash.
2. Birinchi ikki vakilning zichligi birlikdan oshib ketadi. Qolgan hamma narsa suvdan engilroq.
3. Qaynatish nuqtasi: zanjir qanchalik katta bo'lsa, tezligi shunchalik yuqori bo'ladi. Struktura qanchalik tarvaqaylab ketgan bo'lsa, shunchalik past bo'ladi.
4. Erish nuqtasi: zanjirdagi uglerod atomlari sonining tengligiga bog'liq. Juftlar balandroq, toqlari pastroq.
5. Ular suvda juda yaxshi eriydi.
6. Kuchli vodorod aloqalarini yaratishga qodir.

Bunday xususiyatlar strukturaning simmetriyasi va shuning uchun kristall panjaraning tuzilishi, uning mustahkamligi bilan izohlanadi. Molekulalar qanchalik sodda va tuzilgan bo'lsa, karboksilik kislotalarning ishlash ko'rsatkichlari shunchalik yuqori bo'ladi. Bu birikmalarning fizik xossalari ularni sanoatda qo’llash sohalari va usullarini aniqlash imkonini beradi.

Kimyoviy xossalari

Yuqorida aytib o'tganimizdek, bu kislotalar turli xil xususiyatlarni namoyon qilishi mumkin. Ular ishtirokidagi reaksiyalar ko'pgina birikmalarning sanoat sintezi uchun muhim ahamiyatga ega. Keling, bir asosli karboksilik kislota ko'rsatishi mumkin bo'lgan eng muhim kimyoviy xususiyatlarni belgilaylik.

1. Dissotsiatsiya: R-COOH = RCOO - + H +.
2. Ko'rsatadi, ya'ni asosiy oksidlar bilan, shuningdek, ularning gidroksidlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. U oddiy metallar bilan standart sxema bo'yicha o'zaro ta'sir qiladi (ya'ni, faqat bir qator kuchlanishlarda vodorod oldida turganlar bilan).
3. Kuchli kislotalar (noorganik) bilan u asos kabi harakat qiladi.
4. Birlamchi spirtli ichimliklarni tiklashga qodir.
5. Maxsus reaktsiya esterifikatsiyadir. Bu murakkab mahsulot - efir hosil qilish uchun spirtli ichimliklar bilan o'zaro ta'sir qilishdir.
6. Dekarboksillanish reaksiyasi, ya'ni birikmadan karbonat angidrid molekulasini olib tashlash.
7. Fosfor va oltingugurt kabi elementlarning galogenidlari bilan ta'sir o'tkazishga qodir.

Karboksilik kislotalarning qanchalik ko'p qirrali ekanligi aniq. Jismoniy xususiyatlar, shuningdek, kimyoviy xususiyatlar juda xilma-xildir. Bundan tashqari, shuni aytish kerakki, umuman olganda, kislotalar kabi kuch jihatidan barcha organik molekulalar noorganik hamkasblariga qaraganda ancha zaifdir. Ularning dissotsilanish konstantalari 4,8 dan oshmaydi.

Qanday qilib olish mumkin

To'yingan karboksilik kislotalarni olishning bir necha asosiy usullari mavjud.

1. Laboratoriyada bu oksidlanish orqali amalga oshiriladi:

• spirtli ichimliklar;
• aldegidlar;
• alkinlar;
• alkilbenzollar;
• alkenlarni yo'q qilish.

2. Gidroliz:

• efirlar;
• nitrillar;
• amidlar;
• trihaloalkanlar.

4. Sanoatda sintez uglevodorodlarni zanjirida uglerod atomlari ko`p bo`lgan oksidlanish yo`li bilan amalga oshiriladi. Jarayon ko'plab yon mahsulotlarni chiqarish bilan bir necha bosqichda amalga oshiriladi.

5. Ayrim individual kislotalar (chumoli, sirka, butirik, valerik va boshqalar) tabiiy ingredientlardan foydalangan holda maxsus usullar bilan olinadi.

To'yingan karboksilik kislotalarning asosiy birikmalari: tuzlar

Karboksilik kislotalarning tuzlari sanoatda ishlatiladigan muhim birikmalardir. Ular ikkinchisining o'zaro ta'siri natijasida olinadi:

• metallar;
• asosiy oksidlar;
• ishqorlar;
• amfoter gidroksidlar.

Ular orasida natriy va kaliy gidroksidi metallari va eng yuqori to'yingan kislotalar - palmitik, stearik o'rtasida hosil bo'lganlar alohida ahamiyatga ega. Axir, bunday o'zaro ta'sirning mahsulotlari sovun, suyuq va qattiqdir.

Sovunlar

Shunday qilib, agar shunga o'xshash reaktsiya haqida gapiradigan bo'lsak: 2C 17 H 35 -COOH + 2Na \u003d 2C 17 H 35 COONa + H 2,

keyin hosil bo'lgan mahsulot - natriy stearat - o'z tabiatiga ko'ra kiyimlarni yuvish uchun ishlatiladigan odatiy kir sovunidir.

Agar siz kislotani palmitik bilan, metallni kaliy bilan almashtirsangiz, siz kaliy palmitat olasiz - qo'l yuvish uchun suyuq sovun. Shuning uchun karboksilik kislotalarning tuzlari aslida organik tabiatning muhim birikmalari ekanligini ishonch bilan aytish mumkin. Ularning sanoat ishlab chiqarishi va ishlatilishi o'z miqyosida juda katta. Er yuzidagi har bir odam qancha sovun sarflashini tasavvur qilsak, bu tarozilarni tasavvur qilish oson.

Karboksilik kislotalarning efirlari

Organik moddalar tasnifida o'z o'rniga ega bo'lgan maxsus birikmalar guruhi. Bu sinf Ular karboksilik kislotalarning spirtlar bilan reaksiyasidan hosil bo'ladi. Bunday o'zaro ta'sirlarning nomi esterifikatsiya reaktsiyalaridir. Umumiy ko'rinish quyidagi tenglama bilan ifodalanishi mumkin:

R, -COOH + R "-OH \u003d R, -COOR" + H 2 O.

Ikkita radikalga ega bo'lgan mahsulot esterdir. Shubhasiz, reaksiya natijasida karboksilik kislota, spirt, efir va suv sezilarli o'zgarishlarga duch keldi. Shunday qilib, vodorod kislota molekulasini kation shaklida tark etadi va spirtdan ajralib chiqqan gidrokso guruhi bilan uchrashadi. Natijada suv molekulasi paydo bo'ladi. Kislotadan qolgan guruh spirtdagi radikalni o'ziga biriktirib, efir molekulasini hosil qiladi.

Nima uchun bu reaktsiyalar juda muhim va ularning mahsulotlarining sanoat ahamiyati nimada? Gap shundaki, esterlar quyidagilar sifatida ishlatiladi:

• ozuqaviy qo'shimchalar;
• aromatik qo'shimchalar;
• parfyumning ajralmas qismi;
• erituvchilar;
• laklar, bo'yoqlar, plastmassalarning tarkibiy qismlari;
• dorilar va boshqalar.

Ko'rinib turibdiki, ulardan foydalanish sohalari sanoatda ishlab chiqarish hajmini oqlash uchun etarlicha kengdir.

Etan kislotasi (sirka)

Bu butun dunyoda ishlab chiqarish bo'yicha eng keng tarqalganlardan biri bo'lgan alifatik seriyaning cheklovchi monobazik karboksilik kislotasi. Uning formulasi CH 3 COOH. Bunday keng tarqalganlik uning xususiyatlariga bog'liq. Axir, uni qo'llash sohalari juda keng.

1. Bu E-260 kodi ostidagi oziq-ovqat qo'shimchasi.
2. Oziq-ovqat sanoatida saqlash uchun ishlatiladi.
3. Dori-darmonlarni sintez qilish uchun tibbiyotda qo'llaniladi.
4. Xushbo'y birikmalar ishlab chiqarishda komponent.
5. Solvent.
6. Bosib chiqarish, matolarni bo'yash jarayonining ishtirokchisi.
7. Ko'pgina moddalarning kimyoviy sintezi reaktsiyalarida zaruriy komponent.

Kundalik hayotda uning 80% eritmasi odatda sirka mohiyati deb ataladi va agar siz uni 15% ga suyultirsangiz, siz shunchaki sirka olasiz. Sof 100% kislota muzli sirka kislotasi deb ataladi.

Formik kislota

Bu sinfning eng birinchi va eng oddiy vakili. Formula - NCOON. Shuningdek, u E-236 kodi ostida oziq-ovqat qo'shimchasi hisoblanadi. Uning tabiiy manbalari:

• chumolilar va asalarilar;
• qichitqi o'ti;
• ignalar;
• meva.

Foydalanishning asosiy yo'nalishlari:

Shuningdek, jarrohlikda ushbu kislotaning eritmalari antiseptik sifatida ishlatiladi.

1. Karbon kislotalarning tasnifi.

2. Nomenklatura, tilxat.

3. Izomeriya, tuzilishi.

4. Monokarbon kislotalar (cheklovchi, to'yinmagan, aromatik).

5. Dikarbon kislotalar.

6. Karboksilik kislotalarning hosilalari.

Karboksil guruhi -COOH bo'lgan uglevodorodlarning hosilalari karboksilik kislotalar deyiladi.

Karboksilik kislotalar ikkita tuzilish xususiyatiga ko'ra tasniflanadi:

a) radikalning tabiati bo'yicha ular ajralib turadi - alifatik R (COOH) n (cheklovchi, to'yinmagan) va aromatik kislotalar Ar (COOH) n;

b) karboksil guruhlari soniga ko'ra ular ajralib turadi - monokarboksilik (n \u003d 1), di- va polikarboksilik (n >= 2) kislotalar.

Nomenklatura. IUPAC nomenklaturasiga ko'ra, kislotalarning nomlari uglevodorod nomidan hosil bo'lib, oxiri qo'shiladi - yog kislotasi, masalan, CH 3 COOH - etanoik kislota. Kislotalarning ahamiyatsiz nomlari keng tarqalgan: sirka, butirik, oleyk, tartarik, oksalat va boshqalar.

Kvitansiya.

a) Oh alkenlar, alkinlar, birlamchi spirtlar va aldegidlarning oksidlanishi (tegishli birikmalarning "Kimyoviy xususiyatlari" bo'limiga qarang):

R-CH \u003d CH-CH 3 + [O] -> R-COOH + CH 3 -COOH

R-CH 2 -OH + [O] -> R-CH \u003d O + [O] -> R-COOH

spirtli aldegid kislotasi

Oksidlovchi moddalar - KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 kislotali muhitda.

b) Alkan oksidlanishi: R-CH 2 -CH 2 -R "+ [O] -> R-COOH + R"-COOH + H 2 O Oksidlanish katalizatorlar - kobalt yoki marganets tuzlari ishtirokida amalga oshiriladi.

ichida) Alkilbenzollarning oksidlanishi (“Aromatik uglevodorodlarning kimyoviy xossalari”ga qarang). G) Nitrillarning, karboksilik kislotalarning hosilalarining kislotali yoki ishqoriy muhitda gidrolizlanishi: R-C?N + 2H 2 O + HCl -> R-COOH + NH 4 Cl

R-C?N + H 2 O + NaOH -> R-COONa + NH 3

X: -OR, -Hal, -OCOR, -NH 2.

d ) Organometall sintez:

Tuzilishi. Karboksil guruhining uglerod va kislorod atomlari sp 2 gibridlanish holatidadir. s- C-O bog'i sp 2 -sp 2 gibridlangan orbitallarning bir-birining ustiga chiqishi natijasida hosil bo'ladi; s- O-H aloqasi - bir-birining ustiga chiqishi sp 2 - s-orbitallar, p- C-O bog'i - gibridlanmagan p-p-orbitallarni bir-biriga yopish orqali. Karboksil guruhi tekislikdir r,p- Birlashtirilgan tizim:

Konjugatsiya natijasida C-O bog'i spirtlardagi analog bog'ga nisbatan qisqaroq bo'ladi, C=O bog'i karbonil birikmalardagi analog bog'dan uzunroq bo'ladi, ya'ni. karboksil guruhidagi bog'lanish uzunliklarining sezilarli moslashuvi mavjud.

Karboksilik kislotalarning molekulalararo o'zaro ta'siri kuchli vodorod aloqalari bilan tavsiflanadi, natijada chiziqli assotsiatsiyalar va tsiklik dimerlar hosil bo'ladi:

va

Karboksilik kislotalardagi vodorod aloqasi spirtlarga qaraganda kuchliroqdir. Bu o'xshash molekulyar og'irlikdagi spirtlarga nisbatan karboksilik kislotalarning suvda, qaynash va erish nuqtalarida yuqori eruvchanligini keltirib chiqaradi.

Karbonil va gidroksil guruhlarining karboksil guruhi tarkibidagi o'zaro ta'siri karbonil birikmalari va spirtlarning xususiyatlaridan farq qiladigan kimyoviy xususiyatlarni aniqlaydi. Karboksil guruhi ishtirokidagi reaksiyalar quyidagi asosiy yo?nalishlarda boradi: kislota-asos o?zaro ta'siri, nukleofil almashinish, dekarboksillanish.

Karboksilik kislotalarning kimyoviy xossalari quyida to‘yingan monokarboksilik kislotalar misolida ko‘rib chiqiladi.

Monokarboksilik kislotalar(cheklovchi, to'yinmagan, aromatik kislotalar).

Umumiy molekulyar formula to'yingan monokarboksilik kislotalar

Cn H 2 nO 2.

4-jadval

To'yingan monokarboksilik kislotalarning gomologik qatori

Jadvalda cheklovchi qatordagi ayrim monokarboksilik kislotalarning asil (R-CO-) va kislotali (R-COO-) qoldiqlarining nomlari keltirilgan.

Izomerizm. Cheklovchi monokarboksilik kislotalar strukturaviy izomerizm (uglerod zanjirining turli tuzilishi va funktsional guruhning turlicha joylashishi) bilan tavsiflanadi. Masalan, C 4 H 8 O 2 molekulyar formulasi izomerlarga mos keladi: CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH (butanoik kislota), (CH 3) 2 CH-COOH (2-metilpropanik yoki izobutanoik kislota), CH 3 -CH 2 -COOSH 3 (metilpropanoat) (batafsil ma'lumot uchun "Izomerizm" bo'limiga qarang).

jismoniy xususiyatlar. Uglerod atomlari soni 1 dan 9 gacha bo'lgan kislotalar yoqimsiz hidli rangsiz suyuqliklar, C >= 10 - hidsiz qattiq moddalardir. 1 dan 3 gacha uglerod atomlari soni bo'lgan kislotalar suvda yaxshi eriydi, C >= 4 - suvda erimaydigan, lekin organik erituvchilarda (spirt, efir) yaxshi eriydigan moddalar.

Kimyoviy xossalari.

a) kislotalilik xossalari

Karboksilik kislotalarning suvli eritmalari kislotali hisoblanadi:

kislota karboksilat ioni

Elektron zichligi delokalizatsiyasi ( r,p- konjugatsiya) karboksilat ionida ikkala SO bog'larining uzunlik tartiblarining to'liq moslashishiga, uning alkogol va fenolat ionlariga nisbatan barqarorligi oshishiga olib keladi. Shuning uchun karboksilik kislotalar spirtlar va fenollardan, karbonat kislotadan kuchliroq, ammo xlorid, sulfat, nitrat va fosfor kabi mineral kislotalardan pastroqdir.

Karboksilik kislotalarning kuchiga karboksil guruhidagi radikalning tabiati sezilarli darajada ta'sir qiladi: elektron beruvchi guruhlar karboksilat ionini beqarorlashtiradi va shuning uchun kislotalilik xususiyatlarini kamaytiradi, elektronni tortib oluvchi guruhlar karboksilat ionini barqarorlashtiradi va kislotalilik xususiyatlarini oshiradi.

To'yingan monokarboksilik kislotalarning gomologik qatorida kislota tarkibidagi uglerod atomlari sonining ko'payishi bilan kislotalilik xususiyatlari pasayadi. Eng kuchli kislota formikdir.

Karboksilik kislotalar faol metallar, metall oksidlari, asoslar, tuzlar bilan o'zaro ta'sirlashganda tuzlar hosil qiladi. Masalan, CH 3 -COOH + Na 2 CO 3 -> CH 3 -COONa + CO 2 + H 2 O

Pastki karboksilik kislotalarning tuzlari suvda yaxshi eriydi, yuqori tuzlar esa faqat natriy va kaliy tuzlarida eriydi. Karboksilik kislotalar va ishqoriy metallarning tuzlari gidrolizga uchraydi va ularning suvdagi eritmalari ishqoriy muhitga ega:

R-COO - Na + + HOH <-> R-COOH + NaOH

Karboksilik kislotalarning tuzlari karboksilik kislotalar, uglevodorodlar va sirt faol moddalar hosilalarini olish uchun ishlatiladi.

Xalq xo'jaligida yuqori yog'li kislotalarning natriy va kaliy tuzlari - sovun katta ahamiyatga ega. Oddiy qattiq sovun turli kislotalarning natriy tuzlari aralashmasi, asosan palmitik va stearik: C 15 H 31 COOHa (natriy palmitat) va C 17 H 35 COOHa (natriy stearat). Kaliyli sovunlar suyuqdir.

Qadim zamonlarda sovun yog 'va olxa kulidan olingan. Uyg'onish davrida ular unutilgan hunarmandchilikka qaytishdi, retseptlar sir saqlanib qoldi. Hozirda sovun asosan o‘simlik va hayvon yog‘laridan ishlab chiqariladi.

Sovunlar sirt faol moddalar (sirt faol moddalar), gidrofil (karboksilat ioni) va hidrofobik (qo'rquv, qo'rquv) uchidan (uglevodorod radikali) iborat kimyoviy gibriddir. Sovunlar suvning sirt tarangligini keskin kamaytiradi, suv o'tkazmaydigan zarralar yoki sirtlarni namlaydi va barqaror ko'pik hosil bo'lishiga yordam beradi.

Qattiq suvda sovunning yuvish qobiliyati keskin pasayadi, yuqori yog'li kislotalarning eruvchan natriy yoki kaliy tuzlari qattiq suvda mavjud bo'lgan gidroksidi tuproq metallarining eriydigan kislotali karbonatlari, asosan kaltsiy bilan almashinuv reaktsiyasiga kiradi:

2C 15 H 31 COONa + Ca(HCO 3) 2 -> (C 15 H 31 COO) 2 Ca + 2NaHCO 3

Olingan yuqori yog'li kislotalarning erimaydigan kaltsiy tuzlari cho'kma hosil qiladi.

Katta miqdorda sovun kundalik hayotda gigiena maqsadlarida, yuvishda va hokazolarda, shuningdek, turli sanoat tarmoqlarida, ayniqsa jun, mato va boshqa to'qimachilik materiallarini yuvish uchun ishlatiladi.

b) nukleofil almashtirish- S N (karboksilik kislotalarning funktsional hosilalarini hosil qilish)

Karboksilik kislotalarning reaktsiyalarining asosiy turi karboksil guruhining sp 2 - gibridlangan uglerod atomida nukleofil almashinuvi bo'lib, buning natijasida gidroksil guruhi boshqa nukleofil bilan almashtiriladi. Sababli r,p-s Karboksil guruhida gidroksil guruhining harakatchanligi spirtlarga qaraganda ancha past, shuning uchun nukleofil almashtirish reaktsiyalari mineral kislota yoki gidroksidi katalizator ishtirokida amalga oshiriladi.

Reaksiyalar karboksilik kislotalarning funktsional hosilalari - kislota galogenidlari (1), angidridlar (2), efirlar (3), amidlar (4) hosil bo'lishi bilan birga keladi:

ichida)dekarboksillanish

Dekarboksillanish - CO 2 shaklida karboksil guruhini olib tashlash. Reaksiya sharoitlariga qarab, turli sinfdagi birikmalar hosil bo'ladi. Karboksil guruhidagi radikallar tarkibidagi elektronni tortib oluvchi guruhlar ushbu turdagi reaktsiyalarni osonlashtiradi.

Dekarboksillanish reaksiyalariga misollar:

1) sodali ohak ishtirokida natriy yoki kaliy tuzlarining termal parchalanishi

R-COONa + NaOH -> R-H + Na 2 CO 3

2) kalsiy yoki bariy tuzlarining termik parchalanishi

R-COO-Ca-OOC-R -> R-CO-R + CaCO 3

3) natriy yoki kaliy tuzlarining elektrolizi (Kolbe sintezi)

2R-COONa + 2HOH -> R-R + 2NaOH + 2CO 2 + H 2

d) da vodorod atomlarining almashinishia-uglerod atomi

ichida halogen atomi a -galo-almashtirilgan kislotalar nukleofil reagentlar ta'sirida oson almashtiriladi. Shunday qilib, a-galo kislotalar keng assortimentdagi almashtirilgan kislotalar, shu jumladan a-amino va a-gidroksi kislotalar sintezida boshlang'ich materialdir:

propion kislotasi a-xloropropion kislotasi

Galogen atomining karboksil guruhiga ta'siri natijasida galogenli kislotalar (masalan, triklorosirka kislotasi) ko'p marta kuchli kislotalardir va bu jihatdan kuchli noorganik kislotalarga yaqinlashadi.

e) chumoli kislotaning o'ziga xos xususiyatlari

Formik kislota tarkibida karboksil guruhi bilan bir qatorda karbonil guruhini ajratish mumkin, shuning uchun chumoli kislota ham karboksilik kislotalar, ham aldegidlarning xususiyatlarini namoyon qiladi:

1. oksidlanish

HCOOH + [O] -> CO 2 + H 2 O

oksidlovchi moddalar: Cu (OH) 2, OH (kumush oyna reaktsiyasi)

2. suvsizlanish

HCOOH + H 2 SO 4 (konk.) -> CO + H 2 O

Tabiatda kislotalarni topish va ulardan foydalanish:

a) chumoli kislotasi- suv bilan aralashadigan o'tkir hidli rangsiz suyuqlik. U birinchi marta 17-asrda qizil chumolilardan bug 'distillash orqali ajratilgan. Tabiatda erkin chumoli kislotasi chumolilar sekretsiyasida, qichitqi o'ti sharbatida, hayvonlarning terida uchraydi. Sanoatda chumoli kislota uglerod oksidini qizdirilgan ishqordan o?tkazish yo?li bilan olinadi:

NaOH + CO -> H-COONa

H-COONa + H 2 SO 4 -> H-COOH + NaHSO 4

Chumoli kislota gazlamalarni bo'yashda, qaytaruvchi vosita sifatida, turli organik sintezlarda qo'llaniladi.

b) sirka kislotasi

Suvsiz sirka kislotasi (muzlik sirka kislotasi) - o'ziga xos o'tkir hid va nordon ta'mga ega rangsiz suyuqlik, +16 0 S haroratda muzlaydi, muzga o'xshash kristall massa hosil qiladi. Kislotalarning 70-80% li suvli eritmasi sirka mohiyati deyiladi.

Tabiatda keng tarqalgan, hayvonlar sekretsiyasida, o'simlik organizmlarida uchraydi va nordon sutda, pishloqda, sharobni qaynatishda, sariyog'ning achchiqlanishida va boshqalarda fermentatsiya va chirish jarayonlari natijasida hosil bo'ladi. U oziq-ovqat sanoatida xushbo'ylashtiruvchi va konservant sifatida keng qo'llaniladi - sun'iy tolalar, erituvchilar, dori vositalari ishlab chiqarishda.

c) butir kislotasi- rangsiz suyuqlik, kislota eritmalari eski sariyog 'va terning yoqimsiz hidiga ega. Tabiatda esterlar shaklida uchraydi, glitserin va butir kislotasining esterlari yog'lar va sariyog'ning bir qismidir. Organik sintezda aromatik efirlarni olish uchun ishlatiladi.

c) izovaler kislotasi - o'tkir hidli rangsiz suyuqlik, suyultirilgan eritmalarda valerian hidiga ega. U dorivor moddalar va mohiyatlarni olish uchun ishlatiladigan valerian ildizlarida mavjud.

d) palmitik, stearin kislotalar

Bular suvda yomon eriydigan, kam hidli qattiq moddalardir. Tabiatda keng tarqalgan, glitserinli efirlar shaklida yog'larning bir qismidir. S?pozituarlarni, sirt faol moddalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

To'yinmagan kislotalar

To'yinmagan kislotalar - uglevodorod radikalida bir nechta aloqalarni (ikki yoki uch marta) o'z ichiga olgan karboksilik kislotalar. Eng muhimlari qo'sh bog'langan to'yinmagan mono- va dikarbon kislotalardir.

Nomenklatura va izomeriya.

To'yinmagan kislotalarning nomlari IUPAC nomenklaturasiga muvofiq, ammo ahamiyatsiz nomlar ko'pincha ishlatiladi:

CH 2 \u003d CH-COOH - 2-propenik yoki akril kislota

CH 3 -CH \u003d CH-COOH - 2-butenik yoki krotonik kislota

CH 2 \u003d C (CH 3) -COOH - 2-metilpropenik yoki metakril kislotasi

CH 2 \u003d CH-CH 2 -COOH - 3-butenoik yoki vinilatsetik kislota

CH 3 - (CH 2) 7 -CH \u003d CH- (CH 2) 7 -COOH - oleyk kislotasi

CH 3 - (CH 2) 4 -CH \u003d CH-CH 2 -CH \u003d CH- (CH 2) 7 -COOH - linoleik kislota

CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2) 7 -COOH- linolenik kislota.

To'yinmagan kislotalarning strukturaviy izomeriyasi uglerod skeletining izomeriyasi (masalan, krotonik va metakril kislotalar) va qo'sh bog'lanish pozitsiyasining izomeriyasi (masalan, krotonik va vinilatsirka kislotalari) bilan bog'liq.

Qo'sh bog'li to'yinmagan kislotalar, shuningdek, etilen uglevodorodlar ham geometrik yoki cis-trans izomerizm.

Kimyoviy xossalari. Kimyoviy xossalari bo'yicha to'yinmagan kislotalar mono- va dikarboksilik kislotalarga o'xshaydi, lekin ular molekulasida ko'p bog'lar va karboksil guruhi mavjudligi va ularning o'zaro ta'siri tufayli bir qator o'ziga xos xususiyatlarga ega.

To'yinmagan kislotalar, ayniqsa, karboksil guruhiga a-holatida ko'p bog'langan kislotalar to'yingan kislotalarga qaraganda kuchliroq kislotalardir. Shunday qilib, to'yinmagan akril kislota (K=5,6*10 -5) propion kislotadan (K=1,34*10 -5) to'rt marta kuchliroqdir.

To'yinmagan kislotalar to'yinmagan uglevodorodlarga xos bo'lgan ko'p bog'lanish joyida barcha reaktsiyalarga kiradi.

a)Eelektrofil biriktirma:

1. galogenlash

b CH 2 \u003d a CH-COOH + Br 2 -> CH 2 Br-CHBr-COOH

propenik kislota a,b-dibromopropion kislotasi

Bu to'yinmagan kislotalarga sifatli reaktsiya bo'lib, iste'mol qilingan halogen (brom yoki yod) miqdori bo'yicha siz bir nechta bog'lanishlar sonini aniqlashingiz mumkin. .

2. gidrogalogenlash

a CH 2 d+ = b CH d- ->COOH+ H d+ - Br d- -> CH 2 Br-CH 2 -COOH

a,b-to'yinmagan kislotalarda qo'shilish reaksiyasi Markovnikov qoidasiga zid ravishda boradi.

b)Ggidrogenlash

Katalizatorlar (Pt, Ni) ishtirokida vodorod qo'sh bog'lanish joyiga qo'shiladi va to'yinmagan kislotalar to'yingan bo'ladi:

CH 2 \u003d CH-COOH + H 2 -> CH 3 -CH 2 -COOH

akril kislotasi propion kislotasi

gidrogenlash jarayoni ( gidrogenlash) katta amaliy ahamiyatga ega, ayniqsa yuqori to'yinmagan yog'li kislotalarni to'yinganlarga aylantirish uchun; suyuq yog'larning qattiq yog'larga aylanishi bunga asoslanadi.

ichida)Okislotalanish

Vagner reaktsiyasi sharoitida ("Alkenlar" ga qarang) to'yinmagan kislotalar dihidroksi kislotalarga, kuchli oksidlanish bilan - karboksilik kislotalarga oksidlanadi.

a) akril CH 2 =CH-COOH va metakril CH 2 =C(CH 3 )-COOH kislotalari - o'tkir hidli rangsiz suyuqliklar. Kislotalar va ularning murakkab (metil) efirlari oson polimerlanadi, bu ularni polimer materiallar (organik shisha) sanoatida qo'llash uchun asosdir.

Akril kislota nitrili - akrilonitril CH 2 =CH-C?N sintetik kauchuk va yuqori molekulyar og'irlikdagi poliakrilonitril (PAN) smolalarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi, undan sintetik tola nitron (yoki orlon) olinadi - sun'iy tolalar turlaridan biri. jun.

b) yuqori to'yinmagan kislotalar

-cis- glitserinli efir shaklidagi olein kislotasi deyarli barcha hayvonot va o'simlik yog'larining bir qismidir, zaytun ("Provans") yog'idagi oleyk kislotasi ayniqsa yuqori - 80% gacha, kaliy va natriy tuzlari. oleyk kislotasi sovundir;

-cis, cis- linoleik va cis, cis- glitserinli ester shaklida linolenik kislotalar ko'plab o'simlik moylarining bir qismidir, masalan, soya, kanop, zig'ir moyi. Linoleik va linolenik kislotalar muhim kislotalar deb ataladi, chunki ular inson tanasida sintez qilinmaydi. Aynan shu kislotalar eng katta biologik faollikka ega: ular xolesterin almashinuvi va almashinuvida, prostaglandinlar va boshqa muhim moddalarning sintezida ishtirok etadi, hujayra membranalarining tuzilishini saqlaydi, ko'rish apparati va asab tizimining ishlashi uchun zarurdir. tizimi va immunitetga ta'sir qiladi. Oziq-ovqatlarda bu kislotalarning yo'qligi hayvonlarning o'sishiga to'sqinlik qiladi, ularning reproduktiv funktsiyasini susaytiradi va turli kasalliklarni keltirib chiqaradi.

Kislota efirlari laklar va bo'yoqlar (quritish moylari) ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Aromatik monokarboksilik kislotalar

Kimga kislotalar rangsiz kristall moddalar bo'lib, ularning ba'zilari engil yoqimli hidga ega. Ular qo'shma (p, p) tizim bilan tavsiflanadi:

Eng muhim vakillari:

benzoy kislotasi

fenilasetik kislota

trans- sinnamik kislota

Aromatik kislotalar to'yingan kislotalarga qaraganda kuchliroq kislotalardir (chumoli kislotasidan tashqari). Ushbu turdagi kislotalar uchun to'yingan karboksilik kislotalarning karboksil guruhidagi barcha reaktsiyalari va benzol halqasidagi elektrofil o'rnini bosuvchi reaktsiyalar xarakterlidir (karboksil guruhi 2-tur o'rnini bosuvchi, m-orientator).

Tabiatda kislotalarni topish va ulardan foydalanish:

Aromatik kislotalar bo'yoqlar, xushbo'y va dorivor moddalar olish uchun ishlatiladi; kislota esterlari efir moylari, qatronlar va balzamlarda mavjud. Benzoy kislotasi va uning natriy tuzi viburnum, tog 'kuli, lingonberries, klyukva mevalarida bo'lib, ularga achchiq ta'm beradi, bakteritsid xususiyatga ega va oziq-ovqat mahsulotlarini saqlashda keng qo'llaniladi.

O-sulfobenzoy kislotasining amidi saxarin deb ataladi, u shakardan 400 marta shirinroq.

Karboksilik kislotalarning hosilalari.

Karboksilik kislotalar hosilalarining umumiy formulasi:

Bu erda X: - Hal, -OOC-R, -OR, -NH 2.

Karboksilik kislotalarning hosilalari uchun nukleofil almashtirish reaktsiyalari (SN) eng xarakterlidir. Bu reaksiyalar maxsulotlari R-C=O asil guruhini o'z ichiga olganligi uchun reaksiyalar atsillanish, karboksilik kislotalar va ularning hosilalari esa asillovchi reagentlar deb ataladi.

Umuman olganda, asilatsiya jarayoni quyidagi sxema bilan ifodalanishi mumkin:

Atsillash qobiliyatiga ko'ra, karboksilik kislotalarning hosilalari quyidagi qatorda joylashgan:

tuz< амиды < сложные эфиры <ангидриды <галогенангидриды

Bu turkumda oldingi a'zolarni keyingi a'zolardan tegishli nukleofilni (masalan, spirt, ammiak va boshqalar) asillash orqali olish mumkin. Barcha funktsional hosilalarni to'g'ridan-to'g'ri kislotalardan olish va gidroliz orqali ularga aylantirish mumkin.

Amidlar, karboksilik kislotalarning boshqa hosilalaridan farqli o'laroq, molekulalararo vodorod bog'larini hosil qiladi va qattiq moddalardir (chumoli kislota amidi HCONH 2 - suyuqlik).

Esterlar

Qabul qilish usullari. Efirlarni olishning asosiy usuli - nukleofil almashtirish reaktsiyalari:

a) R-CO esterifikatsiya reaksiyasi U + RO-H <-> R-CO-O R + H 2 O

Reaktsiya katalizator - mineral kislota ishtirokida amalga oshiriladi. Esterifikatsiya reaktsiyalari teskari. Muvozanatni efir hosil bo'lishiga yo'naltirish uchun reagentlardan birining ortiqcha miqdori yoki reaktsiya sferasidan mahsulotlarni olib tashlash qo'llaniladi.

b) spirtlarni galogen kislotalar va angidridlar bilan atsillanishi

v) karboksilik kislotalar va alkilgalogenidlar tuzlaridan

R-COONa + RCl -> RCOOR + NaCl Nomenklatura. IUPAC nomenklaturasiga ko'ra, efirlarning nomlari quyidagicha:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -FROM Oh-oh CH 3

uglevodorod radikali

radikal + uglevodorod + jo'xori - metilbutanoat.

Agar asil qoldiqlarining ahamiyatsiz nomlari ko'rsatilgan bo'lsa, unda bu efirning nomi - metilbutirat. Esterlarni radikal-funktsional nomenklaturaga ko'ra nomlash mumkin - butir kislotasi metil esteri.

jismoniy xususiyatlar. Efirlar suvda erimaydigan rangsiz suyuqliklar bo'lib, efirlarda molekulalararo vodorod bog'lari yo'qligi sababli dastlabki kislotalar va spirtlarga nisbatan past qaynash va erish nuqtalariga ega. Ko'pgina esterlar yoqimli hidga ega, ko'pincha berry yoki meva (meva mohiyati).

Kimyoviy xossalari. Esterlar uchun eng tipik reaktsiyalar nukleofil almashtirish (SN), kislotali yoki asosli katalizator ishtirokida oqadi. Eng muhim S N -reaksiyalari gidroliz, ammonoliz va interterifikatsiyadir.

Efirlarning kislotali gidrolizi qaytar reaksiya, ishqoriy gidroliz esa qaytarilmas.

RCOOR + H 2 O (H +) <-> RCOOH + ROH

RCOOR + NaOH -> RCOO - Na + + ROH

Yog'lar

Yog'lar (triglitseridlar) glitserin va undan yuqori to'yingan va to'yinmagan kislotalar tomonidan hosil qilingan esterlardir.

Yog'lardan bir necha o'nlab turli xil to'yingan va to'yinmagan kislotalar ajratilgan; ularning deyarli barchasida uglerod atomlarining tarmoqlanmagan zanjirlari mavjud bo'lib, ularning soni, qoida tariqasida, juft bo'lib, 4 dan 26 gacha o'zgarib turadi. Biroq, asosan 16 va 18 uglerod atomiga ega bo'lgan yuqori kislotalar asosiy komponent hisoblanadi. barcha yog'lar. To'yingan yuqori yog'li kislotalardan eng muhimi palmitik C 15 H 31 COOH va stearik C 17 H 35 COOH, to'yinmagan yog'li kislotalar - oleyk C 17 H 33 COOH (bitta qo'sh bog' bilan), linoleik C 17 H 31 COOH ( ikkita qo'sh aloqa bilan) va linolenik C 17 H 29 COOH (uchta qo'sh bog' bilan). Radikalda (-CH 2 -CH \u003d CH-) bo'lakni o'z ichiga olgan to'yinmagan kislotalar almashtirib bo'lmaydigan deb ataladi.

Oddiy triglitseridlar bir xil, aralash triglitseridlar turli yog 'kislotalarining qoldiqlarini o'z ichiga oladi. Ismlar ularning yog 'kislotalarini tashkil etuvchi asil qoldiqlarining nomlariga asoslangan:

tripalmitin dioleostearin

Yog'larning qiymati juda yuqori. Avvalo, ular uglevodlar va oqsillar bilan birga inson va hayvonlarning oziq-ovqatlarining eng muhim tarkibiy qismidir. O'simlik moylari eng yuqori ozuqaviy qiymatga ega bo'lib, ular muhim yog 'kislotalari bilan birga organizm uchun zarur bo'lgan fosfolipidlar, vitaminlar, foydali fitosterollarni (D vitamini prekursorlari) o'z ichiga oladi. Katta yoshli odamning yog'larga bo'lgan kunlik ehtiyoji 80-100 g ni tashkil qiladi.

Yog'lar amalda suvda erimaydi, lekin spirt, efir va boshqa organik erituvchilarda yaxshi eriydi. Yog'larning erish nuqtasi ularning tarkibiga qanday kislotalar kiritilganiga bog'liq. Asosan to'yingan kislotalar qoldiqlarini o'z ichiga olgan yog'lar (hayvon yog'lari - mol, qo'zichoq yoki cho'chqa yog'i) eng yuqori T pl.ga ega. va qattiq yoki malhamga o'xshash moddalardir. Asosan to'yinmagan kislotalarning qoldiqlarini o'z ichiga olgan yog'lar (o'simlik moylari - kungaboqar, zaytun, zig'ir va boshqalar), erish nuqtalari past bo'lgan suyuqliklar.

Kimyoviy xossalari triglitseridlar ester aloqasi va to'yinmaganligi bilan aniqlanadi:

a) yog'larni gidrogenlash (gidrogenlash).

Kislota qoldiqlarida qo'sh bog'lanish joyiga vodorod qo'shilishi katalizator - nozik bo'lingan metall nikel 160-240 0 S va 3 atmgacha bo'lgan bosim ishtirokida amalga oshiriladi. Shu bilan birga, suyuq yog'lar va yog'lar qattiq to'yingan yog'larga aylanadi - margarin, sovun, glitserin ishlab chiqarishda keng qo'llaniladigan cho'chqa yog'i.

b) yog'larning gidrolizlanishi

Yog'larning ishqoriy gidrolizi (sovunlanishi) bilan yog 'kislotalari (sovun) va glitserin tuzlari, kislotali gidroliz bilan - yog' kislotalari va glitserin hosil bo'ladi.

c) qo'shilish va oksidlanish

To'yinmagan yog'li kislota qoldiqlarini o'z ichiga olgan trigliseridlar qo'sh bog'lanish reaktsiyalariga (bromlanish, yodlanish) va kaliy permanganat bilan oksidlanishga kiradi. Ikkala reaksiya ham yog'larning to'yinmaganlik darajasini aniqlash imkonini beradi.

Barcha yog'lar yonuvchan. Ular yonganda katta miqdorda issiqlik ajralib chiqadi: yonish paytida 1 g yog '9300kalni beradi.

Buni bilasizmi

1906 yilda rus olimi S.A. Fokin rivojlandi va 1909 yilda. u sanoat miqyosida yog'larni gidrogenlash (qattiqlashtirish) usulini ham amalga oshirdi.

Margarin (yunon tilidan - "marvarid") 1869 yilda olingan. Uning turli navlari cho'chqa yog'ini sut bilan, ba'zi hollarda tuxum sarig'i bilan aralashtirish orqali olinadi. Ma'lum bo'lishicha, tashqi ko'rinishi sariyog'ga o'xshaydi, margarinning yoqimli hidi uning tarkibiga maxsus ta'mlar - turli moddalarning murakkab kompozitsiyalarini kiritish orqali erishiladi, ularning ajralmas qismi diatsetil (butandion) - sigirda uchraydigan sariq suyuqlik. sariyog'.

Shu bilan birga, ko'p miqdorda to'yinmagan kislotalarni o'z ichiga olgan va suyuq moddalar (yog' yog'i, baliq yog'i yoki baliq yog'i) bo'lgan hayvon yog'lari ham mavjud.

O'simlik yog'lari - yog'lar turli o'simliklarning urug'lari va mevalarining pulpasidan olinadi. Ular oleyk va boshqa to'yinmagan kislotalarning yuqori miqdori bilan ajralib turadi va faqat oz miqdorda stearik va palmitik kislotalarni (kungaboqar, zaytun, paxta, zig'ir va boshqa yog'lar) o'z ichiga oladi. Faqat ba'zi o'simlik yog'larida to'yingan kislotalar ustunlik qiladi va ular qattiq moddalardir (kokos moyi, kakao moyi va boshqalar).

Meva essensiyalarining efirlari mevalarning, gullarning yoqimli hidiga ega, masalan, izoamilatsetat - nok hidi, amil format - gilos, etil format - rom, izoamilbutirat - ananas va boshqalar. Ular qandolat sanoatida, alkogolsiz ichimliklar ishlab chiqarishda, parfyumeriya sanoatida qo'llaniladi.

Polimetil metakrilatdan - organik shishadan (pleksiglas) juda qimmatli sintetik material tayyorlanadi. Ikkinchisi shaffoflik va UV nurlarini o'tkazish qobiliyati bo'yicha silikat oynadan ustundir. Mashinasozlik va asbobsozlikda, turli xil maishiy va sanitariya-gigiyena buyumlari, idish-tovoqlar, zargarlik buyumlari, soat ko'zoynaklari ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Fiziologik befarqligi tufayli polimetil metakrilat protezlar va boshqalarni ishlab chiqarishda qo'llanilishini topdi.

Vinil asetat vinil spirti va sirka kislotasining esteridir. U, masalan, sirka kislotasi va asetilen bug'lari aralashmasini kadmiy va rux asetatlar ustiga 180-220 o C da o'tkazish orqali olinadi:

CH 3 -COOH + CH?CH -> CH 3 -CO-O-CH \u003d CH 2

Vinil asetat rangsiz suyuqlik bo'lib, oson polimerlanadi, sintetik polimer - polivinilatsetat (PVA) hosil qiladi, laklar, yopishtiruvchi moddalar, sun'iy teri ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Dikarboksilik kislotalar

Dikarboksilik kislotalar ikkita karboksil guruhini o'z ichiga oladi. Eng mashhurlari 2 dan 6 gacha uglerod atomlarini o'z ichiga olgan chiziqli kislotalar:

NOOS-COOH - etan diovaya (IUPAC nomenklaturasi) yoki oksalat kislotasi (arzimas nomenklatura)

HOOS-CH 2 -COOH - propandioik yoki malon kislotasi

HOOS-CH 2 -CH 2 -COOH - butandioik yoki s?ksin kislotasi

HOOS-CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH - pentandioik yoki glutar kislotasi

HOOS-CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH - adipik kislota

jismoniy xususiyatlar. Ikki asosli kislotalar yuqori erish nuqtasiga ega bo'lgan kristalli moddalardir va uglerod atomlari soni teng bo'lgan kislotalar uchun u yuqori; quyi kislotalar suvda eriydi.

Kimyoviy xossalari. Kimyoviy xossalari bo'yicha ikki asosli kislotalar monokarboksilik kislotalarga o'xshaydi, lekin molekulalarda ikkita karboksil guruhining mavjudligi va ularning o'zaro ta'siri tufayli ular bir qator o'ziga xos xususiyatlarga ega.

Dikarbon kislotalar uglerod atomlari soni bir xil bo'lgan monokarboksilik kislotalarga qaraganda kuchliroq kislotalar: Kion. oksalat kislotasi (H 2 C 2 O 4) - 5,9 10 -2, 6,4 10 -5, sirka kislotasi - 1,76 10 -5. Karboksil guruhlar orasidagi masofa ortishi bilan dikarbon kislotalarning kislotalilik xossalari kamayadi. Dikarbon kislotalar ikki qator tuzlar hosil qilishi mumkin - kislotali, masalan, HOOC-COONa va o'rta - NaOOC-COONa.

Dikarboksilik kislotalar bir qator o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lib, ular molekulada ikkita karboksil guruhi mavjudligi bilan belgilanadi. Masalan, dikarbon kislotalarning issiqlikka nisbati.

Dikarboksilik kislotalarning qizdirilganda o'zgarishi ularning tarkibidagi uglerod atomlari soniga bog'liq va termodinamik jihatdan barqaror besh va olti a'zoli halqalarni hosil qilish imkoniyati bilan belgilanadi.

Oksalat va malon kislotalari qizdirilganda monokarboksilik kislotalar hosil bo'lishi bilan dekarboksillanish sodir bo'ladi:

HOOS-CH 2 -COOH -> CH 3 -COOH + CO 2

Suksinik, glutarik kislotalar qizdirilganda suvni osongina ajratib, besh va olti a'zoli siklik angidridlarni hosil qiladi:

Adipik kislota qizdirilganda dekarboksilatlanib, siklik keton - siklopentanon hosil qiladi:

Dikarbon kislotalar diaminlar va diollar bilan reaksiyaga kirishib, mos ravishda poliamidlar va poliesterlarni hosil qiladi, ular sintetik tolalar ishlab chiqarishda ishlatiladi.

To'yingan dikarbon kislotalar bilan bir qatorda to'yinmagan, aromatik dikarboksilik kislotalar ham ma'lum.

Tabiatda kislotalarni topish va ulardan foydalanish:

Oksalat kislotasi o?simliklar olamida keng tarqalgan. Tuzlar shaklida otquloq, rhubarb, nordon barglarida topilgan. Inson tanasida u buyraklar va siydik pufagida toshlar shaklida to'plangan kaltsiy oksalat kabi kam eriydigan tuzlarni (oksalatlar) hosil qiladi. Oqartirish vositasi sifatida ishlatiladi: zang, bo'yoq, lak, siyohni olib tashlash; organik sintezda.

Malon kislotasi (esterlar va tuzlar - malonoatlar) ba'zi o'simliklarda, masalan, qand lavlagida uchraydi. Karboksilik kislotalarni olish uchun organik sintezda keng qo'llaniladi.

s?ksin kislotasi (tuzlar va efirlar suksinatlar deb ataladi) organizmdagi metabolik jarayonlarda ishtirok etadi. Bu trikarboksilik kislota aylanishining oraliq mahsulotidir. 1556 yilda nemis alkimyogari Agricola birinchi marta amberning quruq distillash mahsulotlaridan ajratilgan. Kislota va uning angidridi organik sintezda keng qo'llaniladi.

Fumar kislotasi (HOOC-CH=CH-COOH - trans- butendioik kislota), Undan farqli o'laroq cis- maleik , tabiatda keng tarqalgan, ko'plab o'simliklarda, ko'plari zamburug'larda uchraydi, metabolizm jarayonida, xususan, trikarbon kislotasi aylanishida ishtirok etadi.

Malein kislotasi (cis- butendioik kislota) tabiatda uchramaydi. Kislota va uning angidridi organik sintezda keng qo'llaniladi.

Orto-ftalik kislota, kislota hosilalari - ftalik angidrid, efirlar - ftalatlar (repellantlar) keng qo'llaniladi.

Tereftalik kislota bir qator polimerlarni olish uchun ishlatiladigan katta quvvatli sanoat mahsuloti - masalan, lavsan tolasi, polietilentereftalat (PET), undan plastmassa idishlar, shishalar va boshqalar tayyorlanadi.