Что значит насыщенные карбоновые кислоты

Двухосновные насыщенные и ненасыщенные карбоновые кислоты

Молекулы двухосновных (дикарбоновых) кислот содержат насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал и две карбоксильные группы. Двухосновные карбоновые кислоты имеют общую формулу НООС-R-СООН.

Если карбоксильные группы связаны с насыщенным углеводородным радикалом, то кислота является насыщенной (предельной) и ненасыщенной (непредельной), если карбоксильные группы связаны с ненасыщенным углеводородным радикалом, например, бутандиовая (янтарная) и бутендиовая кислоты:

Изомерия и номенклатура двухосновных насыщенных и ненасыщенных карбоновых кислот

Согласно правилам систематической номенклатуры ИЮПАК дикарбоновые кислоты называют аналогично соответствующим углеводородам, прибавляя окончание — диовая или слово дикарбоновая кислота. Например, пропандиовая или пропандикарбоновая кислота, пентандиовая или пентандикарбоновая кислота.

Первые девять членов ряда предельных дикарбоновых кислот имеют тривиальные названия. Тривиальные названия, названия по систематической номенклатуре и структурные формулы некоторых дикарбоновых кислот приведены в таблице:

Двухосновные карбоновые кислоты: Физические и химические свойства

Физические свойства дикарбоновых кислот

Двухосновные карбоновые кислоты – твердые кристаллические вещества. Они достаточно хорошо растворимы в воде, причем растворимость их выше, чем у соответствующих одноосновных (монокарбоновых) кислот. Температуры их кипения также выше, чем у монокарбоновых кислот. Это обусловлено тем, что большее число карбоксильных групп, способно образовывать большее число водородных связей, вследствие чего происходит ассоциация молекул.

Химические свойства дикарбоновых кислот

Двухосновные карбоновые кислоты сохраняют общие свойства одноосновных карбоновых кислот, такие как, способность образовывать полные или неполные функциональные производные – соли, эфиры и т.п. и специфические свойства.

Специфические химические свойства дикарбоновых кислот:

1. Кислотные свойства двухосновных карбоновых кислот повышены по сравнению с соответствующими одноосновными кислотами. Так, величина кислотности щавелевой кислоты сравнима с таковой у минеральных кислот, чем и обусловлена ее токсичность. Однако с ростом числа углеродных атомов в гомологическом ряду кислотность значительно снижается.

Двухступенчатая диссоциация в растворах:

Для первых двух членов ряда ионизация по первой ступени протекает легче, чем по второй. Для кислот с числом атомов углерода более 5 этого различия практически не наблюдается.

2. Действие температуры. Дикарбоновые кислоты, в отличие от монокарбоновых, менее устойчивы к повышенным температурам. При нагревании происходит их декарбоксилирование либо дегидратация. При этом, в зависимости от строения кислоты образуются различные продукты:

Среди дикарбоновых кислот важное место занимает малоновая кислота. Атомы водорода метиленовой группы являются очень подвижными и подвергаются электрофильному замещению:

На основе малонового эфира (диэтилового эфира малоновой кислоты) осуществляются важные синтезы.

Алкилмалоновый эфир также способен образовывать соединение с натрием и далее алкилироваться:

Источник

Одноосновные насыщенные карбоновые кислоты

Одноосновные предельные карбоновые кислоты (одноосновные насыщенные карбоновые кислоты) – карбоновые кислоты, в которых насыщенный углеводородный радикал соединен с одной карбоксильной группой -COOH. Все они имеют общую формулу С_nH_2n+1COOH, где n = 0, 1, 2, .

Номенклатура

Систематические названия одноосновных предельных карбоновых кислот даются по названию соответствующего алкана с добавлением суффикса -овая и слова кислота.

Изомерия

Изомерия скелета в углеводородном радикале проявляется, начиная с бутановой кислоты, которая имеет два изомера:

Межклассовая изомерия проявляется, начиная с уксусной кислоты:

• CH₃–COOH уксусная кислота;
• H–COO–CH₃метилформиат (метиловый эфир муравьиной кислоты);
• HO–CH₂–COH гидроксиэтаналь (гидроксиуксусный альдегид);
• HO–CHO–CH₂гидроксиэтиленоксид.

Гомологический ряд

Тривиальное название	Название по ИЮПАК	Формула
Муравьиная кислота	Метановая кислота	HCOOH
Уксусная кислота	Этановая кислота	CH3COOH
Пропионовая кислота	Пропановая кислота	C2H5COOH
Масляная кислота	Бутановая кислота	C3H7COOH
Валериановая кислота	Пентановая кислота	C4H9COOH
Капроновая кислота	Гексановая кислота	C5H11COOH
Энантовая кислота	Гептановая кислота	C6H13COOH
Каприловая кислота	Октановая кислота	C7H15COOH
Пеларгоновая кислота	Нонановая кислота	C8H17COOH
Каприновая кислота	Декановая кислота	C9H19COOH
Ундециловая кислота	Ундекановая кислота	C10H21COOH
Лауриновая кислота	Додекановая кислота	C11H23COOH
—	Тридекановая кислота	C12H25COOH
Миристиновая кислота	Тетрадекановая кислота	C13H27COOH
—	Пентадекановая кислота	C14H29COOH
Пальмитиновая кислота	Гексадекановая кислота	C15H31COOH
Маргариновая кислота	Гептадекановая кислота	C16H33COOH
Стеариновая кислота	Октадекановая кислота	C17H35COOH
—	Нонадекановая кислота	C18H37COOH
Арахиновая кислота	Эйкозановая кислота	C19H39COOH
—	Генэйкозановая кислота	C20H41COOH
Бегеновая кислота	Докозановая кислота	C21H43COOH
—	Трикозановая кислота	C22H45COOH
Лигноцериновая кислота	Тетракозановая кислота	C23H47COOH
—	Пентакозановая кислота	C24H49COOH
Церотиновая кислота	Гексакозановая кислота	C25H51COOH
—	Гептакозановая кислота	C26H53COOH
Монтановая кислота	Октакозановая кислота	C27H55COOH
—	Нонакозановая кислота	C28H57COOH
Мелиссовая кислота	Триаконтановая кислота	C29H59COOH
—	Гентриаконтановая кислота	C30H61COOH
—	Дотриаконтановая кислота	C31H63COOH
Псилластеариловая кислота	Тритриаконтановая кислота	C32H65COOH

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Одноосновные насыщенные карбоновые кислоты» в других словарях:

Одноосновные предельные карбоновые кислоты — (одноосновные насыщенные карбоновые кислоты) карбоновые кислоты, в которых насыщенный углеводородный радикал соединен с одной карбоксильной группой COOH. Все они имеют общую формулу СnH2n+1COOH Номенклатура Систематические названия… … Википедия

Насыщенные монокарбоновые кислоты — Одноосновные предельные карбоновые кислоты (одноосновные насыщенные карбоновые кислоты) – карбоновые кислоты, в которых насыщенный углеводородный радикал соединен с одной карбоксильной группой COOH. Все они имеют общую формулу СnH2n+1COOH, где n … Википедия

Предельные монокарбоновые кислоты — Одноосновные предельные карбоновые кислоты (одноосновные насыщенные карбоновые кислоты) – карбоновые кислоты, в которых насыщенный углеводородный радикал соединен с одной карбоксильной группой COOH. Все они имеют общую формулу СnH2n+1COOH, где n … Википедия

Жирные кислоты — алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения. Жирные кислоты, как правило, содержат неразветвленную цепь из четного числа… … Википедия

Тридекановая кислота — Общие … Википедия

Стеариновая кислота — Стеариновая кислота … Википедия

Пальмитиновая кислота — Пальмитиновая кислота … Википедия

Миристиновая кислота — Общие Химическая формула … Википедия

Каприловая кислота — Каприловая кислота … Википедия

Лауриновая кислота — Общие Химическая … Википедия

Источник

Карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты — класс органических соединений, молекулы которых содержат одну или несколько карбоксильных групп COOH.

Имеют разнообразное промышленное применение и большое биологическое значение. Общая формула одноосновных карбоновых кислот C_nH_2nO₂ .

Классификация карбоновых кислот

По количеству карбоксильных групп в молекуле карбоновые кислоты подразделяются на:

• Одноосновные — 1 карбоксильная группа
• Двухосновные — 2 карбоксильных группы
• Трехосновные — 3 карбоксильных группы

Высшие карбоновые кислоты называют жирными кислотами. Более подробно мы изучим их теме, посвященной жирам, в состав которых они входят.

Номенклатура и изомерия карбоновых кислот

Названия карбоновых кислот формируются путем добавления суффикса «овая» к названию алкана с соответствующим числом атомов углерода и слова кислота: метановая кислота, этановая кислота, пропановая кислота, и т.д.

Многие карбоновые кислоты имеют тривиальные названия. Наиболее известные:

• Метановая — HCOOH — муравьиная кислота
• Этановая — CH₃-COOH — уксусная кислота
• Пропановая — C₂H₅-COOH — пропионовая кислота
• Бутановая — C₃H₇-COOH — масляная кислота
• Пентановая — C₄H₉-COOH — валериановая кислота

Для предельных карбоновых кислот характерна структурная изомерия: углеродного скелета, межклассовая изомерия со сложными эфирами.

Получение карбоновых кислот

При повышенной температуре и в присутствии катализатора становится возможным неполное окисление алканов, в результате которого образуются кислоты.

При реакции спиртов с сильными окислителями, такими как подкисленный раствор перманганата калия, спирты окисляются до соответствующих кислот.

При окислении альдегиды образуют соответствующие карбоновые кислоты. Окисление можно проводить качественной реакцией на альдегиды — реакцией серебряного зеркала.

Обратите особое внимание, что при написании реакции с аммиачным раствором серебра в полном виде, правильнее будет указать не кислоту, а ее аммиачную соль. Это связано с тем, что выделяющийся аммиак, который обладает основными свойствами, реагирует с кислотой с образованием соли.

Окисление альдегидов также может быть успешно осуществлено другим реагентом — свежеосажденным гидроксидом меди II. В результате такой реакции образуется осадок кирпично-красного цвета оксида меди I.

Существует специфический способ получения муравьиной кислоты, который заключается в реакции твердого гидроксида щелочного металла с угарным газом под давлением и температуре 200°С — образуется формиат (соль муравьиной кислоты).

При дальнейшей обработке формиата серной кислотой образуется муравьиная кислота.

Специфичность синтеза уксусной кислоты заключается в реакции угарного газа с метанолом, в результате которой она образуется.

Также уксусную кислоту можно получить другим путем: сначала провести реакцию Кучерова, в ходе которой образуется уксусный альдегид. Окислить его до уксусной кислоты можно аммиачным раствором оксида серебра или гидроксидом меди II.

Химические свойства карбоновых кислот

Для карбоновых кислот не характерны реакции присоединения. Карбоновые кислоты обладают более выраженными кислотными свойствами, чем спирты.

Карбоновые кислоты вступают в реакции с металлами, которые способны вытеснить водород (стоят левее водорода в ряду напряжений металлов) из кислоты. Реагируют также с основаниями, с солями более слабых кислот, например, угольной кислоты.

Галогенирование происходит по типу замещения в радикале, который соединен с карбоксильной группой. Напомню, что наиболее легко замещается водород у третичного, чуть сложнее — у вторичного, и значительно сложнее — у первичного атома углерода.

Сила карбоновых кислот тем выше, чем меньше электронной плотности сосредоточено на атоме углерода в карбоксильной группе. Поэтому самая слабая из трех кислот — уксусная, чуть сильнее — хлоруксусная, за ней — дихлоруксусная и самая сильная — трихлоруксусная.

Перераспределение электронной плотности в молекулах этих кислот для лучшего запоминания лучше увидеть наглядно. Это перераспределение обусловлено большей электроотрицательностью хлора, который притягивает электронную плотность.

Муравьиная кислота отличается от своих гомологов. За счет наличия у нее альдегидной группы, она, единственная из карбоновых кислот, способна вступать в реакцию серебряного зеркала.

В такой реакции идет ее окисление до нестойкой угольной кислоты, которая распадается на углекислый газ и воду.

При нагревании и в присутствии серной кислоты (водоотнимающего компонента) муравьиная кислота распадается на воду и угарный газ.

Сложные эфиры

Получение сложных эфиров происходит в реакции этерификации (лат. aether — эфир), заключающейся во взаимодействии карбоновой кислоты и спирта.

Названия сложных эфиров формируются в зависимости от того, какой кислотой и каким спиртом эфир образован. Примеры:

• Метановая кислота + метанол = метиловый эфир метановой кислоты (метилформиат)
• Этановая кислота + этанол = этиловый эфир уксусной кислоты (этилацетат)
• Метановая кислота + этанол = этиловый эфир метановой кислоты (этилформиат)
• Пропановая кислота + бутанол = бутиловый эфир пропионовой кислоты (бутилпропионат)

Для сложных эфиров характерной реакцией является гидролиз — их разложение. Возможен щелочной гидролиз, при котором образуется соль кислоты и спирт, и кислотный гидролиз, при котором образуются исходные спирт и кислота.

Кислотный гидролиз протекает обратимо, щелочной — необратимо. Реакция щелочного гидролиза по-другому называется реакция омыления, и напомнит о себе, когда мы дойдем до темы жиров.

Ангидриды

Ангидриды — химические соединения, производные неорганических и органических кислот, образующиеся при их дегидратации.

Хлорангидриды карбоновых кислот образуются в реакции карбоновых кислот с хлоридом фосфора V.

Следующая реакция не имеет отношения к ангидридам, однако (из-за их схожести) вы увидите ее здесь для наилучшего запоминания. Это реакция галогенирования гидроксикислот, в результате которой гидроксогруппа в радикале меняется на атом галогена.

Непредельные карбоновые кислоты

Распределение электронной плотности в молекулах творит чудеса: иногда реакции идут против правила Марковникова. Так происходит в непредельной акриловой кислоте.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник