У тригонального атома углерода

Карбоновыми кислотами называют соединения, содержащие карбоксильную группу – СООН.

Различают:

Карбоксильная группа:

образуется за счет карбонильной группы и гидроксильной. Свойства карбоксильной группы не равны сумме свойств карбонильной и гидроксильной групп, это новая функциональная группа, обладающая собственными свойствами:

- по данным рентгеноструктурного анализа в карбоксилат-ионе нет на двойной, ни одинарной связи – связь полуторная;

- выравненность электронной плотности происходит вследствие делокализации электронов, образуется сопряженная трехцентровая система;

- в результате такого электронного строения карбоксилат-иона уменьшается δ ⁺ на атоме углерода и для карбоксильной группы не характерны реакции A_N, а свойственны реакции S_N.

Химические свойства карбоновых кислот

· Кислотные свойства (реакции за счет атома водорода в карбоксильной группе):

Электронодонорные заместители в радикале карбоновых кислот ослабляют кислотные свойства, а электроноакцепторные – усиливают.

· Реакции за счет группы –ОН в группе –СООН (S_N) приводят к образованию функциональных производных карбоновых кислот.

Функциональные производные карбоновых кислот

Сложными эфирами карбоновых кислот называют продукты замещения группы – ОН в –СООН на остаток спирта или фенола:

Механизм реакции этерификации

1 стадия: образование карбокатиона I под влиянием протона (Н⁺) катализатора. Роль катализатора – повышение положительного заряда на углероде карбоксильной группы.

2 стадия: нуклеофильная атака карбокатиона I молекулой спирта с образованием комплексного иона II

3 стадия: образовавшийся комплексный ион II неустойчив, так как легко теряет Н₂О: а) реакция сдвигается в сторону образования Н₂О (среда – безводная, контроль – кинетический); б) с другой стороны, Н₂О – более термодинамически устойчивая молекула (контроль - термодинамический); образуется карбокатион III

4 стадия: стабилизация карбокатиона III выбросом протона (Н⁺) с образованием сложного эфира

Реакция этерификации обратима, если добавить большие количества Н₂О, то реакция сдвигается в сторону гидролиза сложных эфиров с образованием карбоновых кислот и спиртов. Скорость реакции этерификации зависит от строения карбоновых кислот и спиртов: при одной и той же карбоновой кислоте скорость этерификации первичных спиртов в 2 раза выше, чем вторичных и во много раз выше, чем третичных, что зависит от пространственного расположения радикалов («пространственные затруднения»).

Гидролиз сложных эфиров может проходить как в кислой, так и в щелочной среде. Причем гидролиз в щелочной среде (омыление) необратим и идет в 1000 раз быстрее кислотного (причина – щелочь – реагент, а не катализатор):

Галогенангидридами карбоновых кислот называют продукты замещения группы –ОН в –СООН на атом галогена:

Ангидридами карбоновых кислот называют продукты отщепления молекулы воды от двух молекул монокарбоновых кислот (или одной молекулы дикарбоновой кислоты):

Более универсальный способ:

Амидами карбоновых кислот называют продукты замещения группы –ОН в –СООН на аминогруппу (или на замещенную аминогруппу):

Функциональные производные карбоновых кислот – обладают ацилирующей способностью, которая уменьшается в ряду:

· Реакции за счет углеводородного радикала:

· Реакции декарбоксилирования (протекают тем с большей скоростью, чем ближе друг к другу находятся группы –СООН):

Медико-биологическое значение карбоновых кислот

И их производных

· Входят в состав простых и сложных липидов;

· Функциональные производные карбоновых кислот – основа лекарственных препаратов, дезинфицирующих средств, консервантов. (Бензоат натрия C₆H₅COONa – отхаркивающее средство; метилизовалериат C₄H₉COOCH₃ – основа валидола)

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒