Физические и химические свойства

Оксикислоты – кристаллические вещества, легко растворимые в воде. Они плавятся при значительно более высоких температурах, чем соответствующие предельные кислоты, и лучше растворяются в воде. Причина этого – большее количество водородных связей между молекулами оксикислот.

Благодаря акцепторному действию ОН-группы оксикислоты обладают более выраженными кислотными свойствами:

 

CH₃− CH₂− COOH CH₃− CH− COOH

|

OH

Т. пл. = − 22º С Т. пл. = 18º С

pK_a = 4, 88 pK_a = 3, 87

 

Наличие в молекулах оксикислот карбоксильной и гидроксильной групп приводит к тому, что эти вещества вступают в реакции, свойственные как спиртам, так и кислотам. В то же время они обладают и специфическими свойствами.

1. Образование эфиров

Реакция этерификации может протекать как по карбоксильной, так и по гидроксильной группе:

 

O H₂SO₄ O

HO− CH₂− C + C₂H₅OH HO− CH₂− C + H₂O

OH OC₂H₅

этиловый эфир гликолевой кислоты

O

||

HO− CH₂− COOH + (CH₃CO)₂O CH₃− C− O− CH₂− COOH + CH₃COOH

ацетилгликолевая кислота

 

2. Деструкция α -оксикислот

При нагревании с разбавленной серной кислотой α -оксикислоты распадаются до альдегидов и муравьиной кислоты:

 

H₂SO₄ (разб.) O

R− CH− COOH R− C + HCOOH

| H

OH

3. Дегидратация

Оксикислоты легко отщепляют воду, причем в зависимости от взаимного положения гидроксильной и карбоксильной групп образуются различные вещества.

α -оксикислоты при нагревании образуют циклические сложные эфиры – лактиды (от латинского названия молочной кислоты – acidum lacticum):

R O− H HO O R O O

CH C CH C

| | | | + 2 H₂O

C CH C CH

O OH H− O R O O R

2 H₂O

 

H⁺ (OH⁻ )

Обратная реакция – гидролиз лактидов – один из способов получения α -оксикислот.

β -оксикислоты при нагревании отщепляют воду, образуя непредельные кислоты:

CH₃− CH− CH₂− COOH CH₃− CH=CH− COOH + H₂O

| β -оксимасляная кротоновая кислота

OH кислота

γ - и δ - оксикислоты в свободном состоянии очень неустойчивы (существуют в виде солей). При действии на эти соли сильных кислот они переходят в пяти- и шестичленные внутренние сложные эфиры – лактоны:

 

CH₂—CH₂ − H₂O CH₂—CH₂

CH₂ C=O CH₂ C=O

O− H HO O

γ -оксимасляная кислота лактон γ -оксимасляной кислоты

Оксокислоты

Оксокислоты – бифункциональные соединения, молекулы которых содержат карбоксильную и альдегидную или кетонную группы и подразделяются соответственно на альдегидо- и кетокислоты.

Оксокислоты широко распространены в природе, являются промежуточными соединениями во многих процессах обмена веществ.

O O

|| O || O

H− C− C CH₃− C− C

OH OH

глиоксиловая (этанальовая) пировиноградная (пропаноновая)

кислота кислота

O O

|| O || O

H₃C− C− CH₂− C CH₃− C− CH₂− CH₂− C

OH OH

ацетоуксусная левулиновая

(бутанон-3-овая) кислота (пентанон-4-овая) кислота

 

Способы получения оксокислот

1. Окисление гидроксикислот

OH O

| O [O] || O

CH₃− CH− C CH₃− C− C

OH OH

молочная кислота пировиноградная кислота

2. Гидролиз нитрилов, образующихся при взаимодействии хлорангидридов кислот с цианидом натрия

O

O O H₂O || O

R− C + KC≡ N R− C R− C− C

Cl − KCl CN H⁺ OH

 

3.Конденсация Кляйзена (по своему механизму напоминает альдольную конденсацию)

O

O O Na || O

CH₃− C + H− CH₂− C CH₃− C− CH₂− C + ROH

OR OR OR

 

Химические свойства

1. Сила кислот

Введение в молекулу кислоты акцепторной карбонильной группы, обладающей значительным − I -эффектом, существенно увеличивает силу кислот. С ростом углеродной цепи этот эффект затухает:

CH₃− CH₂− COOH pK_a = 4, 88

CH₃− CO− COOH pK_a = 1, 49

CH₃− CO− CH₂− COOH pK_a = 3, 51

CH₃− CO− CH₂− CH₂− COOH pK_a = 4, 63

2. Оксикислоты – бифункциональные соединения, соединяющие в себе свойства карбоновых кислот и альдегидов (или кетонов). Для них характерны как обычные реакции кислот – взаимодействия с веществами ряда металлов, образования эфиров, амидов и других производных, так и многие реакции, присущие карбонильным соединениям – присоединение по связи > C=O, замещение карбонильного кислорода и другие.

3. Специфические реакции оксокислот

а) Аминирование – метод синтеза аминокислот

− H₂O H₂

CH₃− C− COOH + NH₃ CH₃− C− COOH CH₃− CH− COOH

|| || |

O NH NH₂

иминокислота аланин

 

HOOC− CH₂− C− COOH … HOOC− CH₂− CH− COOH

|| |

O NH₂

щавелевоуксусная кислота аспарагиновая кислота

 

б) Декарбоксилирование

Большинство оксокислот – неустойчивые соединения. При хранении или небольшом нагревании они легко разлагаются с выделением углекислого газа. В организме этот процесс протекает под действием фермента декарбоксилазы.

O O

|| O tº ||

H₃C− C− CH₂− C CH₃− C− CH₃ + CO₂

O — H

ацетон

ацетоуксусная кислота

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Биохимические методы очистки сточных вод.
2. ГОМОЛОГИЧЕСКИЙ РЯД И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКАНОВ
3. Жидкость и ее основные физические свойства
4. Иностранные физические лица как субъекты международного частного права
5. Конструкционные и химические меры защиты деревянных конструкций от пожарной опасности
6. Лекция № 3. Химическая структура, биохимические свойства и ферменты бактерий.
7. Механические, тепловые и физико-химические характеристики диэлектриков.
8. Налогоплательщики — организации и физические лица, на которых в соответствии с Налоговым кодексом возложена обязанность уплачивать налоги.
9. Общие метафизические аспекты
10. Основные физико-химические свойства газогидратов.
11. Основные физические постоянные
12. Основные химические примеси, загрязняющие атмосферу