Органические кислоты

Карбоновые кислоты – это органические соединения, содержащие в молекуле карбоксильную группу –СООН, являющуюся функциональной группой.

Кислоты бывают одно- и многоосновные, предельные, непре­дельные, ароматические и др.

Гомологический ряд одноосновных органических кислот: му­равьиная НСООН, уксусная СН₃СООН, масляная С₃Н₇СООН паль­митиновая С₁₅Н₃₁СООН, стеариноваяC₁₇H₃₅COOH.

Гомологический ряд двухосновных кислот: щавелевая СООН–СООН, малоновая СООН–СН₂–СООН, янтарная СООН–(СН₂)₂–СООН.

Непредельные кислоты содержат в радикале одну или несколько кратных связей: СН₂=СН–СООН – акриловая; С₁₇Н₃₃СООН – олеиновая; С₁₇Н₃₁СООН – линолевая и т.д.

Ароматические кислоты начинают свой гомологический ряд с бензойной кислоты, а затем идёт наращивание боковой цепи либо присоединение метильных радикалов к бензольному кольцу.

Физические свойства. Низшие монокарбоновые кислоты (С₁–C₉) представляют собой бесцветные жидкости со специфическим запахом, растворимые в воде. Высшие алифатические и ароматические кислоты – твёрдые вещества, в воде нерастворимы.

Химические свойства. Все органические кислоты обладают кислотными свойствами, на которые оказывают влияние многие факторы, например строение радикала (размер и наличие заместителей). Органические кислоты легко образуют соли:

2СН₃СООН +Zn(CH₃COO)₂Zn+ Н₂;

СН₃СООН +NaOHCH₃COONa+ Н₂О;

2СН₃СООН + СuО(СН₃СОО)₂Сu+ Н₂О,

сложные эфиры (реакция этерификации):

^,

бензойная кислота метилбензоат

ангидриды кислот:

уксусный ангидрид

Используются ангидриды для получения искусственных волокон, лекарств.

Получение амидов кислот:

ацетамид

Насыщенные углеводородные радикалы кислот могут вступать в реакции радикального замещения с галогенами:

2-хлорэтановая кислота (хлоруксусная кислота)

Группа –СООН как ориентант второго рода оказывает метаориентирующее действие:

м-бромбензойная кислота

м-сульфобензойная кислота

Двухосновные органические кислоты.

Дикарбоновые кислоты – кристаллические вещества, раство­римые в воде. Представители кислот: НООС–СООН – щавелевая кислота, НООС–(СН₂)₂–СООН – янтарная кислота, С₆Н₄(СООН)₂–терефталевая кислота.

Щавелевая кислота содержится в листьях щавеля, кислицы, ревеня. Янтарная кислота является промежуточным продуктом биологического расщепления белков, углеводов и жиров, содержится в янтаре, буром угле, во многих растениях, особенно в недозрелых фруктах, является полезным компонентом для жизнедеятельности организма.

Химические свойства дикарбоновых кислот сходны с монокарбоновыми кислотами, но реакции могут идти с участием одной или одновременно двух карбоксильных групп:

НООС–СООН + 2NaOHNaOOC–COONa+ 2Н₂О.

оксалат натрия

Эфиры двухосновных кислот термически неустойчивы. Реакция декарбоксилирования идёт при нагревании:

щавелевая кислота муравьиная кислота

Двухосновные ароматические кислоты –фталевая и терефталевая широко применяются в органическом синтезе.

Фталевая кислота в промышленности получается из о-ксилола или нафталина окислением:

Производные фталевой кислоты идут на получение пластифи­каторов к поливинилхлориду и как репелленты; являются исходным веществом для технического синтеза индигокрасителей, фенолфталеина, флуоресцеина и других веществ.

Терефталевая кислота получается в основном изомеризацией калиевой соли фталевой кислоты при 400°С. Может получаться и окислением п-ксилола кислородом воздуха.

катализатор

Терефталевая кислота идёт в больших количествах для синтеза лавсана путём конденсации с этиленгликолем.

остаток остаток

терефталевой кислоты этиленгликоля

При конденсации фталевого ангидрида с фенолом образуется фенолфталеин (индикатор и слабительное средство).

фенол

фталевый ангидрид фенолфталеин

Непредельные карбоновые кислоты.Для непредельных ки­слот характерны общие свойства карбоновых кислот и свойства непредельных углеводородов – образование солей, сложных эфиров, полимеров и реакции присоединения и др.

Простейшим представителем непредельных одноосновных кар­боновых кислот является акриловая кислота, обладающая способностью легко полимеризоваться:

Представители непредельных карбоновых кислот входят в состав жиров, например олеиновая, линолевая и линоленовая.

Муравьиная кислота (HCOOH) бесцветная жидкость с резким запахом и жгучим вкусом.

Муравьиная (метановая) кислота в свободном состоянии встре­чается в организме муравьев, крапиве и в небольших количествах в моче и поте животных.

Спиртовые растворы кислоты (1,25%) применяются при лечении ревматизма. Кислота используется в текстильной промышленности.

Муравьиная кислота – хороший консервант для сочных и влаж­ных кормов.

Получают муравьиную кислоту в промышленности действием оксида углерода (II) на горячий раствор гидроксида натрия под давлением.

Уксусная (этановая) кислота СН₃СООН получается различ­ными способами:

а) уксусно-кислым брожением сахаров,

б) сухой перегонкой древесины,

в) из ацетилена (по реакции Кучерова).

Чистая уксусная кислота – бесцветная жидкость с резким запа­хом. Безводная уксусная кислота может существовать в твёрдом состоянии (tпл. 16,6°С) – её называют ледяной уксусной кислотой.

Уксусная кислота применяется в быту, пищевой, химической, кожевенной, текстильной промышленности, идёт для синтеза ряда лекарств и искусственных волокон.

Соли этой кислоты используются для протравного крашения в текстильной промышленности. Некоторые соли (меди и других ме­таллов) применяются для борьбы с вредителями сельского хозяйства. Эфиры уксусной кислоты используются как растворители лаков и красок.

Основной ацетат меди (СН₃СОО)₂Сu-Сu(ОН)₂– парижская зе­лень – ядовита и употребляется для борьбы с вредителями растений и как краситель.

Масляная (бутановая) кислота С₃Н₇СООН входит в состав коровьего масла как сложный триглицерид, в свободном состоянии содержится в прогорклом масле и в поте, имеет неприятный запах.

Пальмитиновая и стеариновая кислоты (С₁₅Н₃₁СООН,C₁₇H₃₅COOH) – твёрдые вещества без вкуса и запаха. Их смесь называется стеарином. Пальмитиновая кислота входит в состав спермацета и пчелиного воска. Их глицериновые эфиры являются главными составными частями жиров.

Бензойная кислота С₆Н₅СООН получается окислением толуо­ла. Это твёрдое кристаллическое вещество легко возгоняется, почти без запаха, применяется для приготовления красителей, обладает антисептическими свойствами, поэтому используется в медицине и при консервировании продуктов, является исходным веществом при получении сахарина.

Акриловая кислота –непредельная кислота СН₂=СНСООН получается синтетически. Это жидкость с резким запахом, легко полимеризуется. Эфиры полиакриловой кислоты применяются в производстве пластмасс, они прозрачны. Лучшим оргстеклом считается плексиглас–метиловый эфир полиметакриловой кислоты:

Олеиновая кислота С₁₇Н₃₃СООН входит в состав почти всех природных жиров (в оливковом масле до 80%). Чистая олеиновая кислота – маслообразная жидкость без вкуса и запаха.