logo
лекции для сам

1. Диссоциация карбоновых кислот

Карбоновые кислоты обладают более выраженными кислотными свойствами, чем спирты, из-за стабилизации карбоксилат – аниона, вызванной делокализацией -электронов. Другими словами, карбоксилат-ион стабилизирован вследствие резонанса:

Степень делокализации изменяется в ряду RCОО- >> RCOОH >> RОH, RO-

Энергия а - стабилизация, вызванная делокализацией вRCOOH;b - стабилизация, обусловленная делокализацией вRCOО-; 1 - гипотетическая кривая, делокализация отсутствует; 2 - истинная кривая, имеется делокализация.

Кислотность выражают количественно через константу диссоциации Ка или через рКа. Константы диссоциации большинства карбоновых кислот составляют около 10-5 (например, для уксусной кислоты 1,8∙10-5), что свидетельствует о довольно высокой концентрации неионизированной формы кислоты. Поэтому большая часть карбоновых кислот относится к слабым кислотам. Кислотность больше для тех кислот, в молекуле которых имеется заместитель, стабилизирующий карбоксилат-анион. Электроноакцепторные заместители в молекуле карбоновой кислоты, оттягивающие электроны от карбоксильной группы, стабилизируют карбоксилат-ион и увеличивают способность его образования, т.е. увеличивают силу кислоты. Электронодонорные заместители оказывают противоположное действие.

Влияние заместителей на кислотность показано в таблице 21.1.

Таблица 21.1

Влияние заместителей на кислотность

Кислота

рКа

СН3СООН

4.8

СН3СН2СООН

4.8

ClСН2СООН

2.9

Cl2СНСООН

1.3

Сl3CСООН

0.7

FСН2СООН

2.6

F3CСООН

0.2

2. Образование солей. Органические кислоты образуют соли с металлами, их оксидами, карбонатами, гидрокарбонатами и щелочами, например:

СН3СООН + NaOH  СН3СОО-Na+ + H2O

3. Образование галогенангидридов. Под действием галогенидов фосфора (PCl5, PCl3, PBr3) карбоновые кислоты образуют галогенангидриды (гидроксил замещается на галоген):

Хлорангидриды могут также быть получены действием на карбоновые кислоты тионилхлорида:

  1. Реакция с аммиаком. При комнатной температуре карбоновые кислоты образуют с аммиаком аммонийные соли, которые при нагревании превращаются в амиды карбоновых кислот:

  1. Образование ангидридов кислот

6. Декарбоксилирование. Карбоновые кислоты способны отщеплять диоксид углерода. Как правило, при этом образуется углеводород. Алифатические карбоновые кислоты декарбоксилируются в присутствии различных катализаторов, содержащих медь (например, Cu / хинолин).

CH3СН2СООНCH3CH3+CO2

К реакциям декарбоксилирования относится и синтез Кольбе (см. Лекцию №2, ч.1)

7. Реакция этерификации. В присутствии сильной кислоты (например, серной) карбоновые кислоты дают со спиртами сложные эфиры:

В результате реакции образуется равновесная смесь. Чтобы сместить равновесие в сторону образования продукта, используют большой избыток спирта или удаляют воду по мере ее образования.

Механизм этерификации представляет собой реакцию присоединения -отщепления (нуклеофильное ацильное замещение), его можно представить в виде следующих стадий:

Стадия 1. Атака молекулы карбоновой кислоты протоном

Стадия 2. Нуклеофильная атака молекулой спирта карбонильного атома углерода

Стадия 3. Изомеризация образовавшегося аддукта

Стадия 4. Отщепление воды и депротонирование продукта реакции