1. Сравните кислотные свойства кислот: бутановой (масляной), пропановой (пропионовой),

2-гидроксипропановой (молочной), 2-оксопропановой (пировиноградной).

Решение:

Кислотные свойства карбоновых кислот обусловлены смещением электронной плотности к карбонильному кислороду и вызванной этим дополнительной (по сравнению со спиртами) поляризацией связи О–Н (р,π-сопряжение):

.

Сила кислот зависит от природы радикала, числа карбоксильных групп. Как правило, электронодонорные группы в составе радикала(СН₃-СН₂-СН₂ -, СН₃-СН₂-) уменьшают кислотные свойства, электроноакцепторные группы (ОН, С=О) – увеличивают. Поэтому в ряду указанных кислот кислотные свойства возрастают:

СН₃-СН₂-СН₂→СООН < СН₃-СН₂→СООН < <

Карбоновые кислоты:

а) растворимые в воде диссоциируют (рН водного раствора < 7):

R-СООНR-СОО^- + Н⁺;

б) реагируют с образованием солей:

с металлами R-СООН + Na → R-СООNa + 1/2Н₂;

оксидами металлов 2R-СООН + СuO → (R-СОО)₂Cu + Н₂О;

гидроксидами металлов R-СООН + NаОН → R-СООNа + Н₂О;

с солями более слабых кислот R-СООН + СаСО₃ → (R-СОО)₂Са + СО₂ + Н₂О.

2. Сравните кислотные свойства бензойной, п-нитробензойной и п-оксибензойной кислот.

Решение:

Кислотные свойства ароматических кислот зависят от характера группы, входящей в кольцо. Как правило, электронодонорные группы вследствие р, π – сопряжения уменьшают поляризацию связи О-Н карбоксильной группы и стабильность образуемого при диссоциации кислоты аниона. Электроноакцепторные группы в результате π, π – сопряжения повышают поляризацию связи О-Н карбоксильной группы и стабильность образуемого аниона. Таким образом, электронодонорные группы (ОН) уменьшают кислотные свойства ароматических карбоновых кислот, электроноакцепторные (NО₂) – увеличивают. В указанном ряду кислотные свойства кислот уменьшаются:

> >

3. Получите пропионовую кислоту (пропановую) всеми возможными способами.

Решение:

Основные лабораторные способы получения карбоновых кислот:

а) окисление первичных спиртов

СН₃-СН₂-СН₂-ОН + [О] → СН₃-СН₂-СООН;

б) окисление альдегидов

t⁰

СН₃-СН₂-СН=О + Сu(ОН)₂ → СН₃-СН₂-СООН + Сu₂О + Н₂О;

в) циангидринный способ

СН₃-СН₂-СI + КС≡N → СН₃-СН₂-С≡N + КСI;

СН₃-СН₂-С≡N + НОН → СН₃-СН₂-СООН + NН_3.

Обратите внимание, что полученная кислота способом в) содержит на один атом углерода больше, чем исходный галогеналкан.

4. Напишите уравнение реакции взаимодействия уксусной кислоты с этиловым спиртом. Назовите полученное соединение. Напишите уравнения гидролиза сложного эфира в кислой и щелочной средах.

Решение:

При нагревании смеси спирта и карбоновой кислоты в присутствии сильных минеральных кислот (катализатор) образуется сложный эфир соответствующей кислоты (реакция этерификации). Тип реакции – нуклеофильное замещение. Выделяющаяся в реакции вода образуется из группы ОН кислоты и атома Н гидроксильной группы спирта:

О О

║ Н^{+ ║}

СН₃ – С - О^*Н + Н-О-С₂Н₅ СН₃ – С - О-С₂Н₅ + Н -О^*Н

Реакция этерификации – обратимый равновесный процесс.

Название сложного эфира по номенклатуре ИЮПАК составляют согласно схеме:

РАДИКАЛ(R) спирта + УГЛЕВОДОРОД кислоты + оат → этилэтаноат или этилацетат, где ацетат – тривиальное название кислотного остатка уксусной кислоты.

Как все производные кислот, сложные эфиры подвергаются гидролизу. Причем гидролиз в кислой среде – это обратимый процесс, протекает с образованием исходных соединений – карбоновой кислоты и спирта. В щелочной среде реакция необратимая (часто ее называют реакцией омыления), протекает с образованием спирта и соли карбоновой кислоты:

СН₃-СО-ОС₂Н₅ + НОН СН₃СООН + НОС₂Н₅ (среда кислая)

СН₃-СО-ОС₂Н₅ + КОН → СН₃СООК + НОС₂Н₅ (среда щелочная).