28.2.4.Реакции олеиновой и сорбиновой кислот с бромной водой

В две пробирки вносят по 5-6 капель бромной воды и добавляют в одну из них несколько капель олеиновой кислоты, а в другую – несколько кристаллов (мелко измельченных) сорбиновой кислоты. Содержимое пробирок энергично перемешивают. Что происходит? Напишите уравнения соответствующих реакций.

28.2.5.Окисление олеиновой кислоты перманганатом калия

В пробирку помещают 1 мл 2%-ного раствора перманганата калия, 1 мл 10%-ного раствора карбоната натрия и 0,5 мл олеиновой кислоты. Смесь энергично перемешивают. Отмечают изменения, происходящие с реакционной смесью. Напишите уравнение окисления олеиновой кислоты.

в/ В пробирку вносят 0,5-1,0 мл олеиновой кислоты, немного медных стружек (или проволоки) и добавляют 1-1,5 мл концентрированной азотной кислоты. Содержимое пробирки перемешивают и ставят штативе на 1-1,5 в часа. Какие изменения произошли в пробирке и с чем это связано? Приведите химизм процесса.

28.3. Отчет о работе

Таблица 9 – Свойства карбоновых кислот

№п/п	Название опыта	Условия проведения, наблюдения, уравнения реакций	Выводы

28.4. Контрольные вопросы

1. Расположите по степени возрастания кислотных свойств следующие соединения: фенол, этанол, уксусная кислота, муравьиная кислота, трифторуксусная кислота.

2. Составьте уравнение реакции бромирования пропионовой кислоты.

3. Имеется водный раствор, содержащий уксусную кислоту и метиловый спирт. Как разделить эти соединения? (физический и химический способы)

4. Для очистки имеющейся в продаже уксусной кислоты от примеси соляной к ней добавляют соль и перегоняют. Как вы полагаете, соль какой кислоты следует добавить?

5. Напишите уравнения реакций промышленных способов получения уксусной кислоты и муравьиной кислоты.

6. Напишите уравнение реакции получения акриловой кислоты.

7. Напишите уравнения пяти реакций, лежащих в основе применения уксусной кислоты.

8. Написать уравнение реакции присоединения бромоводорода к метакриловой кислоте и уравнение реакции ее гидрирования.

9. Представьте схемы получения изомасляной кислоты из этиленового углеводорода, спирта, альдегида, кетона.

10. Какие кислоты можно получить методом оксосинтеза, если в качестве исходного углеводорода использовать 3,3- диметил-1-бутен?

11. Получите пропановую кислоту из 1-хлорпропана и напишите уравнение реакции ее с хлористым тионилом.

12. С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения: а) НСООН  НООС- СООН; б) НООС –СООН  НСООН.

13. Предложите способы получения янтарной кислоты из ацетилена.

14. Предложите способ выделения масляной кислоты из смеси ее с бутиловым спиртом.

15. Напишите уравнение реакции присоединения к акриловой кислоте бромоводорода.

16. Сколько изомерных кислот соответствует составу С₅Н₁₀О₂?

28.5. Индивидуальное задание

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №29

Тема: ПРОИЗВОДНЫЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ. МЫЛА. ЖИРЫ. МАСЛА.

Цель работы: ознакомление со свойствами производных карбоновых кислот и основами их технического анализа на примерах отдельных групп соединений.

Задания: 1) изучить основные теоретические сведения по отдельным группам производных карбоновых кислот;

2) провести опыты, представленные в экспериментальной части;

3)оформить результаты экспериментов в виде таблицы;

4) выполнить индивидуальное задание.

29.1. Теоретическая часть

Производные карбоновых кислот можно классифицировать следующим образом:

I – производные с изменением карбоксильной группы RCOY и нитрилы R-C ≡N:

I

II производные с изменением в углеродной цепи

галогеноводородные кислоты ( например,a-кислоты R-CH(HaI)-COOH), гидроксикислоты (HO-(CH₂)_n-COOH), альдокислоты (HOOC-CH₂-COH), кетокислоты (R-CO-CH₂-COOH), аминокислоты (R-CH(NH₂)-COOH);

III – производные угольной кислоты:

R-O-CO-O-R (R₂)N-CO-N(R₂) (R₂)N-CO-OR

карбонат мочевина и ее замещенные уретаны

IV –кетены: R₂-C = C = O

Мыла, жиры и масла представляют первую группу производных карбоновых кислот. Наиболее общими химическими свойствами представителей этой группы являются реакции сольволиза (гидролиза, алкоголиза, аммонолиза)

Эти реакции имеют характер нуклеофильного присоединения с последующим элиминированием и протекают в соответствии со схемами:

1.Гидролиз, аммонолиз и переэтерификация сложных эфиров:

_H+

RCOOR’ + H₂O « RCOOH + R’OH

RCOOR’ + NH₃ ® RCONH₂ + R’OH

RCOOR’ + R”OH ® RCOOR” + R’OH

2.Гидролиз, аммонолиз или алкоголиз галогенангидридов и ангидридов:

RCOY + H₂O ® RCOOH + HY ( Y = HaI или OCOR)

RCOY + NH₃ ® RCONH₂ + HY

RCOY + R’OH ® RCOOR’ + HY

3. Гидролиз амидов

RCONH₂ + H₂O ® RCOOH + NH₃

4. Гидролиз нитрилов

H₂O H₂O

RC=N ¾¾®RCONH₂ ¾¾® RCOOH

H⁺(OH^-) H⁺(OH^-)

5. Дегидратация характерна прежде всего для аммонийных солей карбоновых кислот, из которых получают амиды, а затем нитрилы:

RCOONH₄ ¾¾® RCONH₂ ¾¾® RC=N

-H₂O -H₂O

6. Восстановление (каталитическое) приводит к получению из хлорангидридов – альдегидов; из нитрилов – аминов; из эфиров – спиртов:

_H2

RCOCI ¾¾® RCOH + HCI

H₂

RC=N ¾¾®RCH₂NH₂

H₂, H₂O

RCOOR’ ¾¾® R-CH₂-OH + R’OH

7. Расщепление амидов до аминов. Незамещенные амиды под действием брома и гидроксида натрия (или гипобромита натрия) превращаются в амины, содержащие на один атом углерода меньше. Эта реакция называется расщеплением по Гофману:

Br₂,OH^- H₂O

RCONH₂ ¾¾® RN = C = O ¾¾® RNH₂ + CO₂

амид изоцианат амин

Na- и К-соли высших карбоновых кислот называют мылами, причем К-соли – это растворимые мыла, а Na- соли – нерастворимые мыла

Сущность моющего действия мыла заключается в следующем.

Растворы солей высших карбоновых кислот обладают щелочной реакцией вследствие гидролиза:

С₁₇Н₃₅СООNa + H₂O « C₁₇H₃₅COOH + NaOH

Щелочная реакция среды обуславливает распад жировых загрязнений на растворимые в воде глицерин и натриевые соли жирных карбоновых кислот, поэтому вода хорошо смывает эти растворимые продукты гидролиза.

Кроме того, мыла – поверхностноактивные вещества, т.е. вещества, снижающие поверхностное натяжение воды, а потому повышающие ее смачивающее действие. Поверхностное натяжение воды затрудняет процесс стирки, так как препятствует смачиванию текстильных волокон или других загрязненных поверхностей. Наконец, очищающее действие мыла обусловлено тем, что оно эмульгирует и диспергирует масла и другие загрязнения, обеспечивая тем самым перевод их с загрязненных поверхностей в воду.

Жиры – это смеси сложных эфиров, образованных трехатомным спиртом глицерином и высшими жирными кислотами. Общая формула жиров:

СН₂ОСОR

CHOCOR

CH₂OCOR

где R – радикалы высших жирных кислот. Эти эфиры называют глицеридами. Наиболее часто в состав жиров входят предельные кислоты пальмитиновая С₁₅Н₃₁СООН и стеариновая С₁₇Н₃₅СООН и непредельные олеиновая С₁₇Н₃₃СООН и линолевая С₁₇Н₃₁СООН.

Жиры, образованные предельными кислотами, - твердые (свиной жир, сливочное масло), непредельными – жидкие. Жидкие жиры называют маслами (оливковое, льняное, хлопковое, подсолнечное). Гусиный жир может быть отнесен к жирам промежуточного характера.

Как и все сложные эфиры, жиры подвергаются гидролизу в присутствии кислот:

СН₂ОСОR CH₂-OH

CHOCOR + 3H₂O →CH-OH + 3RCOOH

CH₂OCOR CH₂OH

Гидролиз в присутствии щелочи, приводящий к получению солей высших карбоновых кислот (мыла), называют омылением. Для получения кислот или их солей жир нагревают при 170^оС и повышенном давлении в автоклавах. Мыло выделяют методом высаливания (добавляют хлорид натрия). Существует и биологический метод расщепления жиров под действием энзимов, например, липазы. Этот процесс протекает в организме под действием поджелудочного и кишечного соков с участием ферментов. Затем образуются жиры, свойственные данному организму.

Некоторые растительные масла, содержащие глицериды кислот с двумя и более двойными связями, при окислении образуют прозрачные пленки. Такой процесс называют высыханием, а масла – высыхающими. К подобным маслам относятся льняное и конопляное. Процесс высыхания ускоряется в присутствии сиккативов (катализаторов на основе оксидов металлов, оксиды свинца, марганца, кобальта). Льняное масло, сваренное с оксидом или нафтенатом свинца, называется олифой.

Гидрогенизацией растительных масел (каталитическое присоединение водорода) в присутствии никеля или других катализаторов при повышенном давлении и высокой температуре получают твердые жиры:

СН₂ОСОC₁₇H₃₃ CH₂OCOC₁₇H₃₅

CHOCOC₁₇H₃₃ +3H₂ → CHOCOC₁₇H₃₅

CH₂OCOC₁₇H₃₃ CH₂OCOC₁₇H₃₅

Гидролиз и гидрогенизация - основные направления промышленной переработки жиров.

Показателями качества сложных эфиров (в том числе жиров и растительных масел) являются кислотное число, число омыления, эфирное число, бромное (или иодное) число.

Кислотное число (К.Ч.) – масса гидроксида калия (в мг), которая необходима для нейтрализации свободных кислот, содержащихся в 1г анализируемого вещества.

Эфирное число (Э.Ч.) – масса гидроксида калия (в мг), которая необходима для омыления сложных эфиров, содержащихся в 1г анализируемого вещества.

Число омыления (Ч.О.) – масса гидроксида калия (в мг), необходимая для нейтрализации свободных кислот и омыления сложных эфиров, содержащихся в 1г анализируемого вещества, т.е. Ч.О. = Э.Ч. + К.Ч.

Бромное (иодное) число показывает, сколько граммов брома (иода) может присоединиться к 100 г вещества.