Органическая химия. Часть 2: учебное пособие / Т.А. Сарычева, Л.В. Тимощенко, 2004. – 116 с.

Карбоновые кислоты вступают в реакции с активными металлами, оксидами, гидроксидами, вытесняют угольную кислоту из растворов ее солей:

2 CH3CH2COOH + Ca(OH)2			(CH COO) Ca		+ 2 H O
		3		2	2

2 CH3CH2COOH + MgO			(CH COO) Mg		+ 2 H O
		3		2	2

2 CH3CH2COOH + CaCO3							(CH COO) Ca				+ CO + H O
							3		2		2	2
пропионовая кислота							пропионат кальция
O N		CH COOH + NH			3			O2N		CH2COONH4
2	2

	нитроуксусная	нитроацетат
		аммония
	кислота

4.5.2. Получение функциональных производных карбоновых кислот

Функциональными производными карбоновых кислот являются галогенангидриды, амиды, нитрилы и сложные эфиры.

4.5.2.1. Получение галогенангидридов

Карбоновые кислоты часто превращают в хлорангидриды. Это объясняется чрезвычайно высокой активностью хлорангидридов, из которых затем можно получать амиды и сложные эфиры. Хлорангидриды дешевле, чем бром- и йодангидриды.

Хлорангидрид образуется путем замещения ОН-группы на хлор. Для этих целей обычно используют тионилхлорид SOCl2, треххлористый фосфор PCl3 или пятихлористый фосфор PCl5, например:

O		t oC				O
C						C
OH + SOCl						Cl + SO	+	HCl
2						2

	бензойная	бензоил-
	кислота
		хлорид

H C

(H C)

5

C O

+ PCl5

t oC

H C

(H C)

5

C O

POCl3 + HCl

3

2

OH

3

2

Cl

гептановая кислота

гептаноилхлорид

Механизм реакции карбоновой кислоты с SOCl2

Эта реакция относится к реакциям нуклеофильного замещения. Нуклеофил (Cl–) атакует карбонильный атом углерода:

102

Органическая химия. Часть 2: учебное пособие / Т.А. Сарычева, Л.В. Тимощенко, 2004. – 116 с.

O

O

O

O

C6H5

C O

C H C + SO2

C6H5 C O H

S

Cl

- HCl

6

5

Cl

Cl

Cl

S O

4.5.2.2. Получение амидов и нитрилов

Амидами называют соединения, в которых гидроксильная группа карбоновой кислоты замещена на группу –NH2. Их иногда получают нагревая аммонийные соли карбоновых кислот и отгоняя воду:

H3C

COOH

NH3

H C

COONH

t oC

H C

COONH

+ H O

3

4

3

2

2

Амиды при необходимости можно превратить в нитрилы, используя сильные водоотнимающие средства, например Р2О5:

O

+ P O

t

o

C

C

N + 2 HPO3

+ H2O

2 H C C

2 CH

2 5

3

NH2

3

В лаборатории чаще получают амиды при реакции аммиака с хлорангидридами:

			O						O	+ HCl
H C HC			C + NH3			H3C HC			C
3	CH3 Cl						CH3 NH2
хлорангидрид						амид
изомасляной кислоты						изомасляной кислоты

Замещенные амиды получают аналогично при взаимодейстии аминов с хлорангидридами:

O

O

H3C HC

C

+ 2 CH3NH2

CH NH Cl

H3C HC

C

3 3

CH

Cl

CH

NHCH3

3

3

4.5.2.3. Получение сложных эфиров

Реакция образования сложного эфира из спирта и кислоты называется реакцией этерификации. В качестве катализаторов этой реакции используют сильные минеральные кислоты H2SO4, H3PO4, хлороводород и др.

103

Органическая химия. Часть 2: учебное пособие / Т.А. Сарычева, Л.В. Тимощенко, 2004. – 116 с.

O

O

C

18 H+

C

OH

+ C H OH

OC2H5

+ H O

2

5

18

2

бензойная

этанол

этилбензоат

кислота

Реакцией с меченым атомом кислорода в спирте удалось установить, что в кислоте разрывается связь C–O, а в спирте O–H.

Механизм реакции этерификации

Карбоновая кислота, протонируя карбонильный атом кислорода, увеличивает электрофильность карбонильного углерода и облегчает присоединение слабого нуклеофила (спирта). Потеря воды продуктом присоединения А приводит к сложному эфиру:

O

HOC2H5

C6H5

C

+ H2SO4

C6H5

O

C6H5

OH

OH

C

C

OH

OH

OHH

H

медленно

C6H5

быстро

O

H

быстро

C

O

C2H5

C6H5

C

O

C2H5

H2O

OH

OHA

H

C6H5

O

H+

C6H5 C

O

C2H5

C6H5

C

O

C2H5

C

OC2H5

OH

OH

Особенностью реакции этерификации является ее обратимость. Сместить равновесие в сторону образования сложного эфира, согласно принципу ЛеШателье, можно, используя избыток одного из реагентов (особенно, спирта) и удаляя из зоны реакции один из продуктов (воду или эфир).

Кислоты часто превращают в сложные эфиры через хлорангидриды по схеме:

R

COOH

SOCl2

R'OH

O

R

COCl

R

C

COOR'

Например:

C O	C O
Cl + CH OH	OCH	HCl
3	3
бензоилхлорид	метилбензоат

В отличие от этерификации эта реакция необратима.

104