13. Классификация карбоновых кислот. Предельные одноосновные кислоты. Гомологический ряд. Изомерия. Номенклатура. Ацильные радикалы. Физические и химические свойства. Высшие жирные кислоты. Мыла.

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ — это производные УВ, содержащие функциональную карбоксильную группу —СООН.

где т — число карбоксильных групп, определяющее основность кислоты.

По основности кислоты делятся на:

—одноосновные (монокарбоновые), m=1;

—двухосновные (дикарбоновые), m=2;

—трехосновные (трикарбоновые), m=3 и т. д.

В зависимости от строения углеводородного радикала R карбоновые кислоты делятся на:

—предельные (насыщенные), R = алкил;

—непредельные (ненасыщенные) — производные непредельных УВ;

—ароматические — производные ароматических УВ.

Гомологический ряд

Номенклатура и изомерия

По международной заместительной номенклатуре название кислоты производят от названия соответствующего (с тем же числом атомов углерода) углеводорода с добавлением окончания -овая и слова кислота. Нумерацию цепи всегда начинают с атома углерода карбоксильной группы, поэтому в названиях положение группы —СООН не указывают.

При составлении названий кислот, имеющих сложное строение, иногда также используют тривиальные названия кислот, соответствующие наиболее длинной прямой цепи. В этом случае атомы углерода в прямой цепи обозначают греческими буквами, начиная с атома углерода, соседнего с карбоксильной группой: α (альфа), β (бета), γ (гамма) и т. д.

Например,

Внутри класса предельных монокарбоновых кислот возможна только изомерия углеродной цепи. Первые три члена гомологического ряда (НСООН, СН₃СООН, С₂Н₅СООН) изомеров не имеют. Монокарбоновые кислоты изомерны сложным эфирам карбоновых кислот.

Ацильные радикалы, генерируемые из альдегидов, легко фрагментируют при температуре выше 100°С на алкильные радикалы и СО.

Физические свойства

Химические свойства

Для насыщенных монокарбоновых кислот характерна высокая реакционная способность. Это определяется главным образом реакциями карбоксильной группы (разрыв связей О—Н и С—О), а также реакциями замещения атомов «Н» у α-утлеродного атома.

1.Реакции с разрывом связи О—Н (кислотные свойства, обусловленные подвижностью атома водорода карбоксильной группы). Предельные монокарбоновые кислоты обладают всеми свойствами обычных кислот.

—Диссоциация. В водных растворах монокарбоновые кислоты ведут себя как одноосновные кислоты: происходит их ионизация с образованием иона водорода и карбоксилат-иона.

Карбоновые кислоты являются слабыми кислотами. Наиболее сильной в гомологическом ряду насыщенных кислот является муравьиная кислота, в которой группа —СООН связана с атомом водорода.

2.Образование солей:

а) взаимодействие с активными металлами:

б) взаимодействие с основными оксидами:

в) взаимодействие со щелочами (реакция нейтрализации):

г) взаимодействие с аммиаком или гидроксидом аммония:

д) взаимодействие с солями более слабых кислот (карбонатами и гидрокарбонатами):

2. Реакции с разрывом связи С—О (замещение ОН-группы)

—Взаимодействие со спиртами с образованием сложных эфиров (реакция этерификации):

—Взаимодействие с аммиаком с образованием амидов кислот

—Взаимодействие с галогенидами фосфора (PCl_s, PCIJ или тионилхлоридом SOCl₂ с образованием галогенангидридов карбоновых кислот

—Межмолекулярная дегидратация карбоновых кислот с образованием ангидридов

Ангидриды представляют собой производные кислот, состоящие из двух соединенных через кислород кислотных радикалов (ацилов).

3.Реакции с разрывом связей С—Н у α-углеродного атома (реакции с участием радикала)

Атомы водорода у α-углеродного атома более подвижны, чем другие атомы водорода в радикале кислоты, и могут замещаться на атомы галогена с образованием α-галоген-карбоновых кислот.

Жирные кислоты — алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения. Жирные кислоты, как правило, содержат неразветвленную цепь из четного числа атомов углерода и могут быть как насыщенными, так и ненасыщенными. ВЖК содержат более двенадцати атомов углерода.

Мыла — это соли высших жирных кислот (С₁₀—С₁₈). Мыла делятся на растворимые в воде (натриевые, калиевые, аммониевые) и нерастворимые (металлические мыла — соли Са, Mg, Ва, Pb, Ni, Мn, А1 и др.). Растворимость мыл в воде зависит от характера катиона: nh4⁺ > К⁺ > Na⁺ > Li⁺.

Жидкие калиевые мыла и твердые натриевые мыла получают растворением высших алифатических кислот в водных растворах едких щелочей:

С₁₇Н₃₅СООН + NaOH → C₁₇H₃₅CООNa + Н₂0 Стеариновая кислота Стеарат натрия (твердое мыло)

С₁₇Н₃₅СООН + КОН → С₁₇Н₃₅СООК + Н₂0

Стеарат калия (жидкое мыло)