Karbonsavak

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. január 15-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .

A karbonsavak  a szerves vegyületek egy osztálya, amelyek molekulái egy vagy több COOH funkciós karboxilcsoportot tartalmaznak . A savas tulajdonságokat az magyarázza, hogy ez a csoport viszonylag könnyen képes leválasztani a protonokat . Ritka kivételektől eltekintve a karbonsavak gyengék. Például CH 3 COOH ecetsav esetén a disszociációs állandó 1,75⋅10 -5 . A di- és trikarbonsavak erősebbek, mint a monokarbonsavak.

Nómenklatúra

Az IUPAC nemzetközi nómenklatúrája szerint a karbonsavak elnevezése a -COOH csoportot tartalmazó leghosszabb szénlánc alapján történik, és a megfelelő szénhidrogén nevéhez hozzáadják az " ova " végződést és a " sav " szót. Ebben az esetben az első szám ahhoz a szénatomhoz tartozik, amely a karboxilcsoport részét képezi. Például a CH3-CH2 - COOH propánsav , a CH3- C (CH3 ) 2 - COOH jelentése 2,2-dimetil-propánsav.

A racionális nómenklatúra szerint a „ karbonsav ” végződést és a „ sav ” szót hozzáadják a szénhidrogén nevéhez, miközben a karboxilcsoport szénatomját nem veszik figyelembe a láncszámozásban. Például a C5H9COOH ciklopentánkarbonsav, a CH3- C (CH3 ) 2 - COOH terc - butil - karbonsav.

Sok karbonsavnak triviális neve van (néhányat felsorolunk a táblázatban).

Egybázisú telített karbonsavak nevei
Triviális név IUPAC név Képlet A sók neve
Hangyasav Metánsav HCOOH formátumok
Ecetsav Etánsav CH3COOH _ _ acetátok
propionsav propánsav C2H5COOH _ _ _ _ propionátok
Vajsav Butánsav C3H7COOH _ _ _ _ butirátok
Valeriánsav Pentánsav C4H9COOH _ _ _ _ valerátok
Kapronsav Hexánsav C5H11COOH _ _ _ _ caprates
Enantinsav Heptánsav C6H13COOH _ _ _ _ enanthoates
Kaprilsav Oktánsav C7H15COOH _ _ _ _ kaprilátok
Pelargonsav Nonánsav C8H17COOH _ _ _ _ pelarogata
kaprinsav Dekánsav C9H19COOH _ _ _ _ kecskefélék
Undecilsav undekánsav C 10 H 21 COOH undecanoates
Laurinsav dodekánsav C11H23COOH _ _ _ _ díjazottak
- Tridekánsav C12H25COOH _ _ _ _ tridekanoátok
Mirisztinsav Tetradekánsav C13H27COOH _ _ _ _ mirisztiátusok
- Pentadekánsav C14H29COOH _ _ _ _ pentadekanoátok
Palmitinsav Hexadekánsav C15H31COOH _ _ _ _ palmitátok
Margarinsav Heptadekánsav C16H33COOH _ _ _ _ margarats
Sztearinsav Oktadekánsav C17H35COOH _ _ _ _ sztearátok
- Nonadekánsav C18H37COOH _ _ _ _ nonadecanoates
Arachinsav Eikozánsav C19H39COOH _ _ _ _ Arahats
- Heneicosanoic sav C 20 H 41 COOH geneikozanoátok
Behénsav Dokozánsav C21H43COOH _ _ _ _ behenates
- Trikozánsav C 22 H 45 COOH trikozanoátok
Lignocerinsav Tetrakozánsav C23H47COOH _ _ _ _ lignocerates
- Pentakozánsav C 24 H 49 COOH pentakozanoátok
cerotinsav Hexakozánsav C 25 H 51 COOH cerotitates
- Heptakozánsav C 26 H 53 COOH heptakozanoátok
Montánsav Oktakozánsav C 27 H 55 COOH montanoates
- Nonakozánsav C 28 H 57 COOH nonacosanoates
Meliszsav Triakontánsav C 29 H 59 COOH citrombalzsam
- Gentriakontánsav C 30 H 61 COOH hentriaconanoates
Csipkesav dotriakontánsav C31H63COOH _ _ _ _ dotriacontanoates
Pszillosztearinsav Tritriakontánsav C32H65COOH _ _ _ _ pszichasztearilátok
Heddinsav Tetratriakontánsav C33H67COOH _ _ _ _ -
Ceroplasztikus sav Pentatriakontansav C34H69COOH _ _ _ _ -
Hexatriakontilsav Hexatriakontánsav C35H71COOH _ _ _ _ -
Az egybázisú telítetlen karbonsavak nevei
Triviális név IUPAC név Képlet A sók neve
Akrilsav propénsav C2H3COOH _ _ _ _ Akrilátok
Izokrotóniás (kvartenil) sav cisz-2-buténsav C3H5COOH _ _ _ _ -
Krotonsav transz-2-buténsav C3H5COOH _ _ _ _ -
Vinil-ecetsav (alilicsav). 3-buténsav C3H5COOH _ _ _ _ -
Allil-ecetsav 4-penténsav C4H7COOH _ _ _ _ -
Izohidroszorb transz-2-hexénsav C5H9COOH _ _ _ _ -
β-propenil-propionsav 4-hexénsav C5H9COOH _ _ _ _ -
Kaproleinsav 9-decénsav C 10 H 19 COOH -
Laurolsav cisz-9-dodecénsav C11H21COOH _ _ _ _ -
Mirisztoleinsav cisz-9-tetradecénsav C13H25COOH _ _ _ _ -
Palmitoleinsav cisz-9-hexadecénsav C15H29COOH _ _ _ _ -
Sapiensav cisz-6-hexadecénsav C15H29COOH _ _ _ _ -
Vazzénsav transz-11-oktadecénsav C17H33COOH _ _ _ _ -
petroszelinsav cisz-6-oktadecénsav C17H33COOH _ _ _ _ -
Petrozlandinsav transz-6-oktadecénsav C17H33COOH _ _ _ _ -
olajsav cisz-9-oktadecénsav C17H33COOH _ _ _ _ -
Elaidinsav transz-9-oktadecénsav C17H33COOH _ _ _ _ -
cisz-vakcénsav cisz-11-oktadecénsav C17H33COOH _ _ _ _ -
transz-vakcinsav transz-11-oktadecénsav C17H33COOH _ _ _ _ -
Gadolsav cisz-9-eikozénsav C19H37COOH _ _ _ _ -
Gondoinsav cisz-11-eikozénsav C19H37COOH _ _ _ _ -
Pálsav cisz-13-eikozénsav C19H37COOH _ _ _ _ -
Brasszidsav transz-13-dokozénsav C21H41COOH _ _ _ _ -
Erukasav cisz-13-dokozénsav C21H41COOH _ _ _ _ -
Cetoleinsav cisz-11-dokozénsav C21H41COOH _ _ _ _ -
Nervonsav (szelakolsav). cisz-15-tetrakozénsav C 23 H 45 COOH -
Ximenic sav 17-hexakozén C 25 H 49 COOH -
Lumeceinsav 21-triakontén C 29 H 57 COOH -
Szorbinsav transz, transz-2,4-hexadiénsav C5H7COOH _ _ _ _ -
Tuatársav transz, cisz-4,6-oktadiénsav C7H11COOH _ _ _ _ -
Stillingsav cisz, cisz-2,4-dekadiénsav C9H15COOH _ _ _ _ -
Linolsav cisz, cisz-9,12-oktadekadiénsav C17H31COOH _ _ _ _
Rumenin (bovic) sav cisz, transz-9,11-oktadekadiénsav C17H31COOH _ _ _ _
Linelaidinsav transz-9,12-oktadekadiénsav C17H31COOH _ _ _ _
Chiragonsav cisz, cisz, cisz-6,10,14-hexadekatriensav C15H25COOH _ _ _ _
punsav cisz, transz, cisz-9,11,13-oktadekatriensav C17H29COOH _ _ _ _ -
α-linolénsav cisz, cisz, cisz-9,12,15-oktadekatrienosav C17H29COOH _ _ _ _ -
Linolénsav transz, transz, transz-9,12,15-oktadekatrién C17H29COOH _ _ _ _ -
γ-linolénsav (gamalénsav). cisz, cisz, cisz-6,9,12-oktadekatriensav C17H29COOH _ _ _ _ -
punsav cisz, transz, cisz-6,9,12-oktadekatriensav C17H29COOH _ _ _ _ -
α-eleosztearinsav cisz, transz, transz-9,12,15-oktadekatrienosav C17H29COOH _ _ _ _ -
β-eleosztearinsav transz, transz, transz-9,12,15-oktadekatrién C17H29COOH _ _ _ _ -
Pinolénsav cisz, cisz, cisz-5,9,12-oktadekatriensav C17H29COOH _ _ _ _ -
α-kalendinsav transz, transz, cisz-8,10,12-oktadekatriensav C17H29COOH _ _ _ _ -
katalpinsav transz, transz, cisz-9,11,13-oktadekatriensav C17H29COOH _ _ _ _ -
Eleosztearinsav cisz, transz, transz-9,11,13-oktadekatriensav C17H29COOH _ _ _ _ -
Midinsav cisz, cisz, cisz-5,8,11-eikozatriénsav C19H33COOH _ _ _ _ -
Dihomo-γ-linolénsav cisz, cisz, cisz-8,11,14-eikozatriénsav C19H33COOH _ _ _ _ -
Sztearidonsav cisz, cisz, cisz, cisz-6,9,12,15-oktadekatetraénsav C17H27COOH _ _ _ _ -
Arachidonsav cisz, cisz, cisz, cisz-6,9,12,15-eikozatetraénsav C19H31COOH _ _ _ _ -
α-parinarinsav cisz, transz, transz, cisz-9,11,13,15-oktadekatetraénsav C17H27COOH _ _ _ _ -
Adrensav cisz, cisz, cisz, cisz-7,10,13,16-dokozatetraénsav C21H35COOH _ _ _ _ -
Timnodonsav cisz, cisz, cisz, cisz, cisz-5,8,11,14,17-eikozapentaénsav C19H29COOH _ _ _ _ -
klapanodonsav cisz, cisz, cisz, cisz, cisz-7,10,13,16,19-dokozapentaénsav C21H33COOH _ _ _ _ -
zirvonsav cisz, cisz, cisz, cisz, cisz, cisz-4,7,10,13,16,19-dokozahexénsav C 21 H 31 COOH -
Nizinsav cisz, cisz, cisz, cisz, cisz, cisz-6,9,12,15,18,21-tetrakozahexénsav C 23 H 35 COOH -
Kétbázisú telített karbonsavak neve
Triviális név IUPAC név Képlet A sók neve
Oxálsav Etándisav HOOCCOOH oxalátok
Malonsav propándisav HOOCCH 2 COOH malonátok
borostyánkősav Butándisav HOOC(СH 2 ) 2 COOH szukcinátok
Glutársav Pentánsav HOOC(СH 2 ) 3 COOH glutarátok
Adipinsav Hexándisav HOOC(СH 2 ) 4 COOH adipátok
pimelinsav Heptándisav HOOC(СH 2 ) 5 COOH pimelinátok
szubinsav Oktándisav HOOC(СH 2 ) 6 COOH alárendeltjei
Azelainsav Nonándisav HOOC(СH 2 ) 7 COOH Azelainates
Szebacinsav Dekándisav HOOC(СH 2 ) 8 COOH sebacates
- Undekándisav HOOC(СH 2 ) 9 COOH
- Dodekándisav HOOC(СH 2 ) 10 COOH
Braszilsav Tridekándisav HOOC(СH 2 ) 11 COOH
- Tetradekándisav HOOC(СH 2 ) 12 COOH
- Pentadekándisav HOOC(СH 2 ) 13 COOH
thapsia sav Hexadekandisav HOOC(СH 2 ) 14 COOH
- Heptadekándisav HOOC(СH 2 ) 15 COOH
- Oktadekándisav HOOC(СH 2 ) 16 COOH
- Nonadekándisav HOOC(СH 2 ) 17 COOH
- Eikozándisav HOOC(СH 2 ) 18 COOH
Japán sav Heneikozándisav HOOC(СH 2 ) 19 COOH

Osztályozás

A karboxilcsoporthoz kapcsolódó gyöktől függően a karbonsavak következő csoportjait különböztetjük meg:

A karboxilcsoportok számától függően a savak lehetnek:

Amikor más funkciós csoportokat viszünk be a savmolekulákba (például -OH, \u003d CO, -NH 2 stb.), hidroxi- , keto- , aminosavak és más vegyületcsoportok képződnek.

Felfedezési előzmények

Az ecetsavat az ókor óta ismerték az emberek. John Glauber és Robert Boyle írása írja le a fa száraz desztillációval (levegő nélküli melegítéssel) történő előállítását. Ennek az anyagnak a természetét azonban csak a 19. században ismerték. Az alkimisták úgy vélték, hogy a bor erjedése során a boralkohol ecetté alakul, só-borkő ( kálium-hidrogén-tartarát ) részecskéket vesz fel. A 18. században az erjedést a bor savas és éghető elveinek kombinációjával magyarázták. Csak 1814- ben Jakob Berzelius határozta meg az ecetsav összetételét, 1845-ben pedig Adolf Wilhelm Hermann Kolbe német kémikus hajtotta végre szénből a teljes szintézist [1] .

Hangyasavat először 1670-ben John Ray angol természettudós nyert, hangyák desztilláló lombikban való melegítésével [1] .

A természetben lenni

Különféle karbonsavak nagyon elterjedtek a természetben.

Egybázisú korlátozó karbonsavak

Kétbázisú telített savak

Telítetlen karbonsavak

Közülük a legegyszerűbb, az akril szúrós szagú (latinul acris  - éles, maró), amelyet a glicerin dehidratálásával nyernek (amikor a zsírok égnek ). A krotonsav elnevezés a Croton tiglium növényről származik , amelynek olajából izolálták. Az angyalsavat az angelica officinalis ( Angelica archangelica vagy Archangelica officinalis ) - angelica, más néven angelica - növény gyökeréből nyert angyalsavat izolálták . És tiglinovaya  - ugyanabból az olajból származó Croton tigliumas krotonsav, csak a botanikai kifejezés második részéről nevezték el. A szorbinsavat a berkenye bogyójából nyerték (latinul - Sorbus ). Az erukasavat a káposztával azonos Brassicaceae családba tartozó rukkola (Eruca) növény olajából és repceolajból izolálták . Kénsavval hosszan tartó hevítéskor az erukasav braszidinné izomerizálódik .

A nagy molekulatömegű telítetlen savak közül a leggyakoribb az olajsav . Izomer az elaidinsavval . A legtöbb kettős kötést tartalmazó savak rendelkeznek a legnagyobb biológiai aktivitással: a linolsav kettővel, a linolénsav hárommal és az arachidonsav 4-gyel. Az emberi szervezet nem képes önmagában szintetizálni a többszörösen telítetlen savakat, azokat készen kell megkapnia a táplálékkal. Ezeknek a savaknak a neve a görög nyelvből származik. elaion és lat. Az óleum  olaj, és az arachidon (mint az arachid ) név a földimogyoróból származik. A telítetlen ricinolsavat a ricinusolajból izolálják , amely a ricinusbab ( Ricinus communis ) magjában található. Egy másik telítetlen hárombázisú akonitsavat izoláltak a ranunculus családba tartozó Aconite mérgező növényekből , és a telítetlen kétbázisú itakonsav nevét egyszerűen az akonitsav nevében szereplő betűk átrendezésével kapták.

A Tariri antidesma amerikai trópusi fa kéregének keserű kivonatából acetilén-kátránysavat izoláltak [2] .

Hidroxisavak

A tejsav a cukrok tejsavas erjesztése során (a tej savanyítása, valamint a bor és a sör erjesztése során) keletkezik.

Alma , borkő , citrom , cinchona - a glükóz  részleges oxidációja során a gyümölcssejtek vakuólumaiban képződik [1] .

Getting

Laboratóriumi módszerek telített savak előállítására

Oxidatív módszerek

  • Alkinok oxidációja Tl (III) vegyületekkel [5] :

  • Alkének oxidatív lebontása - alkének oxidációja kálium-permanganát és nátrium-perjodát keverékével vizes acetonban semleges közegben (a reakció két szakaszban megy végbe - az elsőben a permanganát az alként diollá oxidálja, a másodikban a perjodát a diolt oxidálja sav, a perjodát feleslegben a Mn 4+ -t Mn 7 + -má oxidálja , így csak katalitikus mennyiségű permanganát szükséges) [4] :

  • Az aromás karbonsavak előállításának legáltalánosabb módja az alkil-benzolok és más alkilarének oxidációja. Ebben az esetben a primer és szekunder alkilcsoportok karboxilcsoporttá oxidálódnak. Oxidálószerként vizes lúgos, semleges vagy korona-6-éterrel oldott benzolos (lila benzolos) kálium-permanganát, savas nátrium-bikromát vagy vizes salétromsav oldatokat használnak [4] [5] :

Hidrolízis
  • Trihalogén-alkánok hidrolízise vizes lúgoldattal

  • Észterek hidrolízise

  • Nitrilek és amidok hidrolízise



Savval vagy bázissal katalizált; kezdetben egy amid képződik, amely savvá hidrolizálódik; csak ritka esetekben az amid ellenáll a hidrolízisnek (az amid könnyen hidrolizál lúgos környezetben H 2 O 2 vagy savas környezetben nitrit ion jelenlétében); kényelmes laboratóriumi módszer (ha van nitril).

Karboxilezés
  • Fémorganikus vegyületek (főleg Grignard-reagensek és szerves lítiumvegyületek) karboxilezése:


  • Foszfor-ilidek karboxilezése [5] :

  • Lítium-diizopropilamid és más hasonló amidok segítségével a -CH2COOH csoport közvetlenül bevihető:

Aromás savak szintézise

Számos specifikus módszert használnak csak aromás savak szintézisére.

  • Friedel-Crafts reakció foszgén felhasználásával [5] .
  • A Von-Richter reakció  - egy aromás nitrovegyület kálium-cianiddal reagálva orto-helyzetben karboxileződik a nitrocsoporthoz:

Egyéb módszerek
  • Az Arndt-Eistert reakció egy karbonsav átalakítása a legközelebbi homológgá diazometán segítségével :


Arra használják, hogy a savak magasabb homológjait állítsák elő alacsonyabbakból.

  • Egy sor reakció az alsó homológgá alakításhoz:

Az iparban

  • Paraffinos szénhidrogének oxidációja levegővel vagy ipari oxigénnel magas hőmérsékleten katalizátorral vagy anélkül. Az alacsonyabb szénhidrogének (legfeljebb 8 szénatomosak) főként gőzfázisban oxidálódnak emelt nyomáson, míg a magasabbak (16-30 szénatomosak, így 10-20 szénatomos savakat kapnak) főként folyadékfázisban oxidálódnak. Az oxidációt körülbelül 500 °C hőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson vagy 400 °C-on 10-20 MPa (130-200 atmoszféra) nyomáson végezzük. A katalizátorok fémek, ezek oxidjai és sói. Ha katalizátor jelenlétében magasabb zsírsavakat nyerünk, akkor a hőmérsékletet 130-150 °C-ra csökkentjük. A szénhidrogének oxidációja során általában különböző szénatomszámú savak keveréke képződik.
  • Oxoszintézis:

a. aldehideket nyernek és a megfelelő savakká oxidálják.

b. alkoholokat kapnak , majd 250-350 °C-on lúggal olvasztják [5] :

ban ben. az olefinek kölcsönhatása szén-monoxiddal (II) és vízgőzzel nikkel-tetrakarbonil vagy foszforsav jelenlétében 300-400 °C hőmérsékleten és 200-500 atmoszféra nyomáson, normál és izo szerkezetű savak keveréke kapott például:

Telítetlen savak előállítása

  • 1. Karboxilcsoport bevitele olefinbe:
  • 2. A korlátozó savból indulnak ki és telítetlenné alakítják át:

Fizikai tulajdonságok

Az alacsonyabb, legfeljebb 3 szénatomos savak könnyen mozgékony, színtelen, jellegzetes csípős szagú folyadékok, vízzel bármilyen arányban elegyednek. A legtöbb 4-9 szénatomos sav kellemetlen szagú olajos folyadék. A sok szénatomot tartalmazó savak vízben oldhatatlan szilárd anyagok. A hangyasav és az ecetsav sűrűsége nagyobb, mint egy, a többi kisebb. A forráspont a molekulatömeg növekedésével növekszik; azonos szénatomszám mellett a normál szerkezetű savak magasabb hőmérsékleten forrnak, mint az izoszerkezetű savak [6] .

A normál szerkezetű savaknak van egy mintázata: a páros atomszámú savak olvadáspontja magasabb, mint a páratlan számú szomszédos savaké. Ennek oka a metil- és karboxilcsoportok elhelyezkedése - a páros savakban a molekula tengelyének ellentétes oldalán, a páratlanban pedig egyenként. A szimmetrikusabb szerkezet miatt a páros szénatomszámú savmolekulák erősebben lépnek kölcsönhatásba egymással a kristályrácsban, és hevítés hatására nehezebben roncsolódnak [6] .

A karbonsavak sokkal magasabb hőmérsékleten forrnak, mint az alkoholok. Molekuláik sokkal erősebben kapcsolódnak egymáshoz, mivel a bennük lévő kötések típus szerint nagyobb mértékben polarizáltak . Ezenkívül a karbonsavak nem csak egy másik hidroxilcsoport oxigénjével, hanem a jelentős elektronegativitással rendelkező karbonil- dipól oxigénjével is képesek hidrogénkötést kialakítani. Valójában szilárd állapotban a karbonsavak főként ciklikus dimerek formájában léteznek [2] [5] , míg folyékony halmazállapotban lineáris asszociáció is előfordul [7] . Még párban is dimerizálódnak [6] . Két hidrogénkötés elég erős, a hangyasav dimerizációs energiája 14 kcal/mol [4] .

Épület

A karboxilcsoport sík, a C=O kötés hossza különböző savakban 0,118-0,126 nm, a CO kötés 0,121-0,137 nm - a disszociáció során a szén-oxigén kötések hosszainak egybeesése van [8] . A karboxilcsoport szénatomja sp 2 hibridizációs állapotban van , az OCO szöge különböző savakban 118-122,5°. A karboxilcsoport dipólusmomentuma ~5,4⋅10 −30 C m . A disszociáció során konjugációval stabilizált anion képződik. Ebben mindkét CO kötés ekvivalens és 0,127-0,129 nm [8] .

A dimerben lévő hidrogénkötés hossza 0,26 nm [5] .

Erő

A karbonsavak gyenge savak, a legtöbb alifás sav pKa értéke 4,8 . Az elektronvonó szubsztituensek és a többszörös kötések fokozzák a savas tulajdonságokat, míg az elektrondonor szubsztituensek éppen ellenkezőleg, gyengítik (bár jóval kisebb mértékben) [5] . A szubsztituens hatása gyorsan csökken a karboxilcsoporttól való távolsággal [4] .

A karbonsavak disszociációjának mértéke alapvetően az oldószer természetétől függ. Aprotikus oldószerekben a karbonsavak gyakorlatilag nem disszociálnak. Protikus oldószerekben a legnagyobb disszociáció a vízben figyelhető meg [8] .

Egyes karbonsavak pKa értékei vízben 25°C-on [4]
Név p K a Név p K a
CF 3 COOH 0.23 СCl 3COOH _ 0,64
CHCI2COOH _ _ 1.26 CH2NO2COOH _ _ _ _ 1.48
CF3SO2CH2COOH _ _ _ _ _ _ 1.88 CH3SO2CH2COOH _ _ _ _ _ _ 2.36
NCCH2COOH _ _ 2.47 CH 2 FCOOH 2.59
CH2ClCOOH _ _ 2.86 CH2BrCOOH _ _ 2.90
CH 2 ICOOH 3.18 CH2OHCOOH _ _ 3.83
C 6 H 5 CH 2 CH 2 COOH 4.66 CH 3 C≡C-COOH 1.84
CH≡C-COOH 2.62 CH2CHCOOH _ _ 4.65
transz- CH3CH = CH-COOH 4.68 transz- C6H5CH = CH- COOH 4.44
o-CH 3 OC 6 H 4 COOH 4.08 m - CH3OC 6H4COOH _ _ _ 4.10
p-CH 3 OC 6 H 4 COOH 4.50 ( CH3 ) 3C6H4COOH _ _ _ _ _ 4.20
p- ( CH3 ) 3C6H4COOH _ _ _ _ 4.38 p - FC 6H 4COOH 4.15
p-ClC 6 H 4 COOH 4.00 HCOOH 3.75
CH3COOH _ _ 4.74 CH3CH2COOH _ _ _ _ 4.87
CH 3 CH 2 CH 2 COOH 4.81 CH3CH ( CH3 ) COOH 4.84
(CH 3 ) 3 CCOOH 5.03 C6H5COOH _ _ _ _ 4.2
o-CH 3 C 6 H 4 COOH 3.91 m - CH3C6H4COOH _ _ _ _ 4.25
p - CH3C6H4COOH _ _ _ _ 4.37 o-O 2 NC 6 H 4 COOH 2.17
m-O 2 NC 6 H 4 COOH 3.46 p-O 2 NC 6 H 4 COOH 3.43
C6F5COOH _ _ _ _ 1.75 2,4,6-(O 2 N) 3 C 6 H 2 COOH 0,65

Karboxilsavmaradékok

savmaradék Név
acilcsoport cím acilátcsoport
H-CO¯ Formyl H-COO¯ Formátum
CH3 - CO¯ Acetil CH 3 -COO¯ Acetát
CH3CH2 - CO¯ _ _ Propionil CH3CH2 - COO¯ _ _ Propionát
CH3CH2CH2 - CO3 _ _ _ _ Butyril CH3CH2CH2 - COO¯ _ _ _ _ Butirát
C3H7 - CO3 _ _ Izobutiril C3H7 - COO¯ _ _ Izobutirát
CH3 ( CH2 ) 3 - CO3 Valeril CH3 ( CH2 ) 3 - COO¯ Valerát
С 6 H 5 -СО¯ Benzoil C6H5 - COO¯ _ _ Benzoát

Jellegzetes kémiai reakciók és fontos származékok

Savtulajdonságok

A karbonsavak jellegzetes savas tulajdonságokat mutatnak - fémekkel, oxidjaikkal vagy bázikus hidroxidjaikkal reagálva a megfelelő fémek sóit adják, kiválthatnak egy gyengébb savat a sójából, és maguk is kiszoríthatók egy erősebb savval:

A karbonsavak vízben lévő sói hidrolízisen mennek keresztül , és lúgos reakcióba lépnek.

Helyreállítás

A karbonsavakat lítium-alumínium-hidrid segítségével primer alkoholokká redukálják tetrahidrofuránban vagy diboránban , enyhébb körülmények között történő visszafolyatás közben, emellett az NO 2 , COOR és CN csoportok nem redukálódnak [4] :

A szelektív redukciót aldehidekké a Li metil-aminnal való kezelésével érik el (a keletkező aldehidet oldószerrel védik azometin formájában) [5] :

Halogénezés

A savak radikális halogénezése klórral UV fénnyel 300–400°C-on történő besugárzás hatására nem szelektív módon megy végbe, és nehezen szétválasztható izomerek keverékéhez vezet. A regoszelektív α-halogénezést a Gell-Volhard-Zelinsky módszerrel érik el - a savat klórral vagy brómmal kezelik vörös foszfor vagy a megfelelő foszfor(III) -klorid vagy -bromid jelenlétében [4] .

Nukleofil szubsztitúciós reakciók az acilszénnél

Az sp 2 -hibrid acil szénatomon végbemenő nukleofil szubsztitúciós reakciók esetében az addíciós-eliminációs kétlépcsős mechanizmus megy végbe. Az első lépésben a nukleofil szert hozzáadják a karbonsavhoz (vagy származékához), hogy töltéssel ( anionos nukleofil ágens esetén) vagy töltetlen (semleges) tetraéderes köztiterméket képezzenek. A második lépésben a Z kilépő csoport leválik erről az intermedierről anion vagy semleges molekula formájában, és létrejön a végső addíciós termék. A reakció reverzibilis , de ha a Z - és a Nu - bázikusságában és nukleofilitásában nagymértékben különbözik, akkor irreverzibilissé válik [4] .

A víz felszabadulása a sav karboxilcsoportjának hidroxilcsoportjának és az alkohol hidroxilcsoportjának hidrogénatomjának köszönhető. Ugyanakkor, ha 18 O-val jelölt savat használtunk a karbonilnél, aktivitáscsökkenést figyeltünk meg. Ez azt jelzi, hogy a reakcióban a karbonil-oxigénatom is érintett [8] .

  • A szerves lítiumvegyületekkel való reakció fontos módszer a ketonok előállítására [5] :
'
  • A karbonsavak csak súlyos körülmények között reagálnak szerves magnéziumvegyületekkel, és általában tercier alkoholokat képeznek [5] .
  • SOCl 2 és PCl 5 hatására a karbonsavak a megfelelő savkloridokká alakulnak :
  • Az anhidrideket savak dehidratálásával is elő lehet állítani, de ez a módszer nem alkalmazható minden savra (általában csak erős karbonsavak anhidridjeit nyerik így [4] ). Főleg savhalogenidek és karbonsavak sóinak reakciójával nyerik őket. Vegyes anhidrideket is így nyernek [6] :

A kétbázisú borostyánkősav és glutársav melegítés hatására könnyen belső anhidridekké alakul [7] .

A ketének belső savanhidridek. Főleg savkloridok eltávolításával nyerik őket. A ketén ecetsav és ecetsavanhidrid pirolízisével állítható elő [5] [8] .

Amidok és nitrilek előállítása

Melegítéskor a karbonsavak ammóniumsói amidokat képeznek :

Amikor az amidokat P 2 O 5 -tel hevítjük , a víz leválik, és savas nitrilek képződnek:

Dekarboxiláció

A Borodin-Hunsdicker reakció - egy karbonsav ezüstsója, ha bróm CCl 4 -es oldatával hevítjük, alkil-halogeniddé alakul [4] :

Az ólom-tetraacetáttal végzett oxidáció-dekarboxilezés a körülményektől függően alkánokat , alkéneket vagy ecetsav- észtereket eredményez :

A karbokáció a protont lehasítva alkénné, az acetanion befogása pedig éterré [4] .

A Kolbe-reakció  egy elektrokémiai reakció szénhidrogének karbonsavakból történő előállítására [4] :

Schmidt reakció  - hidrazoesavval reagálva aminok képződnek (köztes termék az izocianát ) és szén-dioxid szabadul fel :

Bárium-hidroxid jelenlétében hevítve a karbonsavak (valamint kalcium- és bárium-sóik) dekarboxileznek, és szimmetrikus ketonokat képeznek. Ez a reakció az, amely régóta az aceton előállításának fő módszere [9] :

Az ilyen típusú intramolekuláris reakcióra példa a ciklopentanon előállítása adipinsav pirolízisével és ciklohexanon előállítása pimelinsav pirolízisével bárium- vagy kalciumsók jelenlétében ( Ruzicka-ciklizáció ) [7] .

A legegyszerűbb kétbázisú savak ( oxálsav és malonsav ) termikusan instabilak és könnyen dekarboxileződnek [7] :

Kémiai módszerek karbonsavak elemzésére

Karbonsavak kvalitatív elemzése

  • Vizes vagy víz-alkoholos oldatok pH-jának meghatározása, CO 2 elválasztása NaHCO 3 oldatoktól .
  • Színreakció - karbonsavak átalakulása hidroxámsavvá és színes Fe -hidroxamátok képződése .
  • A származékok olvadáspont-azonosítása – Számos karbonsav-származék külön olvadásponttal rendelkezik az azonosításukra.
  • A hangyasav  a legegyszerűbb karbonsav, miközben aldehidcsoportot is tartalmaz, ezért az aldehidekhez hasonlóan ezüst-nitrát ammóniaoldataiból is kicsapja az ezüstöt .

Karbonsavak kvantitatív elemzése

Spektrális módszerek karbonsavak elemzésére

IR spektroszkópiai módszerek karbonsavak elemzésére

A karbonsavak infravörös spektrumában a hidroxilcsoport nyújtási rezgéseivel kapcsolatos két jellemző abszorpciós sáv jelenik meg - 3550–3500 cm – 1 szabadon és 3330–2500 cm – 1 hidrogénkötésű és karboxil esetében 1725–1700 cm – 1 az alifás savak esetében 1715–1690 cm – 1 az α,β-telítetlen, 1700–1680 cm– 1 az aromás, és 1680–1650 cm – 1 az intramolekuláris hidrogénkötéseknél. A karboxilát anionnak két abszorpciós sávja van, 1610–1550 cm– 1 és 1420–1335 cm– 1 [5] [8] .

Tömegspektrometriás módszerek karbonsavak elemzésére

A karbonsavak tömegspektrumában az acilkötés felszakadásakor keletkező acilkationok csúcsai a legintenzívebbek. Szintén az alkilgyök elvesztése, m/z=45 CO 2 H + ion képződésével , α- és β-hasítással és átrendeződésekkel, a γ-helyzetben H atomot tartalmazóknál a Mac- Jellemző a laffertitás átrendeződés. A normál karbonsavakat az ecetsavnak megfelelő m/z=60 ioncsúcs jelenléte jellemzi [8] [10] .

UV-spektroszkópiai módszerek karbonsavak elemzésére

Az UV-spektrumban az n → π* átmenet gyenge sávjai vannak 200-210 nm-en. α,β-korlátlanra a π→π* átmenet erősebb sávjai jellemzőek 210-220 nm-en [5] .

NMR spektroszkópiai módszerek karbonsavak elemzésére

Az NMR-spektrumokat a karboxilcsoport protonjának kémiai eltolódása jellemzi 10,5-12 ppm-nél. [5] .

Alkalmazás

A karbonsavak kiindulási vegyületek szerves szintézis közbenső termékek, különösen ketének , savhalogenidek , vinil-észterek és halogénsavak előállításához. A karbonsavak és alkálifémek sóit szappanként , emulgeálószerként , kenőolajként használják ; nehézfémek sói - szárítók , rovar - és gombaölők , katalizátorok . Savak észterei  - élelmiszer-adalékanyagok , oldószerek ; glikolok és poliglikolok mono- és diészterei - lágyítók , lakkok és alkidgyanták komponensei; A cellulóz-éterek lakkok és műanyagok összetevői. A savamidok  emulgeálószerek és flotációs szerek.

A hangyasav erős redukálószer és erős baktériumölő hatású. Orvosi felhasználása ezeken a tulajdonságokon alapul (hangyaalkoholt használnak - hangyasav 1,25%-os alkoholos oldatát), tartósítószerként (zöldmassza és gyümölcslevek silózásakor) és fertőtlenítésre. Bőr megmunkálására, valamint textíliák és papír kikészítésére is használják. A hangyasav-észtereket széles körben használják - metil-formiát , etil-formiát és izoamil -formiát [11] .

Ecetsav  - az élelmiszer- és vegyiparban ( cellulóz-acetát előállítása , amelyből acetátszálat , szerves üveget , filmet nyernek ; színezékek, gyógyszerek és észterek szintéziséhez). A háztartásban ízesítőként és tartósítószerként. Az iparban - oldószer lakkokhoz, koaguláns latexhez, acetilezőszer [12] .

Vajsav  - ízesítő adalékanyagok ( metil- butirát és izoamil-butirát észterei  - ízesítők az iparban), lágyítók és flotációs reagensek előállításához, alkáliföldfémek extrahálószereként. [13]

Oxálsav  - a kohászati ​​iparban ( vízkőmentesítés ), maróanyagként festésben, szalma fehérítéséhez, tinta előállításához, analitikai szerves kémiában reagensként [14] .

Sztearin C 17 H 35 COOH és palmitinsav C 15 H 31 COOH  - felületaktív anyagként (nátriumsó), kenőanyagként a fémmegmunkálásban, krémek és kenőcsök komponenseként és emulgeálószereként. Az észterek antioxidánsok, élelmiszer-stabilizátorok, ragasztópaszták összetevői, valamint textil- és bőrfeldolgozáshoz [15] .

A C 17 H 33 COOH olajsav flotációs szer a színesfém-ércek dúsításában.

Lásd még

Irodalom

  • General Organic Chemistry, 4. kötet, szerk. D. Barton és D. Ollis. M.: Kémia. 1983
  • Sykes P. Reakciómechanizmusok a szerves kémiában. M.: Kémia. 1991
  • Adams M. Karbonsavak szerves anyagokban. M.: Kémia. 1990
  • J. Robert, M. Caserio "Fundamentals of Organic Chemistry" 1. kötet, 2. kiadás, kiegészítve. 1978
  • Gorbov A.I. , Rubtsov P.P. Szerves savak // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.

Jegyzetek

  1. 1 2 3 4 5 Aksenova M., Leenson I. Kémia. Enciklopédia gyerekeknek. - Avanta +, 2007. - P. 357-359. - ISBN 978-5-98986-036-4 .
  2. 1 2 3 4 Leenson I. A. Honnan származik a neved? Ötödik cikk. Szerves vegyületek (elérhetetlen link) . Az eredetiből archiválva: 2013. május 15. 
  3. Brassilic acid // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Reutov.O.A. stb. Szerves kémia. - M . : Binom. Tudáslaboratórium, 2004. - V. 3. - S. 169-269. — 544 p. - 3000 példányban.  — ISBN 5-94774-112-1 .
  5. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Ioffe D.V. Carboxylic acids // Kémiai enciklopédia / Szerkesztőbizottság: Knunyants I.L. (főszerkesztő) és mások - en1990 , szovjet : M. - 2. kötet: Duff-Medi . - S. 326-328 .
  6. 1 2 3 4 Petrov A. A., Balyan Kh. V., Troshchenko A. T. Szerves kémia. - Ivan Fedorov, 1981. - T. 1. - S. 189-217. — 672 p. - ISBN 5-81940-067-4 .
  7. 1 2 3 4 Perekalin V.V., Zonis S.A. Szerves kémia. - M . : Oktatás, 1982. - S. 152-153. — 560 p. - 58 000 példány.
  8. 1 2 3 4 5 6 7 Shabarov Yu.S. Szerves kémia. - Lan, 2011. - S. 346-347. — 848 p.
  9. Petrov A. A., Balyan H. V., Troshchenko A. T. Szerves kémia. - Ivan Fedorov, 1981. - T. 1. - S. 164. - 672 p. - ISBN 5-81940-067-4 .
  10. Dr. Neil Glagovich. Fragmentáció – karbonsavak . Archiválva az eredetiből 2013. július 15-én.
  11. Vergunova N. G. Hangyasav // Chemical Encyclopedia / Redkol: Knunyants I. L. (főszerkesztő) és mások - M . : Great Russian Encyclopedia , 1992. - V. 3: Copper-Polymer . - S. 148-149 .
  12. Prisyazhnyuk Z.P. Ecetsav // Kémiai Enciklopédia / Szerkesztőbizottság: Zefirov N.S. (főszerkesztő) és mások - M . : Great Russian Encyclopedia, 1998. - V. 5: Triptofán-Iatrokémia . - S. 32-33 .
  13. Popova R.Ya. Vajsav // Kémiai enciklopédia / Szerkesztőbizottság: Knunyants I. L. (főszerkesztő) és mások - M . : Szovjet enciklopédia, 1990. - V. 2: Duffa-Medi . - S. 652 .
  14. Smirnov S. K., Antonkina O. A. Oxálsav // Chemical Encyclopedia / Editorial Board: Zefirov N. S. (főszerkesztő) és mások - M . : Great Russian Encyclopedia, 1998. - V. 5: Triptophan-Iatrochemistry . - S. 402 .
  15. Drozd G. I. Sztearinsav // Kémiai Enciklopédia / Szerkesztőbizottság: Zefirov N. S. (főszerkesztő) és mások - M . : Great Russian Encyclopedia, 1995. - V. 4: Polimer-tripszin . - S. 421 .