Нитрилы карбоновых кислот

Химические свойства

К основнымхимическим реакциям амидов относятся гидролиз в кислой и щелочной среде, восстановление, дегидратация при нагревании с водоотнимающими средствами и перегруппировка Гофмана.

Гидролиз амидов в кислой или щелочной среде приводит к образованию

образованию карбоновых кислот или их солей соответственно. Механизм гидролиза амидов в кислой среде следующий:

Механизм гидролиза амидов в щелочной среде:

Восстановление амидов. При восстановлении амидов карбоновых кислот алюмогидридом лития образуются первичные амины, в случае N-замещенных или N,N-дизамещенных амидов – вторичные или третичные амины соответственно:

абс. эфир

абс. эфир

Образование сложных эфиров при взаимодействии со спиртами в присутствии минеральных кислот:

Дегидратация первичных амидов карбоновых кислотпри нагревании с водоотнимающими реагентами с образованием нитрилов:

Перегруппировка Гофмана под действием гипогалогенидов из первичных амидов с получением первичных аминов:

Взаимодействие первичных амидов с азотистой кислотой с выделением карбоновых кислот и азота:

Нитрилы

Определение.Нитрилами называются соединения с формулой R–C≡N.

Номенклатура.По номенклатуре IUPAC название нитрилов карбоновых кислот образуют, добавляя суффикс «нитрил» к названию родоначального углеводорода с тем же числом атомов углерода. Нитрилы также называют как производные кислот, заменяя в названии «-карбоновая кислота» на «-карбо-нитрил». Название нитрила от тривиального названия кислоты образуется путем замены суффикса «-оил» (или «-ил») на «-онитрил». Нитрилы можно рассматривать как производные синильной кислоты и называть алкил- или арилцианиды.

этанонитрил, ацетонитрил, фенилацетонитрил, циклогексаекарбонитрил,

метилцианид, нитрил бензилцианид, нитрил нитрил циклогексан-

пропионовой кислоты фенилуксусной кислоты карбоновой кислоты

Способы получения

Взаимодействие галогенопроизводных углеводородов с цианидами щелочных металлов: R–Br + KCN ¾¾® R–CN + KBr

Дегидратация амидов карбоновых кислот при нагревании с водоотнимающими реагентами, например, Р2О5:

Аналогично подвергаются дегидратации оксимы альдегидов:

P2O5 (t)

R–CH=N–OH ¾¾¾® R–C≡N + Н2О

Нитрилы ароматических кислот можно получать в результате сплавления солей ароматических сульфокислот с цианидами щелочных металлов:

Химические свойства.Для нитрилов характерны реакции гидролиза в кислой или щелочной среде и реакции восстановления.

Гидролиз нитриловв кислой среде обеспечивает получение карбоновых кислот с образованием амидов как промежуточных продуктов реакции:

несколько стадий

Гидролиз нитрилов в щелочной среде заканчивается образованием солей карбоновых кислот:

Алкоголиз нитрилов приводит к сложным эфирам:

R–C≡N + R’–OH + H2O ¾¾® R–COOR’ + NH3

Восстановлениенитрилов приводит к получению первичных аминов:

R–C≡N + H2 ¾¾® R–CH2–NH2

(Ni)

Дата добавления: 2017-09-19; просмотров: 863;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Химические свойства

К основнымхимическим реакциям амидов относятся гидролиз в кислой и щелочной среде, восстановление, дегидратация при нагревании с водоотнимающими средствами и перегруппировка Гофмана.

Гидролиз амидов в кислой или щелочной среде приводит к образованию

образованию карбоновых кислот или их солей соответственно. Механизм гидролиза амидов в кислой среде следующий:

Механизм гидролиза амидов в щелочной среде:

Восстановление амидов. При восстановлении амидов карбоновых кислот алюмогидридом лития образуются первичные амины, в случае N-замещенных или N,N-дизамещенных амидов – вторичные или третичные амины соответственно:

абс. эфир

абс. эфир

Образование сложных эфиров при взаимодействии со спиртами в присутствии минеральных кислот:

Дегидратация первичных амидов карбоновых кислотпри нагревании с водоотнимающими реагентами с образованием нитрилов:

Перегруппировка Гофмана под действием гипогалогенидов из первичных амидов с получением первичных аминов:

Взаимодействие первичных амидов с азотистой кислотой с выделением карбоновых кислот и азота:

Нитрилы

Определение.Нитрилами называются соединения с формулой R–C≡N.

Номенклатура.По номенклатуре IUPAC название нитрилов карбоновых кислот образуют, добавляя суффикс «нитрил» к названию родоначального углеводорода с тем же числом атомов углерода.

Ангидриды карбоновых кислот. Кетены. Нитрилы

Нитрилы также называют как производные кислот, заменяя в названии «-карбоновая кислота» на «-карбо-нитрил». Название нитрила от тривиального названия кислоты образуется путем замены суффикса «-оил» (или «-ил») на «-онитрил». Нитрилы можно рассматривать как производные синильной кислоты и называть алкил- или арилцианиды.

этанонитрил, ацетонитрил, фенилацетонитрил, циклогексаекарбонитрил,

метилцианид, нитрил бензилцианид, нитрил нитрил циклогексан-

пропионовой кислоты фенилуксусной кислоты карбоновой кислоты

Способы получения

Взаимодействие галогенопроизводных углеводородов с цианидами щелочных металлов: R–Br + KCN ¾¾® R–CN + KBr

Дегидратация амидов карбоновых кислот при нагревании с водоотнимающими реагентами, например, Р2О5:

Аналогично подвергаются дегидратации оксимы альдегидов:

P2O5 (t)

R–CH=N–OH ¾¾¾® R–C≡N + Н2О

Нитрилы ароматических кислот можно получать в результате сплавления солей ароматических сульфокислот с цианидами щелочных металлов:

Химические свойства.Для нитрилов характерны реакции гидролиза в кислой или щелочной среде и реакции восстановления.

Гидролиз нитриловв кислой среде обеспечивает получение карбоновых кислот с образованием амидов как промежуточных продуктов реакции:

несколько стадий

Гидролиз нитрилов в щелочной среде заканчивается образованием солей карбоновых кислот:

Алкоголиз нитрилов приводит к сложным эфирам:

R–C≡N + R’–OH + H2O ¾¾® R–COOR’ + NH3

Восстановлениенитрилов приводит к получению первичных аминов:

R–C≡N + H2 ¾¾® R–CH2–NH2

(Ni)

Дата добавления: 2017-09-19; просмотров: 864;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Общая формула

Классификация

(т. е. числукарбоксильных групп в молекуле):

(монокарбоновые) RCOOH; например:

СН3СН2СН2СООН;

(дикарбоновые) R(COOH)2; например:

НООС-СН2-СООН пропандиовая (малоновая) кислота

(трикарбоновые) R(COOH)3 и т.

Химические свойства

д.

предельные; например: СН3СН2СООН;

непредельные; например: СН2=СНСООН пропеновая(акриловая) кислота

, например:

, например:

Предельные монокарбоновые кислоты

(одноосновные насыщенные карбоновые кислоты) – карбоновые кислоты, в которых насыщенный углеводородный радикал соединен с одной карбоксильной группой -COOH. Все они имеют общую формулу

Номенклатура

Систематические названия одноосновных предельных карбоновых кислот даются по названию соответствующего с добавлением суффикса — и слова

1. НСООН метановая (муравьиная) кислота

2. СН3СООН этановая (уксусная) кислота

3. СН3СН2СООН пропановая (пропионовая) кислота

Изомерия

Изомерия скелета в углеводородном радикале проявляется, начиная с бутановой кислоты, которая имеет два изомера:

Межклассовая изомерия проявляется, начиная с уксусной кислоты:

— CH3-COOH уксусная кислота;

— H-COO-CH3 метилформиат (метиловый эфир муравьиной кислоты);

— HO-CH2-COH гидроксиэтаналь (гидроксиуксусный альдегид);

— HO-CHO-CH2 гидроксиэтиленоксид.

Гомологический ряд

Тривиальное название	Название по ИЮПАК	Формула
Муравьиная кислота	Метановая кислота
Уксусная кислота	Этановая кислота
Пропионовая кислота	Пропановая кислота
Масляная кислота	Бутановая кислота
Валериановая кислота	Пентановая кислота
Капроновая кислота	Гексановая кислота
Энантовая кислота	Гептановая кислота
Каприловая кислота	Октановая кислота
Пеларгоновая кислота	Нонановая кислота
Каприновая кислота	Декановая кислота
Ундециловая кислота	Ундекановая кислота
Пальмитиновая кислота	Гексадекановая кислота
Стеариновая кислота	Октадекановая кислота

Кислотные остатки и кислотные радикалы

Кислота	Кислотный остаток	Кислотный радикал (ацил)
НСООН муравьиная	НСОО- формиат
СН3СООН уксусная	СН3СОО- ацетат
СН3СН2СООН пропионовая	СН3СН2СОО- пропионат
СН3(СН2)2СООН масляная	СН3(СН2)2СОО- бутират
СН3(СН2)3СООН валериановая	СН3(СН2)3СОО- валериат
СН3(СН2)4СООН капроновая	СН3(СН2)4СОО- капронат

Электронное строение молекул карбоновых кислот

Показанное в формуле смещение электронной плотности в сторону карбонильного атома кислорода обусловливает сильную поляризацию связи О-Н, в результате чего облегчается отрыв атома водорода в виде протона — в водных растворах происходит процесс кислотной диссоциации:

RCOOH ↔ RCOO- + Н+

В карбоксилат-ионе (RCOO-) имеет место р, π-сопряжение неподеленной пары электронов атома кислорода гидроксильной группы с р-облаками, образующими π- связь, в результате происходит делокализация π- связи и равномерное распределение отрицательного заряда между двумя атомами кислорода:

В связи с этим для карбоновых кислот, в отличие от альдегидов, не характерны реакции присоединения.

Физические свойства

Температуры кипения кислот значительно выше температур кипения спиртов и альдегидов с тем же числом атомов углерода, что объясняется образованием циклических и линейных ассоциатов между молекулами кислот за счет водородных связей:

Химические свойства

I. Кислотные свойства

Сила кислот уменьшается в ряду:

НСООН → СН3СООН → C2H6COOH → …

1. Реакции нейтрализации

СН3СООН + КОН → СН3СООК + н2O

2. Реакции с основными оксидами

2HCOOH + СаО → (НСОО)2Са + Н2O

3. Реакции с металлами

2СН3СН2СООН + 2Na → 2СН3СН2COONa + H2↑

4. Реакции с солями более слабых кислот (в т. ч. с карбонатами и гидрокарбонатами)

2СН3СООН + Na2CO3 → 2CH3COONa + CO2↑ + Н2O

2НСООН + Mg(HCO3)2 → (НСОО)2Мg + 2СO2↑ + 2Н2O

(НСООН + НСО3- → НСОО- + СO2 +Н2O)

5. Реакции с аммиаком

СН3СООН + NH3 → CH3COONH4

II. Замещение группы -ОН

1. Взаимодействие со спиртами (реакции этерификации)

2. Взаимодействие с NH3 при нагревании (образуются амиды кислот)

Амиды кислот гидролизуются с образованием кислот:

или их солей:

3. Образование галогенангидридов

Наибольшее значение имеют . Хлорирующие реагенты — PCl3, PCl5, тионилхлорид SOCl2.

4. Образование ангидридов кислот (межмолекулярная дегидратация)

Ангидриды кислот образуются также при взаимодействии хлорангидридов кислот с безводными солями карбоновых кислот; при этом можно получать смешанные ангидриды различных кислот; например:

Особенности строения и свойств муравьиной кислоты

Строение молекулы

Молекула муравьиной кислоты, в отличие от других карбоновых кислот, содержит в своей структуре

Химические свойства

Муравьиная кислота вступает в реакции, характерные как для кислот, так и для альдегидов. Проявляя свойства альдегида, она легко окисляется до угольной кислоты:

В частности, НСООН окисляется аммиачным раствором Ag2O и гидроксидом меди (II) Сu(ОН)2, т. е. дает качественные реакции на альдегидную группу:

При нагревании с концентрированной H2SO4 муравьиная кислота разлагается на оксид углерода (II) и воду:

Муравьиная кислота заметно сильнее других алифатических кислот, так как карбоксильная группа в ней связана с атомом водорода, а не с электроно-донорным алкильным радикалом.

Способы получения предельных монокарбоновых кислот

1. Окисление спиртов и альдегидов

Общая схема окисления спиртов и альдегидов:

В качестве окислителей используют KMnO4, K2Cr2O7, HNO3 и другие реагенты.

Например:

5С2Н5ОН + 4KMnO4 + 6H2S04 → 5СН3СООН + 2K2SO4 + 4MnSO4 + 11Н2O

2. Гидролиз сложных эфиров

3. Окислительное расщепление двойных и тройных связей в алкенах и в алкинах

Способы получения НСООН (специфические)

1. Взаимодействие оксида углерода (II) с гидроксидом натрия

СO + NaOH → HCOONa формиат натрия

2HCOONa + H2SO4 → 2НСООН + Na2SO4

2. Декарбоксилирование щавелевой кислоты

Способы получения СН3СООН (специфические)

1. Каталитическое окисление бутана

2. Синтез из ацетилена

3. Каталитическое карбонилирование метанола

4. Уксуснокислое брожение этанола

Так получают пищевую уксусную кислоту.

Получение высших карбоновых кислот

Гидролиз природных жиров

Непредельные монокарбоновые кислоты

Важнейшие представители

Общая формула алкеновых кислот:

CH2=CH-COOH пропеновая (акриловая) кислота

Высшие непредельные кислоты

Радикалы этих кислот входят в состав растительных масел.

C17H33COOH — олеиновая кислота, или цис-октадиен-9-овая кислота

Транс-изомер олеиновой кислоты называется элаидиновой кислотой.

C17H31COOH — линолевая кислота, или цис, цис-октадиен-9,12-овая кислота

C17H29COOH — линоленовая кислота, или цис, цис, цис-октадекатриен-9,12,15-овая кислота

Особенности химических свойств

Кроме общих свойств карбоновых кислот, для непредельных кислот характерны реакции присоединения по кратным связям в углеводородном радикале. Так, непредельные кислоты, как и алкены, гидрируются и обесцвечивают бромную воду, например:

Отдельные представители дикарбоновых кислот

Предельные дикарбоновые кислоты HOOC-R-COOH

HOOC-CH2-COOH пропандиовая (малоновая) кислота, (соли и эфиры — малонаты)

HOOC-(CH2)2-COOH бутадиовая (янтарная) кислота, (соли и эфиры — сукцинаты)

HOOC-(CH2)3-COOH пентадиовая (глутаровая) кислота, (соли и эфиры — глутораты)

HOOC-(CH2)4-COOH гексадиовая (адипиновая) кислота, (соли и эфиры — адипинаты)

Особенности химических свойств

Дикарбоновые кислоты во многом сходны с монокарбоновыми, однако являются более сильными. Например, щавелевая кислотасильнее уксусной почти в 200 раз.

Дикарбоновые кислоты ведут себя как двухосновные и образуют два ряда солей — кислые и средние:

HOOC-COOH + NaOH → HOOC-COONa + H2O

HOOC-COOH + 2NaOH → NaOOC-COONa + 2H2O

При нагревании щавелевая и малоновая кислоты легко декарбоксилируются:

Амиды R-СОNН2 – производные карбоновых кислот, в которых гидроксильная группа -ОН замещена на аминогруппу -NH2 . Названия их строят из слова амид с добавлением названия соответствующей кислоты.

Нитрилы карбоновых кислот

Пример: амид уксусной кислоты CH 3 -СОNН 2 (ацетамид).

Амиды получают при взаимодействии кислот с аммиаком при нагревании для разложения образующейся аммониевой соли:

Водные растворы амидов дают нейтральную реакцию на лакмус, что отражает отсутствие основности (способности присоединять Н + ) у атома азота, связанного с электроноакцепторной группой C=O.

Амиды гидролизуются в присутствии кислот (или оснований) с образованием соответствующей карбоновой кислоты (или её соли):

Мочевина – конечный продукт азотистого обмена в организме человека и животных, образующийся при распаде белков и выделяемый вместе с мочой.

Важную роль в природе играют полимерные амиды, к которым относятся белки. Молекулы белков построены из остатков -аминокислот с участием амидных групп – пептидных связей -CO-NH- по схеме:

Нитрилы R-С-=N – органические соединения, в которых углеводородный радикал связан с группой –C-=N (циан),формально являющиеся C-замещенными производными синильной кислоты HC≡N. Нитрилы обычно рассматриваются как производные соответствующих кислот(CH 3 -CN – нитрил уксусной кислоты (ацетонитрил)). Номенклатура: как производные соответствующих карбоновых кислот, например, CH3C≡N — ацетонитрил (нитрил уксусной кислоты), C6H5CN — бензонитрил (нитрил бензойной кислоты). В систематической номенклатуре для именования нитрилов используется суффикс карбонитрил, например, пиррол-3-карбонитрил.

Основным способом получения нитрилов является дегидратация амидов на кислотных катализаторах в присутствии водоотнимающих реагентов:

Гидролизом нитрилов получают карбоновые кислоты:

При восстановлении нитрилов образуются первичные амины:

Дата публикования: 2015-03-29; Прочитано: 2068 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…