Материал: Павлов, Борис Алексеевич. Курс органической химии учебник для химических техникумов

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

92. Строение и способы получения карбоновых кислот 197

При нагревании с разбавленными неорганическим кислотами цианистый метил, присоединяя воду, расщепляется на аммиак и уксусную кислоту:

CHg-fejN + H* о

о

!

н -ОН

СН:, - с /\|он + NH3

Если же нагревать цианистый метил со щелочами, то выде­ ляется аммиак и уксуснокислый натрий.

Таким же образом могут быть получены и другие кислоты:

Н—CN +

2Н30

-► НСООН + NH3

Синильная

 

муравьиная

кислота

 

кислота

С3Н7—C=N +

2Н30

С3н7—СООН + NH3

цианистый

 

масляная

пропил

 

кислота

Как видно из уравнения, муравьиная кислота может быть получена из синильной кислоты.

Цианистые алкилы при гидролизе превращаются в кислоты с тем же числом атомов углерода, поэтому их называют нитри­ лами кислот: метилцианид или ацетонитрил, этилцианид или нитрил пропионовой кислоты. Эта реакция может служить до­

казательством

строения кислот.

 

2. Д е й с т в и е у г л е к и с л о г о г а з а на ма г н и й-о р г а-

н и ч е с к и е

с о е д и н е н и я . При действии на

метилмагний-

бромид углекислого газа образуется продукт

присоединения

/ °

СН3—Mg—Вг + С02 —►CH3- C f

x OMgBr

который можно рассматривать как смешанную соль уксусной и бромистоводородной кислот. При обработке этой соли мине­ ральной кислотой получается уксусная кислота:

у°

+

2НС1

+ MgBr„ + MgCl2

2CH3- C < f

сн3- с /

xDMgBr

 

 

х ОН

 

3. Получение кислот при помощи малонового эфира и при

помощи ацетоуксусного

эфира

описано на стр. 246 и 278—280.

4. О к и с л е н и е о р г а н и ч е с к и х

с о е д и н е н и й . Одно­

основные предельные кислоты получаются в результате окисле­ ния многих органических соединений. Часто при этом происхо­ дит расщепление молекул, и в молекуле получающихся кислот содержится меньше атомов углерода, чем в исходном соедине­ нии; например, при окислении этилбутилкетона

198 Гл. VII. Карбоновые кислоты и их производные

может получиться:

уксусная кислота СН3—СООИ

пропионовая кислота СН3—СН2—СООН «-масляная кислота СН3—СН2—СН2—СООН

«-валериановая кислота СН3—СН2—СН2—СН2—СООН

При окислении первичных спиртов (стр. 129) и альдегидов (стр. 178) получаются кислоты с тем же числом атомов углерода в молекуле.

Многие кислоты могут быть также получены из природных растительных и животных веществ.

93. Изомерия и номенклатура предельных одноосновных кислот. Одноосновные предельные карбоновые кислоты общей формулы С/гН2н+1—СООН нередко называют жирными кисло­ тами, так как первые представители этого ряда были получены из жиров.

Муравьиную кислоту Н—СООН можно рассматривать как соединение водорода с карбоксилом. Уксусная кислота СН3—СООН является карбоксильным производным метана СН4; пропионовая кислота С2Нб—СООН представляет собой карбок­ сильное производное этана С2Н6. Так как в молекулах метана и этана все атомы водорода равноценны, то безразлично, ка­ кой из этих атомов заместить карбоксилом; поэтому у уксус­ ной и пропионовой кислот нет изомеров. Для четвертого члена ряда — масляной кислоты — возможны два изомера:

СН3—СН,—СН2—СООН

сн

°^>СН—СООН

н о р м а л ь н а я м а с л я н а я

^ ^ 3

к и сл о т а

и зо м аслян ая

 

к и сл о та

Для валериановой кислоты возможны и в действительности известны четыре изомера. Два из них можно рассматривать как производные нормального бутана, а другие два—как производ­

ные изобутана

сн 3- с н 2- с н г- с н 3

н о р м а л ь н ы й

б у тан

СН3—СН2—СН2—СН2—СООН

СН3\

> с н -с о о н

 

сн 3- с н /

н о р м а л ь н а я в а л е р и а н о в а я

м ети л э т и л у к с у с н а я

к и сл о та

ки сл о та

сн 3—с н —сн 3

С Н 3

 

и зо б у тан

сн*Чен—С Н . — С О О Н

С Н 8- С — С О О Н

 

с н 3 ч

С Н 3'

с н /

 

и зо в ал ер и ан о в ая

т р и м ети л у к су с н ая

к и сл о та

к и сл о та

94. Физические свойства предельных одноосновных кислот 199

Если спирты можно рассматривать как углеводороды, в ко­ торых один атом водорода замещен гидроксилом, то кислоты будут являться углеводородами, в которых один атом водорода замещен карбоксилом. Замещая атом водорода карбоксилом, мы вводим в молекулу один новый атом углерода, поэтому число изомерных карбоновых кислот с п углеродными атомами в мо­ лекуле равно числу и'зомерных спиртов с (п—1) атомами угле­ рода в молекуле.

По женевской номенклатуре названия кислот производятся от названия углеводородов с тем же числом атомов углерода, что и в молекуле кислоты, с добавлением слова «кислота». Му­ равьиная кислота Н—СООН называется метановой кислотой, уксусная кислота СН3—СООН этановой кислотой и т. д.

Таким образом, женевская номенклатура рассматривает кис­ лоты как производные углеводородов, одно звено которых пре­ вращено в карбоксил:

СН3 —СН2—СН3

пропан

СН3

СН3 —СНа—СООН

I

СН3—СНа-С Н —СООН

пропановая

2 -метнлбутановая

кислота

кислота

При составлении рациональных названий кислот с развет­ вленной цепью атомов углерода кислоты часто рассматривают как производные уксусной кислоты СН3СООН, в молекуле ко­ торой атомы водорода метальной группы замещены радикалами: метилэтилуксусная кислота, триметилуксусная кислота.

В большинстве случаев пользуются, однако, традиционными названиями, которые обыкновенно указывают на материал, из которого была выделена та или иная кислота, например: му­ равьиная кислота, уксусная кислота, масляная кислота (полу­ ченная впервые из коровьего масла), валериановая кислота (из корней валерианы), лауриновая кислота (из плодов лаврового дерева) и т. д.

94. Физические свойства предельных одноосновных кислот.

Первые четыре представителя ряда жирных кислот—подвижные жидкости, смешивающиеся с водой во всех соотношениях. Кис­ лоты, в молекуле которых содержится от пята до девяти атомов углерода (а также изомасляная кислота), маслянисты; раство­ римость их в воде невелика.

Высшие кислоты — твердые тела, практически нерастворимые в воде, при перегонке под обыкновенным давлением они разла­ гаются.

Муравьиная, уксусная и пропионовая кислоты имеют ост­ рый запах; средние члены ряда обладают неприятным запахом; высшие кислоты запаха не имеют. Основные физические свой­ ства предельных одноосновных кислот приведены в табл. 7.

2 0 0 Гл. VII. Карбоновые кислоты и их производные

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7

Физические свойства предельных одноосновных кислот

 

 

 

 

 

Темпера­

 

Температура

Удельный вес

Название

Формула

 

тура

 

плавления

 

кипения

 

 

 

 

 

 

°с

 

°с.

 

 

Муравьиная кислота

н с о о н

+ 8 ,2 5

 

100,5

1.2322

 

Уксусная . . . .

СНдСООМ

+ 1 6 ,6

 

118,5

1,049

 

Пропионовая . . .

СН3СН2СООН

—20,7

 

141,1

0,9916

 

Масляная . . . .

СН3СН2СН2СООН

—3,11

 

163

0,959

 

Изомасляная . . .

(СН3)2СНСООН

—47

 

154,4

0,949

 

Валериановая . .

СН3(СН2)3СООП

—34,5

 

186

0,9387

 

Капроновая . . .

CH3(CH2)4COOI I

— 1,5

 

205,3

0,922

 

Энантовая . . . .

СН3(СН2)6СООН

— 10,5

 

223

0,9184

 

Каприловая . . .

СН3(СН2)6СООН

+

16,2

237,5

0,910

 

Пеларгоновая . .

СН3(СИ2)7СООН

+

12,5

 

253

0,9057

 

Каприновая . . .

СН3(СИ2)8СООН

+ 3 1 ,5

 

268,4

0,8858

 

 

 

 

 

 

 

 

(при 40°>

 

Ундекановая . . .

СН3(С112)9СООН

+ 3 0 ,5

 

280

0,8907

 

 

 

 

 

 

 

 

(при 30°1

 

Лауриновая . . .

СН3(СН2)10СООН

+ 4 4 ,3

 

225

0,8740

'

 

 

 

 

 

 

(при 100 мм)

(при 42°>

Тридекановая . . .

СН3(СН2)и СООН

+ 4 2 ,5

 

236

 

 

 

 

 

 

 

(при 100 мм)

 

 

Миристиновая . .

СН3(СП2)12СООН

+ 5 3 ,

 

250,5

0,8533

 

 

 

 

 

 

 

(при 100 мм)

(при 70Д

 

Пенгадекановая . .

СН3(СН2)13СООН

+ 5 2 ,1

 

257

 

 

 

 

 

 

 

(при 100 мм)

 

 

Пальмитиновая . .

СН3(СН2)14СООН

+ 6 2 ,6

 

271,5

0,849

 

 

 

 

 

 

 

(при 100 мм)

(при 70°1

 

Маргариновая* . .

СН3(СН2)15СООН

+ 6 0 ,8

 

277

0,848

 

 

 

 

 

 

 

(при 100 мм

(при 70°)

 

Стеариновая . . .

СН3(СЫ2)16СООН

+ 6 9 ,4

 

287

0,848

 

 

 

 

 

 

 

(при 100 мм)

(при 70")

 

* Маргариновая кислота

не была

найдена

в природных

продуктах и не имеет непосред­

ственного отношения к маргарину.

Она была

получена синтетически Н. Я.

Демьяновым

и

С. М. Кочергиным.

 

 

 

 

 

 

 

 

Данные, приведенные в табл. 7, показывают, что с увеличе­ нием молекулярного веса повышается температура кипения и уменьшается удельный вес кислот. Если температуры кипения жирных кислот плавно возрастают по мере увеличения в моле­ куле кислоты количества атомов углерода, то для. температур плавления этих кислот отмечено следующее интересное явление: температура плавления кислоты с четным числом углеродных атомов в молекуле выше температур плавления двух соседних

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/124701