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

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

Г Л А В А IX

оксикислоты

Оксикислотами, или спиртокислотами, называются вещества, которые содержат в молекуле и спиртовый гидроксил и карбок­ сильную группу. Примерами оксикислот могут служить:

Оксиуксусная, или гликолевая, кислота

СН2(ОН)—COOIT

а-Оксипропионовая, или молочная, кислота

СНа—СН(ОН)—СООН

(З-Оксипропионовая кислота

СН2ЮН)—СН2—СООН

у-Оксимасляная кислота

СН2(ОН)—СН2—СН2—СООН

По женевской номенклатуре названия оксикислот образуются путем введения суффикса «ол», обозначающего наличие оксигруппы в соответствующем месте молекулы. Например, гликолевая кислота — этан-ол-овая кислота; а- и (3-оксипропионовые кисло­ ты—соответственно пропанол-2-овая и пропанол-3-овая кислоты. Нетрудно перейти от названия к структуре, например: 2-метил- пропанол-2-овая кислота

СН8—С(ОН)—СООН

i-i3 2-метилбутанол-З-овая кислота.

СН3—Си—CI 1(ОН)—СООН

I

СИ*

Для оксикислот различают понятия основности и атомности. Основность оксикислот измеряется числом карбоксилов, а атом­ ность— числом гидроксилов, включая и гидроксилы карбоксиль­ ных групп. Так, кислоты, формулы которых были приведены вы­ ше, являются одноосновными и двухатомными оксикислотами, в то время как яблочная кислота НООС—СН2—СН(ОН)—СООН является двухосновной и трехатомной оксикислотой.

136.

Способы получения и строение оксикислот. Одновремен

ное содержание

в оксикислотах гидроксильной и карбоксильной

групп позволяет

получать эти соединения как из спиртов, так и ,

из кислот.

 

гликолей:

1. Окисление

СН3—СНОП—СН2ОН + 0 2 -*■ СН3—СНОМ—СООН + Н80

пропиленгликолъ

мелочная кислота

137. Окисление многоатомных спиртов

253

2. Обмен галоида в галоидзамешенных кислотах на гидр­ оксил. При нагревании галоидзамещенных кислот с водой или со щелочами протекает реакция:

СНгС1-СООН + Ы20 СН3ОН—СООН + НС1

3. Окисление кислот с третичным атомом углерода, находя­ щимся в a-положении к карбоксилу, марганцовокислым калием:

 

CIU

сн ,ч

 

 

>СН—СООН -*•

>СОН—СООН

 

 

СН /

сн3/

 

 

изомасляная

а-оксиизомасляная

 

 

кислота

кислота

 

4.

Окисление жирных кислот в a -положении (стр.

204).

5.

Весьма важным является

способ получения

оксикислот

из альдегидов и кетонов.

Альдегиды и кетоны способны присоединять синильную кис­ лоту:

.ОН

СНЯ -CN СН3 -d—н

1<Н+Н \ : n

сн

+ н —CN

сн

В результате образуются оксинитрилы (циангидрины), при омылении которых получаются а-оксикислоты:

/ОН

СН8—С—CN + 2Н20

СН3—С—СООН + NH3

N-I

 

 

 

молочная кислота

сн

СН,

i\

он

+ 2Н20

 

 

 

+ NH3

сн

сн.> < оООН

а-сксиизомасляная клслота

137. Окисление многоатомных спиртов. При окислении эти­ ленгликоля СН2ОН—СН2ОН каждая из групп СН2ОН, харак­ терных для первичного спирта, может быть окислена в альдегид­ ную группу СНО или карбоксил СООН. В результате образуются

254 Гл. IX. Оксикислоты

вещества, формулы и названия которых указаны в приводимой

схеме:

сн2он—сн.рн

 

 

 

 

гликоль

 

 

I

 

т ~ ---------------------- СН2ОН—СНО--------------------------г

»

гликолевый

т

СН2ОН—СООИ

альдегид

СНО—СНО

гликолевая

 

глиоксаль

кислота

 

 

СНО—соон

глиоксиловая

кислота

I

НООС—соон

щавелевая

кислота

Гликолевый альдегид является одновременно и альдегидом и спиртом, гликолевая кислота — спиртом и кислотой, глиокси­ ловая кислота — альдегидом и кислотой.

В пропиленгликоле СН3—СН(ОН)—СН2ОН находятся груп­ пы СН2ОН и группы СН(ОН); вторая группа, как известно, ха­ рактерна для вторичных спиртов, которые дают при окислении кетоны. Поэтому в результате окисления пропиленгликоля мож­ но получить ряд веществ, которые, будучи спиртом, альдегидом или кислотой, являются в то же время кетонами:

СН3—СН(ОН)—СН2ОН -►сн3—с о СН2ОН -»■

пропиленгликоль аиетол (кетоспирт)

►сн 3—СО—СНО -*■ СН3—со —соон

метилглиоксаль

нировиноггадная

(кетоальдегид)

кислота

 

(кетокислота'

Первыми продуктами окисления глицерина являются глице­ риновый альдегид и диоксиацетон:

 

СН2ОН—СНОН—СНО

СН2ОН—СНОН—СН2ОН

глицериновый альдегид

глицерин

СН2ОН—СО—СН2ОН

 

 

диоксиацетон

Таким образом, исходя из многоатомных спиртов, можно пу­ тем окисления получить ряд веществ со смешанными функциями: альдегидоспирты, кетоспирты, кетоальдегиды, спиртокислоты (оксикислоты), альдегидокислоты и т. д.

138. Свойства оксикислот

255

138., Свойства оксикислот. Оксикислоты—кристаллические ве­ щества, легко растворимые в воде. Они плавятся при более вы­ соких температурах и растворяются в воде легче, чем соответ­ ствующие жирные кислоты. По сравнению с последними, окси­ кислоты имеют более высокую константу диссоциации.

Наличие в молекуле оксикислот карбоксильной и гидроксиль­ ной групп приводит к тому, что эти соединения могут реагировать, и как спирты и как кислоты. Например, взаимодействуя с этило­

вым спиртом, гликолевая кислота образует сложный этиловый эфир:

НО—СН2—СООС,Н6

этиловый эфир гликолевой кислоты

В то же время известен сложный эфир, образованный гликолевой кислотой (как спиртом) с уксусной кислотой:

СН3СО—О—СН,—СООН

ацетогликолсвая кислота

Оксикислоты более или менее легко отщепляют воду, причем, в зависимости от положения гидроксильной группы, образуются совершенно различные вещества.

1. а-Оксикислоты при нагревании легко выделяют воду, обра­ зуя циклические сложные эфиры, шестизвенное кольцо которых состоит из четырех атомов углерода и двух атомов кислорода. При этом гидроксильные и карбоксильные группы двух молекул кислоты взаимно этерифицируются. Образующиеся в результа­ те этерификации эфиры получили название лактидов (от латин­ ского названия молочной кислоты — acidum lacticum):

СН,—СН—О—!Н НО!—СО

СН,—СН—О—СО

СО­ ОН Н -О—СН—СН,

+ 2Н,0

СО—О—СН—СН,

молочная кислота молочная кислота

 

Лактиды — кристаллические вещества. При кипячении с во­ дой они омыляются с образованием исходной оксикислоты.

2. (i-Оксикислоты, отщепляя при нагревании воду, дают не­ предельные кислоты:

СН3—СНОН—СН,—СООН -* - СН,—СН=СН—СООН + Н20

{3-оксимасляная кислота

кротоновая кислота

3. у- и б-Оксикислоты в свободном состоянии очень неустой­ чивы и в большинстве случаев известны только в виде солей. При действии на эти соли других кислот должны были бы обра­ зоваться сами оксикислоты, например:

НО—СН2—СН,—СН,—COONa + НС1 -»■ НО—СН,—СН,—СН,—СООН + NaCt

f -оксимасляная кислот

256

Гл. IX. Оксикислоты

Но они в момент своего образования, вследствие пространствен­ ной близости ОН спирта и ОН карбоксила, переходят в пяти- и шестизвенные циклические лактоны:

СН2

с н 2

с н ,- с н 2

с/н ,

 

/

\ л

Ч с о

с н 2

со

н

5/

\

/

лактон -j-окси масляной кислоты

Лактоны являются циклическими сложными эфирами. Они обычно представляют собой жидкости или легкоплавкие твердые вещества, которые перегоняются без разложения.

При действии на лактон едкой щелочи лактонное кольцо раз­ рывается и получается соль:

 

СН,— СН2 — СН.,— со + к о н

СН2 ОН— СН2 - С Н 2— COOK

 

I------------------- Q ------------!

СОЛЬ

 

^-оксимасляной

 

лактон

кислоты

 

 

 

 

у-окси масляной

 

 

 

кислоты

 

 

Лактон

оксимасляной кислоты

был впервые

получен в 1873 г.

А. М. Зайцевым.

 

оксипропионовая,

139.

Молочная кислота. Молочная, или

кислота СН3—СН(ОН)—СООН была открыта в 1780 г. Шееле в кислом молоке. Для оксипропионовой кислоты возможны два изомера:

с н 3—с н о н —СООН

сн 2о н - с н 2—СООН

а-оксипропионовая

^-оксипропионовая

кислота

кислота

Синтез молочной кислоты из уксусного альдегида и циани­

стого водорода

позволил установить ее строение:

СН3—С

HCN

/ ,ОН Н20

/ /ОН

------ ► СН3—С—C = N ------->- СН3—С—СООН

\ н

\ н

\ н

уксусный

оксинитрил

молочная кислота

альдегид

 

 

В уксусном альдегиде кислород связан только с одним атомом углерода; следовательно, в молочной кислоте гидроксил и карб­ оксил должны находиться у одного атома углерода. Таким обра­ зом, молочная кислота является а-оксипропионовой кислотой.

Изомерная ей (3-оксипропионовая кислота была впервые полу­ чена Вюрцем из этиленхлоргидрина:

KCN

Н20

СН2ОН—СН2С 1-------► СН2ОН—СН2—C N ------ »- СН2ОН—СН2—СООН

Как видно из структурной

формулы молочной кислоты

СН3—СН (ОН )—СООН, в ее молекуле находится асимметриче­ ский атом углерода. Поэтому для нее известны оптически дея­ тельные формы.

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