Основные понятия о карбоновых кислотах. Строение, физические и химические свойства карбоновых кислот. Механизм реакции нуклеофильного замещения. Реакционные способности производных карбоновых кислот, их применение в реакциях органического синтеза.
Аннотация к работе
Северо-Восточный Федеральный университет имени М.К. Кафедра «Высокомолекулярные соединения и органическая химия» Выполнила: Сааскылана АнисимоваПроизводные карбоновых кислот играют очень большую роль в биохимических процессах. Благодаря своим реакционным свойствам производные карбоновых кислот занимают центральное место в химии органического синтеза. Цель работы: рассмотреть производные карбоновых кислот.Органические соединения, содержащие карбоксильную группу-СООН, называются карбоновыми кислотами. Например, муравьиная кислота содержится в выделениях муравьев, крапиве, пчелином яде, сосновой хвое. Масляная кислота образуется при прогоркании сливочного масла. В зависимости от строения углеводородного радикала, связанного с карбоксильной группой, кислоты подразделяются на алифатические (насыщенные и ненасыщенные), алициклические, ароматические, гетероциклические. Кислоты, в молекуле которых содержится от 4 до 9 атомов углерода, это маслянистые жидкости, растворимость их в воде невелика.Как уже отмечалось, карбоновые кислоты содержат функциональную группу-СООН, связанную с радикалом или атомом водорода. Величины валентных углов, близкие к 1200, и плоский характер карбоксильной группы указывают на sp2-характер гибридизации углерода карбоксильной группы. В молекулах карбоновых кислот можно выделить ряд реакционных центров: а) ОН - кислотный центр, за счет которого карбоновые кислоты проявляют кислотные свойства в реакциях с основаниями; б) Электрофильный центр - это атом углерода карбоксильной группы, при участии которого карбоновые кислоты и их функциональные производные вступают в реакции нуклеофильного замещения; г) СН - кислотный центр, возникающий у ?-атома углерода за счет индуктивного эффекта карбоксильной группы [1].Реакция начинается с атаки нуклеофила по карбонильному атому углерода, несущему эффективный положительный заряд. При этом разрывается ?-связь углерод-кислород и образуется тетраэдрический интермедиат, затем ацильное соединение отщепляют группу X и дают продукт замещения.Галогенангидриды, это производные карбоновых кислот, в которых группа-ОН замещена на галоген: Они представляют собой жидкости или твердые вещества с резким навязчивым запахом, раздражающие кожу и слизистые оболочки. В ацильной группе заряд на карбонильном углероде существенно завышен по сравнению с карбонильным углеродом карбоновых кислот изза сильных электроноакцепторных свойств атомов галогенов. Номенклатура заключается в том, что названия соединений этого ряда складывается из названия ацильного радикала и галогена с окончанием "ид" [2]. Получают при взаимодействии карбоновых кислот с галогенидами фосфора(III) или фосфора (V), а также фосфорилхлоридом POCL3: Для получения хлорангидридов, особенно высококипящих, часто используют также тионилхлорид SOCL2: Так же возможна реакция диспропорционирования с галогенангидридами органических кислот (оксалилхлорид, бензоилхлорид): По химическим свойствам, ацилгалогениды легко реагируют с различными нуклеофильными реагентами, причем эти реакции не требуют катализа. Общая схема этих реакций может быть представлена уравнениями: Важными реакциями нуклеофильного замещения по ацильному углероду являются: 1.В зависимости от природы ацильных групп, ангидриды могут быть «простыми» и «смешанными». В случае несимметричных ангидридов в алфавитном порядке перечисляют название обеих кислот, например, (СН3СО)2О - уксусный ангидрид, СН3СО-О-СОС2Н5 - пропионовоуксусный [3]. По физическим свойствам ангидриды представляют собой жидкости или твердые вещества с раздражающим запахом, похожим на запах соответствующей кислоты. Взаимодействие карбоновых кислот с водоотнимающими агентами: Этими двумя способами ангидриды образуют в основном дикарбоновые кислоты, где важно, чтобы образующийся циклический ангидрид содержал пяти-или шестичленный цикл. Такие ангидриды образуют, например, янтарная, глутаровая и фталевая кислоты.Сложные эфиры - это производные карбоновых кислот, которые можно рассматривать как результат замещения гидроксильной группы карбоновой кислоты на алкоксирадикал. Основное отличие от карбоновых кислот это отсутствие подвижного протона, вместо него находится углеводородный остаток. Существуют разные методы получения сложных эфиров: 1. Этерификация карбоновых кислот: Реакция включает несколько обратимых стадий: Стадия I. В то же время кислотность водородных атомов при ?-углеродном атоме радикала кислоты обусловливает склонность сложность эфиров к реакции конденсации.Наряду со сложными эфирами важной группой производных кислот являются амиды карбоновых кислот, в которых группа-ОН замещена на группу NH2(аминогруппу). Достаточно упомянуть пептиды и белки, в структуре которых содержатся многочисленные амидные группировки. Амидная группа представляет собой р-?-сопряженную систему, в которой происходит дополнительное перекрывание р-орбитали атома азота с р-орбиталью связи углерод-кислород.
План
Оглавление
Введение
Глава 1. Основные понятия о карбоновых кислотах и их производных
1.1 Строение и физические свойства карбоновых кислот