Властивості дикарбонових кислот та їх ангідридів

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Властивості і отримання дикарбонових кислот та їх ангідридів
2009 р

Дікарбоновими (або по-іншому двохосновні) називають карбонові кислоти, які містять дві карбоксильні групи: .
Двохосновні кислоти - безбарвні кристалічні речовини, в помітному ступені розчинні у воді. Вони мають більш кислотними властивостями, ніж одноосновні кислоти.
Методи отримання дикарбонових кислот
Найбільш поширеним способом синтезу вищих двоосновних кислот є окислення циклічних кетонів. Також вищі дикарбонові кислоти можна одержувати з тетрахлоралканов. Необхідні галогеналкани синтезують з реакції теломеризації з етилену і чотирьоххлористого вуглецю. Кислоти з парним числом вуглецевих атомів у скелеті можуть бути отримані електролізом солей кислих ефірів нижчих двоосновних кислот.
Властивості дикарбонових кислот
Двохосновні карбонові кислоти виявляють властивості, характерні для одноосновних кислот - вони утворюють солі, складні ефіри, хлорангідриди та аміди. Крім цього, вони здатні вступати в специфічні реакції, наприклад, освіта циклічних ангідридів, двох різних рядів складних ефірів (кислих і повних) і змішаних похідних.


Дикарбонові кислоти мають дві константи дисоціації, що відповідають кожній з двох карбоксильних груп. Зі збільшенням кількості вуглецевих атомів між групами і стають практично рівними і прагнуть до відповідної одноосновної кислоти. Проте, коли карбоксігруппи розташовані поруч, їх константи істотно відрізняються один від одного. Це обумовлено тим, що коли відривається перший протон, молекула стає зарядженим іоном, і їй вже набагато складніше віддати другий атом водню.
За фізичними властивостями двохосновні кислоти подібні одноосновних. Це кристалічні речовини з високими температурами плавлення. Однією з особливостей дикарбонових кислот є те, що кислоти з парним числом вуглецевих атомів плавляться при більш високих температурах, ніж з непарною (варто зауважити, що з подовженням вуглецевого ланцюга різниця в температурах поступово зменшується). Нижчі гомологи добре розчиняються у воді. Так само, як і монокарбонові кислоти, двохосновні кислоти здатні утворювати міжмолекулярні водневі зв'язки.
Окремі представники та їх властивості
1. Щавлева (етандіовая) кислота HOOC-COOH.
Ця кислота дуже поширена в рослинному світі - у вигляді солей вона міститься в листі щавлю, кислиці, ревеню і т.д. Солі та ефіри це кислоти мають тривіальна назва - оксалати (від грец. «Oxalis» - щавель).
У промисловості щавлеву кислоту отримують з Форміат натрію:

Щавлева кислота - одна з найсильніших карбонових кислот, далеко перевершує по силі свої гомологи.
Етандіовая кислота проявляє відновні властивості: в підкисленою розчині перманганату калію вона окислюється до оксиду вуглецю (IV) і води.
При нагріванні в присутності сірчаної кислоти відбувається декарбоксилювання, і виходить оксид вуглецю (IV) і мурашина кислота:
Якісною реакцією на оксалат-іон є утворення нерозчинної солі кальцію:

Щавлева кислота використовується для полірування металів, у деревообробній промисловості, при очищенні урану
2. Малонова (пропандіовая) кислота.

Ця кислота міститься в соку цукрового буряка у вигляді кальцієвої солі. У промисловості її одержують із хлоруксусной кислоти через проміжну стадію - ціаноуксусную кислоту, яка потім гідролізується в малоновий.

Цікавою властивістю малонової кислоти є здатність утворювати недокісь вуглецю при зневодненні фосфорним ангідридом . Ця речовина ( ) Є своєрідним ангідридом пропандіовой кислоти.
Ще одна її особливість - декарбоксилювання при нагріванні до 135 ℃, в результаті чого утворюється оцтова кислота.
Діетиловий ефір цієї кислоти має дуже велике значення в промисловості - з нього синтезують різні лікарські речовини, наприклад барбітурати.
3. Янтарна (бутандіовая) кислота.

Основною відмінністю цієї кислоти від попередніх членів ряду є здатність утворювати циклічні похідні - ангідриди і іміди. При тривалому нагріванні або при зневодненні оцтовим ангідридом ця кислота дає бурштиновий ангідрид, що володіє звичайними властивостями ангідридів кислот. Наприклад, при його взаємодії з аміаком виходить имид (сукцінімід).
Вперше ця кислота була виділена з продуктів сухої перегонки бурштину, звідки вона і отримала свою назву. Солі та ефіри цієї кислоти носять назву сукцинат - від латинського «succinum» - бурштин. Янтарна кислота є проміжним продуктом обміну речовин. Вона застосовується в текстильній і фармацевтичної промисловості, у виробництві інсектицидів, а так само смол і фотоматеріалів.
4. Глутарова (пентандіовая) кислота.

Вперше ця кислота була отримана з глутамінової амінокислоти, а та отримала свою назву від латинського «gluten» - клей, оскільки була знайдена в клейковині пшениці.
Ця кислота, як і янтарна, здатна утворювати при нагріванні циклічний ангідрид.


5. Адипінова (гександіовая) кислота

Ця кислота утворюється при окисленні жирів і отримала свою назву від латинського «adeps» - жир, сало.
При нагріванні ця кислота не утворює ангідриду.
У промисловості цю кислоту отримують, головним чином, шляхом окислення циклогексанолу 50% азотною кислотою в присутності мідно-ванадієвого каталізатора.
Більшість цієї кислоти в промисловості йде на виготовлення нейлону. Так само, завдяки кислотним властивостям, гександіовую кислоту використовують для видалення накипу з емальованого посуду.
6. Бутендіовая кислота
Це найпростіша негранична дикарбонових кислот. Вона існує у вигляді двох стереоізомерів - цис-ізомеру і транс-ізомери - малеїнової та фумарової кислот.

Ці кислоти відрізняються один від одного за фізичними властивостями - мають різні температури плавлення, кипіння, значення констант дисоціації і т.д. Малеїнова кислота при нагріванні легко дегидратируется, даючи циклічний ангідрид. Він використовується при виробництві пластмас. Фумарова ж кислота не утворює ангідриду через віддаленість у просторі один від одного карбоксильних груп.

У природі малеїнова кислота не існує. Вона виходить при каталітичному окислюванні бензолу киснем повітря, причому спочатку утворюється малеїновий ангідрид, який потім гідролізується в кислоту.
Фумарова ж кислота, навпаки, широко поширена в природі, вона міститься у грибах, лишайниках і вищих рослинах, наприклад рутки. Транс-бутендіовая кислота бере участь в біохімічних процесах. У промисловості її одержують ізомеризації малеїнової кислоти при нагріванні або УФ-опроміненні. Ця реакція свідчить про більшу енергетичної стійкості фумарової кислоти.
Обидва ізомеру використовуються в промисловості для виробництва пластичних мас і лакофарбових матеріалів. Завдяки своєму кислого смаку фумарова кислота використовується в якості смакової добавки до харчових продуктів.
7. Фталева (бензол -1, 2-дикарбонових) кислота
У промисловості цю кислоту отримують гідролізом фталевого ангідриду, який у свою чергу утворюється при каталітичному окислюванні ортоксілола або нафталіну киснем повітря.
При нагріванні фталева кислота легко відщеплює воду і утворює фталевий ангідрид.


Саме він, а не сама кислота, служить джерелом для отримання різних похідних фталевої кислоти. Більше половини виробленого в світі ангідриду витрачається на отримання середніх (повних) ефірів фталевої кислоти. Ці ефіри додають як пластифікатори до полівінілхлориду з метою додання еластичності виробам з нього. Диметилфталат використовується як засіб, що відлякує гнус.
З фталевого ангідриду так само отримують фенолфталеїн - індикатор лужного середовища в аналітичній хімії. Він утворюється про конденсації фталевого ангідриду з фенолом у присутності безводного хлориду цинку.
4 Ангідриди та їх властивості
Не всі дикарбонові кислоти здатні утворювати ангідриди. Так, вищі двохосновні кислоти не мають таких циклічних функціональних похідних. Циклічні ангідриди утворюють тільки малеїнова, фталева, глутарова і янтарна кислоти.
Властивості ангідридів дикарбонових кислот схожі на властивості ангідридів монокарбонових кислот: при гідролізі вони перетворюються в кислоти, при додаванні аміаку переходять в іміди відповідних кислот.

Список літератури
1) Почала органічної хімії. О.М. Несмеянов, Н.А. Несмеянов, видавництво «Хімія», 1969 р.
2) Органічна хімія. Н.А. Тюкавкина, видавництво «Медицина», 1998 р.
3) Основи органічної хімії. Г. Тейлор, видавництво «Світ», 1989 р.
4) Курс органічної хімії. Є.І. Ардашнікова, видавництво «Акваріум» 1998 р.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Доповідь
20.5кб. | скачати


Схожі роботи:
Про розчинності поліарілатов на основі фенолфталеїну і дикарбонових кислот
Синтез похідних 3-аміно-4-оксо-34-дигідрохіназоліну на основі антранілоїлгідразиду та дикарбонових
Синтез похідних 3 аміно 4 оксо 3 4 дигідрохіназоліну на основі антранілоїлгідразиду та дикарбонових
Синтез жирних кислот
Хімія нуклеїнових кислот
Біохімія нуклеїнових кислот
Маслянокислі бактерії як продуценти кислот
Пестициди групи хлорфеноксікарбонових кислот
Функціональні похідні карбонових кислот
© Усі права захищені
написати до нас