Одноосновные насыщенные карбоновые кислоты.

 

Компоненты карбоксильной группы имеют следующие названия:

Кислотные радикалы RCO- (ацилы) имеют следующие названия:

радикал муравьиной кислоты формил HCO- радикал уксусной кислоты ацетил

CH3CO-

радикал пропионовой кислоты пропионил

CH3CH2CO-

радикал масляной кислоты бутирил

CH3CH2CH2CO-

радикал валериановой кислоты валерил

CH3CH2CH2CH2CO-

Промышленные способы получения карбоновых кислот

1. Окисление углеводородов

Имеются два направления: окисление низших алканов С4-С8 преимущественно в уксусную кислоту и окисление твердого парафина в так называемые синтетические жирные кислоты (СЖК) с прямой цепью углеродных атомов С10-С20, являющихся сырьем для синтеза ПАВ.

Процесс протекает в жидкой фазе - термически или в присутствии катализаторов. При окислении алканов происходит деструкция по связям между вторичными углеродными атомами, поэтому из н-бутана образуется главным образом уксусная кислота, а в качестве побочных продуктов - метилэтилкетон и этилацетат.

2.   Синтезы на основе оксида углерода

Карбоновые кислоты получают на основе оксида углерода реакциями карбоксилирования и карбонилирования:

CH2=CH2 + CO + H2O ® CH3CH2COOH

CH3CH2OH + CO ® CH3CH2COOH

Присоединение водорода и карбоксильной группы по двойной связи при кислотном катализе всегда протекает по правилу Марковникова, вследствие этого только из этилена получается неразветвленная кислота, а из его гомологов - a-метилзамещенные кислоты. Особый интерес данный метод представляет для синтеза третичных кислот (неокислот) из изоолефинов (реакция Коха):

(CH3)2C=CH2 + CO + H2O ® (CH3)3CCOOH

изобутилен                   триметилуксусная кислота

Механизм реакции состоит в предварительном протонировании алкена кислотой с образованием иона карбония, его взаимодействия с СО с получением ацилий-катиона и реакции последнего с водой с образованием карбоновой кислоты:

RCH=CH2 + H+ « RC+HCH3 + CO « RCH(CH3)C+O + H2O « RCH(CH3)COOH + H+

Неокислоты и их соли обладают очень высокой растворимостью и вязкостью, а их сложные эфиры - стабильностью к гидролизу, что обеспечивает им широкое применение в ряде отраслей.

Карбонилирование спиртов катализируется комплексами металлов (Ni, Co, Fe, Pd). Процесс реализован в промышленности для синтеза уксусной кислоты из метанола и характеризуется высокими экономическими показателями.

Кислоты также получают окислением альдегидов (продукт оксосинтеза).

Лабораторные способы получения карбоновых кислот

1.   Окисление первичных спиртов см. Лекцию№21

2.   Окисление альдегидов и кетонов

Альдегиды окисляются значительно легче, чем кетоны. Кроме того, окисление альдегидов приводит к образованию кислот с тем же числом углеродных атомов, в то время как окисление кетонов протекает с разрывом углерод-углеродных связей (образуются две кислоты или кислота и кетон):

CH3CHO + O2 ® CH3COOH + H2O

CH3CH2COCH2CH3 + O2 ® CH3COCH3 + CH3CH2COOH

Окислителями служат перманганат калия или бихромат. Окисление кетонов требует более жестких условий, чем альдегиды.

3.   Гидролиз нитрилов

Нитрилы получают взаимодействием галогеналканов с цианистым калием, а затем подвергают их гидролизу водными растворами кислот или щелочей. ............