Примеры решения задач

Пример 1. Назовите по систематической номенклатуре следующие кислоты: а) метилэтилуксусная; б) метилизопропилуксусная; в) триметилуксусная.

Решение задачи. Названия данных кислот даны по рациональной номенклатуре. По этой номенклатуре за основу наименования органического соединения обычно принимают название наиболее простого (чаще всего первого) члена данного гомологического ряда – уксусная кислота. Все остальные соединения рассматриваются как производные этого соединения, образованные замещением в нем атомов водорода углеводородными, или иными радикалами.

а) метилэтилуксусная кислота – это значит, что в уксусной кислоте у атома углерода в α-пложении два атома водорода замещены на метильный – CH₃- и этильный – CH₃-CH₂- радикалы:

По систематическойноменклатуре названия карбоновых кислот производят от названий соответствующих (с тем же числом углеродных атомов) предельных углеводородов с добавлением окончания –овая и слова «кислота». Нумерация главной цепи начинается с углерода, входящего в состав карбоксильной группы:

2-метилбутановая кислота

б) Триметилуксусная кислота – это значит, что в уксусной кислоте у атома углерода в α-пложении два атома водорода замещены на два метильных(– CH₃) радикала:

Пронумеруем углеродные атомы и назовем кислоту по систематической номенклатуре:

2-метилпропановая кислота

Пример 2. Напишите уравнение и механизм реакции этерификации уксусной кислоты этиловым спиртом, назовите образующийся продукт.

Решение задачи. При нагревании смеси спирта и карбоновой кислоты в присутствии сильных минеральных кислот (катализатор) образуется сложный эфир соответствующей кислоты (реакция этерификации).

этанол уксусная кислота этилацетат (сложный эфир)

Реакция этерификации – обратимый равновесный процесс. Выделяющаяся при реакции вода образуется из ОН кислоты и Н спирта. На I стадии протон присоединяется к карбонильному атому кислорода, образуя карбкатион карбоновой кислоты. На II стадии происходит атака карбонильного атома углерода, несущего положительный заряд, неподеленной электронной парой атома кислорода ОН-группы спирта. Эта стадия является медленной, или лимитирующей. Стабилизация промежуточного продукта присоединения спирта к кислоте может идти двумя путями: либо через отщепление присоединившегося спирта, либо через отщепление воды. В первом случае мы возвращаемся к исходной смеси реагентов, а во втором приходим к сложному эфиру. Реализуются оба пути. В этом суть обратимости процесса.

карбкатион неустойчивый

промежуточный комплекс

Карбкатион сложный эфир

сложного эфира

Сдвинуть равновесие в сторону образования сложного эфира можно либо удалением воды (азеотропная отгонка) или эфира, либо использованием избытка спирта. Сокращенное наименование сложного эфира строят, начиная со спиртовой составляющей и заканчивая окончанием -оат.

Пример 3. Получите сложный эфир из пропаналя и пропанона.

Решение задачи. Сложный эфир проще всего получить по реакции взаимодействия молекулы спирта и молекулы карбоновой кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты (реакция этерификации). Необходимую карбоновую кислоту можно получить окислением альдегида, а спирт образуется при восстановлении кетона. Альдегид и кетон являются исходными соединениями. Записываем формулу пропаналя:

Напишем уравнение реакции окисления альдегида аммиачным раствором оксида серебра.

пропаналь пропановая кислота

Записываем формулу пропанона:

Напишем уравнение реакции восстановления кетона водородом (реакция гидрирования).

2-пропанол (изопропанол)

Проводим реакцию этерификации. Так как, получаемый сложный эфир гидролизуется образующейся водой, следовательно - это обратимая реакция. Для связывания выделяющейся воды необходимо добавлять концентрированную серную кислоту.

пропионовая изопропиловый изопропилпропионат

кислота спирт (сложный эфир)

Пример 4. Как можно получить пропионовую кислоту из бромэтана?

Решение задачи. Запишем формулы соединений, которые даны, и которые необходимо получить:

бромэтан пропионовая кислота

В молекуле пропионовой кислоты содержатся три атома углерода, а в молекуле бромэтана — два. Дополнительный атом углерода можно ввести в состав молекулы, используя реакцию замещения с цианидом калия:

нитрил пропионовой

кислоты

В этой реакции образуется нитрил пропионовой кислоты (этилцианид), который гидролизуется при нагревании с образованием пропионата аммония:

Подкисление раствора пропионата аммония дает пропионовую кислоту:

Пример 5. Напишите уравнение реакции 2-метилбутановой кислоты с пентахлоридом фосфора.

Решение задачи. Запишем формулу 2-метилбутановой кислоты:

При взаимодействии карбоновых кислот с пентахлоридом фосфора PCl₅ образуются хлорангидриды соответствующих кислот. При этом происходит замещение гидроксильной группы карбоксила кислоты на галоген:

хлорангидрид 2-метилбутановой

кислоты