Тема 12: Карбоновые кислоты и их функциональные производные

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:

1. Классификация карбоновых кислот: одно-, двух- и трехосновные, насыщенные и ненасыщенные, ароматические. Номенклатура карбоновых кислот и тривиальные названия наиболее распространённых из них. Физические свойства карбоновых кислот.

2. Электронное строение карбоксильной группы и карбоксилат-аниона. Кислотность карбоксильной группы.

3. Методы получения карбоновых кислот: окисление алканов, спиртов, альдегидов и кетонов, метильных производных бензола; гидролиз тригалогенметильных производных; гидролиз производных карбоновых кислот – ангидридов, хлорангидридов, сложных эфиров, амидов, нитрилов, карбоксилирование магнийорганических соединений.

4. Химические свойства карбоновых кислот. Образование солей. Разложение солей моно- и дикарбоновых кислот: декарбоксилирование – электролитическое (реакция Кольбе) и термическое (реакция Дюма), пиролиз кальциевых солей с образованием кетонов. Нуклеофильные реакции (S_N) – образование функциональных производных: ангидридов, хлорангидридов, сложных эфиров (этерификация), амидов. Электрофильные реакции по α-углеродному атому: галогенирование, реакции с натрий-малоновым эфиром.

5. Функциональные производные карбоновых кислот.

5.1. Методы получения функциональных производных – см. 4.

5.2. Ангидриды простые и смешанные, галогенангидриды. Их ацилирующая способность.

5.3. Сложные эфиры. Способы их получения, реакции этерификации и переэтерификации. Физические и химические свойства: конденсация Клайзена – образование эфиров β-кетокислот, удлинение цепи. Сложные тиоэфиры. Малоновый эфир, его СН-кислотные свойства и применение в органическом синтезе.

5.4. Амиды. Электронное строение амидной группы, её кислотно-основные свойства. Получение амидов ацилированием аммиака и аминов, аммонолиз сложных эфиров. Гидролиз амидов, их реакция с NaOBr (перегруппировка Гофмана).

5.5. Нитрилы, их образование из галогенпроизводных. Гидролиз нитрилов, реакции присоединения (А_N) к нитрильной группе аммиака, спиртов.

6. Дикарбоновые кислоты. Особенности их химических свойств: двухступенчатая диссоциация, образование кислых и средних солей, моно- и дифункциональных производных, структура солей дикарбоновых кислот с многозарядными катионами. Легкость декарбоксилирования щавелевой и малоновой кислот, образование циклических ангидридов янтарной, глутаровой и фталевой кислот.

7. Карбоновые кислоты и их производные - лекарственные препараты: янтарная и лимонная кислоты, салициловая кислота и салицилаты, пара-аминобензойная кислота и её эфиры.

ПИСЬМЕННОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ:

1. Составьте структурные формулы всех изомеров пентановой (валерьяновой) кислоты. Производные какого изомера содержатся в корне валерианы?

2. Сравните силу муравьиной, уксусной и щавелевой кислот (формулы), объясните различия.

3. Напишите схемы получения бензоата натрия, оксалата кальция и диэтилмалоната натрия.

4. Напишите схему механизма реакции этерификации на примере получения этилацетата, покажите роль кислотного катализатора.

5. Дополните схему следующих реакций (формулы соединений А и В):

6. Напишите схемы реакций, проходящих при нагревании щавелевой, малоновой, янтарной, малеиновой и фталевой кислот. Объясните различия в направлениях этих реакций.

7. Определите реагенты А и В в следующих реакциях:

8. Дополните схемы следующих превращений:

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

Лабораторная работа №8 Химические свойства карбоновых кислот.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ:

Основная

1. Лекция по органической химии "Карбоновые кислоты и их производные"

2. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А. – Органическая химия (основной курс) – Дрофа, М., 2003 г., c.453-514.

3. Под ред. Тюкавкиной Н.А. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии – Дрофа, М., 2003 г., c.273-281.

Дополнительная

1. Грандберг И.И. Органическая химия – Дрофа, М., 2002 г., c.357-393.