Фармацевтический препарат бриллиантовый зеленый получают в результате конденсации карбонильного соединения. Выберите исходные вещества для реакции.

A. формальдегид и фенол

B. фталевий альдегид и фенол

C. бензальдегид и N,N-диметиланилин

D. бензальдегид и N,N-диэтиланилин

E. бензальдегид и резорцин

Эталоны ответов:

1.B, 2.D, 3.E, 4.E, 5.B, 6.A, 7.B.

Тема №16

МонокарбоновЫЕ кислотЫ

АктуальнОсть темЫ

Монокарбоновые относятся к классу производных углеводородов, в которых карбоксильная и карбонильная группа входят в состав карбоксильной. Изучение класса карбоновых кислот завершает информацию о оксигеновмисни производные углеводородов и расширяет данные о кислотно-щелочные свойства органических соединений и их реакционную способность.

Муравьиная кислота используется как протрава при окрашивании текстиля, для получения пестицидов и др. В медицине муравьиная кислота применяется в виде 1% спиртового раствора! (Муравьиный спирт) для растирания при невралгиях, миозитах и ​​др.

Уксусная кислота широко применяется в качестве реагента и растворитель в органическом синтезе. В больших количествах уксусная кислота используется в производстве искусственных волокон на основе целлюлозы, а также в синтезе лекарственных препаратов.

Пропионовая, масляная, валериановая, коричный кислоты применяются для производства душистых веществ. Масляная кислота в виде эфира с глицерином входит в состав коровьего масла.

Ненасыщенные карбоновые кислоты используются не только в синтезе лекарственных средств, но и в синтезе медицинских материалов. Важное практическое значение имеют полимеры на основе сложных эфиров акриловой кислоты, так называемые полиакрилаты. В медицине полиакрилаты применяются в изготовлении зубных протезов.

Изучение карбоновых кислот умение интерпретировать их химическое строение и свойства необходимые студенту фармацевтического факультета для изучения таких дисциплин, как фармацевтическая химия, токсикологическая химия, фармакология. Они позволяют разрабатывать и совершенствовать новые методы синтеза лекарственных веществ.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Общая цель:Уметь определять химические свойства монокарбоновых кислот для применения в фармацевтических и токсикологических исследованиях.

Конкретные цели

Уметь:

1. Интерпретировать строение монокарбоновых кислот.

2. Выбирать способы добывания монокарбоновых кислот.

3. Определять химические свойства монокарбоновых кислот.

4. Интерпретировать реакции идентификации монокарбоновых кислот.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ

1. Основные теоретические вопросы:

1. Классификация, номенклатура, изомерия насыщенных, ненасыщенных и ароматических карбоновых кислот.

2. Способы получения кислот.

3. Физические свойства кислот.

4. Электронное строение карбоксильной группы и карбоксилат-иона.

5. Кислотность карбоновых кислот и ее зависимость от природы углеводородного радикала.

6. Химические свойства насыщенных одноосновных карбоновых кислот: образование солей; реакции нуклеофильного замещения; образование сложных эфиров, Амид, галогенангидридов и ангидридов кислот; замещения водорода в -углеродного атома; окисления и восстановления.

7. Ненасыщенные монокарбоновые. Особенности реакций электрофильного присоединения в ряду a, b-ненасыщенных кислот.

8. Ароматические монокарбоновые кислоты. Ориентирующий влияние карбоксильной группы в реакциях электрофильного замищення (SE)., -

2. Основные термины и их определения

Карбоновыми кислотами называют производные углеводородов, содержащие в своем составе карбоксильную группу. По природе углеводородного радикала различают алифатические, алициклические, ароматические, гетероциклические карбоновые кислоты и др. По количеству карбоксильных групп различают моно-, ди-, три- и поликарбоновые кислоты. Алифатические карбоновые кислоты по мере насыщенности углеводородного радикала бывают насыщенные и ненасыщенные. Монокарбоновыми кислотами называют производные углеводородов, содержащие в своем составе одну карбоксильную группу

Способы получения

1. Окисление первичных спиртов и альдегидов. В качестве окислителей используют К2Сr2О7, КМnО4 в кислой среде и др:

2. Гидролиз геминальних три галогенпроизводных углеводородов. Реакция протекает в кислой и щелочной среде:

3. Гидролиз нитрилов. Нитрилы при нагревании с водным раствором кислоты или щелочи гидролизуют до карбоновых кислот:

Реакция протекает через стадию образования Амида.

4. Гидро Декарбоксилирование алканов. Карбоновые кислоты образуются при нагревании алкенов с карбон (II) оксидом в присутствии кислотного катализатора и повышенном давлении:

5. Получение ненасыщенных кислот с дегидратацией b-гидроксикислот.–

6. Получение ароматических кислот окислением ароматичничних углеводородов.

Физические свойства. Кислоты с числом атомов углерода не более трех представляют собой жидкости с острым запахом. С увеличением углеводородного радикала растворимость в воде уменьшается. Температура кипения кислот выше температуры кипения спиртов с тем же числом атомов углерода. В результате образования межмолекулярных водородных связей карбоновые кислоты образуют ассоциаты, существующие в виде димеров.

Химические свойства. Реакционная способность карбоновых кислот характеризуется наличием карбоксильной группы, внутри которой осуществляется сопряжение между неподеленою парой электронов атома кислорода и π-электронами карбонильной группы (р, ​​π-сопряжения). Вследствие этого связь О-Н становится полярным и водород способен видщеплятися в виде протона, что обусловливает кислотный характер кислот.

Кислотные свойства.

1. Диссоциации. В водных растворах карбоновые кислоты диссоциируют с образованием карбоксилат-иона:

R – СООН → R – СОО^– + Н⁺

Электронодонорные заместители дестабилизируют карбоксилат-ион и ослабляют кислотные свойства. Электроноакцепторные заместители за счет -I-эффектf способствуют делокализации отрицательного заряда в карбоксилат-ионе, повышая его устойчивость, что приводит к повышению кислотных свойств.

2. Образование солей. При взаимодействии с активными металлами, основными оксидами, гидроксидами и карбонатами щелочных металлов карбоновые кислоты образуют соли

2 CH₃COOH + Mg ® (CH₂COO)₂Mg + H₂

2СН₃СООН + СаО ® (СН₃СОО)₂Са + Н₂О

CH₃COOH + NaOH ® CH₃COONa + H₂O

CH₃COOH + NaHCO₃ ® CH₃COONa + СО₂ + Н₂О

Взаимодействие с гидрокарбонатом натрия является простой качественной реакцией на карбоксильную группу.

Реакции нуклеофильного замещения. Благодаря наличию положительного заряда в атоме углерода карбоксильной группы карбоновые кислоты способны вступать в реакции нуклеофильного замищення (SN).

1. Взаимодействие со спиртами (реакция этерификации). Карбоновые кислоты реагируют со спиртами при нагревании в кислой среде. Реакция протекает с образованием эфиров.

2. Взаимодействие с галогенирующимы реагентами. При воздействии на карбоновые кислоты хлоридов фосфора (III) и (V), бромид фосфора (III) или тионилхлорида образуются галогенангидриды карбоновых кислот:

Галогенангидриды кислот используются как ацилюючи реагенты.

3. Взаимодействие с аммиаком и аминами. При взаимодействии карбонових кислот с аммиаком, первичными или вторичными аминами образуются аммониевые соли, которые при пирролизи превращаются в амиды:

4. Образование ангидридов кислот. При действии водоотнимающих средств, таких, как пентаоксид фосфора (Р2О5), образуются ангидрида карбоновых кислот:

Ангидриды карбоновых кислот являются активными ацилюючий средствами.

Другие реакции карбоновых кислот:

1. Замещение водорода при a-атоме углерода (реакция Геля - Фольгарда - Зелинского). При взаимодействии карбоновых кислот с галогенами в присутствии тригалогенидив фосфора атом водорода при a-атомы карбона замещаются на галоген:

2. Окисления. Монокарбоновые устойчивы к воздействию окислителей, кроме муравьиной кислоты, которая легко окисляется КМnО4 и другими окислителями. Конечными продуктами окисления является карбон (IV) оксид и воду:

В связи с особенностью строения муравьиная кислота подобно альдегидов дает реакцию "серебряного зеркала".

3. Ненасыщенные кислоты вступают в реакции присоединения по двойной связи. Акриловая кислота, благодаря акцепторному (М-эффект) влияния карбоксильной группы, присоединяет галогенводни против правила Марковникова:

4. Полимеризации ненасыщенных кислот.

5. Реакции электрофильного замещения (SE) в ароматических кислот протекают в м положение так карбоксильная группа является заместителем II-рода:

6. Ароматические кислоты под действием температуры декарбоксилюють:

Граф логической структуры

МонокарбоновЫЕ кислотЫ

СТРОЕНИЕ молекул

СпособЫ ПОЛУЧЕНИЯ

ХИмИчЕСКИЕ СВОЙСТВА

Окисление спиртов и альдегидов

Образование солей

Гидролиз нитрилов

Гидролиз геминальных тригалогеналканов

Окисление углеводородов

Реакции нуклеофильного замещения

Реакции с участием a-углеродного атома

Реакции полимеризации ненасыщенных кислот

Реакции по бензольному кольцу ароматических кислот

Реакции идентификации

Монокарбоновые кислоты в лекарственных средствах

4. Источники информации

1. Черных, В. П. Органическая химия: в 3–х кн. Кн.2. Углеводороды и их функциональные производные: учебник для фармац. вузов и фак. / В. П. Черных, Б. С. Зименковский, И. С. Гриценко. – Х.: Основа, 1993, с. 358-382.

2. Лекции по органической химии В. П. Черных: Учеб. пособие для студ. вузов. – Х.: Издательство НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 267-280.

3. Черных, В. П. Общий практикум по органической химии / В. П. Черных, И. С. Гриценко, З. И. Коваленко. – Х. : Изд–во НФАУ; Золотые страницы, 2002, с.287-297.

4. Сборник тестов по органической химии / Под редакцией чл.-корр. НАН Украины, проф. Черных В. П. – Харьков: Изд-во НФаУ: Золотые страницы, 2005, с. 209-225.

Обучающие ЗАДАнИЯ

Задание 1

Напишите формулы предложенных кислот и охарактеризуйте их по строению: муравьиная, уксусная, масляная, акриловая, кротоновая, бензойная, толуолова.

Задание 2

Назовите приведенные соединения:

а) б) с)

Задание 3

Составьте схемы добычи a-метил пропионовой и фенил уксусной кислот из предложенных классов соединений: а) спиртов, б) галогенпроизводных в) нитрилов.

Задание 4

Расположите приведены кислоты в порядке увеличения кислотных свойств:

а)

б)

в)

Задание 5

Напишите схемы взаимодействия предложенных кислот с хлором:

а) уксусная, б) пропионовая, в) акриловая, г) бензойная.

ЗАДАЧИ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ