Способы получения гидроксикислот

Диазосоединения

Диазосоединения — органические соединения общей формулы RN₂X/ Углеводородный радикал в молекулах диазосоединени может быть ароматическим или предельным. Наибольшее значение имеют диазосоединения ароматического ряда. Строение диазосоединений зависит от природы частицы X. Если это анион сильной кислоты, то такие соединения имеют солеобразную структуру и называются солями диазония.(С₆H₅N₂)Cl – хлорид бензолдиазония. Низшие диазосоединения — взрывоопасные газы, высшие — жидкости или твердые вещества.

Азосоединения — класс органических соединений общей формулы R¹-N=N-R², Простейшее алифатическое азосоединение — азометан Н₃C—N=N—CH₃; простейшее ароматическое азосоединение - азобензол C₆H₅—N=N—C₆H₅.

Азосоединения получают реакцией ароматических солей диазония с ароматическими соединеиями (азосочетание)

Ароматические азосоединения интенсивно окрашены и применяются в качестве красителей и пигментов.

Азокрасители — органические соединения, содержащие одну или несколько азогрупп, напр, конго красный, метиловый оранжевый, β-нафтолоранж и другие. Азокрасители разнообразны по цвету, как правило, не очень стойки. Азокрасители — самый многочисленный класс синтетических красителей, применяют для крашения тканей, кожи, бумаги, резины, в лакокрасочной, полиграфической и других отраслях, в аналитической химии как индикатор. Реакция азосочетания используется в фармацевтическом анализе для подтверждения подлинности сульфаниламидных препаратов, производных пара-аминобензойной кислоты (анестезин, новокаин) и других соединений, содержащих ароматическую аминогруппу или фенольный фрагмент.

Гидроксикислоты.

Гидроксикислотами (гидроксикислотами) называются соединения, содержащие две функциональные группы – карбоксильную и гидроксильную.

Для названия оксикислот используют тривиальную и международную (ИЮПАК) номенклатуры. По номенклатуре ИЮПАК названия образуются также, как и у обычных кислот с добавлением префиксов «гидрокси». Назовем некоторые кислоты по тривиальной и международной номенклатурам:

3 2 1

СН₃ – СН(OH) – СООН молочная кислота, 2-гидроксипропановая кислота

1 2 3 4

НООС – СН(OH) – СН₂ – СООН яблочная кислота, гидрокси-1,4-бутандиовая кислота

1 2 3

СН₃ – С(O) – СООН пировиноградная, 2-оксопропановая кислота

α

γ

НОCH₂ – CH₂ – CH₂ – COOH γ – гидроксимасляная кислота, 4-гидроксибутаноовая кислота

1 2 3 4

HOOC – CH – CH – COOH винная кислота, 2,3-дигидрокси-1,4-бутанди-

| | овая кислота

OH OH

Способы получения гидроксикислот

1. Неполное окисление гликолей.

[O] [O]

НОСН₂ – СН₂ОН → НОСН₂ – СОН → НОСН₂ – СООН

2. Гидролиз галогензамещенных кислот.

СIСН₂ – СООН + Н₂О → НОСН₂ – СООН + НСI

Биологически важные гидроксикислоты.

Гликолиевая кислота HOCH₂COOH содержится во многих растениях, например, свекле и винограде.

Молочная кислота (соли лактаты) CH₃CH(OH)COOH.
Широко распространена в природе, является продуктом молочнокислого брожения углеводов, накапливается в мышцах при интенсивной работе.

Яблочная кислота (соли малаты)

HOOCCH(OH)CH₂COOH
Содержится в незрелых яблоках, рябине, фруктовых соках, один из продуктов распада углеводов в живых организмах.

Лимонная кислота (соли цитраты)

Содержится в плодах цитрусовых, винограде, крыжовнике. Является ключевым соединением в цикле трикарбоновых кислот. Цитрат натрия применяеся для консервирования донорской крови.

Винная кислота (соли тартраты) HOOCCH(OH)CH(OH)COOH.
D-винная кислота содержится во многих растениях, например, в винограде и рябине. Смешанный каливо-натриевый тартрат – сегнетова сольи спользуется для обнаружения альдегидов и сахаров.

Фенолокислоты.

Фенолокислоты — производные ароматических углеводородов, в молекулах которых атомы водорода бензольного ядра замещены на карбоксильные (-СООН) и гидроксильные (-ОН) группы.

Фенолокислоты одновременно обладают свойствами карбоновых кислот и фенолов. Кроме того для них характерны свойства, обусловленные наличием в молекуле обоих видов функциональных групп и бензольного ядра.

Фенолокислоты представляют собой твердые кристаллические вещества. Фенолокислоты, которые имеют в своем составе один фенольный гидроксил, сравнительно малорастворимые в холодной воде, но хорошо растворяются в горячей воде и многих органических растворителях. С увеличением числа фенольных гидроксилов растворимость фенолокислот увеличивается.

Распространение в природе

Фенолокислоты очень распространены в природе, поэтому их можно извлечь из природного сырья (такого, например, как боярышник кроваво-красный , рябина черноплодная , прополис).

Синтез

Нередко для получения фенолокислот применяют синтетические способы. В частности, 2-оксибензойную (салициловую) кислоту добывают из фенолята натрия и углекислого газа в автоклавах при 180 ° С с последующей обработкой продукта реакции соляной кислотой синтез Кольбе:

Химические свойства

Фенолокислоты одновременно обладают свойствами карбоновых кислот и фенолов . Кроме того, для них характерны свойства, обусловленные наличием в молекуле обоих видов функциональных групп и бензольного ядра.

Образование солей

Фенолокислоты, как и карбоновые кислоты образуют соли. Например, образование салицилата натрия при взаимодействии салициловой кислоты и едкого натрия:

НОС6Н4СООН + NaOH → НОС6Н4СООNa + Н2Осалициловая кислота салицилат натрия

Номенклатура

По номенклатуре ИЮПАК положение и название галогена указывается в приставке. Нумерация начинается с того конца молекулы, к которому ближе расположен атом галогена. Если присутствует двойная или тройная связь, то именно она определяет начало нумерации, а не атом галогена:

3-метил-1-хлорбутан 3-бромпропен

До сих пор широко используется т.н. “рациональная номенклатура” для составления названий галогенопроизводных. В этом случае название строится следующим образом: углеводородный радикал + галогенид.

этилхлорид бутилбромид винилхлорид

Некоторые галогенопроизводные имеют тривиальные названия, например ингаляционный анестетик 1,1,1-трифтор-2-бром-2-хлорэтан (CF₃-CBrClH) имеет тривиальное название фторотан.

Тригалогенметаны обычно называются галоформами:

хлороформ бромоформ йодоформ

Изомерия

Cтруктурная

3.1.1. Изомерия положения заместителей

1-бромбутан 2-бромбутан

3.1.2. Изомерия углеродного скелета

1-хлорбутан 2-метил-1-хлорпропан

Пространственная изомерия

Химические свойства

Реакции замещения

Взаимодействие с металлами

5.3.1. При взаимодействии алкилгалогенидов с щелочными металлами происходит реакция Вюрца с образованием алканов:

бромметан этан

5.3.2. При взаимодействии с активными двухвалентными металлами образуются очень полезные в синтетическом плане металлоорганические соединения:

Бόльшее значение имеют Mg-органические соединения – реактивы Гриньяра (В. Гриньяр – лауреат Нобелевской премии 1912 г.). Они образуются при выдерживании металлического магния в эфирном растворе, содержащем алкилгалогенид:

этилбромид этилмагнийбромид

Используя реактивы Гриньяра, можно получить самые разнообразные производные: алканы, спирты, карбоновые кислоты и др.

Реакции окисления

Галогенопроизводные горят, образуя углекислый газ, воду и галогеноводороды, например:

Галогенопроизводные, содержащие большое количество атомов галогена, практически не горят. Например, фторопласт (тефлон) является материалом чрезвычайно устойчивым к действию кислот, щелочей, окислителей и воздуха, поэтому он применяется в производстве изделий электротехнической, радиотехнической и химической промышленности. Фторопласт получают полимеризацией перфторэтилена:

В холодильных установках для отнятия теплоты от охлаждаемого объекта используются особые вещества – хладагенты. В основном для этой цели используются аммиак, элегаз (SF₆), некоторые углеводороды (изобутан) и фреоны – фторсодержащие галогенопроизводные метана и этана. Известно около 40 различных фреонов. Примерами фреонов являются: фреон-11 CCl₃F, фреон-12 CCl₂F_2, фреон-13 CCl

Диазосоединения

Диазосоединения — органические соединения общей формулы RN₂X/ Углеводородный радикал в молекулах диазосоединени может быть ароматическим или предельным. Наибольшее значение имеют диазосоединения ароматического ряда. Строение диазосоединений зависит от природы частицы X. Если это анион сильной кислоты, то такие соединения имеют солеобразную структуру и называются солями диазония.(С₆H₅N₂)Cl – хлорид бензолдиазония. Низшие диазосоединения — взрывоопасные газы, высшие — жидкости или твердые вещества.

Азосоединения — класс органических соединений общей формулы R¹-N=N-R², Простейшее алифатическое азосоединение — азометан Н₃C—N=N—CH₃; простейшее ароматическое азосоединение - азобензол C₆H₅—N=N—C₆H₅.

Азосоединения получают реакцией ароматических солей диазония с ароматическими соединеиями (азосочетание)

Ароматические азосоединения интенсивно окрашены и применяются в качестве красителей и пигментов.

Азокрасители — органические соединения, содержащие одну или несколько азогрупп, напр, конго красный, метиловый оранжевый, β-нафтолоранж и другие. Азокрасители разнообразны по цвету, как правило, не очень стойки. Азокрасители — самый многочисленный класс синтетических красителей, применяют для крашения тканей, кожи, бумаги, резины, в лакокрасочной, полиграфической и других отраслях, в аналитической химии как индикатор. Реакция азосочетания используется в фармацевтическом анализе для подтверждения подлинности сульфаниламидных препаратов, производных пара-аминобензойной кислоты (анестезин, новокаин) и других соединений, содержащих ароматическую аминогруппу или фенольный фрагмент.

Гидроксикислоты.

Гидроксикислотами (гидроксикислотами) называются соединения, содержащие две функциональные группы – карбоксильную и гидроксильную.

Для названия оксикислот используют тривиальную и международную (ИЮПАК) номенклатуры. По номенклатуре ИЮПАК названия образуются также, как и у обычных кислот с добавлением префиксов «гидрокси». Назовем некоторые кислоты по тривиальной и международной номенклатурам:

3 2 1

СН₃ – СН(OH) – СООН молочная кислота, 2-гидроксипропановая кислота

1 2 3 4

НООС – СН(OH) – СН₂ – СООН яблочная кислота, гидрокси-1,4-бутандиовая кислота

1 2 3

СН₃ – С(O) – СООН пировиноградная, 2-оксопропановая кислота

α

γ

НОCH₂ – CH₂ – CH₂ – COOH γ – гидроксимасляная кислота, 4-гидроксибутаноовая кислота

1 2 3 4

HOOC – CH – CH – COOH винная кислота, 2,3-дигидрокси-1,4-бутанди-

| | овая кислота

OH OH

Способы получения гидроксикислот

1. Неполное окисление гликолей.

[O] [O]

НОСН₂ – СН₂ОН → НОСН₂ – СОН → НОСН₂ – СООН

2. Гидролиз галогензамещенных кислот.

СIСН₂ – СООН + Н₂О → НОСН₂ – СООН + НСI