DEFINIȚIE
materie organică, ale căror molecule conțin una sau mai multe grupări carboxil legate de un radical de hidrocarbură, se numesc acizi carboxilici.
Primii trei membri ai seriei omoloage acizi carboxilici, inclusiv acidul propionic, sunt lichide care au un miros înțepător și sunt foarte solubile în apă. Următorii omologi, începând cu acidul butiric, sunt, de asemenea, lichide care au un miros neplăcut ascuțit, dar sunt slab solubile în apă. Acizii superiori cu 10 sau mai mulți atomi de carbon sunt solide, inodor, insolubil în apă. În general, în seria omologilor cu creștere greutate moleculară solubilitatea în apă scade, densitatea scade, iar punctul de fierbere crește (Tabelul 1).
Tabelul 1. Serii omoloage de acizi carboxilici.
Obținerea acizilor carboxilici
Acizii carboxilici se obțin prin oxidarea hidrocarburilor saturate, alcoolilor, aldehidelor. De exemplu, acid acetic - prin oxidarea etanolului cu o soluție de permanganat de potasiu în mediu acid cand este incalzit:
Proprietățile chimice ale acizilor carboxilici
Proprietăți chimice acizii carboxilici se datorează în primul rând particularităților structurii lor. Deci, acizii solubili în apă sunt capabili să se disocieze în ioni:
R-COOH↔R-COO - + H+.
Datorită prezenței ionului H + în apă, au un gust acru, sunt capabili să schimbe culoarea indicatorilor și să conducă electricitate. În soluție apoasă, acești acizi sunt electroliți slabi.
Acizii carboxilici au proprietăți chimice caracteristice soluțiilor nu acizi organici, adică interacționează cu metalele (1), oxizii acestora (2), hidroxizii (3) și sărurile slabe (4):
2CH3-COOh + Zn → (CH3COO) 2 Zn + H2 (1);
2CH3-COOH + CuO→ (CH3COO)2Cu + H20 (2);
R-COOH + KOH → R-COOK + H20 (3);
2CH3-COOH + NaHC03 → CH3COONa + H2O + CO2 (4).
O proprietate specifică de limitare, precum și acizii carboxilici nesaturați, manifestată datorită grup functional, - interacţiunea cu alcoolii.
Acizii carboxilici reacţionează cu alcoolii când sunt încălziţi şi în prezenţa acidului sulfuric concentrat. De exemplu, dacă adăugați la acid acetic etanol si putin acid sulfuric, apoi la incalzire apare mirosul de eter etilic acid acetic(acetat etilic):
CH3-COOH + C2H5OH ↔CH3-C(O)-O-C2H5 + H2O.
O proprietate specifică a acizilor carboxilici saturați, manifestată datorită radicalului, este reacția de halogenare (clorurare).
Aplicarea acizilor carboxilici
Acizii carboxilici servesc ca materie primă pentru producerea de cetone, halogenuri acide, esteri vinilici și alte clase importante de compuși organici.
Acidul formic este utilizat pe scară largă pentru a obține esteri folosiți în parfumerie, piele (tăbăcire), industria textilă (ca mordant în vopsire), ca solvent și conservant.
O soluție apoasă (70-80%) de acid acetic se numește esență de oțet, iar o soluție apoasă de 3-9% se numește oțet de masă. Esența este adesea folosită pentru a face oțet acasă prin diluare.
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
| Exercițiu | Cu ce ajutor reacții chimice se pot face urmatoarele transformari: a) CH 4 → CH 3 Cl → CH 3 OH → HCHO → HCOOH → HCOOK. Scrieți ecuațiile reacției, indicați condițiile pentru apariția lor. |
| Răspuns | a) Clorarea metanului în prezența luminii duce la producerea de clormetan: CH4 + CI2 →CH3CI + HCI. Derivații halogenați ai alcanilor sunt supuși hidrolizei într-un mediu apos sau alcalin cu formarea de alcooli: CH3CI + NaOH→CH3OH + NaCI. Ca urmare a oxidării alcooli primari, de exemplu, cu dicromat de potasiu în mediu acid în prezența unui catalizator (Cu, CuO, Pt, Ag), se formează aldehide: CH3OH+ [O] →HCHO. Aldehidele sunt ușor oxidate la acizii carboxilici corespunzători, de exemplu, cu permanganat de potasiu: HCHO + [O]→HCOOH. Acizii carboxilici prezintă toate proprietățile inerente acizilor minerali slabi, de exemplu. capabil să interacționeze cu metale active cu formarea de săruri: 2HCOOH+ 2K→2HCOOK + H2. |
EXEMPLUL 2
| Exercițiu | Scrieţi ecuaţiile de reacţie dintre următoarele substanţe: a) acid 2-metilpropanoic şi clor; b) acid acetic şi propanol-2; c) acid acrilic și apă cu brom; d) acid 2-metilbutanoic și clorură de fosfor (V). Precizați condițiile de reacție. |
| Răspuns | a) ca urmare a reacţiei de interacţiune dintre acidul 2-metilpropanoic şi clor, atomul de hidrogen este înlocuit în radicalul de hidrocarbură situat în poziţia a; Se formează acidul 2-metil-2-cloropropanoic H 3 C-C (CH 3) H-COOH + Cl 2 → H 3 C-C (CH 3) Cl-COOH + HCI (kat \u003d P). b) ca urmare a reacției de interacțiune dintre acidul acetic și propanol-2, se formează un ester - ester izopropilic al acidului acetic. CH3-COOH + CH3-C(OH) H-CH3 → CH3-C(O)-O-C (CH3)-CH3. c) ca urmare a reacției de interacțiune dintre acidul acrilic și apa cu brom, adăugarea unui halogen la locul dublei legături în conformitate cu regula lui Markovnikov; Se formează acid 2,3-dibromopropanoic CH 2 \u003d CH-COOH + Br 2 → CH 2 Br-CHBr-COOH d) ca urmare a reacției de interacțiune dintre acidul 2-metilbutanoic și clorura de fosfor (V), se formează clorura acidă corespunzătoare CH3-CH2-C (CH3) H-COOH + PCl5 →CH3-CH2-C (CH3) H-COOCl + POCI3 + HCI. |
13.1.1. Oxidarea hidrocarburilor. Există două moduri: oxidarea alcanilor inferiori C 4 - C 8 în principal la acid acetic și oxidarea parafinei solide cu formarea de acizi grași sintetici (FFA) cu un lanț drept de atomi de carbon C 10 - C 20, care sunt materii prime pentru sinteza surfactanților (surfactanților) .
Procesul se desfășoară în fază lichidă când este încălzit sau în prezența catalizatorilor. În timpul oxidării alcanilor, distrugerea are loc de-a lungul legăturilor dintre atomii de carbon secundari; prin urmare, acidul acetic se formează în principal din n-butan, iar metil etil cetona și acetatul de etil se formează ca produse secundare.
13.1.2 Sinteze pe bază de monoxid de carbon (II). Acizii carboxilici sunt obținuți din monoxid de carbon prin reacția de carbonilare:
Adăugarea dublei legături în cataliza acidă se desfășoară întotdeauna conform regulii lui Markovnikov, în urma căreia se obține un acid cu catenă liniară numai din etilenă și acizi substituiți cu α-metil din omologii săi. Această metodă prezintă un interes deosebit pentru sinteza acizilor cu radical terțiar (neacizi) din olefine ramificate. (reacția Koch):
Mecanismul de reacție constă în protonarea preliminară a alchenei cu un acid pentru a forma un ion carbeniu, interacțiunea acestuia cu CO pentru a obține aciliu - cation iar reacțiile acestuia din urmă cu apa pentru a forma un acid carboxilic:
Neoacizii și sărurile lor au o solubilitate și vâscozitate foarte ridicate, iar esterii lor - stabilitate la hidroliză, ceea ce le oferă o aplicație largă într-o serie de industrii.
Carbonilarea alcoolilor este catalizată de complecși metalici (Ni, Co, Fe, Pd). Procesul a fost implementat în industrie pentru sinteza acidului acetic din metanol și se caracterizează printr-o performanță economică ridicată.
Acizii se obțin și prin oxidarea aldehidelor (un produs al oxosintezei).
Metode de laborator pentru obţinerea acizilor carboxilici
Oxidarea alcanilor.
Oxidarea alchenei.
13.2.3. Oxidarea alcoolilor primari.
13.2.4. Oxidarea aldehidelor și cetonelor. Aldehidele se oxidează mult mai ușor decât cetonele. În plus, oxidarea aldehidelor duce la formarea de acizi cu același număr de atomi de carbon, în timp ce oxidarea cetonelor are loc prin ruperea legăturilor carbon-carbon (se formează doi acizi sau un acid și o cetonă):
Oxidanții sunt permanganatul sau dicromatul de potasiu. Oxidarea cetonelor necesită condiții mai stricte decât cele ale aldehidelor.
13.2.5. Hidroliza nitrililor. Nitrilii se obțin prin interacțiunea haloalcanilor cu cianura de potasiu, hidroliza se realizează cu soluții apoase de acizi sau alcaline. Într-un mediu acid, azotul este eliberat sub formă de sare de amoniu:
în alcalin - sub formă de hidroxid de amoniu, care se descompune odată cu eliberarea de amoniac, acidul se obține sub formă de sare:
13.2.6. sinteza Grignard. Când compușii organomagneziului interacționează cu dioxidul de carbon, se formează săruri ale acizilor carboxilici:
Sub influenta acid puternic(de obicei HCl) sarea este transformată în acid:
Hidroliza grăsimilor
Grăsimile sunt esteri ai acizilor carboxilici și ai glicerolului (trigliceride). Acizii carboxilici care alcătuiesc grăsimile au un lanț de carbon de la 3 la 18 atomi de carbon.
Fierberea grăsimilor sau uleiurilor cu soluții apoase de alcalii (NaOH, KOH) duce la formarea de săruri de acizi carboxilici și glicerol.
Această operație se numește saponificare, deoarece sărurile acizilor carboxilici sunt folosite pentru a face săpun.
Hidroliza derivaților acizilor carboxilici.
Acizii inferiori cu până la 3 atomi de carbon sunt lichide volatile, incolore, cu un miros înțepător caracteristic, miscibile cu apa în orice raport. Majoritatea acizilor C 4 - C 9 sunt lichide uleioase cu miros neplăcut. Solubilitatea în apă scade foarte mult odată cu creșterea Masă molară. Acizii de la C 10 și mai sus sunt solide care sunt insolubile în apă. Densitățile acizilor formic și acetic sunt mai mari decât unu, restul sunt mai mici decât unu. Punctul de fierbere crește cu creșterea masei molare, cu același număr de atomi de carbon, acizii cu structură normală fierb mai mult decât acizii cu schelet de carbon ramificat. O comparație a punctelor de fierbere ale acizilor și alcoolilor cu același număr de atomi de carbon a arătat că acizii fierb la temperaturi mult mai ridicate decât alcoolii. Acest lucru indică o asociere mai mare a moleculelor acide în comparație cu alcoolii datorită formării legăturilor de hidrogen.
Acizii carboxilici, ca și alcoolii, sunt capabili să formeze legături de hidrogen. Dacă acceptorul este o bază suficient de puternică, formarea unei legături de hidrogen precede transferul complet al unui proton la bază. Potrivit lui Bronsted, un compus care este un donor de hidrogen este considerat un „acid”. Dacă un anumit compus va fi un „donator de hidrogen” („acid”) depinde de natura „acceptorului de hidrogen” („bază”). Cu cât baza este mai puternică, cu atât este mai probabil ca compusul să se comporte ca un acid față de ea:
Legăturile intermoleculare de hidrogen care apar între moleculele de acizi carboxilici sunt atât de puternice încât chiar și în stare gazoasă, o parte semnificativă a moleculelor există sub formă de dimeri:
Pe măsură ce lanțul de hidrocarburi crește, capacitatea acizilor de a forma legături de hidrogen scade.
După cum sa menționat deja în cap. 8, agenții oxidanți puternici, cum ar fi permanganatul de potasiu, transformă alcoolii primari în acizi carboxilici. Aldehidele se oxidează chiar mai ușor decât alcoolii:
De exemplu:
Oxidarea lanțului lateral al compușilor aromatici
Compușii aromatici care au un atom de hidrogen în lanțul lateral în poziția - față de inelul benzenic sunt oxidați la acizi carboxilici în condiții dure. În acest caz, lanțul lateral, indiferent de numărul de atomi de carbon, se transformă într-o grupă carboxil COOH (mai multe despre acest lucru au fost discutate în capitolul 9):
De exemplu:
Sinteze care implică eterul de malon
Reacțiile care implică ester malonic sunt utilizate pe scară largă în sinteza acizilor carboxilici și în construirea unui nou schelet de carbon. Secvența de reacție constă din alchilarea esterului dietilic al acidului malonic (numit adesea pur și simplu malonic) urmată de decarboxilare. Primul pas în sinteza este:
Baza este folosită pentru a extrage un proton din poziția - a malonatului de dietil. Aceasta produce un nucleofil capabil să reacționeze cu un haloalcan. Ca rezultat al reacției de substituție, radicalul R este conectat la un atom de carbon, care poartă o sarcină negativă. Dacă este necesar, această procedură poate fi repetată prin introducerea unui al doilea substituent în eterul malonic
După introducerea unuia sau a doi substituenți în esterul malonic, substanța rezultată poate fi supusă diferitelor transformări. Calea de obținere a acizilor monocarboxilici care ne interesează este prezentată mai jos:
Esterul malonic alchilat este hidrolizat la acidul dicarboxilic corespunzător. (Mai multe despre hidroliza esterilor mai jos.) Când este încălzit, un acid dicarboxilic pierde cu ușurință o moleculă de dioxid de carbon și se transformă într-un acid monocarboxilic. Procesul de îndepărtare a grupării carboxil se numește decarboxilare.
Un exemplu de astfel de sinteză a acizilor carboxilici este sinteza acidului valproic, un medicament anticonvulsivant eficient:
Carboxilarea reactivilor Grignard
Acizii carboxilici pot fi obținuți din reactivii Grignard și dioxid de carbon (vezi cap. 3):
În această reacție, se formează un acid, în molecula căruia există un atom de carbon mai mult decât în haloalcanul original și reactivul Grignard.
Acizii carboxilici se obțin prin oxidarea alcoolilor primari sau a aldehidelor, prin oxidarea viguroasă a alchilbenzenilor sau prin carboxilarea reactivilor Grignard. Sintezele de esteri malonici sunt utilizate pentru a produce acizi carboxilici cu un schelet de carbon mai lung decât oricare dintre compușii de bază.
1. Metode generale chitanta:
Oxidarea alcoolilor primari și a aldehidelor sub acțiunea diverșilor agenți oxidanți:
Oxidare cu oxigen alcan de aer (în prezența Mn 2+ sau la încălzire sub presiune). De obicei se formează un amestec de acizi. Când butanul este oxidat, acidul acetic este singurul produs:
Saponificarea esterilor (adică hidroliza lor alcalină):
Hidroliza halogenurilor acide:
Esteri
Esteri- sunt derivaţi ai acizilor carboxilici în care atomul de hidrogen al grupării carboxil este înlocuit cu un radical alchil; sau aceștia sunt produsele de substituție a atomului de hidroxil hidrogen în alcooli cu un radical acid (acil).
Nomenclatură. Denumirile de esteri sunt formate din denumirile acizilor sau resturilor acide corespondente și denumirile radicalilor alchil care alcătuiesc alcoolii:
ester metilic al acidului formic ester amilic al acidului acetic
(eter metilic formic, (eter de amil acetic, acetat de amil)
formiat de metil)
Izomerie: 1) schelet de carbon; 2) interclasă (izomeri la acizi carboxilici); 3) optic.
proprietăți fizice. Cei mai simpli esteri ai acidului carboxilic sunt lichide incolore, cu punct de fierbere scăzut, cu miros fructat; esterii superiori sunt substanțe ceroase (ceara de albine), toți esterii sunt slab solubili în apă.
Proprietăți chimice.
Hidroliza este cea mai importantă proprietate chimică a esterilor:
propionat de etil
Pentru a schimba reacția în direcția formării eterului, puteți „lega” apa rezultată cu agenți de deshidratare (de exemplu, conc. H 2 SO 4). În cazul în care este necesar să se efectueze hidroliza esterului, reacția este uneori efectuată în prezența unui alcalin, care vă permite să „legați” acidul rezultat.
Grasimi este un amestec de esteri ai alcoolului trihidroxilic glicerol și acizi carboxilici superiori (HCA).
Formula generala pentru grasimi:
în care R, R2, R3 sunt radicali hidrocarburi (pot fi aceiaşi sau diferiţi) conţinând de la 3 la 25 atomi de carbon.
Pentru prima dată, sinteza grăsimilor a fost realizată de chimistul francez M. Berthelot în 1854 (reacția lui Berthelot).
Nomenclatură. Conform nomenclaturii sistematice, grăsimile se numesc prin adăugarea finalului - cerneală la numele acidului și un prefix care arată câte grupări hidroxil din molecula de glicerol sunt esterificate.
proprietăți fizice. La temperatura camerei, grasimile (trigliceridele) sunt lichide vascoase sau solide, mai usoare decat apa; nu se dizolvă în apă, ci se dizolvă în solvenți organici (benzină, benzen etc.).
Proprietăți chimice.
I. Hidroliza. În funcție de condiții, hidroliza are loc:
1. Apă (fără catalizator, la t 0 și P ridicat);
Tabelul 5 - Clasificarea grăsimilor
2. Acid (în prezența acidului ca catalizator);
3. Enzimatic (apare în organismele vii);
4. Alcalin (sub acțiunea alcalinelor).
II. reacție de adiție (pentru grăsimi lichide nesaturate).
1. Adăugarea de hidrogen (hidrogenare, hidrogenare):
trioleină (grăsimi lichide) tristearină (grăsimi solide)
2. Adăugarea de halogeni. Uleiurile vegetale se decolorează apa cu brom:
9,10-hexabromotristearina
Reacții de oxidare și polimerizare(pentru grăsimi lichide nesaturate). Grăsimile care conțin reziduuri de acizi nesaturați (uleiuri sicative) sunt oxidate și polimerizate sub acțiunea oxigenului atmosferic.
Îngrășarea.
Principala metodă de sinteza a grăsimilor este esterificarea glicerolului cu acizi carboxilici superiori.
Amine.
Amine– compusi organici, care pot fi considerate ca derivați ai amoniacului (NH 3), în molecula căruia unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu radicali de hidrocarburi.
Serii omoloage de amine limitatoare: CH 3 NH 2 - metilamină (amină primară), (CH 3) 2 NH - dimetilamină (amină secundară), (CH 3) 3 N - trimetilamină (amină terțiară), etc.
Izomerie: 1) schelet de carbon; 2) poziţiile grupării amino (NH2); 3) optic.
proprietăți fizice. Cele mai simple amine alifatice, în condiții normale, sunt gaze sau lichide cu punct de fierbere scăzut, cu un miros înțepător caracteristic amoniacului. Se dizolvă bine în apă. Aminele sunt compuși polari, se caracterizează prin formarea de legături de hidrogen, astfel încât aminele fierb la temperaturi mai mari decât alcanii corespunzători.
Proprietăți chimice.
Fiind derivați ai amoniacului, aminele se caracterizează prin proprietățile chimice ale amoniacului.
1. Interacțiunea cu apa - formarea hidroxizilor de amoniu substituiți:
2. Interacțiunea cu acizii - formarea sărurilor
CH 3 NH 2 + HC1 \u003d C1 
+ + Сl -
clorură de metilamoniu
3. Arderea aminelor.
4. Aminele primare și secundare reacţionează cu acid azotat(aminele primare sunt transformate în alcooli, secundare - în N-nitrozamine):
RNH 2 + HNO 2 → ROH + N 2 + H 2 O,
R2NH + HNO2 → R2N–NO + H2O.
Obținerea de amine.
1. Interacțiunea alcoolilor cu amoniacul atunci când este încălzit în prezența Al 2 O 3 ca catalizator:
R-OH + NH3 → R-NH2 + H2O.
2. Interacțiunea halogenurilor de alchil (haloalcani) cu amoniacul, de exemplu:
CH3Br + 2NH3 → CH3NH2 + NH4Br
Cu un exces de halogenură de alchil și amoniac:
CH 3 NH 2 + CH 3 Br + NH 3 → (CH 3) 2 NH + NH 4 Br
dimetilamină
Aminoacizi
Aminoacizi pot fi considerate ca derivați ai hidrocarburilor care conțin grupări amino (–NH 2) și grupări carboxil (–COOH).
Formula generală: (NH 2) m R (COOH) n,
Nomenclatură.
acid 2-aminobutanoic
(α-aminobutanoic)
Reziduurile a aproximativ 20 de α-aminoacizi diferiți fac parte din proteine.
Proprietăți chimice. Aminoacizii sunt compuși polifuncționali. Ei intră în reacții caracteristice aminelor și acizilor carboxilici (vezi proprietățile chimice ale acizilor carboxilici și aminelor).
eu . proprietăți amfotere.
1. Proprietăți acide (este implicată gruparea carboxil):
glicină glicinat de sodiu (sare)
2. Proprietăți principale (gruparea amino este implicată):
clorhidrat de glicină (sare)
II. Formarea sărurilor interne.
Acizi monoamino monocarboxilici (acizi neutri):
sare internă
(ion bipolar sau zwitterion)
Soluțiile apoase de acizi monoaminomonocarboxilici sunt neutre (pH = 7). Soluțiile apoase de acizi monoaminodicarboxilici au pH< 7, так как в результате образования внутренних солей этих кислот в растворе появляется избыток ионов водорода Н + . Водные растворы диаминомонокарбоновых кислот имеют рН >7 (mediu alcalin), deoarece în urma formării sărurilor interne ale acestor acizi, în soluție apare un exces de ioni de hidroxid OH -.
III. Interacțiunea aminoacizilor între ei este formarea de peptide.
Doi aminoacizi formează o dipeptidă, trei - o tripeptidă, n - o polipeptidă:
legătură peptidică (legatură amidă)
glicină alanină glicilalanină
Când numiți o dipeptidă, numiți mai întâi aminoacidul în care gruparea -COOH participă la formarea dipeptidei. În numele trivial al acestui acid, ultima literă „n” este înlocuită cu litera „l”. Apoi, fără modificări, se adaugă denumirea trivială a aminoacidului, în care gruparea –NH 2 participă la formarea dipeptidei.
Formula generală a peptidelor:
Modalități de utilizare a aminoacizilor:
1) aminoacizii sunt larg răspândiți în natură;
2) moleculele de aminoacizi sunt blocurile din care sunt construite toate proteinele vegetale și animale; aminoacizii necesari pentru construirea proteinelor corpului, oamenii și animalele primesc ca parte a proteinelor alimentare;
3) aminoacizii se prescriu pentru epuizarea severa, dupa operatii grele;
4) sunt folosite pentru hrănirea pacienților, ocolind tractul gastrointestinal;
5) aminoacizii sunt necesari ca remediu pentru anumite boli (de exemplu, acidul glutamic este folosit pentru bolile nervoase, histidina pentru ulcerul gastric);
6) unii aminoacizi sunt utilizați în agricultură pentru hrănirea animalelor, ceea ce afectează pozitiv creșterea acestora;
7) au o importanță tehnică: acizii aminocaproic și aminoenantic formează fibre sintetice - nailon și enant.
22. Compuși heterociclici.Compuși organici care conțin azot ....
Compușii heterociclici sunt compuși organici care conțin inele (cicluri) în moleculele lor, la formarea cărora, pe lângă atomul de carbon, participă și atomi ai altor elemente. Se numesc atomii altor elemente care alcătuiesc heterociclul heteroatomi. Cei mai frecventi heterocicli sunt heteroatomii de azot, oxigen și sulf, deși pot exista compuși heterociclici cu o mare varietate de elemente care au o valență de cel puțin două. Compușii heterociclici pot avea 3, 4, 5, 6 sau mai mulți atomi în ciclu. in orice caz cea mai mare valoare au heterocicluri cu cinci și șase membri. Aceste cicluri, ca și în seria compușilor carbociclici, se formează cel mai ușor și se disting prin cea mai mare rezistență. Un heterociclu poate conține unul, doi sau mai mulți heteroatomi.
În mulți compuși heterociclici structura electronica legăturile din inel sunt aceleași ca în compușii aromatici. Prin urmare, compușii heterociclici tipici sunt indicați în mod convențional nu numai prin formule care conțin legături duble și simple alternative, ci și prin formule în care conjugarea electronilor p este indicată printr-un cerc înscris în formulă.
Caracteristici ale compușilor heterociclici care conțin azot:
1) printre compușii care conțin azot, există în special multe substanțe cu structură ciclică;
2) de cel mai mare interes sunt cele în care atomii de azot fac parte din cicluri împreună cu atomii de carbon, deoarece atomii de oxigen sunt în moleculele ciclice de glucoză, riboză, dezoxiriboză;
3) compușii care conțin cicluri, care, împreună cu atomii de carbon, includ atomi ai altor elemente, sunt numiți heterociclici (greacă „heteros” - altul);
4) posibilitatea existenței diferitelor heterocicluri este un alt motiv pentru diversitatea inepuizabilă a substanțelor organice.
Piridină ca tip de compus heterociclic care conține azot. Caracteristicile sale:
1) este un compus heterociclic cu șase atomi cu un heteroatom de azot în ciclu:
2) este un lichid incolor cu miros neplăcut, foarte solubil în apă;
3) piridina și omologii săi sunt conținute în gudronul de cărbune, care este sursa producției lor;
4) pe baza formulei structurale, se poate face o dublă judecată asupra proprietăților piridinei;
5) prezența legăturilor duble în moleculă indică reactivitatea sa ridicată, iar asemănarea structurii cu benzenul sugerează că substanța are o capacitate chimică ridicată;
6) piridina are, de asemenea, multe în comun cu benzenul ca structură și proprietăți.
În molecula de benzen, fiecare atom de carbon, fiind în stare de hibridizare sp 2, cheltuiește trei electroni pentru formarea legăturilor δ și un electron pentru formarea unui nor π comun moleculei (cu suprapunere laterală a norilor de șase electroni p). În molecula de piridină, o grupă CH este înlocuită cu un atom de azot și „furnizează” doi electroni pentru a stabili legături δ cu doi atomi de carbon vecini și un electron sistemului π-nor, în timp ce, ca și în molecula de benzen, se formează un sextet stabil de electroni . Atomul de azot mai are încă câțiva electroni liberi;
7) piridina, ca și benzenul, este rezistentă la agenții oxidanți: nu decolorează o soluție de permanganat de potasiu chiar și atunci când este încălzită;
8) piridina este nitratată, reacția se desfășoară în condiții mai severe decât cea a benzenului, se formează nitropiridină.
Compusul heterociclic piridina este o bază azotată aromatică.
Modalități de utilizare a piridinei: 1) proprietățile aromatice și de bază ale piridinei sunt utilizate în sinteza diferitelor tipuri de medicamente, coloranți, erbicide; 2) piridina este, de asemenea, utilizată ca solvent pentru denaturarea etanolului.
Lecția vă va ajuta să vă faceți o idee despre subiectul „Proprietăți chimice ale limitarii acizilor carboxilici monobazici” ( programul școlar la chimie clasa a 10-a). În timpul lecției, veți afla despre proprietățile chimice ale acizilor carboxilici saturați, care se datorează prezenței unei grupări carboxil în molecula lor.
Subiect:compuși carbonilici. acizi carboxilici
Lecţie:Proprietățile chimice ale acizilor carboxilici monobazici saturați
Din denumirea acestor compuși, se poate presupune că se caracterizează prin proprietăți acide.
Proprietăți acide
Proprietăți acide- capacitatea de a separa un ion de hidrogen.
⇆+H+
Care sunt proprietățile acide acizi carboxilici?
1. Prezența unui ion de hidrogen liber în soluțiile acide determină gustul lor acru și interacțiunea cu indicatorii.
2. Acizii interacționează cu metalele active, eliberând hidrogen:
2CH3COOH + Mg → (CH3COO) 2 Mg + H2.
etanat de magneziu
(acetat de magneziu)
3. Reacții cu baze:
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O.
4. Reacții cu oxizi bazici:
2CH 3 COOH + ZnO → (CH 3 COO) 2 Zn + H 2 O.
5. Reacții cu mai multe săruri acizi slabi:
Electrolit- o substanță care se disociază în ioni într-o soluție sau topitură.
Electrolit puternic- un electrolit care se disociază complet în ioni.
Electrolit slab- un electrolit care se disociază parțial în ioni.
Acizi carboxilici → electroliți slabi:
CH3COOH CH3COO - + H+
Ce determină puterea unui acid carboxilic?
1. Din clădire
Cu cât sarcina pozitivă a atomului de hidrogen dintr-o moleculă de acid este mai mare, cu atât electrolitul va fi mai puternic. Prezența radicalilor de hidrocarburi donatori de electroni în apropierea grupării carboxil reduce capacitatea acidului de a se disocia.
2. Din prezența altor grupări în moleculă
Introducerea substituenților atrăgătoare de electroni crește sarcina pozitivă a atomului de hidrogen și puterea acidului.
Substituție nucleofilă (reacție de esterificare)
Acizii carboxilici reacţionează cu alcoolii în prezenţa unui catalizator - acid sulfuric, formând esteri.
Decarboxilarea- îndepărtarea grupării carboxil.
1. Când sunt încălzite cu alcali solide, sărurile acizilor carboxilici dau un alcan cu un număr de atomi de carbon mai mic, iar gruparea carboxil este îndepărtată sub formă de carbonat:
RCOONa tv + NaOH tv RH + Na 2 CO 3 .
2. Săruri solide ale acizilor carboxilici cu metale alcalino-pământoase când sunt încălzite, dau o cetonă și un carbonat:
(CH3COO)2Ca CH3-CO-CH3 + CaC03.
3. Când este calcinat, acidul benzoic se descompune în benzen și dioxid de carbon:
Ph-COOH PhH + CO2.
4. În timpul electrolizei soluțiilor apoase de săruri ale acizilor carboxilici, dioxidul de carbon este eliberat la anod, iar radicalii de hidrocarburi sunt combinați în alcan (reacția Kolbe):
2RCONa + H20 → R-R + 2CO2 + 2NaOH.
În electroliza fără diafragmă (cu un catod și un spațiu anodic nedivizat), hidroxidul de sodiu interacționează cu dioxid de carbon, iar unul dintre produse este bicarbonatul:
2RCONa + H20 →R-R + 2NaHC03.
Rezumând lecția
Cu ajutorul acestei lecții, ați reușit să studiați în mod independent tema „Proprietăți chimice ale acizilor carboxilici monobazici limitatori” (program școlar la chimie clasa a 10-a). În timpul lecției, ați învățat proprietățile chimice ale acizilor carboxilici (organici) saturați, care se datorează prezenței unei grupări carboxil în molecula lor.
Bibliografie
1. Rudzitis G.E. Chimie. Bazele Chimie generală. Nota a 10-a: manual pentru institutii de invatamant: nivel de bază / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - ediția a XIV-a. - M.: Educație, 2012.
2. Chimie. Clasa 10. Nivel de profil: studii. pentru învăţământul general instituții / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin şi alţii - M.: Drofa, 2008. - 463 p.
3. Chimie. Clasa a 11a. Nivel de profil: manual. pentru învăţământul general instituții / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin și alții - M.: Drofa, 2010. - 462 p.
4. Hhomcenko G.P., Hhomcenko I.G. Culegere de probleme de chimie pentru cei care intră în universități. - a 4-a ed. - M.: RIA „New Wave”: Editura Umerenkov, 2012. - 278 p.
Teme pentru acasă
1. Nr. 2, 4 (p. 113) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chimie: Chimie organica. Clasa a 10-a: manual pentru instituţiile de învăţământ: nivel de bază / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - ediția a XIV-a. - M.: Educație, 2012.
2. Ce doi acizi au o formulă moleculară comună C 4 H 8 O 2. Numiți-i.
3. Care dintre acizi, monocloroacetic sau acetic, ar trebui să fie mai puternic? De ce?
