Лекция 17,18
ГИДРОКСИ- И КЕТОКИСЛОТЫ
1.Оксикислоты.
Оксикислотами называют органические соединения, содержащие одновременно карбоксильную и карбонильную группы. Число карбоксильных групп определяет основность кислот. Общее число гидроксильных групп определяет атомность кислот.
1.1. МОНООКСИКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ.
Различают α-,β-,γ-оксикислоты.
Простейшие представители:
НО-СН2-СООН гликолевая кислота, оксиуксусная кислота
Н3С-СН(ОН)-СООН молочная, α-оксипропионовая кислота,
2-оксипропановая кислота
НО-СН2-СН2-СООН гидракриловая,
β-оксипропионовая кислота
НО-СН2-СН2-СН2-СООН 4-гидроксибутановая кислота,
γ-гидроксимасляная кислота
НООС-СН(ОН)-СН2-СООН яблочная кислота,
2-гидроксибутандиовая кислота
НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН винная, 2,3-дигидроксибутандиовая кислота
НООС-СН2-С(ОН)(СООН)-СН2-СООН лимонная кислота, 3-гидрокси-3- карбоксипентандиовая кислота
НО-СН2-СН(ОН)-СООН глицериновая кислота,
2,3-дигидроксипропановая кислота
В рациональной номенклатуре гидроксикислоты называют аналогично замещенным кислотам предельного ряда (2,3-); в тривиальной - α-,β-,γ- .
Изомерия связана с изомерией цепи и положением ОН-группы. Для оксикислот, содержащих ассиметричные атомы углерода, характерна пространственная оптическая изомерия.
Оксикислоты широко встречаются в природе, особенно в растительном мире. Гликолевая кислота обнаружена в свекле, винограде. Молочная кислотаучаствует в обмене веществ (образуется при распаде глюкозы), накапливается в мышцах во время физических нагрузок. Является продуктом жизнедеятельности некоторых бактерий. Молочная кислота используется в качестве консервирующего средства.
Яблочная кислота содержится в рябине, незрелых плодах яблок. Винная – во многих фруктах. Используется в кулинарии. Пищевом производстве.
Лимонная и яблочная кислоты являются ключевыми в процессах клеточного дыхания, принимая участие в цикле трикарбоновых кислот.
Оксикарбоновые кислоты – кристаллические вещества. Ряд низших кислот – густые, сиропообразные жидкости (из-за сильной гигроскопичности), хорошо смешивающиеся с водой.
1. Получение:
А) гидролиз галогенкарбоновых кислот при нагревании с раствором К2СО3:
H3C-CH(Cl)-COOH + H2O + К2СО3 → Н3С-СН(ОН)-СООН + KCl + CO2
Б) гидролиз α-нитроспиртов – для синтеза α-оксикарбоновых кислот:
R- СН(ОН)-СН2NO2 + H2O → R- СН(ОН)-СООН + NH4OH
В) гидратация непредельных карбоновых кислот в присутствии кислых катализаторов и в зависимости о положения двойной связи по отношению к карбоксильной группе дает возможность синтезировать β-,γ-оксикислоты:
Н2С=СН-СООН + H2O → НО-СН2-СН2-СООН
2. Химические свойства.
Оксикислоты являются более сильными кислотами, чем соответствующие одноосновные карбоновые кислоты (-Iэф ОН-группы). Свойства их определяются наличием карбоксильной и гидроксильной группы.
Нагревание оксикислот сопровождается выделением воды и приводит в случае:
1) α-оксикарбоновых кислот к образованию циклических эфиров - лактидов: О
/
2 НО-СН2-СООН → О=С СН2
│ │
СН2 С=О
/
О
лактид гликолевой кислоты
2) β-оксикислот к синтезу непредельных кислот:
t
Н3С-СН(ОН)-СН2-СООН → Н3С-СН=СН-СООН + H2O
3) γ-и δ-оксикислот к получению циклических эфиров – лактонов (А.М.Зайцев): t
НО-СН2-СН2-СН2-СООН → Н2С-СН2
│ O
Н2С-СН2=O
лактон γ-оксимасляной кислоты
(бутиролактон)
Кислотные свойства6 образуют соли со щелочами, вытесняя угольную кислоту из карбоната натрия; α-оксикарбоновые кислоты могут давать комплексы с солями некоторых тяжелых металлов (Fe3+ ,Cu2+).
R- СН(ОН)-СООН + NaOH → R- СН(ОН)-СООNa + H2O
R- СН(ОН)-СООН + Na2CO3 → R- СН(ОН)-СООNa + H2O + CO2
Реакции по СООН и ОН группам:
А) взаимодействие с галогенводородами:
Н3С-СН(ОН)-СООН + HBr → Н3С-СН(Br)-СООН + H2O
Б) взаимодействие со спиртами (реакции этерификации):
H+
Н3С-СН(ОН)-СООН + C2H5OH → Н3С-СН(ОН)-СОOC2H5 + H2O
В) получение простых эфиров по ОН-группе. Реакция Вильямсона: гидроксил превращается в алкоголят-ион (при этом СООН-группа должна быть защищена этерификацией), а затем алкилируется:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
