Сборник основных формул по химии для ВУЗов - [24]

); б) положения карбонильной группы (с С₅); в) межклассовая изомерия.

Атомы углерода и кислорода в карбонильной группе находятся в состоянии sp²-гибридизации. Связь С=O сильно полярна. Электроны кратной связи С=O смещены к электроотрицательному атому кислорода, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда, а карбонильный атом углерода приобретает частичный положительный заряд.

Способы получения альдегидов и кетонов

1. а) (дегидрирование, окисление первичных спиртов)

б) (дегидрирование, окисление вторичных спиртов)

2. а) CH₃CH₂CHCl₂ + 2NaOH →в воде→ CH₃CH₂CHO + 2NaCl + H₂O (гидролиз дигалогенопроизводных)

б) CH₃СCl₂CH₃ + 2NaOH →в воде→ CH₃COCH₃ + 2NaCl + H₂O

3. (гидратация алкинов, реакция Кучерова)

4. (окисление этилена до этаналя)

(окисление метана до формальдегида)

CH₄ + O₂ →400–600 °C, NO→ H₂C=O + H₂O

Химические свойства альдегидов и ке-тонов

Для карбонильных соединений характерны реакции различных типов: а) присоединение по карбонильной группе; б) восстановление и окисление; в) конденсация; д) полимеризация.

1. (присоединение циановодородной кислоты, образование гидроксинитрилов)

2. (присоединение гидросулбфита натрия)

3. (восстановление)

4. (образование полуацеталец и ацеталей)

5. (взаимодействие с гидроксоламином, образование оксима ацетальдегида)

6. (образование дигалогенопроизводных)

7. (α-галогенирование в присутствии OH¯)

8. (албдольная конденсация)

9. R—CH=O + Ag₂O →NH₃→ R—COOH + 2Ag↓ (окисление, реакция «серебряного зеркала»)

R—CH=O + 2Cu(OH)₂ → R—COOH + Cu₂O↓, + 2H₂O (красный осадок, окисление)

10. (окисление кетонов, жесткие условия)

11. nCH₂=O → (—CH2—O—)_n параформ n = 8—12 (полимеризация)

11. Карбоновые кислоты и их производные

Карбоновыми кислотами называются органические соединения, содержащие одну или несколько карбоксильных групп —COOH, связанных с углеводородным радикалом. По числу карбоксильных групп кислоты подразделяются на: одноосновные (монокарбоновые) CH₃COOH (уксусная), многоосновные (дикарбоновые, трикарбоновые и т. д.). По характеру углеводородного радикала различают кислоты: предельные (например, CH₃CH₂CH₂COOH); непредельные (CH₂=CH(—COOH); ароматические (С₆Н₅COOH).

Систематические названия кислот даются по названию соответствующего углеводорода с добавлением суффикса –овая и слова «кислота»: HCOOH – метановая (муравьиная) кислота, CH₃COOH – этановая (уксусная) кислота. Для карбоновых кислот характерная структурная изомерия: а) изомерия скелета в углеводородном радикале (начиная с С₄); б) межклассовая изомерия, начиная с С₂. Возможна цис-транс-изомерия в случае непредельных карбоновых кислот. Электронная плотность π-связи в карбонильной группе смещена в сторону атома кислорода. Вследствие этого у карбонильного углерода создается недостаток электронной плотности, и он притягивает к себе неподеленные пары атома кислорода гидроксильной группы, в результате чего электронная плотность связи О—Н смещается в сторону атома кислорода, водород становится подвижным и приобретает способность отщепляться в виде протона.

В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют на ионы:

R—COOH ↔ R—COО¯ + Н⁺

Растворимость в воде и высокие температуры кипения кислот обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей.

Способы получения карбоновых кислот

1. CH₃—СCl₃ + 3NaOH → CH₃—COOH + 3NaCl + Н₂O (гидролиз тригалогенопроизводных)

2. R—CHO + [О] → R—COOH (окисление альдегидов и кетонов)

3. CH₃—CH=CH₂ + CO + Н₂O/Н⁺ →Ni, р, t→ CH₃—CH₂—CH₂—COOH (оксосинтез)

4. CH₃C≡N + 2Н₂O/ Н⁺ → CH₃COOH + NH₄ (гидролиз нитрилов)

5. CO + NaOH → HCOONa; 2HCOONa + H₂SO₄ → 2HCOOH + Na₂SO₄ (получение HCOOH)

Химические свойства карбоновых кислот и их производных

Карбоновые кислоты проявляют высокую реакционную способность и вступают в реакции с различными веществами, образуя разнообразные соединения, среди которых большое значение имеют функциональные производные: сложные эфиры, амиды, нитрилы, соли, ангидриды, гало-генангидриды.

1. а) 2CH₃COOH + Fe → (CH₃COO)₂Fe + Н₂ (образование солей)

б) 2CH₃COOH + MgO → (CH₃COO)₂Mg + Н₂O

в) CH₃COOH + KOH → CH₃COОК + Н₂O

г) CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + CO₂ + Н₂O

CH₃COONa + H₂O ↔ CH₃COOH + NaOH (соли карбоновых кислот гидролизуются)

2. (образование вложных эфиров)

(омыление вложного эфира)

3. (получение хлорангидридов кислот)

4. (разложение водой)

5. CH₃—COOH + Cl₂ →hv→ Cl—CH₂—COOH + HCl (галогенирование в α-положение)

6. HO—CH=O + Ag₂O →NH₃→ 2Ag + Н₂CO₃ (Н₂O + CO₂) (особенности HCOOH)

HCOOH →t→ CO + Н₂O

12. Жиры

Жиры – сложные эфиры глицерина и высших одноатомных карбоновых кислот. Общее название таких соединений – триглицериды. В состав природных триглицеридов входят остатки насыщенных кислот (пальмитиновой С₁₅Н₃₁COOH, стеариновой С₁₇Н₃₅COOH) и ненасыщенных (олеиновой С₁₇Н₃₃COOH, линолевой С₁₇Н₃₁COOH). Жиры состоят главным образом из триглицеридов предельных кислот. Растительные жиры – масла (подсолнечное, соевое) – жидкости. В состав триглицеридов масел входят остатки непредельных кислот.

Жирам как сложным эфирам свойственна обратимая реакция гидролиза, катализируемая минеральными кислотами. При участии щелочей гидролиз жиров происходит необратимо. Продуктами в этом случае являются мыла – соли высших карбоновых кислот и щелочных металлов. Натриевые соли – твердые мыла, калиевые – жидкие. Реакция щелочного гидролиза жиров называется также омылением.