Карбонові кислоти, клас органічних сполук, що містять карбоксильну групу (карбоксил)
Залежно від природи радикала, пов'язаного з групою - COOH, К. к. Можуть належати до аліфатичного (жирного), Аліциклічні, ароматичного або гетероциклічного ряду. За кількістю карбоксильних груп в молекулі розрізняють одно-, дво- і багатоосновні (відповідно моно-, ди-і полікарбонові) кислоти. Крім того, К. к. Можуть бути насиченими (граничними) і ненасиченими (неграничними), що містять в молекулах подвійні або потрійні зв'язки.
Більшість К. к. Має тривіальні назви, багато з яких пов'язані з їх перебуванням в природі, наприклад мурашина, яблучна, валеріанова, лимонна кислоти. За Женевською номенклатурою найменування К. к. Виробляють від назв вуглеводнів з тим же числом атомів вуглецю, додаючи закінчення «ова» і слово «кислота», наприклад метанова кислота (мурашина), метанова кислота (оцтова) і т.д. Нерідко К. к. Розглядають як похідні вуглеводнів; наприклад, кислоту будови HC º С - COOH називають ацетіленкарбоновой кислотою.
Кислотні властивості обумовлені здатністю К. к. До дисоціації у водному розчині:
RCOOH Û RCOO- + H +.
Як правило, К. к. Слабкіше мінеральних. Константи дисоціації одноосновних насичених кислот жирного ряду при 25 ° С змінюються від 1,7 × 10-4 (мурашина кислота) до 1,3. 10-5 (вищі гомологи). Сила К. к. Істотно залежить також від електрофільності радикала, пов'язаного з карбоксилом. Введення електронегативний заступників (наприклад, NO2, CN, Cl) в положення, сусіднє з карбоксильною групою, різко підвищує кислотність, наприклад циануксусная кислота CNCH2COOH приблизно в 200 разів сильніше оцтової кислоти CH3COOH. У міру віддалення від карбоксилу вплив заступників слабшає. Дикарбонові кислоти сильніше монокарбонових, причому вплив одного карбоксилу на інший тим більше, ніж вони ближче розташовані один до одного. Так, в ряду кислот щавлева кислота HOOC-COOH сильніше малоновой кислоти HOOCCH2COOH, яка, в свою чергу, сильніше бурштинової HOOC (CH2) 2COOH, і т.д. Кислотність неграничних кислот вище, ніж граничних; вплив подвійного зв'язку тим сильніше, чим вона ближче розташована до карбоксилу. Так, акрилова кислота CH2 = CH-СООН в 4 рази сильніше пропионовой CH3-CH2-COOH. Ароматичні кислоти сильніше граничних аліфатичних (наприклад, константа дисоціації бензойної кислоти 6,5. 10-5).
К. к. - рідкі (наприклад, нижчі жирні кислоти) або тверді (наприклад, вищі жирні і ароматичні кислоти) речовини (див. Табл.). Нижчі члени насичених К. к. Жирного ряду добре розчинні у воді, середні члени (C4 - C10), а також ароматичні кислоти - обмежено, вищі жирні кислоти у воді не розчиняються; як і ароматичні кислоти, вони добре розчиняються в спирті, ефірі, бензолі.
Найбільш важливі хімічні властивості К. к. - здатність перетворюватися в похідні. При взаємодії з підставами К. к. Дають солі.
RCOOH + NaOH ® RCOONa + H2O.
При дії на К. к. Спиртів в присутності мінеральних кислот легко утворюються ефіри складні.
RCOOH + R'OH ® RCOOR '+ H2O;
при дії галогенангидридов мінеральних кислот (наприклад, PCl3, POCl3, SOCl2) - галогенангідриди К. к. RCOX (X - галоген). При нагріванні кислот з водовіднімаючих засобами виходять ангідриди К. к. (RCO) 2O. Галогенангідриди та ангідриди К. к. Застосовують як ацилують агенти. Відщеплення води від амонієвих солей К. к. (1) і реакція галогенангидридов з аміаком (2) приводять до амідів кислот:
1) RCOONH4 ® RCONH2 + H2O
2) RCOCI + 2NH3 ® RCONH2 + NH4CI.
Методи отримання К. к. Вельми багато. Окисленням первинних спиртів і альдегідів отримують До к. С тим же числом атомів вуглецю. Окислення кетонів супроводжується розривом зв'язку С-С; з циклічного кетону утворюються дикарбонові кислоти, наприклад адипінова кислота з циклогексанону:
Насичені вуглеводні можуть бути піддані деструктивному окисленню з утворенням суміші продуктів, в тому числі і карбонових кислот. Цим методом з 1 m парафіну зазвичай отримують близько 350 кг К. к. Окислення бічного ланцюга жирно-ароматичних вуглеводнів або багатоядерних ароматичних вуглеводнів приводить до ароматичних К. к .; наприклад, фталева кислота виходить окисленням о-ксилолу, нафталіну:
Деякі К. к. Отримують з природних продуктів. Так, лужним гідролізом (омиленням) жирів отримують солі вищих жирних кислот (мила) і гліцерин. Лимонну кислоту отримують з бадилля бавовника і із стебел махорки (після виділення з них нікотину). Багато К. к. Отримують зброджуванням вуглеводів у присутності бактерій певного виду (маслянокислое, молочнокисле, лимоннокисле і ін. Види бродіння).
К. к. Широко поширені в природі у вільному стані і у вигляді похідних (головним чином складних ефірів). Так, в летучому олії герані міститься пеларгонова кислота, в лимонах - лимонна. До складу тваринних і рослинних жирів і масел входять гліцериди вищих нормальних К. к. Жирного ряду, з яких переважають пальмітинова кислота. стеаринова кислота і олеїнова кислота.
К. к. Їх похідні, а також численні сполуки, що містять поряд з карбоксильною інші функціональні групи (наприклад, амінокислоти. Оксикислоти і ін.), Мають велике біологічне значення і знаходять різноманітне практичне застосування. Мурашину і оцтову кислоти, наприклад, застосовують при фарбуванні і друкуванні тканин; оцтову кислоту і оцтовий ангідрид - у виробництві ацетилцелюлози. Амінокислоти входять до складу білків. В медицині використовують саліцилову кислоту, n-аминосалициловую кислоту (ПАСК) і ін.
Вищі жирні К. к. Широко застосовують як сировину для виробництва мила. лаків і фарб. поверхнево-активних речовин, як емульгатори у виробництві каучуків, як пластифікатори у виробництві гум і ін. Адипінова кислота - один з вихідних продуктів у виробництві поліамідного волокна (нейлону), терефталевая - у виробництві поліефірного волокна (лавсану, терилена), полімерний нітрил акрилової кислоти (орлон) застосовують як синтетичне волокно, близьке за властивостями до натуральної вовни. Полімери й сополімери ефірів метакрилової кислоти використовують як органічне скло.
Деякі представники карбонових кислот і їх властивості