13. Kwasy karboksylowe.
(konwersatorium, gr. D1 – Chemia, II rok, 2011/2012Z)
Zagadnienia
a) Nazewnictwo systematyczne i zwyczajowe kwasów karboksylowych i ich soli.
b) Struktura grupy karboksylowej. Wiązania wodorowe w cząsteczkach kwasów karboksylowych. Wpływ
podstawienia kwasów alifatycznych oraz aromatycznych (w szczególności pochodnych kwasu
benzoesowego) na stopień ich kwasowości.
c) Otrzymywanie kwasów karboksylowych: a) utlenianie alkoholi I-rz. lub aldehydów (→kwasy alifatyczne;
/np. Na
2
Cr
2
O
7
/H
2
SO
4
lub KMnO
4
/); b) utlenianie łańcuchów bocznych alkilobenzenów zawierających I lub
II-rz. grupy alkilowe (→pochodne kwasu benzoesowego /Na
2
Cr
2
O
7
, H
2
SO
4
, ogrzew. lub KMnO
4
, H
2
O,
ogrzew.); c) utleniające rozszczepienie wiązania C=C w alkenach posiadających przynajmniej jeden
winylowy atom wodoru (→kwasy karboksylowe lub mieszanina kw. karboksylowego i ketonu /stęŜ.
KMnO
4
, ogrzew./); d) ozonoliza lub utlenianie alkinów (1. O
3
, 2. H
2
O lub stęŜ. KMnO
4
); e) kwasowa lub
zasadowa hydroliza nitryli (H
+
/H
2
O, lub
-
OH/H
2
O); f) karboksylowanie związków Grignarda (CO
2
).
d) Reakcje kwasów karboksylowych: a) deprotonowanie (→sole kwasów karboksylowych); b) redukcja do
alkoholi I-rz. (1. LiAlH
4
, 2.H
3
O
+
lub BH
3
·THF); c) redukcja do aldehydów (1. SOCl
2
,
2. LiAl[OC(CH
3
)
3
]
3
H); d) alkilowanie kwasów z utworzeniem ketonów (1. R−Li (2 mole), 2. H
3
O
+
);
e) substytucja nukleofilowa w grupie acylowej [→chlorki kwasowe /SOCl
2
lub (COCl)
2
/; →bezwodniki
kwasowe /chlorek kwasowy+kwas karboksylowy lub anion karboksylanowy/; →estry /kwas
karboksylowy+alkohol, kat. H
+
(estryfikacja Fischera, mechanizm!) lub anion karboksylanowy+alifatyczny
halogenek I-rz. (S
N
2)/; →amidy /kwas karboksylowy+amoniak lub amina, wysoka temperatura – metoda
małoefektywna i rzadko stosowana/]; f) substytucja elektrofilowa w kwasach aromatycznych;
g) α-bromowanie – reakcja Hella-Volharda-Zielinskiego (reakcja HVZ; przykład substytucji w pozycji α
/Br
2
, PBr
3
/).
Zadania
1. Nazwij poniŜsze związki.
a)
b)
c)
d)
f)
g)
e)
Br
O
OH
O
OH
COOH
COOH
COOH
NO
2
H
3
C
Br
COOH
HOOC
Mg
2
COO
COO
O
OH
Ph
2. Narysuj wzory strukturalne następujących związków.
a) kwas chlorooctowy
b) kwas ftalowy
c) kwas bursztynowy
d) mrówczan magnezu
e) benzoesan sodu
f) kwas acetylooctowy
3. Uszereguj poniŜsze związki w kolejności rosnącej kwasowości.
a)
b)
c)
d)
e)
g)
f)
O
OH
CH
3
OH
O
OH
Cl
OH
O
OH
Cl
Cl
O
OH
Cl
O
4. W kaŜdej z podanych grup ułóŜ związki w szeregu malejącej kwasowości.
I. a) kw. p-toluenosulfonowy b) kw. octowy c) kw. bromooctowy;
II. a) kw. benzoesowy b) kw. o-nitrobenzoesowy c) kw. m-nitrobenzoesowy
III. a) kw. p-metylobenzoesowy b) kw. p-chlorobenzoesowy c) kw. p-aminobenzoesowy
5. W kaŜdej z podanych par związków wskaŜ silniejszą zasadę.
a) CH
3
COO
-
, ClCH
2
COO
-
;
b) acetylenek (etynid) sodu, octan sodu;
c) octan sodu, etanolan sodu.
