wzory skrócone Kwasy aromatyczne grupa arylowa połączona z grupą karboksylową. kwas benzoesowy

Transkrypt

1 KWASY KARBKSYLWE wzór ogólny wzory skrócone grupa karboksylowa Kwasy alifatyczne grupa alkilowa połączona z grupą karboksylową kwas propionowy kwas mrówkowy Kwasy aromatyczne grupa arylowa połączona z grupą karboksylową. kwas benzoesowy Kwasy tłuszczowe kwasy alifatyczne o długim łańcuchu węglowym, otrzymane w wyniku hydrolizy tłuszczów. kwas stearynowy hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 1

2 PHDNE KWASÓW KARBKSYLWYH Halogenki acylowe Bezwodniki kwasowe Estry Amidy Nitryle hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 2

3 NMENKLATURA KWASÓW KARBKSYLWYH Związki zawierające grupę H połączoną z atomem węgla mają ogólną nazwę kwas karboksylowy. Nazwy kwasów karboksylowych wywodzących się od węglowodorów acyklicznych, w których krańcowe grupy H 3 zostały zastąpione grupami H, tworzy się przez dodanie do nazwy macierzystego węglowodoru przyrostka owy (jedna grupa H) lub diowy (dwie grupy H) oraz wymienienie słowa kwas na początku nazwy H 3 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H kwas heptanowy HH 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H H 3 H=HH 2 H 2 H 2 H kwas heptanodiowy kwas hept-5-enowy hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 3

4 NMENKLATURA KWASÓW KARBKSYLWYH Alternatywne nazwy kwasów można utworzyć dodając przyrostek karboksylowy do nazwy szkieletu węglowego, z którym połączona jest grupa H (lub dikarboksylowy, jeśli są dwie grupy H, itd.); numeracja atomów węgla nie obejmuje atomu węgla grupy H. Nazwy te są zawsze stosowane w przypadku układów cyklicznych. H 3 H H kwas 2-metylocyklopentanokarboksylowy kwas cykloheks-2-enokarboksylowy H H H kwas naftaleno-1,3,6-trikarboksylowy hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 4

5 NMENKLATURA KWASÓW KARBKSYLWYH Dla acyklicznych kwasów mono- i dikarboksylowych zaleca się stosowanie nomenklatury omówionej w punkcie H 3 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H kwas heptanowy nazwa zalecana H 3 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H kwas heksanokarboksylowy nazwa niezalecana pochodne zawierające trzy i więcej grup H nazywa się stosując przyrostek trikarboksylowy, itd. H 3 HHH 2 HH 3 1 H H H 5 6 kwas heksano-2,3,5-trikarboksylowy hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 5

6 NMENKLATURA KWASÓW KARBKSYLWYH Zachowane zostały (i są zalecane) nazwy zwyczajowe następujących kwasów HH kwas mrówkowy H 3 H kwas octowy H 3 H 2 H kwas propionowy H 3 (H 2 ) 2 H kwas masłowy (H 3 ) 2 HH kwas izomasłowy 6 H 5 H kwas benzoesowy H 2 =HH kwas akrylowy 6 H 5 H=HH kwas cynamonowy (izomer E) H H kwas szczawiowy HH 2 H kwas malonowy HH 2 H 2 H kwas bursztynowy 6 hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW

7 NMENKLATURA KWASÓW KARBKSYLWYH Nazwy grup acylowych powstałych przez odjęcie H od grupy H wywodzi się z nazwy odpowiedniego kwasu: a) końcówkę owy zamienia się na oil (lub yl), gdy nazwa kwasu została utworzona według p. 2, b) końcówkę karboksylowy zamienia się na karbonyl, gdy nazwa kwasu została utworzona zgodnie z p. 3). W obu przypadkach pomija się słowo kwas. H H 3 H 3 H 2 Nazwy grup acylowych wywodzących się od nazw zwyczajowych kwasów karboksylowych: hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW H 3 H 2 H 2 H 2 H 2 metanoil*) etanoil*) propanoil*) heksanoil *) zalecane sąnazwy zwyczajowe H H 3 H 3 H 2 H 3 H 2 H 2 (H 3 ) 2 H formyl acetyl propionyl butyryl izobutyryl benzoil H 3 o-toluoil 2-naftoil ftaloil H 2 H 2 sukcynyl 7 (od kwasubursztynowego)

8 NMENKLATURA HALGENKÓW AYLWYH Pochodne kwasów karboksylowych, w których grupa hydroksylowa jest zastąpiona fluorowcem (najczęściej jest to chlor) nazywa się podając nazwę fluorowca (np. chlorek) przed nazwą grupy acylowej. H 3 l chlorekacetylu (chloreketanoilu) chlorekbenzoilu l H 3 H 2 l chlorekpropionylu (chlorekpropanoilu) l chlorekcyklopentanokarbonylu H 3 H 2 H 2 Br bromekbutyrylu (bromekbutanoliu) l l chlorekftaloilu hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 8

9 NMENKLATURA BEZWDNIKÓW KWASWYH Symetryczne bezwodniki kwasów karboksylowych nazywa się zastępując słowo kwas słowem bezwodnik. H 3 H 3 bezwodnikoctowy (bezwodniketanowy) H 3 H 2 H 2 H 3 bezwodnikpropionowy (bezwodnikpropanowy) Bezwodniki mieszane (zbudowane z reszt dwóch różnych kwasów monokarboksylowych) nazywa się wymieniając po słowie bezwodnik nazwy kwasów w kolejności alfabetycznej i oddzielając je łącznikiem. bezwodnikcykloheksanokarboksylowy H 3 H 2 H 3 bezwodnikoctowo-propionowy 6 H 5 H 3 bezwodnikbenzoesowo-octowy Bezwodniki cykliczne kwasów dikarboksylowych nazywa się tak samo, jak bezwodniki kwasów acyklicznych (lub jako układy heterocykliczne). hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW H 2 H 2 bezwodnikbursztynowy bezwodnikftalowy 9

10 NMENKLATURA SLI I ESTRÓW KWASÓW KARBKSYLWYH bojętne sole kwasów karboksylowych nazywa się wymieniając nazwę anionu karboksylanowego oraz nazwę kationu. Nazwy anionów powstałych po odjęciu protonu od grupy H tworzy się zamieniając w nazwie kwasu końcówkę -owy na końcówkę -an (lub -ian (po literze n). Wyjątkami są: mrówczan (H ) i maślan ( 3 H 7 ). bojętne sole kwasów karboksylowych nazywa się wymieniając nazwę anionu karboksylanowego oraz nazwę kationu. Nazwy anionów powstałych po odjęciu protonu od grupy H tworzy się zamieniając w nazwie kwasu końcówkę -owy na końcówkę -an (lub - ian (po literze n). Wyjątkami są: mrówczan (H ) i maślan ( 3 H 7 ). (H 3 ) 2 a H 3 (H 2 ) 5 K H 3 Na HNa 6 H 5 K 6 H 5 H=HNa dioctan wapnia heptanian potasu octan sodu mrówczan sodu benzoesan potasu cynamonian sodu 10 hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW

11 NMENKLATURA SLI I ESTRÓW KWASÓW KARBKSYLWYH bojętne estry kwasów karboksylowych nazywa w ten sam sposób, jak odpowiadające im sole z tym, że zamiast nazwy kationu wymienia się nazwę grupy alkilowej, arylowej, itd., która jest połączona z atomem tlenu grupy karboksylowej. H 2 H 5 H 3 H 3 H 3 H 2 2 H 5 H 3 H 2 H 2 H(H 3 ) 2 H 3 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H 3 6 H 5 6 H 5 H 2 ( 2 H 5 ) 2 mrówczan etylu (metanian etylu) octan metylu (etanian metylu) propionian etylu (propanian etylu) maślan izopropylu (butanian 1-metyloetylu) walerianian propylu (pentanian propylu) benzoesan fenylu malonian dietylu hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 11

12 NMENKLATURA AMIDÓW KWASWYH Nazwy monoacylowych pochodnych amoniaku o ogólnej budowie RNH 2 tworzy się: a) zmieniając przyrostek oil lub yl w nazwie (zwyczajowej lub systematycznej) acyklicznej grupy acylowej na przyrostek -amid lub b) zmieniając przyrostek karboksylowy w nazwie kwasu na przyrostek karboksyamid H NH 2 H 3 NH 2 H 3 H 2 H 2 H 2 H 2 NH 2 6 H 5 NH 2 formamid acetamid heksanoamid benzamid NH 2 H cykloheksanokarboksyamid hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 12

13 NMENKLATURA AMIDÓW KWASWYH H 3 N(H 3 ) 2 a) N,N-dimetyloacetamid b) N-acetylodimetyloamina 6 H 5 N(H 3 ) 2 a) N,N-dimetylobenzamid b) N-benzoilodimetyloamina N-Podstawione amidy nazywa się : a) wymieniając na początku nazwy amidu nazwy podstawników, b) traktując grupę acylową jako N-podstawnik odpowiedniej aminy. H 3 NH 6 H 5 N-fenyloacetamid N-acetyloanilina (acetanilid) 6 H 5 NHH 3 N-metylobenzamid N-benzoilometyloamina ykliczne imidy ( pochodne kwasów dikarboksylowych): 6 H 5 H 3 N 6 H 5 N-fenylo-N-metylobenzamid N-benzoilo-N-metyloanilina ftalimid NH H 2 H 2 NH sukcynoimid hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 13

14 METDY TRZYMYWANIA KWASÓW KARBKSYLWYH r 3 /H + /H 2 lub Na 2 r 2 7 /H + /H 2 ( t), KMn 4 /H 2 ( t), odczynnik Tollensa: (Ag + /H ) dla aldehydów H 3 H 3 HH 2 H alkohol izobutylowy 1. KMn 4 aq., t 2. H 3 H 3 H 3 HH kwas izomasłowy H 3 Na 2 r 2 7, H 2 S 4, H 2 t H N 2 p-nitrotoluen N 2 kwas p-nitrobenzoesowy już było H 3 H 3 H 3 HH 2 H 2 H 2 HH=H 2 3,7-dimetylookt-1-en [], 1. t 2. H 3 H 3 H 3 H 3 HH 2 H 2 H 2 HH + 2 kwas 2,6-dimetyloheptanowy hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW []: KMn 4 Na 2 r 2 7 / H 2 S 4 14

15 METDY TRZYMYWANIA KWASÓW KARBKSYLWYH już było H NaBr 2. H 3 keton cyklopropylowo-metylowy H + HBr 3 kwas cyklopropanokarboksylowy hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 15

16 METDY TRZYMYWANIA KWASÓW KARBKSYLWYH H 3 H 2 H 2 H 2 N cyjanekbutylu 1. H 2, NaH, t 2. H 3 H 3 H 2 H 2 H 2 H kwas walerianowy (pentanowy) 2 N H 2 N H 2, H 2 S 4 cyjanekp-nitrobenzylu t 2 N kwas p-nitrofenylooctowy H 2 H H 3 H 3 l H 3 chlorektert-butylu 1. Mg / Et , 3. H 3 H 3 H 3 H H 3 kwas 2,2-dimetylopropanowy bromobenzen Br 1. Mg / Et , 3. H 3 hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW H kwas benzoesowy 16

17 METDY TRZYMYWANIA KWASÓW KARBKSYLWYH KWASY KARBKSYLWE PHDZENIA NATURALNEG H H kwas mrówkowy H 3 (H 2 ) 2 - kwas walerianowy H H 3 H kwas octowy 17 hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW

18 WŁAŚIWŚI FIZYZNE KWASÓW KARBKSYLWYH Kwasy alifatyczne o prostych łańcuchach węglowych do 6 atomów węgla w cząsteczce bezbarwne ciecze o ostrym, nieprzyjemnym zapachu Mają wyższe temperatury wrzenia niż alkohole o porównywalnej masie cząsteczkowej kwas propionowy temp. wrz. 141º H 3 H 2 H butan-1-ol temp. wrz. 118º H 3 H 2 H 2 H 2 H 18 hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW

19 KWASWŚĆ KWASÓW KARBKSYLWYH STAŁA RÓWNWAGI REAKJI DYSJAJI Miara kwasowości kwasów karboksylowych pk a = log K a hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 19

20 WPŁYW BUDWY KWASU KARBKSYLWEG NA JEG KWASWŚĆ pk a kwas mrówkowy H 2 H 3.68 kwas octowy H 3 2 H 4.74 kwas propionowy H 3 H 2 2 H 4.85 kwas masłowy H 3 H 2 H 2 2 H 4.80 pk a kwas octowy kwas chlorooctowy kwas dichlorooctowy kwas trichlorooctowy H 3 2 H 4.74 lh 2 2 H 2.82 l 2 H 2 H 1.30 l 3 2 H 0.70 pk a kwas 2-chloromasłowy H 3 H 2 Hl 2 H 2.85 kwas 3-chloromasłowy H 3 HlH 2 2 H 4.05 hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 20

21 WPŁYW BUDWY KWASU KARBKSYLWEG NA JEG KWASWŚĆ pk a Kwas benzoesowy 6 H 5 2 H 4.18 Kwas p-chlorobenzoesowy p l 6 H 4 2 H 4.00 Kwas m-chlorobenzoesowy m l 6 H 4 2 H 3.80 Kwas p-nitrobenzoesowy p N 2 6 H 4 2 H 3.40 Kwas o-chlorobenzoesowy o l 6 H 4 2 H 2.90 pk a Kwas p-hydroksybenzoesowy p H 6 H 4 2 H 4.59 Kwas benzoesowy 6 H 5 2 H 4.18 Kwas m-hydroksybenzoesowy m H 6 H 4 2 H 4.08 Kwas o-hydroksybenzoesowy o H 6 H 4 2 H 2.98 pk a Kw. Benzoesowy 6 H 5 2 H 4.18 Kw. o-hydroksybenzoesowy o H 6 H 4 2 H 2.98 Kw. o-chlorobenzoesowy o l 6 H 4 2 H 2.90

22 REAKJE KWASÓW KARBKSYLWYH hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 22

23 REAKJE KWASÓW KARBKSYLWYH octan sodu kwas octowy Reakcja w twardej wodzie (Mg 2+ ) sól wapniowa kwasu tłuszczowego hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 23

24 REAKJE KWASÓW KARBKSYLWYH H 3 (H 2 ) 2 H + Sl 2 H 3 (H 2 ) 2 l + S 2 + Hl kwas masłowy chlorektionylu chlorekbutanoilu(butyrylu) H l + Pl 5 + Pl 3 + Hl N 2 kwas p-nitrobenzoesowy N 2 chlorekp-nitrobenzoilu hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 24

25 REAKJE KWASÓW KARBKSYLWYH kwas karboksylowy alkohol ester kwas octowy etanol octan etylu kwas ftalowy ftalan dimetylu hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 25

26 DWRAALNŚĆ ESTRYFIKAJI FISHERA * Skład mieszaniny 1 mol kwasu octowego / 1 mol etanolu w stanie równowagi: hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 26

27 REAKJE KWASÓW KARBKSYLWYH kwas fenylooctowy 2-fenyloetanol H H 2 + (H 3 ) 2 H 2 H kwas butanodiowy (bursztynowy) t H 2 H 2 bezwodnikbutanodiowy + H 3 H hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 27

28 WZGLĘDNA REAKTYWNŚĆ PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH chlorki kwasowe R l bezwodniki R R(R') estry R R' amidy R NH 2 sole R hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 28

29 WZAJEMNE PRZEKSZTAŁENIA PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH chlorki kwasowe R l bezwodniki R R(R') estry Sl 2 R R' amidy R NH 2 sole R hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 29

30 WZAJEMNE PRZEKSZTAŁENIA PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH PRZEKSZTAŁANIE HLRKÓW KWASWYH REAKJA SHTTENA-BAUMANNA hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 30

31 WZAJEMNE PRZEKSZTAŁENIA PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH REAKJA BEZWDNIKÓW KWASWYH To już było kwas octowy hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 31

32 WZAJEMNE PRZEKSZTAŁENIA PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH PRZEKSZTAŁANIE ESTRÓW TRANSESTRYFIKAJA mrówczan etylu cykloheksyloamina N-cykloheksyloformamid hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 32

33 WZAJEMNE PRZEKSZTAŁENIA PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH PRZEKSZTAŁANIE AMIDÓW 1º W NITRYLE 4 H 9 NH 2 + Sl 2 4 H 9 N + S Hl heksanoamid heksanonitryl hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 33

34 HYDRLIZA PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH HLRKÓW KWASWYH l H 2 H BEZWDNIKÓW KWASWYH H 3 H 3 H 2 H 3 H 34 hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW

35 HYDRLIZA PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH HYDRLIZA ETRÓW 2 H 5 Hl, H 2 H + 2 H 5 H hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 35

36 HYDRLIZA PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH AMIDÓW hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 36

37 HYDRLIZA PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH NITRYLI 37 hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW

38 REDUKJA PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH 38

39 REAKJE PHDNYH KWASÓW KARBKSYLWYH ZE ZWIĄZKAMI METALRGANIZNYMI hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 39

40 REAKJE KWASÓW KARBKSYLWYH I IH PHDNYH ZWIĄZANE Z BENŚIĄ ATMÓW H REAKJA HELLA-VLHARDA-ZIELIŃSKIEG kwas masłowy hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 40

41 REAKJE KWASÓW KARBKSYLWYH I IH PHDNYH ZWIĄZANE Z BENŚIĄ ATMÓW H KNDENSAJA LAISENA ester -ketoester hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 41

42 REAKJE KWASÓW KARBKSYLWYH I IH PHDNYH ZWIĄZANE Z BENŚIĄ ATMÓW H PLANWANIE SYNTEZY Z WYKRZYSTANIEM KNDENSAJI LAISENA hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 42

43 KRZYŻWA KNDENSAJA LAISENA reakcja między dwoma różnymi estrami hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 43

44 WEWNĄTRZZĄSTEZKWA KNDENSAJA LAISENA reakcja Dieckmanna hemia rganiczna, dr inż. Ewa Mironiuk-Puchalska, Whem PW 44