Реферат: Лекционный курс для учащихся дневного отделения Составила

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ


УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ГОМЕЛЬСКОГО

ОБЛИСПОЛКОМА


УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ КУЛИНАРИИ


ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ


ЛЕКЦИОННЫЙ КУРС


для учащихся дневного отделения


Составила

преподаватель химии Т.А.Суханькова


2 - 91 01 01 Производство продукции

и организация общественного

питания


Гомель, 2008г.




СОДЕРЖАНИЕ

СПИРТЫ

3

Предельные одноатомные спирты

4-8

Многоатомные спирты

9-12




КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

12

Одноосновные карбоновые кислоты

13-19

Непредельные карбоновые кислоты

19-21

Ароматические карбоновые кислоты

21-22

Двухосновные карбоновые кислоты

23-26




УГЛЕВОДЫ

26

Моносахариды

27-32

Дисахариды

32-35

Полисахариды

36-40




ЖИРЫ

40-49




МЫЛА

49-50




БЕЛКИ

51-63




ФЕРМЕНТЫ

63-67




ВИТАМИНЫ

68-71




ОРГАНИЧЕСКИЕ ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ

71

Консерванты в пищевой промышленности

74-75

Антиоксиданты

75-76

Пищевые красители

76-84

Органические заменители сахара

84-86

Пряности

86-88

Желирующие вещества

88-89

Эмульгаторы

89

Пенообразователи

90

Загустители

90

Стабилизаторы

90

Душистые вещества

91

Еда завтрашнего дня

91-95










^ ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ

по теме: «СПИРТЫ»


Спирты - это производные углеводородов, содержащие в молекуле 1 или несколько гидроксильных групп –ОН у насыщенных атомов углерода.


^ Общая формула: R – (ОН)n


Классификация:

По строению радикала:

предельные спирты ( алканолы) – производные предельных углеводородов алканов

Например, СН3ОН- метанол

непредельные спирты – производные непредельных углеводородов алкенов (алкенолы) и алкинов (алкинолы)

Например, СН2= СН – СН2ОН – аллиловый, пропен-2-ол-1

НС=С – СН2ОН – пропангиловый, пропин-2-ол-1

ароматические – производные ароматических углеводородов Аренов

Например, бензиловый спирт



По количеству групп –ОН:


1. Одноатомные (n=1)

Например, СН3 – СН2 – ОН - этиловый спирт, этанол

2. Двухатомные (n=2)

Например, СН2 – СН2 – этиленгликоль, этандиол-1,2

ОН ОН

3. Трёхатомные (n=3)

Например, СН2 – СН– СН3 - глицерин, пропантриол-1,2,3

ОН ОН ОН

Многоатомные (n>3)

Например, СН2ОН – (СНОН)4 – СН2ОН – сорбит


! АТОМНОСТЬ определяется количеством групп –ОН.


По расположению –ОН групп у одноатомных спиртов:

1. первичный : СН3 – ( СН2)3 – ОН – бутанол-1

2. вторичный: СН3 – СН2 – СН – СН3 – бутанол-2


ОН

3. третичный: СН3



СН3 – С – СН3 – 2- метилпропанол-2




ОН


ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОДНОАТОМНЫЕ СПИРТЫ

- это производные предельных углеводородов - алканов, в которых 1 атом водорода (Н) замещен на гидроксильную группу –ОН.

^ Общая формула: СnН2n+1OH


Гомологический ряд:


Формула

Номенклатура

Историческая

Заместительная (международная, ИЮПАК)

Радикально-функциональная (рациональная)

СН3ОН

карбинол, древесный спирт

метанол

метиловый спирт

С2Н5ОН

винный спирт

этанол

этиловый спирт

С3Н7ОН




пропанол

пропиловый спирт

С4Н9ОН

бутанол

бутиловый спирт

С5Н11ОН

пентанол

пентиловый спирт

С6Н13ОН

гексанол

гексиловый спирт

С7Н15ОН

гептанол

гептиловый спирт

С8Н17ОН

октанол

октиловый спирт

С9Н19ОН

нонанол

нониловый спирт

С10Н21ОН

деканол

дециловый спирт



Правила номенклатуры:

Найти самую длинную цепь, содержащую – ОН группу

Пронумеровать, начиная от атома углерода (С), к которому присоединена группа

– ОН

Назвать алкан самой длинной цепи

Обозначить группу – ОН окончанием ол

Цифрой указать положение группы – ОН.



Виды изомерии:

Метанол и этанол изомеров не имеют

Изомерия углеродного скелета:

Например, бутанол С4Н9ОН имеет 2 изомера:

1) СН3 – СН2 – СН2 – СН2ОН - бутанол-1

2) СН3 – СН – СН2ОН - 2- метилпропанол-1



СН3

Изомерия положения группы - ОН:

Например, пропанол С3Н7 ОН имеет 2 изомера:

1) СН3 – СН2 – СН2ОН - пропанол-1

2) СН3 – СН – СН3 - пропанол-2



ОН

Межклассовая изомерия :

Например, вещество составом С3Н8О имеет 2 изомера:

1) С3Н7ОН - пропанол

2) СН3 – О – С2Н5 – метилэтиловый эфир


Физические свойства:

спирты с количеством атомов С1 – С11 - жидкости, а с С12 – твёрдые вещества;

с повышением количества атомов углерода растворимость спиртов уменьшается;

спирты легче воды;

молекулы спиртов ассоциированы вследствие возникновения между ними водородных связей:


R R R - ассоциаты



О - Н … О – Н … О - Н


Поэтому спирты имеют высокие температуры кипения, хорошо растворимы в воде

СН3ОН- t кип =65°С

С2Н5ОН- t кип =78°С


^ Получение спиртов:

1. Гидролиз сложных эфиров:

t, H2SO4

СН3 – СОО – С2Н5 + Н2О → С2Н5ОН + СН3СООН

этилацетат эт спирт укс. к-та

2. Брожение :

f дрожжей

С6Н12О6 → 2 С2Н5ОН + 2СО2 ↑

глюкоза эт. спирт

3. Из галогенопроизводных:

t

С2Н5Сl + NаОН → С2Н5ОН + NaCl

хлорэтан

4. Гидратация алкенов:

Н3РО4, t=300°С

Н2С=СН2 + Н2О → С2Н5ОН

этен

5. Восстановление альдегидов:

Ni

СН3СОН + Н2 → С2Н5ОН

ацетальдегид

6. Промышленный способ получения спиртов:

250атм,300°С,каt (ZnO,CuO,Cr2O3)

СО + Н2 → СН3ОН

синтез газ метанол

Химические свойства:

Н



Н – С – Н – Оδ-… Нδ+



Н

Кислород более электроотрицателен, чем водород, поэтому электронная плотность смещается от водорода к кислороду О ← Н . На атоме кислорода накапливается частично отрицательный заряд, а на атоме водорода – положительный .

Т.к. спирты содержат группу ОН, то они должны проявлять основные свойства, а т.к. электронная плотность смещается от водорода к кислороду О ← Н – Н+ , то - кислотные




^ Реакции, доказывающие, что спирты могут реагировать как кислоты:

Замещение на атом металла:

2С2Н5ОН + 2 Nа → 2 С2Н5ОNа + Н2 ↑ – качественная реакция

этилат натрия

Натрий реагирует с этиловым спиртом не так энергично, как с во­дой, поэтому спирт часто используют в лаборатории для уничтожения остат­ков натрия.


Соли спиртов называются алкоголятами.


Замещение на радикал – дегидратация:

Н2SО4, t>140°С

С2Н5ОН + С2Н5ОН → С2Н5 – О - С2Н5 + Н2О

диэтиловый эфир

С2Н5ОН + Н2SО4 → С2Н4 + Н2О + Н2SО4

конц.

Этерификация ( от лат ether- эфир )

t>140°С

С2Н5ОН + НОSО3Н ↔ Н3С – СН2 – О – SО3Н + Н2О

гидролиз этиловый эфир

сложных эфиров серной кислоты


^ Реакции, доказывающие, что спирты могут реагировать как основания:


Замещение на атом галогена:

к-та, t

С2Н5ОН + НВr → C2Н5Вr + Н2О

бромэтан

Отщепление группы ОН:

Н2SО4, t=170°С

С2Н5ОН → Н2С=СН2 + Н2О


Реакции, происходящие в радикале:

Вr

к-та, t

1. 2 СН3 – СН2 – ОН + 3Вr2 → 2 Вr – С – СН2ОН + 3 НВr


Вr

трибромэтан (нарколан)

2. Качественная реакция на метанол:

СН3 – СН2 – ОН + I2 → CH3COH + 2HI

йодная



настойка

CH3COH + 3I2 → CI3COH + 3HI


CI3COH + NaOH → CHI3 ↓+ HCOONa

водный йодоформ

раствор (осадок жёлтого цвета)

Окисление:

первичных спиртов:

С2Н5ОН + [O] → СН3СОН + Н2О

ацетальдегид

вторичных спиртов:

t

СН3 – СН – СН3 + [O] → СН3 – С – СН3 + Н2О

‌

ОН О

ацетон

третичных спиртов:

СН3

t

СН3 – С – ОН + [O] → СН3 – С – СН3 + НСООН + Н2О



СН3 О

ацетон

Горение:

t

С2Н5ОН + 3О2 → 2СО2 ↑ + 3Н2О


^ Отдельные представители

МЕТАНОЛ

СН3ОН - бесцветная жидкость с характерным запахом, температура кипения 64,7 °С. Второе название – древесный спирт, т.к. получают перегонкой древесины. Яд! При попадании внутрь повреждают сетчатку глаза, вызывают гибель зрительного нерва и потерю зрения. Доза до 20 мл смертельна. Виной тому — ещё более ядо­витый формальдегид СН2О, который образуется в организме при окислении метанола. Как ни странно, но при отрав­лении метанолом противоядием слу­жит... этиловый спирт. Дело в том, что в организме различные спирты превра­щаются в альдегиды под действием одного и того же фермента — алкогольдегидрогеназы, отщепляющей от алкоголя водород. Это вещество используется в про­изводстве ядохимикатов и лекарст­венных препаратов.


ЭТАНОЛ

С2Н5ОН – бесцветная жидкость с характерным запахом, температура кипения 73,8 °С. Второе название – винный спирт. Горюч. Смешивается с водой в любых соотношениях. «Чистый спирт» - 96 %-ный. Формула винного, или этилового, спирта (этанола) С2Н5ОН, несомнен­но, знакома многим даже совершен­но далёким от химии людям. Это со­единение, которое образуется при ферментативном брожении крахма­ла, глюкозы и фруктозы, в быту назы­вают просто спиртом. Получение вина путём сбражива­ния виноградного сока было освоено людьми уже несколько тысячелетий назад. Однако чистый спирт, содер­жащий лишь незначительное количе­ство воды, выделили при перегонке вина только в XIII в. В Средние века стали известны многие свойства вин­ного спирта, например горючесть (одно из его латинских названий — aqua ardens, что в переводе означает «огненная вода») и способность из­влекать из листьев, плодов и корень­ев содержащиеся в них биологически активные вещества и красители (по­лученные растворы в быту называют настойками). Алхимик Арнальдо из Вилановы упоминает спирт в числе медикаментов и противоядий. Слово «спирт» происходит от древ­него латинского названия этого веще­ства — spiritus vini («дух вина»). Этот термин до сих пор используется в ме­дицине при записи рецептов. В XVI в. в западноевропейских языках, а в XVIII в. и в русском у винного спирта появилось новое название — алкоголь (араб. «ал-кугул»). Безводный (абсолютный) этило­вый спирт был впервые получен лишь в 1796 г. российским химиком Товием Егоровичем Ловицем и немец­ким учёным Иеремией Вениамином Рихтером. Для этой цели они приме­няли вещества, связывающие воду, например оксид кальция (негашё­ную известь). Абсолютный спирт лег­ко поглощает влагу воздуха, поэтому его хранят в плотно закрытых со­судах.

Метиловый и этиловый спирты могут быть использованы для решения продовольст­венной проблемы, для приготовления на их основе пищевого продукта, получаемого при помощи одноклеточного белка. Использование метанола в качестве горючего и других производственных целей сопряжено с рядом трудностей, связанных с токсичностью и достаточно высокой летучестью этого вещества. Метанол- сильный яд нервной системы. Он обладает способностью накапливаться в организме. При попадании в организм в ко­личестве 5-10мл (1-2 чайных ложки) метанол вызывает поражение зрительного нерва, приводящее к полной слепоте. Опасность метанола усиливается из-за его свойства с эта­нолом по внешнему виду и запаху. С2Н5ОН считается наименее токсичным из неразветв-ленных спиртов. Тем не менее С2Н5ОН уносит ежегодно более человеческих жизней, чем любое другое химическое вещество.

В последние десятилетия рост потребления спиртного и его последствия стали гло­бальной проблемой. Обострились и связанные с этим последствия, т. к. алкоголь не толь­ко является мощным криминогенным фактором, но и вызывает рост соматической, нев­рологических и психологических заболеваний, отрицательно влияет на потомство. Уче­ными установлено, что нормальный уровень содержания С2Н50Н в организме составляет всего лишь 0,018%. Он обусловлен естественными процессами бактериального брожения в кишечнике, т. е. спирт в организме- это один из отходов внутренних биохимических процессов, который организму приходится непрерывно утилизировать. Следовательно, потребляя алкогольные напитки, человек привносит в организм химическое вещество, которое является в нем лишним даже в самых малых количествах. Тем самым он пере­гружает системы организма, ответственные за выделения этого вещества, что сказывается на нервной системе и функционировании внутренних органов. При этом наибольшая на­грузка ложится на печень. У большинства пьющих и у всех хронических алкоголиков по­ражена печень. В ней разрушается 95% поступившего алкоголя. Воздействие алкоголя на клетки печени ведет к излишнему увеличению активности ферментов, что отрицательно сказывается на функционировании клеток. Следует заметить, что этиловый спирт распа­дается в организме до конечных продуктов СО2 и Н2О лишь в том случае, если количест­во его невелико (не более 20г. в сутки). Если эта доза превышается, то в организме нака­пливается избыток как самого этилового спирта, так и продуктов его распада. Это ведет к целому ряду побочных отрицательных эффектов, повышенному образованию жира и на­копления его в клетках печени, накоплению перекисных соединений, способные разру­шать клеточные мембраны, в результате чего содержимое клетки «вытекает» через обра­зовавшиеся поры, и другим весьма нежелательным явлениям, вся совокупность которых приводит к разрушению печени- циррозу - гибель клеток печени, замену их клетками соединительной ткани. По мнению зарубежных исследователей, такой финал гарантируется человеку, употреб­ляющему более 180 г алкоголя в сутки, а при дозе от 60 до 100 г опасность поражения печени считается достаточно высокой. Психическая и физическая зависимость от этано­ла сопровождается глубокой перестройкой обменных процессов развитием соматических и неврологических нарушений. Чувствительность человека к токсическому воздействию алкоголя тем выше, чем он моложе. Так, для детей смертельная доза алкоголя около З на 1кг массы тела, для подростков 4-5 г . Подсчитано, что систематическое употребление алкоголя сокращает жизнь на 10 лет, а хронические алкоголики живут в среднем на 10-15 лет меньше людей, не злоупотребляющих спиртными напитками. С точки зрения эколо­гии человека, воздействие алкоголя необходимо рассматривать не только в связи с опас­ностью развития заболеваний печени и нервной системы. Систематическое употребление алкоголя является фактором, который при любых дозах потребления этого химического вещества будет сказываться на здоровьи популяции. Неумеренное потребление алкогольных напитков приводит к алкоголиз­му — физической и психологической зависимости человека от винного спирта. По своему химическому механизму алкоголизм представляет со­бой частный случай наркотической зависимости, т. е. нарушения тех или иных звеньев обмена веществ. В малых дозах винный спирт постоянно при­сутствует в организме, но в этом нет ничего страшного, потому что фер­ментативные системы поддерживают равновесие между этанолом и про­дуктом его окисления — сильным ядом ацетальдегидом СН3СНО, который обезвреживается печенью. А вот если алкоголя выпито много, в организ­ме образуется избыток ацетальдегида, и печень трудится без устали до тех пор, пока в конце концов не восстанавливается равновесие. Но та­кая нагрузка на печень очень часто приводит к серьёзным заболеваниям.


МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ

- производные углеводородов, к молекулах которых 2 и более атомов водорода замещены на гидроксильные группы ОН.

Двухатомные спирты

- производные углеводородов, к молекулах которых 2 атома водорода замещены на гидроксильные группы ОН.

2-е название диолы.

Общая формула: СnН2n(OH)2

Двухатомные спирты называют гликоли – от греч. «glikos» - сладкий, а большинство представителей имеют сладковатый вкус.

^ Гомологический ряд:

С2Н4(ОН)2 – этандиол, этиленгликоль

С3Н6(ОН)2 – пропандиол

С4Н8(ОН)2 – бутандиол и т.д.

Правила номенклатуры и изомерия те же, что и у одноатомных спиртов.


Физические свойства (на примере этиленгликоля):

бесцветная вязкая жидкость

ядовита

неограниченно растворима в воде

не замерзает при низкой температуре (антифризы)

tпл = - 12°С

tкип = - 197°С

ρ= 1,43г/мл


Способы получения:

1. Окисление алкенов:

Реакция Вагнера

КМnО4

схема: Н2С=СН2 + [O] + Н2О → СН2ОН

тен СН2ОН

этиленгликоль (этандиол-1,2)

уравнение:

3Н2С=СН2 + 2 КМn О4 + 4Н2О → 3 СН2ОН + 2 Мn О2 + 2 КОН

этен

СН2ОН

этиленгликоль (этандиол-1,2)

2. Хлорирование алкенов с последующим окислением:

Н2С=СН2 → СН2Сl – CH2Cl → CH2OH – CH2OH

Голландский химик Дейман обнаружил, что при действии хлора на этилен образуется маслянистая жидкость, названная впослед­ствии «маслом голландских алхимиков» CH2Cl—CH2Cl (1,2-дихлорэтан). Благодаря этой интересной особенности этилен долгое время име­новали «маслородным газом» (лат. gas olefiant), а его гомологи (алкены) получили название олефины.

^ Химические свойства:

Со щелочными металлами с выделением водорода

CH2OH – CH2OH + 2Nа → CH2ONa – CH2ONa + H2 ↑

гликолят натрия

Образование эфиров

CH2OH – CH2OH + 2 С2Н5ОН → CH2OС2H5 – CH2OС2H5 + 2 Н2О

диэтилгликолят

Взаимодействие с галогеноводородами

CH2OH – CH2OH + НСl → CH2Cl – CH2Cl + 2 Н2О

дихлоргликолят

Взаимодействие со щелочами

CH2OH – CH2OH + 2 NaOH → CH2ONa – CH2ONa + 2 H2O

гликолят натрия


5. Взаимодействие с галогенами:

C2H5OH + 4Сl2 → CCl3 – CОН + 5 НСl

хлораль

( трихлоруксусный )

альдегид

К

ачественная реакция на гликоли




2 СН2ОН

+ Cu(ОН)2 ↓ →

СН2ОН

осадок голубого

цвета прозрачный раствор

тёмно-синего цвета

гликолят меди


Трёхатомные спирты


- производные углеводородов, к молекулах которых 3 атома водорода замещены на гидроксильные группы ОН.

2-е название триолы.


^ Общая формула: СnН2n-1 (OH)3


Гомологический ряд:

С3Н5(ОН)3 – пропантриол, глицерин

С4Н7(ОН)3 – бутантриол и т.д.

Правила номенклатуры и изомерия те же, что и у одноатомных спиртов.


Физические свойства (на примере глицерина):

бесцветная вязкая сиропоподобная жидкость

2. сладкий на вкус

3. неограниченно растворима в воде

нелетуч

tпл = 17°С

tкип = -290°С

ρ= 1,26 г/мл


Способы получения:

омыление жиров

из пропилена

[O] +Н2 Н2О2

СН2=СН – СН3 → СН2= СН – СОН → СН2=СН – СН2ОН → СН2ОН – СНОН – СН2ОН


Химические свойства:

для трёхатомных спиртов характерны все химические свойства, характерные для одноатомных спиртов

нитрование

СН2 – ОН СН2 – О – NО2

Н2SО4

СН – ОН + 3 НОNО2 → СН – О – NО2 + 3 Н2О




СН2 – ОН СН2 – О – NО2

глицерин тринитроглицерин

t

3. СН2(ОН)СН(ОН)СН2ОН  СН2=СНСНО+2Н2О.

акролеин

С акролеином СН2=СНСНО (пропеналь) знакомы все хозяйки, даже если они никогда не слышали этого слова. Акролеин образуется при термическом разложении глице­рина — продукта распада жиров. Это и есть то самое вещество, которое своим резким удушливым запахом оповещает всех вокруг о том, что пи­ща пригорела.


Применение:

в качестве взрывчатого вещества для приготовления динамита

в косметологии

в полиграфии

в кожевенной промышленности

в приготовлении антифризов (незамерзающие смеси для моторов водяного охлаждения)

1 %-ный раствор нитроглицерина - сосудорасширяющее средство


Другие спирты:

Аллиловый спирт СН2=СН – СН2 – ОН – жидкость с запахом розы, сочетает свойства непредельности со свойствами гидроксильной группы. Сложные эфиры аллилового спирта служат мономерами для производства высокомолекулярных материалов.

β-фенилэтиловый спирт С6Н5СН2СН2ОН – жидкость с запахом розы. Является главной составной частью розового масла. Может быть получен и синтетически. Находит применение в парфюмерии.

Ментол С10Н19ОН- твёрдое вещество с запахом мяты. Содержится в мятном масле. Ментол — кристаллическое вещество с запахом мяты и приятным холодящим вкусом. В качестве ароматизатора его добав­ляют в зубные пасты, жевательные ре­зинки. Кроме того, это действующее начало некоторых лекарственных пре­паратов, например валидола — рас­твора ментола в ментиловом эфире изовалериановой кислоты. Это лекар­ство снимает приступы стенокардии, расширяя кровеносные сосуды.

Формула ментола: СН3


СН

⁄ \

Н2С СН2



Н2С СНОН

\ ⁄

СН


СН

⁄ \

СН3 СН3

4-х атомные спирты называются эритритами.


۩ Интересно знать

^ ЭТИЛЕН В ОВОЩЕХРАНИЛИЩЕ

В незначительном количестве этилен содержится во многих тканях рас­тений, но больше всего его в плодах, где он образуется в результате рас­пада некоторых карбоновых кислот (линолевой кислоты) и аминокислот (метионина, аланина) под действием различных ферментов. Как оказалось, этилен способствует созреванию плодов и вызывает опадение листьев. На­иболее активно он вырабатывается в период созревания: так, 1 кг зелё­ных яблок выделяет около 130 мл этого газа, в то время как 1 кг спелых плодов — 110 мл, а перезрелых — всего 10 мл. Механизм физиологиче­ского действия этилена ещё до конца не изучен, однако предполагается, что он участвует в активации некоторых ферментов растений.

Если ввести в атмосферу овощехранилища небольшое количество эти­лена, плоды будут созревать быстрее. И наоборот, чтобы сохранить спе­лые плоды в течение длительного времени, надо почаще проветривать ово­щехранилища, удаляя не только тепло, которое выделяют овощи и фрукты при хранении, но и образующийся этилен.


^ ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ

по теме: «КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ»

- это производные углеводородов, в молекулах которых 1 или несколько атомов водорода замещены на карбоксильную (-ые) группу (-ы) –СООН..


Общая формула: R – (СООН)n


Классификация:


По строению радикала:

1. предельные кислоты – производные предельных углеводородов алканов



Например, уксусная кислота


2. непредельные – производные непредельных углеводородов алкенов и алкинов

Например, СН2= СН – СООН – акриловая, пропеновая

НС=С – СН2ОН – пропангиловый, пропин-2-ол-1


ароматические – производные ароматических углеводородов аренов

Например, бензойная кислота

СООН



По количеству функциональных групп -СООН:


1. Одноосновные (монокарбоновые) (n=1)

Например, СН3 – СН2 – СООН – пропановая


2. Двухосновные (дикарбоновые) (n=2)

Например, СООН – СООН – щавелевая


3. Трёхатомные (трикарбоновые) (n=3)

Например, лимонная

ОН




СООН – СН2 – С – СН2 – СООН



СООН


! ОСНОВНОСТЬ определяется количеством групп –СООН.


Электронное строение карбоновых кислот:


Хотя карбоксильная группа состоит из карбонильной и гидроксильной групп, карбоновые кислоты по свойствам сильно отличаются и от спиртов, и от карбонильных соединений. Взаимное влияние - ОН и -групп приводит к перераспределению электронной плотности: атом кислорода карбоксильной группы оттягивает электроны в свою сторону, на атоме углерода и водорода накапливается частично положительный заряд В результате атом водоро­да гидроксильной группы приобрета­ет кислотные свойства, т. е. легко от­щепляется при растворении кислоты в воде, наиболее реакционные места в карбоксильной группе -

О



R – С ╠ О ╣ Н


ОДНООСНОВН^ ЫЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ (МОНОКАРБОНОВЫЕ)


- это производные предельных углеводородов - алканов, в которых 1 атом водорода (Н) замещен на карбоксильную группу –СООН.


Общая формула: СnН2n+1СОOH


^ Гомологический ряд:


Формула

Номенклатура

Историческая

Заместительная (международная, ИЮПАК)

Название

кислотного остатка

НСООН

муравьиная

метановая

формиат

СН3 СООН

уксусная

этановая

ацетат

С2Н5 СООН

пропионовая

пропановая

пропионат

С3Н7 СООН

масляная

бутановая

бутират

С4Н9 СООН

валериановая

пентановая

валерат

С5Н11 СООН

капроновая

гексановая

капронат

С6Н13 СООН

энантовая

гептановая

энантонат

С7Н15 СООН

-

октановая

октанат

С8Н17 СООН

-

нонановая

нонанат

С9Н19 СООН

каприновая

декановая

капринат


Правила номенклатуры:

Найти самую длинную цепь, содержащую – СООН группу

Пронумеровать, начиная от атома углерода (С), к которому присоединена группа

– СОН

Назвать алкан самой длинной цепи

Обозначить группу – СООН окончанием овая кислота

Цифрой указать положение группы – СООН.


Виды изомерии:

Метановая и этановая кислоты изомеров не имеют

Изомерия углеродного скелета:

Например, бутановая С4Н9 СООН имеет 2 изомера:

1) СН3 – СН2 – СН2 – СООН - бутановая -1

2) СН3 – СН – СООН - 2- метилпропановая -1 (изомасляная)



СН3

Межклассовая изомерия :

Например, вещество составом С2Н4О имеет 2 изомера:

1) СН3 СООН – уксусная кислота

2) О

Н – С – О – СН3 - метилформиат


Физические свойства:

Кислоты с количеством атомов С1 – С9 - жидкости, С10 и выше – твёрдые вещества

С увеличением количества атомов углерода растворимость уменьшается, температура кипения увеличивается, т.к. молекулы кислоты образуют ассоциаты

В
водных растворах карбоновые кислоты образуют димеры:


Получение:


1. Гидролиз сложных эфиров:

О NaOH,t

+ НОН → СН3СООН + СН3ОН

СН3 – С – О – СН3 укс.к-та метанол

2. Окисление алканов:

kat,t

2 СН3 – СН2 – СН2 – СН3 + 5О2 → 4 СН3СООН + 2 Н2О

бутан

3. Окисление алкенов:

Н3РО4, МоО3

СН2=СН2 + О2 → СН3СООН

этилен

3. Окисление альдегидов:

Схема: СН3СОН + [O] →СН3СООН

ацетальдегид

Уравнение: СН3СОН + 2 КМnО4 + Н2SО4 →5 СН3СООН + 2МnО4 + К2SО4 + 3Н2О


4. Синтез муравьиной кислоты:

p,t

2 СО + 2 NаОН → 2 НСООNа + Н2SO4 → 2HCOOH + Na2SO4

5. Синтез уксусной кислоты:

t,kat

СО + СН3ОН → СН3СООН


Химические свойства:




За счёт Н в группе – СООН:

Замещение на атом металла:

1. 2СН3 СООН + 2Nа → 2 СН3СООNа + Н2 ↑ – качественная реакция

ацетат натрия

2. 2СН3 СООН + Nа2О → 2 СН3СООNа + Н2О

3. СН3 СООН + NаОН → СН3СООNа + Н2О - реакция нейтрализации


За счёт группы – ОН в карбоксильной группе – СООН:


СН3СООН + РСl3 → 3 СН3СОСl + Н3РО3

ацетилхлорид




t, Р2О5

2
+Н2О
СН3СООН →



уксусный ангидрид

Реакция этерификации:






этилацетат

(этиловый эфир уксусной кислоты)

За счёт радикала:

Взаимодействие с галогенами (цепная реакция)

Р красный

СН3СООН + Сl2 → H2C – COOH + HCl


Cl

монохлоруксусная к-та

Cl

Р красный

H2C - COOH + Cl2 → HC – COOH +HCl



Cl

дихлоруксусная к-та

Cl

Р красный

HC – COOH + Cl2 → Cl – C – COOH + HCl




Cl

трихлоруксусная к-та


За счёт группы – С – :



О

NH4OH, t

НСООН + Ag2О → СО2 ↑ + Н2О + 2Аg↓

муравьиная

кислота

Реакция «серебряного зеркала»


Схема химических свойств карбоновых кислот:





^ Карбоновые кислоты изменяют цвет индикаторов:


лакмус фенолфталеин

(красный) (бесцветный)


^ Отдельные представители:

НСООН – муравьиная кислота.

В 1670 г. английский ботаник и зоолог Джон Рей (1627—1705) провёл необыч­ный эксперимент. Он поместил в сосуд рыжих лесных муравьев, налил воды, на­грел её до кипения и пропустил через сосуд струю горячего пара. Такой про­цесс химики называют перегонкой с па­ром и широко используют для выделе­ния и очистки многих органических соединений. После конденсации пара Рей получил водный раствор нового хи­мического соединения. Оно проявляло типичные свойства кислот, поэтому и было названо муравьиной кислотой (со­временное наименование — метановая). Названия солей и эфиров метановой кислоты — формиатов — также связаны с муравьями (лат. formica — «муравей»). Впоследствии энтомологи — специ­алисты по насекомым (от греч. «энтомон» — «насекомое» и «логос» — «уче­ние», «слово») определили, что у самок и рабочих муравьев в брюшках есть ядовитые железы, вырабатывающие ки­слоту. У лесного муравья её примерно 5 мг. Кислота служит насекомому ору­жием для зашиты и нападения. Вряд ли найдётся человек, который не испытал их укусов. Ощущение очень напомина­ет ожог крапивой, ведь муравьиная кислота содержится и в тончайших во­лосках этого растения. Вонзаясь в ко­жу, они обламываются, а их содержи­мое болезненно обжигает.

Муравьиная кислота есть также в пчелином яде, сосновой хвое, гусени­цах шелкопряда, в небольших количе­ствах она найдена в различных фрук­тах, в органах, тканях, выделениях животных и человека. В XIX в. муравь­иную кислоту (в виде натриевой соли) получили искусственно действием оксида углерода(II) на влажную щёлочь при повышенной температуре: NaOH + СО HCOONa.

И наоборот, под действием концентрированной серной кислоты муравьиная кислота распада­ется с выделением газа: НСООН СО+Н2О. Эта реакция использу­ется в лаборатории для получения чистого СО. При сильном нагревании натриевой соли муравьиной кислоты — формиата натрия — идёт совсем дру­гая реакция: углеродные атомы двух молекул кислоты как бы сшиваются и образуется оксалат натрия — соль щавелевой кислоты: 2HCOONa NaOOC—COONa + Н2.

Важное отличие муравьиной кисло­ты от других карбоновых кислот в том, что она, как обладает од­новременно свойствами и кислоты, и альдегида: в её молекуле с одной «сто­роны» можно увидеть кислотную (карбо­ксильную) группу —СО—ОН, а с дру­гой — тот же атом углерода, входящий в состав альдегидной группы Н—СО— Поэтому муравьиная кислота восста­навливает серебро из его растворов — даёт реакцию «серебряного зеркала», ко­торая характерна для альдегидов, но не свойственна кислотам.

۩ ^ Интересно знать

Муравьиная кислота — самая про­стая и при этом сильная карбоновая ки­слота, она в десять раз сильнее уксус­ной. Когда немецкий химик Юстус Либих впервые получил безводную му­равьиную кислоту, оказалось, что это очень опасное соединение. При попа­дании на кожу оно не только жжёт, но и буквально растворяет её, оставляя трудно заживающие раны. Как вспоми­нал сотрудник Либиха Карл Фогт (1817—1895), у него на всю жизнь ос­тался шрам на руке — результат «экс­перимента», проведённого совместно с Либихом. И неудивительно — впослед­ствии обнаружилось, что безводная муравьиная кислота растворяет лаже капрон, найлон и прочие полимеры, ко­торые не берут разбавленные растворы других кислот и щелочей.

Неожиданное применение муравьи­ная кислота нашла при изготовлении так называемых тяжёлых жидкостей — вод­ных растворов, в которых не тонут да­же камни. Такие жидкости нужны гео­логам для разделения минералов по плотности. Муравьиная кислота обладает силь­ными бактерицидными свойствами. По­этому её водные растворы используют как пищевой консервант, а парами де­зинфицируют тару для продовольст­венных товаров (в том числе винные бочки), уничтожают пчелиных клешей. Слабый водно-спиртовой раствор му­равьиной кислоты (муравьиный спирт) применяют в медицине для растираний.

Для получения муравьиной кислоты используют специальный прибор:



Современный вид прибора для перегонки с водяным паром.


– уксусная кислота.

- бесцветная жидкость с острым запахом

Физические свойства уксусной кислоты

Название

Формула
кислоты

tпл.
°C

tкип.
°C

Раст-воримость
г/см3

Раство-
римость
(г/100мл
H2O;25°C)

Ka
(при 25°С)

кислоты

её соли
(эфиры)

уксусная

этановая

ацетат

CH3COOH

16,8

118

1,05

неограни-ченно

1,7.10-5


В уксусе, который образуется при про­кисании вина, содержится около 5% ук­сусной кислоты (столовым уксусом на­зывают 3—15-процентный раствор). Перегонкой такого уксуса получают уксусную эссенцию — раствор с кон­центрацией уже 70—80%. А чистая (100-процентная) уксусная кислота вы­деляется в результате воздействия кон­центрированной серной кислоты на ацетаты: CH3COONa+H2SO4 (конц.) → CH3COOH+NaHSO4

Такая чистая уксусная кислота, не содержащая воды, при охлаждении до 16,8 °С превращается в прозрачные кристаллы, напоминающие лёд. Вот почему её иногда называют ледяной.

С

ходство не только внешнее: в кри­сталлах молекулы уксусной кислоты, подобно молекулам воды, образуют систему водородных связей. Межмоле­кулярное взаимодействие оказывается настолько прочным, что даже в парах уксусной кислоты содержатся не от­дельные молекулы, а их агломераты. Жидкая при комнатной температуре ледяная уксусная кислота при охлаждении ниже 1 7 °С превращается в бесцветные кристаллы, действительно похожие на лёд.

В течение многих столетии главным методом синтеза уксусной кислоты было брожение. Таким способом и сейчас производят пищевой уксус. А для производства сложных эфиров и искусственных волокон в качестве сы­рья используют кислоту, которая полу­чается при каталитическом окислении углеводородов, например бутана:


СН3—СН2—СН2—СН3+ 2,5 О2  2СН3—СООН + Н2О


Яблочный уксус:

содержит 20 важнейших минеральных веществ и микроэлементов, а также уксусную, молочную, лимонную кислоты, ферменты, аминокислоты, поташ, пектин. Применяется для приготовления различных блюд и консервировании, прекрасно сочетается со всевозможными салатами, как из свежих овощей, так и мясными и рыбными. В нём можно мариновать мясо, огурцы, капусту, каперсы. Также применяется при повышенном кровяном давлении, мигренях, астме, голово-кружении, артрите, болезнях почек, высокой температуре, ожогах и т.д. Здоровым людям рекомендуется каждый день употреблять полезный и освежающий напиток: в стакане воды размешать ложку мёда и добавить столовую ложку яблочного уксуса. Желающим похудеть, рекомендуется каждый раз во время еды выпивать стакан воды с 2 ложками яблочного уксуса.


Виноградный уксус:

в Словении его традиционно используют при приготовлении различных салатов, хорошо сочетается с различными рыбными салатами и блюдами из морских продуктов. При приготовлении шашлыков виноградный уксус просто незаменим.


Аспирин - уксусный эфир салициловой кислоты- ацетилсалициловая кислота.


Уксусноизоамиловый эфир– СН3 – С – О – С5Н11 –

О

имеет запах груши, поэтому используется при производстве фруктовых вод и десертов.


НЕПРЕДЕЛЬН^ ЫЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

-карбоновые кислоты, образованные от непредельных углеводородов (алкенов, алкинов, алкадиенов).

Примеры непредельных кислот:

Н2С= СН – СООН – акриловая, пропен-2-овая кислота

Н2С= С – СООН – α- метилакриловая, 2-метилпропен-2 овая кислота

СН3

Н3С – СН= СН – СООН – кратоновая, бутен-2-овая кислота

Виды изомерии:

изомерия углеродного скелета

местоположение кратной связи в молекуле

пространственная изомерия

Н Н




С = С


СООН СН^ 3

циссизакратоновая


Н СН3




С = С


СООН Н

трансизократоновая


Физические свойства:

на п