18. Карбоновые кислоты

18.1. Структура

Среди органических соединений, обладающих заметной кислотностью, наиболее важными являются карбоновые кислоты. Эти соединения содержат карбоксильную группу связанную с алкильной или арильной группой, например:

Свойства карбоксильной группы практически не зависят от того, связана ли она с алифатической или ароматической группой, содержит ли эта группа заместители или не содержит.

18.2. Номенклатура

Алифатические карбоновые кислоты известны уже давно, вследствие чего их названия указывают скорее на источник их выделения, чем на их химическую структуру. В табл. 18.1 приведены тривиальные названия наиболее важных кислот. Например, жжение при укусё муравья вызывается наличием муравьиной кислоты (от латинского formica - муравей); масляная кислота сообщает прогорклому маслу его типичный запах (от латинского bulyrum - масло); капроновая, каприловая и каприновая кислоты входят в состав козьего жира (от латинского caper - коза). Студенту следует запомнить названия по крайней мере первых шести кислот и также кислот

(см. скан)

Приставка изо используется для обозначения тех разветвленных кислот, которые содержат в качестве разветвления метальную группу на удаленном от карбоксильной группы конце цепи.

Например:

Другие разветвленные и замешенные кислоты называют как производные кислот с прямой цепью. Для обозначения положения групп используются греческие букеы буквой а обозначается атом углерода, связанный с карбоксильной группой.

Например:

Обычно в качестве основного названия выбирается название кислют с самой длинной углеродной цепью, хотя некоторые соединения называют как производные уксусной кислоты.

Ароматические кислоты обычно называют как производные бензойной кислоты Для метилбензойных кислот существует специальное название — толуиловые кислоты.

Систематические названия кислот по номенклатуре IUPAC образуются обычным образом. За основу берется самая длинная цепь, содержащая

карбоксильную группу, и к названию соответствующего алкана прибавляется окончание -овая кислота, например:

Положение заместителя обозначается, как обычно, цифрой.

Карбоксильный атом углерода всегда обозначают цифрой 1; следовательно, соответствует -углероду, -углероду и т. д. (Не следует использовать одновременно греческие буквы и систематические названия или арабские цифры и тривиальные названия.)

Названия солей карбоновых кислот состоят из названия кислоты, в котором окончание овая заменено на и названия катиона.

18.3. Физические свойства

Как и следовало ожидать, молекулы карбоновых кислот полярны и, подобно молекулам спиртов, могут образовывать водородные связи друг с другом и с молекулами других типов. Поэтому алифатические кислоты по своей растворимости очень похожи на спирты: первые четыре члена ряда смешиваются с водой, кислота с пятью атомами углерода лишь отчасти растворима, а высшие кислоты практически нерастворимы. Растворимость в воде обусловлена, очевидно, образованием водородных связей между карбоновой кислотой и водой. Простейшая ароматическая кислота — бензойная — содержит слишком много атомов углерода для того, чтобы быть заметно растворимой в воде.

Карбоновые кислоты растворимы в менее полярных растворителях таких, как эфир, спирт, бензол и т. д.

Из данных табл. 18.1 видно, что карбоновые кислоты имеют температуры кипения даже бояее высокие, чем спирты. Так, например, температура кипения пропионовой кислоты кип. ботее чем на 20° выле температуры кипения спирта со сравнимым молекулярным весом (-бутиловый спирт, т. кип. 118°С). Подобное повышение температуры кипения обусловлено тем, что молекулы карбоновой кислоты попарно связываются не одной, а двумя водородными связями.

(см. скан)

Запах низших алифатических кислот изменяется от резкого раздражающего запаха муравьиной и уксусной кислот до очень неприятного запаха масляной, валериановой и капроновой кислот; высшие кислоты почти не имеют запаха, поскольку обладают малой летучестью.