Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Ароматические карбоновые кислоты






 

Ароматическими карбоновыми кислотами называются производные бензола, содержащие карбоксильные группы, непосредственно связанные с углеродными атомами бензольного ядра.

Кислоты, содержащие карбоксильные группы в боковой цепи, рассматриваются как жирно-ароматические.

Ароматические кислоты, в зависимости от числа карбоксильных групп в молекуле, могут быть разделены на одно-, двух- и более основные.

Названия кислот, у которых карбоксильная группа непосредственно связана с ядром, производятся от ароматических углеводородов добавляя к ним окончания: для одноосновных кислот – карбоновая, для двухосновных – дикарбоновая и т.д.

Названия кислот с карбоксилом в боковой цепи производятся обычно от наименований соответствующих кислот жирного ряда.

Однако следует отметить, что и для собственно ароматических и для жирно-ароматических кислот наиболее употребительны тривиальные названия.

К кислотам первого типа (собственно ароматическим) относятся следующие кислоты:

 

C6H5-COOH бензойная, бензолкарбоновая

CH3-C6H4-COOH п-толуиловая, 4-толуолкарбоновая

HOOC-C6H4-COOH фталевая, о-фталевая, 1, 2-бензолдикарбоновая

HOOC-C6H4-COOH изофталевая, м-фталевая, 1, 3-бензолдикарбоновая

HOOC-C6H4-COOH терефталевая, п-фталевая, 1, 4-бензолдикарбоновая

C6H2-(COOH)4 пиромелитовая, 1, 2, 4, 5-бензолтетракарбоновая

 

К кислотам второго типа (жирно-ароматическим) относятся следующие:

C6H5-CH2-COOH фенилуксусная

C6H5-CH(CH3)-COOH метилфенилуксусная, 2-фенилпропановая

C6H5-CH=CH-COOH коричная (транс-)

 

Ароматические кислоты – кристаллические вещества, довольно трудно растворимые в воде, с высокой температурой плавления (выше 100оС).

Монокарбоновые кислоты ряда бензола, с пара-положением заместителей, плавятся при значительно более высоких температурах, чем их изомеры.

Ароматические кислоты кипят при несколько более высоких и плавятся при значительно более высоких температурах, чем кислоты жирного ряда с тем же числом углеродных атомов.

В водных растворах монокарбоновые кислоты обнаруживают большую степень диссоциации, чем кислоты жирного ряда: константа диссоциации бензойной кислоты 6, 6·10-5, уксусной кислоты 1, 8·10-5. Это объясняется влиянием бензольного ядра, благодаря которому водород в карбоксиле ароматических кислот проявляет повышенную склонность к диссоциации.

Одноосновные карбоновые кислоты ароматического ряда могут быть получены всеми общими способами, известными для кислот жирного ряда.

Двухосновные кислоты получают теми же методами, что и одноосновные кислоты, только здесь подвергаются превращению две группы или два атома.

В частности, все эти кислоты получают окислением гомологов бензола с соответствующим положением и количеством заместителей. Это один из наиболее часто применяемых способов получения ароматических кислот:

 

[O]

C6H5-CH3 -------® C6H5-COOH + H2O

 

[O]

C6H5-CH2-CH3 -------® C6H5-COOH + CO2 + H2O

 

[O]

CH3-C6H4-CH3 -------® HOOC-C6H4-COOH + 2H2O

 

[O]

CH3-C6H4-CH2-CH3 -------® HOOC-C6H4-COOH +CO2 + 3H2O

 

 

Для получения ароматических кислот окислению могут быть подвергнуты и различные производные гомологов бензола, содержащие заместители или функциональные группы в боковых цепях (окислить, например, ароматический спирт, альдегид или кетон).

Из способов общих со способами получения кислот жирного ряда следует упомянуть гидролиз нитрилов и тригалогенопроизводных с галогенами у одного углеродного атома.

Из специфических способов получения наиболее часто применяемые – это:

- реакции углеводородов с галогенопроизводными угольной кислоты;

- реакции металлоорганических соединений с СО2.

По первому способу карбоксильную группу можно ввести в ядро посредством реакции, аналогичной синтезу кетонов по Фриделю-Крафтсу. Катализатором служит хлорид алюминия.

 

[AlCl3]

C6H6 + COCl2 --------® C6H5-COCl

-HCl

 

[AlCl3]

C6H6 + Cl-CO-OCH3 --------® C6H5-COOCH3

-HCl

 

По второму способу обычно используются литий- или магнийорганические соединения.

 

+CO2

C6H5Br + 2Li ---------® C6H5Li ---------® C6H5-COOLi

-LiBr

 

Наличие в составе ароматических кислот карбоксильной группы и соответственно возможность проведения реакций с ее участием определяет химические свойства этих кислот. Аналогично кислотам жирного ряда ароматические кислоты образуют соли (действуя кислотами на карбонаты или щелочи), эфиры (нагревая смесь кислоты и спирта в присутствии минеральной – серной – кислоты), галогенангидриды (действием на кислоты хлористого тионила или пятихлористого фосфора), ангидриды (перегонкой смеси кислоты с уксусным ангидридом в присутствии фосфорной кислоты), амиды и другие производные, представляющие собой продукты замещения гидроксила в карбоксильной группе соответствующими атомами или группами, возможно протекание реакции декарбоксилирования (при сплавлении соли ароматической карбоновой кислоты с натронной известью.

Однако присутствие в молекуле бензольного ядра или его производных в ряде случаев накладывает свой отпечаток. Так, например, если в орто-положении ядра нет заместителей, то этерификация карбоксильной группы происходит также легко, как в случае алифатических кислот. А вот если одно из орто-положений замещено, скорость этерификации сильно уменьшается, а если оба орто-положения заняты, этерификация обычно не идет (пространственные затруднения).

Также возможно проведение реакций не по карбоксильной группе, а по углеводородному радикалу (бензольному ядру). В бензольное ядро ароматических кислот могут быть введены нитрогруппы, сульфогруппы или галогены (при этом образуются замещенные ароматические кислоты). Эти реакции, так как карбоксильная группа является заместителем II рода, протекают труднее, чем с бензолом. В качестве главных продуктов получаются мета-замещенные бензойные кислоты.

Для получения же орто- и пара-замещенных бензойных кислот, нитрованию, сульфированию или галогенированию подвергают толуол. В нем метильная группа – заместитель (I) рода, и поэтому получаются орто- и пара-замещенные толуола. Их окисляют, при этом метильная группа превращается в карбоксильную.

 

 


Поделиться с друзьями:

mylektsii.su - Мои Лекции - 2015-2024 год. (0.008 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал