Kwasy karboksylowe

Kwasy karboksylowe są to związki organiczne,
których cząsteczki składają się z grupy
węglowodorowej oraz z gr. karboksylowej
nadającej jej charakterystyczne właściwości.

Ich ogólny wzór to:

Kw. karboksylowe mogą zawierać jedną lub więcej gr.
karboksylowych (kw. monokarboksylowe) lub więcej gr
karboksylowych (kw.polikarboksylowe)

Kw. etanowy

(octowy)

Kw.

etanowodorowy

(szczawiowy)

Nazewnictwo

Nazwy systematyczne kwasów karboksylowych tworzy się z nazw
węglowodorów o tej samej liczbie atomów węgla, dodając końcówkę –OWY:

CH

3

-CH

2

-CH

2

-CH

3

butan

kwas butanowy

Wzór

półstrukturalny

Nazwa

Nazwa

zwyczajowa

H-COOH

kw. metanowy

kw. mrówkowy

CH

3

-COOH

kw. etanowy

kw. octowy

CH

3

-CH

2

-COOH

kw. propanowy

kw. propionowy

CH

3

-(CH

2

)

2

-COOH

kw. butanowy

kw. masłowy

CH

3

-(CH

2

)

3

-COOH

kw. pentanowy

kw. walerianowy

Własności fizyczne i chemicze

*Kwas Mrówkowy
HCOOH
Występuje w jadzie mrówek i w soku liści pokrzyw. Jest bezbarwną
cieczą o duszącym zapachu i właściowościach parzących

*Kwas octowy
CH3COOH
Rozcieńczony 10% to ocet. Stężony kw. octowy jest bardzo
przenikliwą cieczą o charakterystycznym zapachu, w temp. 16 ̊
krzepnie.

*Kwasy karboksylowe są palne. Spalają się do CO

2

i H

2

O

 2HCOOH + O

2

-> 2CO

2

+ 2H

2

O

*Dysocjują na jony
CH

3

COOH -> CH

3

COO

-

+ H

+

*Mają wysoką wysoką temp. wrzenia w związku z tym, że
tworzą wiązania wodorowe.

*Kwasy do czeterech at. węgla w cząsteczce dobrze
rozpuszczają się w wodzie.

*W miare wzrostu długości łańcucha węglowego maleje
rozpuszczalność, lotność i zmienia się stan skupienia.

*Reakcja kwasów karboksylowych:
Kw. te reagują z metalami, tlenkami metali i wodorotlenkami
metali. W wyniku takich reakcji powstają sole

2HCOOH + 2Na --> 2HCOONa + H

2

2HCOOH + Na

2

O --> 2HCOONa + H

2

O

HCOOH + NaOH --> HCOONa +H2O

Właściwości c.d.

Otrzymywanie kwasów karboksylowych

-istenieje wiele metod otrzymywania kw. karboksylowych na
skale przemyslową związki te produkuje sie najczęściej
utleniając odpowiednie węglowodory w obecności katalizatora:
2CH

4

+ 3O2  2HCOOH + 2 H

2

O

-kw. karboksylowe można otrzymać również poprzez utlenianie
alkoholi I rzędowych przy zastosowaniu K2Cr2O7 lub KMnO4
jako utleniacz. Ogólny schemat takiej reakcji ma postać:
R-CH

2

-OH + 2[O]  R-COOH + H

2

O

W laboratorium kw. karboksylowe powstają w wyniku utleniania
aldehydów np.: r. Trommera i Tollensa
R-CHO + Ag

2

O  R-COOH + 2Ag↓

R- CHO + 2Cu(OH)

2

 R-COOH + CU

2

O ↓+ 2H

2

O

- w wyniku fermentacjo octowej
C2H

5

OH + O

2

 CH

3

COOH + H

2

O

 

Pochodne kwasów
karboksylowych

Estry

– to połączenie kw. karboksylowych i alkoholi.

Wzór ogólny estrów

, gdzie R

1

to grupa

alkilowa pochodząca od
kwasów, a R

2

od

alkoholi.

Grupa estrowa:

Otrzymywanie estrów:

Kwas + alkohol  ester + woda

Właściwości estrów:

Niższe estry są cieczami w miare wzrostu długośći łańcucha
węglowego rośnie gęstość i wyższe estry są ciałami stałymi.
Estry bardzo słabo rozpuszczają się w wodzie ale same sa
dobrymi rozpuszczalnikami, mają bardzo przyjemne zapachy
kwiatów i owoców.
Estry są izomerami kwasów karboksylowych.

Halogenki kwasowe-

funkcja hydroksylowa została zastąpiona

przez halogen, czyli np: Cl, Br, F.

Otrzymywanie

Halogenki kwasowe otrzymuje się z kwasów karboksylowych.
Najczęściej stosowanym odczynnikiem do przekształcania
kwasów w chlorki kwasowe jest chlorek tionylu (SOCl

2

). Jego

zaletą, oprócz niskiej ceny i zapewnienie dobrej wydajności jest
to, że obok chlorku kwasowego powstają łatwe do usunięcia
produkty gazowe (SO

2

i HCl).

C

H

3

CH

3

CH

3

O

OH

C

H

3

CH

3

CH

3

O

Cl

kwas 2,4,6-tri-

metylobenzoesowy

C

SOCl

2

CHCl

3

C

+ SO

2

+ HCl

chlorek 2,4,6-tri-

metylobenzoilu

(90%)

Właściwości halogenków

Halogenki kwasowe są bardzo reaktywne,
ulegają rozkładowi pod wpływem wielu
odczynników. Z wodą zachodzi hydroliza do
kwasów karboksylowych, z alkoholami w wyniku
alkoholizy powstają estry, a z solami kwasów
karboksylowych – bezwodniki kwasowe.
Halogenki kwasowe o niskich ciężarach
cząsteczkowych są cieczami. Są
nierozpuszczalne w wodzie, ale reagują z nią
ulegając rozkładowi do kwasów
karboksylowych.
Halogenki kwasowe mają intensywny, gryzący
zapach; nawet te niskolotne są duszące – dymią
na powietrzu.

Bezwodniki kwasowe-

pochodnymi kwasów

karboksylowych, w których atom wodoru funkcji
hydroksylowej został podstawiony reszta acylową. Ich nazwa
wywodzi się ze sposobu ich otrzymywania, tj. kondensacji
dwóch cząsteczek kwasu karboksylowego (kwasów), podczas
której wydziela się cząsteczka wody. Wzór sumaryczny
produktu różni się brakiem cząsteczki wody od wzoru dwóch
cząsteczek kwasów, z których powstał, stąd bezwodnik.

O

R

OH

O

O

H

R'

O

R

O

O

R'

C

C

+

- H

C

C

kwas

kwas

bezwodnik

OH

Bezwodniki mogą być symetryczne – jeżeli
zbudowane są z reszt tego samego kwasu (R = R’)
lub niesymetryczne – jeżeli powstały z cząsteczek
dwóch różnych kwasów (R  R’).

Właściwości bezwodników kwasowych

Bezwodniki kwasowe swoimi właściwościami przypominają
chlorki kwasowe, są jednak trochę mniej reaktywne.
Ulegają one reakcjom hydrolizy*, alkoholizy*, amonolizy* i
redukcji*.

Hydroliza
(RCO)

2

O + HOH  2 RCOOH

Alkoholiza
(RCO)

2

O + HOR’  RCOOR’ + RCOOH

Amonoliza
(RCO)

2

O + 2 HNR’

2

 RCONR’

2

+ RCOO

-

N

+

H

2

R’

2

Redukcja

(RCO)

2

O + LiAlH

4

2 RCH

2

OH

1. eter

2. H

+

/HOH

Amidy-

pochodne kwasów karboksylowych, w cząsteczkach

których grupa aminowa (-NH2) zastąpiła grupę hydroksylową (-OH),
np.

Otrzymywanie

Właściwości amid

Amidy reagują zarówno z zasadami, jak i kwasami:

Amidy są przeważnie związkami krystalicznymi chemicznie
trwałymi i obojętnymi. W przeciwieństwie do amin nie
tworzą one soli z kwasami, ale ulegają hydrolizie. Związki te
posiadają wysokie temperatury wrzenia. Amidy, które
posiadają niskie masy cząsteczkowe dobrze rozpuszczają się
w wodzie w przeciwieństwie do amidów posiadających
wyższe masy.

Aminy

To pochodne amoniaku w którym 1,2 lub 3 atomy wodoru
zastąpiono grupami węglowodorowymi.

amonia
k

I rzędowy II rzędowy III
rzędowy

Amina I rz. jest aminą, która powstaje wtedy jeżeli jeden atom
wodoru od amoniaku zastąpiono gr. węglowodorową.
CH

3

- NH

2

metyloamina

Amina II rz. wtedy gdy dwa atomy wodoru zastąpiono gr.
węglowodorowymi.
CH

3

-NH-CH

3

dimetyloamina

Amina III rz. Trzy atomu wodoru zastąpiono gr.
węglowodorowymi.
CH

3

-NCH

3

-CH

3

trimetyloamina

Otrzymywanie amin

Otrzymywanie amin aromatycznych

Właściwości

Metyloamina jest to gaz o zapachu psującuh się ryb. Wyższe
aminy są cieczami lub ciałami stałymi. Slabo rozpuszczają
się w wodzie. Wykazują słabe właściwości zasadowe.
Anilina jest to ciecz bezbarwna słabo rozpuszczalna w
wodzie, jest bardzo słabą zasadą.

Sole amin

Znane są sole amoniowe pochodne amin 1° , 2 ° , 3° oraz tzw
czwartorzędowe sole amoniowe .

H

N

+

CH

3

H

H

Cl

H

N

+

CH

2

C

H

2

CH

3

CH

3

H

NO

3

–

N

+

H

Br

CH

2

N

+

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

Cl

Cl

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

N

+

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

chlorek
metyloamoniowy

azotan
dietyloamonio
wy

bromek
pirydyniowy

chlorek
benzylotributyloamoniowy,
TBA

chlorek
didecylodimetyloamoniowy,
DDAC

Otrzymywanie

Barwniki azowe

Barwniki azowe − organiczne związki chemiczne z grupy
azozwiązków. Na skalę produkcyjną uzyskiwane są ze związków
diazowych i fenolu. Znajdują zastosowanie w przemyśle jako barwniki.
Są stosowane w farbiarstwie włókienniczym oraz w produkcji lakierów
i farb. Niektóre związki azowe (np. oranż metylowy) są
wykorzystywane w analizie chemicznej jako wskaźniki.
Barwniki azowe wykorzystywanie są także w przemyśle spożywczym,
np. tartrazyna (E102), żółcień chinolinowa (E104), żółcień
pomarańczowa FCF (E110), azorubina (E122), czerwień koszenilowa A
(E124), czerwień Allura AC (E129).

Działanie niepożądane barwników azowych
Barwniki azowe mogą spowodować nasilenie objawów nietolerancji
salicylanów (np. aspiryny). Ponadto są czynnikiem wyzwalającym
histaminę, przez co mogą nasilić objawy astmy, a także spowodować
skurcze macicy u kobiet w ciąży, powodując poronienie. Dodatkowo, w
połączeniu z benzoesanami mogą powodować wystąpienie
nadpobudliwości u dzieci. Nawet u osób nieuczulonych mogą być
przyczyną pokrzywki.

Azozwiązki (związki azowe) – organiczne związki chemiczne
posiadające w swojej strukturze grupę azową o wzorze –N=N–.
 
Aromatyczne azozwiązki stanowią ważną grupę barwników,
powstają w reakcjach sprzęgania soli diazoniowych z fenolami,
aminami aromatycznymi i innymi pochodnymi węglowodorów
aromatycznych stosunkowo podatnymi na substytucję
elektrofilową - z pierścieniem aktywowanym.
 
Azozwiązki alifatyczne są często nietrwałe.

grupa azowa