Получение

Соли карбоновых кислот получают взаимодействием кислот с металлами, оксидами и гидроксидами металлов, аммиаком и его производными, солями менее активных кислот (см. раздел «Образование солей монокарбоновых кислот» учебника «Органическая химия»).

Физические свойства

Внешний вид и свойства карбоксилатов зависят от природы органической кислоты и металла.

Карбоксилаты щелочных металлов карбоновых кислот небольшой молекулярной массы представляют собой бесцветные кристаллические соединения хорошо растворимые в воде и не растворяющиеся в неполярных растворителях. Более высокая степень ионности связей карбоксилат-металл по сравнению с не-диссоциированной карбоксильной группой обеспечивает более высокую растворимость в воде солей кислот. Соли щелочных металлов высших карбоновых кислот имеют меньшую долю полярной карбоксильной группы в молекулярной массе и поэтому плохо растворяются в холодной воде, при нагревании - растворимость увеличивается.

Одновременное присутствие в структуре молекулы карбоксилатов щелочных металлов высших карбоновых кислот углеводородного радикала с гидрофобными свойствами и полярной карбоксилатной группы с гидрофильными свойствами придает этим соединениям свойства поверхностно-активных веществ (ПАВ). Натриевые и калиевые соли этих кислот называют мылами.

Карбоксилаты ^.-металлов высших карбоновых кислот не растворяются в воде, растворимы в неполярных растворителях; окраска этих соединений в основном определяется природой металла (например, карбоксилаты меди имеют зеленый цвет, никеля - сине-зеленый, кобальта - сиреневый, цинка - белый).

Химические свойства

Химические свойства солей карбоновых кислот в основном определяются наличием в структуре молекулы полярной карбоксилатной группы с высокой электронной плотностью на атомах кислорода и соответственно нуклеофильными и основными свойствами.

Основность

Анионы карбоновых кислот карбоксилатов щелочных металлов обладают относительно высокой электронной плотностью на атомах кислорода и проявляют основные свойства в присутствии протонизированных атомов водорода органических и неорганических соединений:

+8 —§

© © СН3СОО: Na

ацетат натрия

СН3СООН уксусная кислота

Н Ow О

1^ ||-> II

+ R-Cf-P-C-O-C-CH2— R ангидрид алифатической кислоты

О о О

® II II

©

+ R-CH-C-O-C-CH2— R Na

натриевая соль ангидрида кислоты

Указанная реакция является первой стадией процесса конденсации ароматических альдегидов с ангидридами алифатических кислот по Перкину (подробнее см. главу «Карбонильные соединения» учебника «Органическая химия»).

В присутствии воды происходит гидролиз солей карбоновых кислот с образованием щелочных растворов:

CH3COONa + H20 < * CH3COOH + NaOH

ацетат натрия уксусная

кислота

нсоок +н2о + * нсоон + кон формиат муравьиная

калия кислота

Смесь равномолекулярных количеств органической кислоты и ее соли со щелочным металлом сохраняет определенную кислотность раствора при изменении концентрации кислоты или щелочи и называется буферным раствором. Например, ацетатный буферный раствор представляет собой смесь СН3СООН и CH3COONa. Это свойство солей органических кислот позволяет их использовать в пищевой промышленности в качестве регуляторов кислотности продуктов питания.

Образование ангидридов кислот

Ангидриды кислот образуются при взаимодействии карбоксилатов с галогенангидридами карбоновых кислот:

ZO ,0 и и

R-Cz + R-C ——?R-C-O-C-R

ONa Cl ангидрид кислоты

„ гл 0 0

z0 z0 и и

R—Cz + R, — Cz ----*>R—С—О—C—R.

QNa смешанный ангидрид

Например:

сн3—c +

ONa ацетат натрия

z0 СНз—Cz

Cl хлористый ацетил

-NaCl

О О

II II

? СНз—С-О-С-СНз

ангидрид уксусной кислоты

Образование сложных эфиров

При взаимодействии серебряных солей карбоновых кислот с алкилгалогенидами образуются сложные эфиры:

ZO -zO

R-C' + R| -Cl ? R-Ck O— Ag ’AgCI O-Rj

Применение солей щелочных металлов менее предпочтительно из-за возможности протекания побочной реакции элиминирования в ал кил галогенидах под действием основного карбоксилата.

Реакции декарбоксилирования

а) Термические. Карбоксилаты щелочных металлов легче подвергаются термическому декарбоксилированию по сравнению с кислотами.

При нагревании (пиролизе) щелочных солей карбоновых кислот с натронной известью (смесь твердых NaOH и СаО) образуются соответствующие углеводороды с меньшим числом углеродных атомов по сравнению с исходным числом атомов углерода:

R-COONa + NaOH » R-H + Na2CO3

При щелочном пиролизе солей алифатических кислот чаще всего используют ацетат натрия для получения метана в лабораторных условиях:

CH3COONa + NaOH СН4 + Na2CO3

ацетат натрия Саи

При декарбоксилировании солей бензойной кислоты и ее гомологов можно получать ароматические углеводороды:

+ NaOH

t, °C, СаО

толуол

натриевая соль п-толуиловой кислоты

Соли двухвалентных металлов (Са, Ва и др.) карбоновых кислот в условиях декарбоксилирования (нагревании при t« 400 °C) дают кетоны, а смесь солей карбоновой и муравьиной кислот - альдегиды:

II II t °C 11

R—С—О—Са—О—С—R > R-C-R

-СаСОз кетон

о о О О

и t °с 11 11

(R—С—О)2Са + (Н—С—О)2Са -L_^2R-C-O-Ca-O-C-H

t, °C -СаСО3

и

ZO 2R-<

Н

альдегид

При использовании смеси солей различных карбоновых кислот образуется смесь кетонов симметричного и несимметричного строения.

  • б) Электрохимические (реакция Кольбе). При электролизе растворов щелочных солей карбоновых кислот на аноде образуются алкильные радикалы, которые при соединении друг с другом дают алкан:
    • 2 R-COONa + 2 Н2О элек1роли» RR + 2СО2 + 2NaOH + Н2

Процесс включает следующие стадии:

О

II R-C-O-Na

О

  • 11 -® кт®
  • ----? R-C-O : + Na

диссоциация соли в растворе

••

карбоксилат-анион

анод:

/, '/

R-C © —R-C :о: "е чб:

карбокс ильный

р О радикал

R-|-C* -----? R* + СО2

; О 5 углеводородный

• радикал

R’ + R"----? R-R

углеводород

катод:

электрохимическое окисление карбоксилат-аниона на аноде

декарбокс илирование

(гомолитический распад

Р-СС-связи)

рекомбинация радикалов

2Н ----? Н2

Na® + НО® ----? NaOH

Например, при электролизе пропионата натрия на аноде образуется бутан:

  • 2СН3—СН2—COONa электР°™3 > с4Н10 + СО2
  • -2(ё+ Na )

Образование амидов

При нагревании аммонийных солей карбоновых кислот образуются амиды кислот:

.О f Ор хО

R-C;' R-Q + Н,О

onh4 nh2

амид карбоновой кислоты

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >