Карбоновые кислоты :: Получение

Карбоновые кислоты · Номенклатура · Классификация · История открытия · Нахождение в природе · Получение · Физические свойства · Строение · Сила · Карбоновые кислотные остатки · Характерные химические реакции и получение важных производных · Химические методы анализа карбоновых кислот · Спектральные методы анализа карбоновых кислот · Применение · Литература · Официальный сайт · Примечания · Близкие статьи ·

Лабораторные методы получения предельных кислот

Окислительные методы

Окисление спиртов (реактивом Джонса - раствором оксида хрома(VI) в разбавленной серной кислоте и ацетоне или перманганатом калия в кислой или нейтральной среде):

${\mathsf {RCH_{2}OH+[O]\longrightarrow \ RCOOH}}$

Окисление альдегидов (используюбтся те же реагенты, что и в случае спиртов, и кроме этого оксид серебра(I)):

${\mathsf {RCHO+[O]\longrightarrow \ RCOOH}}$

Окисление алкинов соединениями Tl (III):

${\mathsf {RCCH{\xrightarrow[ {Tl(NO_{3})_{3}}]{}}RCOOH}}$

Окислительная деструкция алкенов - окисление алкенов смесью перманганата калия и периодата натрия в водном ацетоне в нейтральной среде (реакция идёт в две стадии - на первой перманганат окисляет алкен до диола, на второй периодат окисляет диол до кислоты, избыток периодата окисляет Mn⁺⁴ до Mn⁺⁷, так что перманганата требуется лишь каталитическое количество):

${\mathsf {R^{1}CH{=}CHR^{2}{\xrightarrow[ {KMnO_{4},NaIO_{4}}]{}}R^{1}COOH+R^{2}COOH}}$

Окисление алкилбензолов и других алкиларенов - самый распространённый способ получения ароматических карбоновых кислот. Помимо этого первичные и вторичные алкильные группы окисляются до карбоксильной. В качестве окислителя применяются водный щелочный, нейтральный или солюбилизированный краун-6-эфиром в безоле (пурпурный бензол) растворы перманганата калия, кислый бихромата натрия или водная азотная кислота:

${\mathsf {C_{6}H_{5}CH_{3}{\xrightarrow[ {KMnO_{4}}]{}}C_{6}H_{5}COOH}}$

Гидролиз

Гидролиз тригалогеналканов

${\mathsf {RCCl_{3}+3NaOH\longrightarrow \ RCOOH+3NaCl+H_{2}O}}$

Гидролиз сложных эфиров

${\mathsf {R^{1}{-}COO{-}R^{2}+KOH\longrightarrow \ R^{1}{-}COOK+R^{2}{-}OH}}$

Гидролиз нитрилов и амидов

${\mathsf {RCN+H_{2}O\longrightarrow \ RCONH_{2}}}$
${\mathsf {RCONH_{2}+H_{2}O\longrightarrow \ RCO_{2}H}}$
Катализируется кислотой или основанием; первоначально образуется амид, который гидролизуется до кислоты; лишь в редких случаях амид устойчив к гидролизу (амид легко гидролизируется в присутствии H₂O₂ в щелочной среде или нитрит-иона в кислой); удобный лабораторный метод (если нитрил доступен).

Карбоксилирование

Карбоксилирование металлорганических соединений (в основном реактивов Гриньяра и литийорганических соединений):

${\mathsf {RLi+CO_{2}\longrightarrow \ RCOOLi}}$
${\mathsf {2RMg+2CO_{2}\longrightarrow \ (RCOO)_{2}Mg}}$

Карбоксилирование илидов фософора:

${\mathsf {RR'C{=}PPh_{3}{\xrightarrow[ {CO_{2}}]{}}RR'CHCOOH}}$

При помощи диизопропиламида лития и других аналогичных амидов можно непосредственно вводить группу -CH₂COOH:

${\mathsf {CH_{3}COOH{\xrightarrow[ {LiN(CH(CH_{3})_{2})_{2}}]{}}^{{-}}{}CH_{2}COO^{{-}}{}{\xrightarrow[ {RHal}]{}}RCH_{2}COOH}}$

Синтез ароматических кислот

Имеется несколько специфических методов применяемых только для синтеза ароматических кислот.

Реакция Кольбе-Шмитта - карбоксилирование фенолятов металлов (в промышленности эта реакции используется для синтеза салициловой кислоты):

Реакция Фриделя-Крафтса с использованием фосгена.

Реакция Фон-Рихтера - ароматическое нитросоединение при реакции с цианидом калия карбоксилируется в орто положении к нитрогруппе:

Другие методы

Реакция Арндта-Эйстерта - превращение карбоновой кислоты в ближайший гомолог с использованием диазометана:

${\mathsf {RCOCl+CH_{2}N_{2}\longrightarrow \ RCOCHN_{2}}}$

${\mathsf {RCOCHN_{2}+H_{2}O\longrightarrow \ RCH_{2}CO_{2}H}}$
Используется для получения высших гомологов кислот из низших.

Серия реакций для превращения в низший гомолог:

${\mathsf {RCH_{2}COOH\longrightarrow \ RCH_{2}COPh\longrightarrow \ RCH_{2}CPh{=}NOH\longrightarrow \ RCOOH}}$

В промышленности

Окисление парафиновых углеводородов воздухом или техническим кислородом при высокой температуре в присутствии или в отстутствие катализаторов. Низшие углеводороды (с числом атомов углерода до 8) окисляются главным образом в паровой фазе при повышенном давлении, а высшие (от 16 до 30 атомов карбона для получения кислот от 10 до 20 атомов карбона) - преимущественно в жидкой фазе. Окисление проводят при температуре около 500 °C и атмосферном давлении или при 400 °C под давлением 10-20 МПа (130-200 атмосфер). Катализаторами служат металлы, их оксиды и соли. При получении высших жирных кислот в присутствии катализаторов температуру снижают до 130-150 °C. При окислении углеводородов обычно образуется смесь кислот с различным количеством углеродных атомов.

Оксосинтез:

а. получают альдегиды и окисляют до соответствующих кислот.

б. получают спирты, а после сплавляют их при 250-350 °C с щелочью:

${\mathsf {RCH_{2}OH{\xrightarrow[ {NaOH}]{}}RCOOH+2H_{2}}}$

в. взаимодействие олефинов с оксидом углерода (II) и водяным паром в присутствии тетракарбонила никеля или фосфорной кислоты при температуре 300-400 °C и давлении 200-500 атмосфер получают смесь кислот нормального и изостроения, к примеру: ${\mathsf {CH_{3}{-}CH{=}CH_{2}+CO_{2}+H_{2}O\longrightarrow \ CH_{3}{-}CH_{2}{-}CH_{2}{-}COOH}}$
${\mathsf {CH_{3}{-}CH{=}CH_{2}+CO_{2}+H_{2}O\longrightarrow \ CH_{3}{-}CH(CH_{3}){-}COOH}}$

Получение непредельных кислот

1.Введение карбоксильной группы в олефин:

${\mathsf {CH_{2}{=}CHCH_{3}+Cl_{2}{\xrightarrow[ {}]{450C,-HCl}}CH_{2}{=}CHCH_{2}Cl{\xrightarrow[ {}]{+KCN,-KCl}}CH_{2}{-}CHCH_{2}CN{\xrightarrow[ {}]{+H_{2}O,-NH_{3}}}CH_{2}CHCH_{2}COOH}}$

2. Исходят из предельной кислоты и переводят её в ненасыщенную:

${\mathsf {BrCH_{2}{-}CH_{2}{-}COOH+2KOH\rightarrow KBr+H_{2}O+CH_{2}{=}CH{-}COOK}}$

Производим полигексаметиленгуанидины:Биопаг, Биопаг-Д, Фосфопаг,Скорую помощь против плесени+7 (495) 921-43-61