химический каталог




Органическая химия

Автор А.П.Лузин, С.Э.Зурабян, Н.А.Тюкавкина и др.

олекулу воды и образуют циклические ангидриды. Такой ход реакции обусловлен образованием устойчивого пяти- или шестичленного цикла.

280

CH2-

CH2—с,

он

ОН

/

220-230°С

сн2—cfi

CH2—с

\

о

/

Янтарная кислота

Янтарный ангидрид

^сн2—с*

СН2

\зн2—с(

он

он

/г сн2—с'

/ \

сн2 о \н2-с^

Глутаровая кислота

Глутаровый ангидрид

281

Процесс образования циклического ангидрида становится очевидным, если рассмотреть его с позиции стереохимии, т. е. с учетом пространственного строения исходной кислоты. Например, в случае янтарной кислоты из двух конформаций — заторможенной (рис. 8.5, а') и заслоненной (рис. 8.5, б') — более выгодной должна быть первая, обусловливающая зигзагообразную кон-формацию всей цепи (рис. 8.5, а). В заторможенной конформаций объемные карбоксильные группы удалены друг от друга на максимально возможное расстояние. Заслоненная конформация соответствует клешневидной конформаций всей цепи (рис. 8.5, б). В заслоненной конформаций при энергетически невыгодном расположении карбоксильных групп появляется возможность взаимодействия их друг с другом с образованием новой связи, что приводит к понижению энергии.

8.2.3. ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ

Щавелевая (этандновая) кислота НООС—СООН. Широко распространена в растительном мире. В виде солей содержится в листьях щавеля, кислицы, ревеня. Соли и эфиры щавелевой кислоты имеют тривиальное название оксалаты. В промышленности щавелевую кислоту получают из формиата натрия.

If+j-COONa COONa

: . _i—. i + н2

I H-KDOONa COONa

i___i

Формиат натрия Оксалат натрия

Щавелевая кислота проявляет восстановительные свойства: в кислом растворе окисляется перманганатом калия до оксида углерода (IV) и воды. Эта реакция используется в аналитической химии для установления точной концентрации растворов перманганата калия. На восстановительных свойствах щавелевой кислоты основан способ удаления буро-коричневых пятен or перманганата калия.

5НООС -СООН + 2КМп04 + 3H,S04-> 10СО2 + K,S04 + 2MnSO, + 8Н,0

При нагревании в присутствии серной кислоты сначала происходит декарбоксилирование щавелевой кислоты, а затем разложение образовавшейся из нее муравьиной кислоты.

282 )

н оос—СООН

-». н— «-^

Муравьиная иислота

н2о + СО

Качественной реакцией для обнаружения щавелевой кислоты и ее солей служит образование нерастворимого оксалата кальция.

N аООС—COON а + СаС12-* (СОО),Са 4 + NaCl

Малоновая (пропандиовая) кислота НООС—СН,—СООН. Содержится в соке сахарной свеклы. В промышленности получается из хлор-уксусной кислоты через промежуточную стадию образования циано-уксусной кислоты, которая гидролизуется в малоновую кислоту.

Ci-CH2—СООН + <^CN -*- NSC—СН,—СООН --

- "\мс *¦

Хлоруксусная Цианид Цианоуксусная кислота

нислота натрия

2Н„0, Н*

---»- НООС—СН2—СООН

Малоновая нислота

Задание 8.23. По какому механизму протекает первая реакция на при веденной схеме получения малоновой кислоты?

Большое практическое значение имеет диэтиловый эфир малоновой кислоты, называемый просто малоновым эфиром, который широко применяют для получения карбоновых кислот. Из малонового эфира синтезируют лекарственные соединения, например барбитураты (см. 14.2).

Янтарная (бутандиовая) кислота НООС—СН,—СН,—СООН. Впервые была выделена из продуктов сухой перегонки янтаря, откуда и получила свое название. Соли и эфиры янтарной кислоты имеют тривиальное название сукцинаты (от лат. succinum — янтарь). Янтарная кислота — промежуточный продукт биологического расщепления белков, углеводов и жиров.

Адипиновая (гександиовая) кислота НООС—(СН,)4—СООН. В промышленности получается при окислении циклогексанола 50% азотной кислотой в присутствии медно-ванадиевого катализатора.

283

а

он

hno3, 85'С

HOOr-CH2-CH2-CH2-CH2-COOtT

Циклогексан ол

Адипиновая кислота

Большое количество адипиновой кислоты идет на изготовление полиамидного волокна нейлона (см. 11.2). Благодаря своим кислотным свойствам адипиновая кислота используется в быту для удаления накипи с эмалированной посуды. Она реагирует с карбонатами кальция и магния, переводя их в растворимые соли, и в то же время не портит эмаль, как сильные минеральные кислоты.

Бутендиовая кислота НООС—СН—СН—СООН. Простейшая непредельная дикарбоновая кислота. Существует в виде стереоизо-меров: ^wr-изомера — малеиновой кислоты и /нрт/г-изомера — фумаровой кислоты (рис. 8.6). Фумаровая и малеиновая кислоты отличаются по своим физическим и химическим свойствам — имеют разные температуры плавления, значения рК,, (см. табл. 8.2) и др. Малеиновая кислота легко образует циклический ангидрид, что обусловлено близким расположением в пространстве двух карбоксильных групп (рис. 8.6, а). Фумаровая кислота ангидрида не образует из-за удаленности в пространстве карбоксильных групп (рис. 8.6, б).

Малеиновая кислота в природе не найдена. Она получается каталитическим окислением бензола кислородом воздуха, причем сначала образуется малеиновый ангидрид, который затем гидролизуется водой в кислоту.

Малеиновый ангидрид и малеиновая кислота используются в производстве полиэфирных смол, стеклопластика, лакокрасочных материалов.

II О

II

О

Малеиновая нислота

Малеиновый ангидрид

284

4

)

н с

I

H

Бензол

Oa: V2Q5- 45Q°C -2C02 ¦ ~2h20

О

1

\

о

/

о

Малеиновым ангидрид

о

А

II

о

Малеиновая кислота

чон

ОН

Фумаровая кислота широко распространена в природе, содержится в грибах, лишайниках и высших растениях, например дымянке (Fu-maria officinalis), от которой она получила свое название. Фумаровая кислота участвует в биохимических процессах. В промышленнос-

О

'С\0/Н

ьАсАн

о

Рис. 8.6. Сгереоизомеры бутендиовой кислоты. Обьяснения в тексте

285

ти получается путем изомеризации малеиновой кислоты при нагревании или УФ-облучении. Эта реакция свидетельствует о большей энергетической устойчивости транс-изомера.

Нх /СООН НООСх /Н

С J50^ С

с с н/ \соон нх ЧСООН

Малеиновая Фумаровая кислота нислота

Фумаровая кислота, как и малеиновая, используется для получения пластических масс и лакокрасочных материалов. Благодаря своему кислому вкусу применяется в качестве вкусовой добавки к пищевым продуктам.

Фталевая (бензол-1,2-дикарбоновая) кислота. В промышленности получается путем гидролиза фталевого ангидрида, который в свою очередь образуется при каталитическом окислении о-ксилола или нафталина кислородом воздуха.

О

II

С ^ JDHg

Ой VsOr; 4Б0-С,) f "j] \Q ,Ог: Уа05;350-С

^ ^Л7 — ^СН?

II

о

Нафталин Фталевый ангидрид о -Нсилол

СООН

"СООН Фталевая кислота

Фталевая кислота при нагревании легко*отщепляет воду и превращается во фталевый ангидрид.

Именно фталевый ангидрид, а не сама кислота, служит источником для получения различных производных фталевой кислоты. Более половины производимого в мире фталевого ангидрида расходуется на получение средних (полных) эфиров фталевой кислоты — диметил-, диэтил- и диоктилфталатов. Эти эфиры добавляют в качест-

286

ве пластификаторов к поливинилхлориду с целью придания эластичности изделиям из него. Диметилфталат используется как средство, отпугивающее гнус.

О О

Задание 8.24. Напишите схему реакции получения полного и неполного метиловых эфиров фталевой кислоты из фталевого ангидрида. По какому механизму протекают эти реакции?

При конденсации фталевого ангидрида с фенолом в присутствии безводного хлорида цинка ZnCI, образуется фенолфталеин, который применяют в медицине как слабительное средство.

Фенолфталеин используют в аналитической химии в качестве индикатора; в щелочной среде (интервал рН 8—10) фенолфталеин имеет малиновую окраску.

Наличие окраски у органических соединении чаше всего связано с наличием в нх структурах сопряженной системы нз нескольких хромофорных групп (см. 6.4).

Лактоппая форма (см. 10.1.3.3) фенолфталеина содержит хромофорные группы — три бензольных кольца, изолированных друг от друга центральным лу/'-гибридизовапным атомом углерода. Вследствие этого цепь сопряжения в л а кто и но и форме фенолфталеина короткая, и поэтому он бесцветен. При подщелачнваппп растворов фенолфталеина до рН > 8,3 лактоппос кольцо разрывасгся, образуется динатрнсвая соль фенолфталеина, окрашенная в ярко-малнповый цвет. Возникновение окраски связано с образованием единой сопряженной системы за счет перехода центрального атома в */>!-гнбрпдпос состояние; прн этом появляется х и н о н л п а я структура. При дальнейшем подщелачивашш (рН > 10) растворы фенолфталеина обесцвечиваются, динатрнсвая соль превращается в трпнатрнсвую, в которой центральный атом углерода снова переходит в .«//'-гибридное состояние, хиноидная структура исчезает и общая цепь сопряжения разрывается.

287

Трииатриевая соль фенолфталеина, бесцветна

Терефталевая (бензол-1,4-дикарбоновая) кислота. В промышленности получается при каталитическом окислении Ji-ксилола кислородом воздуха, применяется для производства полиэфирного волокна лавсана (см. 11.2).

п -Нсилол Терефталеаая кислота

8.3. УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫЕ

Двухосновная угольная кислота (рКЛ| 6,37) — неустойчивое соединение, легко распадается на оксид углерода(1У) и воду.

ОН

о=с' —»- о=с^~о + н2о

2gg Угольная нислота

Угольная кислота образует два ряда функциональных производных — полные (средние) и неполные (кислые). Многие производные угольной кислоты имеют важное практическое значение.

Фосген (карбонилхлорид) СОС1,. Полный хлорангидрид угольной кислоты, образуется при взаимодействии оксида углерода(И) с хлором на свету или при нагревании.

,С1

CO + CI,—> о=с'

CI

Фосген

Фосген при комнатной температуре — газ (т. кип 8,3 °С) с запахом прелого сена. Очень токсичен, вызывает отек легких, в связи с чем в первую мировую войну применялся в качестве боевого отравляющего вещества. Как вредная примесь образуется из хлороформа при неправильном его хранении (см. 4.5). В промышленности используется для получения красителей, пластмасс, лекарственных средств.

Карбамнновая кислота H,N—СООН. Неполный амид угольной кислоты, в св

страница 46
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

Скачать книгу "Органическая химия" (12.1Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
газ котел аристон
мультирум система
стоимость услуг адвоката по трудовым спорам в москве
заказ машины на 9 человек

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)