Säuren von Carboxylic sind organische durch die Anwesenheit mindestens einer carboxyl Gruppe charakterisierte Säuren. Die allgemeine Formel von carboxylic Säure ist R-COOH, wo R eine monovalent funktionelle Gruppe ist. Eine carboxyl Gruppe (oder carboxy) ist eine funktionelle Gruppe, die aus einem carbonyl (RR'C=O) und ein hydroxyl (R-O-H) besteht, der die Formel-C (=O) Oh, gewöhnlich schriftlich als-COOH oder-COH hat.

Säuren von Carboxylic sind Säuren von Brønsted-Lowry, weil sie Proton (H) Spender sind. Sie sind der allgemeinste Typ von organischer Säure. Unter den einfachsten Beispielen sind Ameisensäure H-COOH, der in Ameisen und essigsaurem saurem CH-COOH vorkommt, der Essig seinen sauren Geschmack gibt. Säuren mit zwei oder mehr carboxyl Gruppen werden dicarboxylic, tricarboxylic usw. genannt. Das einfachste dicarboxylic Beispiel ist Oxalsäure (COOH), der gerade zwei ist, hat carboxyls verbunden. Säure von Mellitic ist ein Beispiel von hexacarboxylic Säure. Andere wichtige natürliche Beispiele sind Zitronensäure (in Zitronen) und Weinsäure (in Tamarinden).

Salze und esters von carboxylic Säuren werden carboxylates genannt. Wenn eine carboxyl Gruppe deprotonated, seine verbundene Basis ist, wird ein carboxylate Anion gebildet. Ionen von Carboxylate sind stabilisierte Klangfülle, und diese vergrößerte Stabilität macht carboxylic Säuren mehr acidic als alcohols. Säuren von Carboxylic, können wie reduziert, oder Alkylated-Formen des Säure-Kohlendioxyds von Lewis gesehen werden; unter einigen Verhältnissen können sie decarboxylated sein, um Kohlendioxyd nachzugeben.

Physikalische Eigenschaften

Löslichkeit

Säuren von Carboxylic sind polar. Weil sie beide Wasserstoffband-Annehmer (der carbonyl) und Wasserstoffband-Spender sind (der hydroxyl), nehmen sie auch am Wasserstoffabbinden teil. Zusammen bilden der hydroxyl und die carbonyl Gruppe die funktionelle Gruppe carboxyl. Säuren von Carboxylic bestehen gewöhnlich als dimeric Paare in nichtpolaren Medien wegen ihrer Tendenz "zu selbstverkehren". Kleinere carboxylic Säuren (1 bis 5 Kohlenstoff) sind in Wasser auflösbar, wohingegen höher carboxylic Säuren wegen der zunehmenden hydrophoben Natur der alkyl Kette weniger auflösbar sind. Diese längeren Kettensäuren neigen dazu, in weniger - polare Lösungsmittel wie Äther und alcohols ziemlich auflösbar zu sein.

Siedepunkte

Säuren von Carboxylic neigen dazu, höhere Siedepunkte zu haben, als Wasser, nicht nur weil von ihrer vergrößerten Fläche, aber wegen ihrer Tendenz, stabilisierten dimers zu bilden. Säuren von Carboxylic neigen dazu, zu verdampfen oder als diese dimers zu kochen. Um zu kochen, um vorzukommen, müssen entweder die dimer Obligationen gebrochen werden, oder die komplette dimer Einordnung muss verdunstet werden, von denen beide enthalpy von Eindampfungsvoraussetzungen bedeutsam vergrößern.

Säure

Säuren von Carboxylic sind normalerweise schwache Säuren, bedeutend, dass sie sich nur teilweise in H cations und RCOO Anionen in der neutralen wässrigen Lösung abtrennen. Zum Beispiel, bei der Raumtemperatur, werden nur 0.4 % aller essigsauren sauren Moleküle abgesondert. Electronegative substituents geben stärkere Säuren.

Die Deprotonierung von carboxylic Säuren gibt carboxylate Anionen, der stabilisierte Klangfülle ist, weil die negative Anklage delocalized zwischen den zwei Sauerstoff-Atomen ist, die seine Stabilität vergrößern. Jede der Obligationen des Kohlenstoff-Sauerstoffes im carboxylate Anion hat teilweisen Doppelbindungscharakter.

Gestank

Säuren von Carboxylic haben häufig starken Gestank, besonders die flüchtigen Ableitungen. Am üblichsten sind essigsaure Säure (Essig) und butanoic Säure (ranzige Butter). Andererseits, esters carboxylic Säuren neigen dazu, angenehmen Gestank zu haben, und viele werden in Parfümen verwendet.

Charakterisierung

Säuren von Carboxylic werden als solcher durch die Infrarotspektroskopie am meisten sogleich identifiziert. Sie stellen ein scharfes Band aus, das mit dem Vibrieren des C-O Vibrieren-Bandes (ν) zwischen dem 1680- und 1725-Cm vereinigt ist. Eine Eigenschaft ν Band erscheint als eine breite Spitze im Gebiet von 2500 bis 3000 Cm. Durch H NMR Spektrometrie erscheint der hydroxyl Wasserstoff im 10-13 ppm Gebiet, obwohl es häufig entweder verbreitert oder infolge des Austausches mit Spuren von Wasser nicht beobachtet wird.

Ereignis und Anwendungen

Viele carboxylic Säuren werden industriell auf einem in großem Umfang erzeugt. Sie sind auch in der Natur durchdringend. Esters von Fettsäuren sind die Hauptbestandteile von lipids, und polyamides von aminocarboxylic Säuren sind die Hauptbestandteile von Proteinen.

Säuren von Carboxylic werden in der Produktion von Polymern, Arzneimitteln, Lösungsmitteln und Nahrungsmittelzusätzen verwendet. Industriell wichtige carboxylic Säuren schließen essigsaure Säure (Bestandteil von Essig, Vorgänger zu Lösungsmitteln und Überzügen), Acryl und methacrylic Säuren (Vorgänger zu Polymern, Bindemitteln), Adipinsäure (Polymer), Zitronensäure (Getränke), ethylenediaminetetraacetic Säure (chelating Reagenz), Fettsäuren (Überzüge), maleic Säure (Polymer), propionic Säure (Nahrungsmittelkonservierungsmittel), terephthalic Säure (Polymer) ein.

Synthese

Industriewege

Industriewege zu carboxylic Säuren unterscheiden sich allgemein von denjenigen, die auf der kleineren Skala verwendet sind, weil sie spezialisierte Ausrüstung verlangen.

• Oxydation von Aldehyden mit Luft mit Kobalt- und Mangan-Katalysatoren. Die erforderlichen Aldehyde werden bei alkenes durch hydroformylation sogleich erhalten.
• Oxydation von Kohlenwasserstoffen mit Luft. Für einfachen alkanes ist die Methode nichtauswählend, aber so billig, um nützlich zu sein. Allylic und Benzylic-Zusammensetzungen erleben auswählendere Oxydationen. Gruppen von Alkyl auf einem Benzol-Ring, der zur carboxylic Säure unabhängig von seiner Kettenlänge oxidiert ist. Benzoesäure vom Toluol und terephthalic Säure von para-xylene und phthalic Säure von ortho-xylene sind veranschaulichende groß angelegte Konvertierungen. Acrylsäure wird von propene erzeugt.
• Grundkatalysierter dehydrogenation von alcohols.
• Carbonylation ist vielseitige Methode, wenn verbunden, mit der Hinzufügung von Wasser. Diese Methode ist für alkenes wirksam, die sekundären und tertiären carbocations, z.B isobutylene zu pivalic Säure erzeugen. In der Reaktion von Koch wird die Hinzufügung von Wasser und Kohlenmonoxid zu alkenes durch starke Säuren katalysiert. Essigsaure Säure und Ameisensäure werden durch den carbonylation des Methanols erzeugt, das mit iodide und alkoxide Befürwortern beziehungsweise und häufig mit dem Hochdruck des Kohlenmonoxids geführt ist, gewöhnlich zusätzliche Hydrolytic-Schritte einschließend. Hydrocarboxylations schließen die gleichzeitige Hinzufügung von Wasser und CO ein. Solche Reaktionen werden manchmal "Chemie von Reppe" genannt:

:HCCH + CO + HO  CH=CHCOH

• Eine lange Kette carboxylic Säuren wird durch die Hydrolyse von triglycerides erhalten, der beim Werk oder den Tierölen erhalten ist. Diese Methoden sind mit dem Seife-Bilden verbunden.
• die Gärung von Vinylalkohol wird in der Produktion von Essig verwendet.

Labormethoden

Vorbereitungsmethoden für kleine Skala-Reaktionen für die Forschung oder für die Produktion von feinen Chemikalien verwenden häufig teure verbrauchbare Reagenzien.

• Oxydation von primärem alcohols oder Aldehyden mit starkem oxidants wie Kalium dichromate, Reagens von Jones, Kalium-Permanganat oder Natrium chlorite. Die Methode ist Laborbedingungen im Vergleich zum Industriegebrauch von Luft zugänglich, die "grüner" ist, da es weniger anorganische Seitenprodukte wie Chrom oder Manganoxide nachgibt.
• Spaltung von Oxidative von olefins durch ozonolysis, Kalium-Permanganat oder Kalium dichromate.
• Säuren von Carboxylic können auch durch die Hydrolyse von nitriles, esters, oder amides, allgemein mit Säure - oder Grundkatalyse erhalten werden.
• Carbonation eines Grignards und organolithium Reagenzien:

:RLi + CO RCOLi

:RCOLi + HCl RCOH + LiCl

• Halogenierung, die von der Hydrolyse des Methyls ketones in der haloform Reaktion gefolgt ist
• Die Reaktion von Kolbe-Schmitt stellt einen Weg salicylic Säure, Vorgänger zum Aspirin zur Verfügung.

Weniger - allgemeine Reaktionen

Viele Reaktionen gewähren carboxylic Säuren, aber werden nur in spezifischen Fällen verwendet oder sind hauptsächlich vom akademischen Interesse:

• Disproportionation eines Aldehyds in der Reaktion von Cannizzaro
• Die Neuordnung von diketones in der benzilic sauren Neuordnung, die mit der Generation von Benzoesäuren verbunden ist, ist die Reaktion von von Richter von nitrobenzenes und die Reaktion von Kolbe-Schmitt von Phenol.

Reaktionen

Die am weitesten geübten Reaktionen wandeln carboxylic Säuren in esters, amides, carboxylate Salze, saure Chloride und alcohols um. Säuren von Carboxylic reagieren mit Basen, um carboxylate Salze zu bilden, in denen der Wasserstoff des hydroxyl (-OH) Gruppe durch ein Metall cation ersetzt wird. So reagiert essigsaure in Essig gefundene Säure mit dem doppeltkohlensauren Natron (Natron), um Natriumsazetat, Kohlendioxyd und Wasser zu bilden:

:CHCOOH + NaHCO  CHCOONa + CO + HO

Säuren von Carboxylic reagieren auch mit alcohols, um esters zu geben. Dieser Prozess wird in der Produktion von Polyestern schwer verwendet. Ähnlich werden Carboxylic-Säuren in amides umgewandelt, aber diese Konvertierung kommt normalerweise bei der direkten Reaktion von carboxylic Säure und dem Amin nicht vor. Stattdessen sind esters typische Vorgänger zu amides. Die Konvertierung von Aminosäuren in peptides ist ein biochemischer Hauptprozess, der ATP verlangt.

Die hydroxyl Gruppe auf carboxylic Säuren kann durch ein Chlor-Atom mit thionyl Chlorid ersetzt werden, um acyl Chloride zu geben. In der Natur, carboxylic Säuren werden zu thioesters umgewandelt.

Säure von Carboxylic kann auf den Alkohol durch hydrogenation oder das Verwenden stochiometrischen hydride abnehmende Reagenzien wie Lithiumaluminium hydride reduziert werden.

N ist N-dimethylchloromethylenammonium Chlorid hoch chemoselective Reagenz für die carboxylic saure Verminderung. Es aktiviert auswählend die carboxylic Säure, und ist bekannt, aktive Funktionalitäten wie ketone sowie der gemäßigte ester, olefin, nitrile und das Halogenid moeties zu dulden.

Spezialreaktionen

• Als mit allen Carbonyl-Zusammensetzungen sind die Protone auf dem α-carbon wegen keto-enol tautomerization labil. So ist der α-carbon leicht halogenated in der Hell-Volhard-Zelinsky Halogenierung.
• Die Reaktion von Schmidt wandelt carboxylic Säuren zu Aminen um.
• Säuren von Carboxylic sind decarboxylated in der Reaktion von Hunsdiecker.
• Die Dakin-Westreaktion wandelt eine Aminosäure zum entsprechenden amino ketone um.
• In der Barbier-Wieland Degradierung wird die Gruppe des Alpha-Methylens in einem aliphatic carboxylic Säure in einer Folge von Reaktionsschritten, effektiv eine Kettenkürzung entfernt. Das umgekehrte Verfahren ist die Arndt-Eistert Synthese, wo eine Säure ins acyl Halogenid umgewandelt wird und mit diazomethane reagiert, um den höchsten homolog zu geben.
• Viele Säuren erleben oxidative Decarboxylierung. Enzyme, die diese Reaktionen katalysieren, sind als carboxylases (die EG 6.4.1) und decarboxylases (die EG 4.1.1) bekannt.
• Säuren von Carboxylic werden auf Aldehyde über den ester und DIBAL über das saure Chlorid in der Verminderung von Rosenmund und über den thioester in der Verminderung von Fukuyama reduziert.
• In der ketonic Decarboxylierung carboxylic Säuren werden zu ketones umgewandelt.

Nomenklatur und Beispiele

Säuren von Carboxylic, werden wie angezeigt, im Tisch unten allgemein genannt. Obwohl selten verwendet, IUPAC-empfohlen Namen bestehen auch. Zum Beispiel ist Buttersäure (CHCOH), gemäß IUPAC Richtlinien, auch bekannt als butanoic Säure.

Das carboxylate Anion-R-GURREN wird gewöhnlich mit der Nachsilbe genannt - hat gegessen, so wird essigsaure Säure zum Beispiel Azetation. In der IUPAC Nomenklatur, carboxylic Säuren haben eine-oic saure Nachsilbe (z.B, octadecanoic Säure). In der allgemeinen Nomenklatur ist die Nachsilbe gewöhnlich-ic Säure (z.B, stearic Säure).

Radikaler Carboxyl

Der Radikale · COOH (CAS# 2564-86-5) hat nur eine getrennte flüchtige Existenz. Die saure Trennung, die dessen unveränderlich ist · COOH ist mit der Elektronparakernspinresonanz-Spektroskopie gemessen worden. Die carboxyl Gruppe neigt zu dimerise dazu, Oxalsäure zu bilden.

Siehe auch

• Saures Anhydrid
• Saures Chlorid
• Amide
• Ester

Links

• Säure-Synthese von Carboxylic - Sammlung von Verbindungen, die der Synthese von Säure von Carboxylic gehören
• Säure-pH von Carboxylic und Titrieren - freeware für Berechnungen, Datenanalyse, Simulation und Vertriebsdiagramm-Generation