Двухосновные карбоновые кислоты

ДВУХОСНОВНЫЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Двухосновными карбоновыми кислотами называются органические соединения, содержащие в молекуле две карбоксильные группы СООН.

Классификация:

Так как непредельные карбоновые кислоты являются составной частью класса карбоновых кислот, отдельной классификации для них не существует.

Номенклатура двухосновных карбоновых кислот:

Тривиальные названия основных карбоновых кислот:

Систематическая номенклатура непредельных карбоновых кислот (ИЮПАК):

1.  Выбирают в молекуле наиболее длинную углеродную цепь С двумя карбоксильными группами СООН.

2.  Нумерацию цепи начинают с атома углерода карбоксильной группы, причем, с того конца молекулы, у которого ближе и больше радикалов.

3.  Называют окружающие радикалы: в порядке возрастания, с указанием количества и положения в цепи.

4.  По длине цепи называют углеводород (алкен, алкин, диен и т. д.), указывая положение ненасыщенных связей, добавляя –диовая кислота.

Пример:

Изомерия

Для двухосновных карбоновых кислот характерна структурная изомерия, связанная со строением углеводородного радикала и положением ненасыщенных связей.

Структурная изомерия, связанная со строением углеводородного радикала:

Пример:

Структурная изомерия, связанная с положением ненасыщенных связей:

Пример:

Физические свойства

№	Название кислоты	Агрегатное состояние	t- пл., 0С	t- кип., 0С	рКа 250С	Относительная плотность, d420
1	щавелевая	твердое	189,5	-	1,27	1,900
2	малоновая	твердое	135,6	-	2,86	1,619
3	янтарная	твердое	185,0	300	4,21	1,563
4	малеиновая	твердое	130,5	-	1,92	-
5	фталевая	твердое	200,0	-	2,58

Способы получения двухосновных карбоновых кислот

Способы получения двухосновных кислот повторяют способы получения одноосновных, с той разницей, что получают одновременно или последовательно две карбоксильные группы.

Ниже приведены некоторые возможные примеры получения. Подробно способы получения описаны в теме «Одноосновные карбоновые кислоты».

Пример 1:

Пример2:

Химические свойства.

Для кислот характерны следующие типы реакций:

1. Электрофильное замещение (SE по одной или двум карбоксильным группам).

2. Нуклеофильное замещение (SN по одной или двум карбоксильным группам).

3. Реакция отщепления (по одной или двум карбоксильным группам).

1.  Реакции электрофильного замещения (SE).

1.  Благодаря наличию в молекуле двухосновных карбоновых кислот двух функциональных групп СООН, увеличиваются кислотные свойства соединения по сравнению с одноосновными карбоновыми кислотами аналогичного строения.

Формула	рКа, 25 0С
CH3COOH	4,76
НООС - СООН	1,23
CH3CH2COOH	4,87
НООС – СН2 - СООН	2,83

2.  Чем ближе карбоксильные группы, тем выше кислотные свойства соединения.

Объяснение следующее:

1.  При диссоциации двухосновной карбоновой кислоты концентрация протонов в растворе выше, чем при аналогичном процессе, протекающем с одноосновной кислотой. А чем выше концентрация протонов, тем выше кислотные свойства.

2.  Одна из карбоксильных групп по отношению к другой является акцептором, а акцепоторы увеличивают кислотные свойства соединения.

3.  По мере удаления карбоксильных групп друг от друга, снижается их взаимное влияние и, как следствие, кислотные свойства.

Данная группа реакций подробно рассмотрена в теме «Одноосновные карбоновые кислоты».

В качестве примера приводится реакция солеобразования с содой. При недостатке реагента процесс идет по одной карбоксильной группе с образованием кислой соли (так как вторая карбоксильная группа в реакции не участвует и проявляет кислотные свойства). При избытке реагента процесс идет по двум карбоксильным группам, с образованием средней соли.

Пример:

2.  Реакции нуклеофильного замещения (SN).

Данная группа реакций позволяет получить производные двухосновных карбоновых кислот. Происходит замещение групп ОН в карбоксильных группах на нуклеофильную частицу.

Данная группа реакций подробно рассмотрена в теме «Одноосновные карбоновые кислоты».

В качестве примера приводится реакция этерификации со спиртом. При недостатке реагента процесс идет по одной карбоксильной группе с образованием неполного эфира (так как вторая карбоксильная группа в реакции не участвует и проявляет кислотные свойства). При избытке реагента процесс идет по двум карбоксильным группам, с образованием полного эфира.

3.  Реакция отщепления (по одной или двум карбоксильным группам).

Данная реакция позволяет различить двухосновные карбоновые кислоты с различным количеством атомов углерода в главной цепи. Это реакция нагревания.

3.1.  Если в главной цепи до трех атомов углерода включительно, то при нагревании выделяется углекислый газ (СО2), с образованием одноосновной карбоновой кислоты.

Пример1:

Пример2:

3.2.  Если в главной цепи три-четыре атома углерода включительно, то при нагревании выделяется углекислый вода (Н2О), с образованием ангидрида карбоновой кислоты.

Пример 1:

Пример 2:

Пример 3: