Пример решения задачи 27

Функциональные производные карбоновых кислот - это все соединения, которые образуются в результате химических превращений в карбоксильной группе.

Если химическая реакция протекает по углеводородному радикалу карбоновой кислоты и не затрагивает карбоксильную группу, то в результате получаются замещенные карбоновые кислоты.

К основным функциональным производным карбоновых кислот относятся соли, галогенангидриды, ангидриды, сложные эфиры, амиды и нитрилы. Приводим реакции их получения из соответствующей кислоты.

По кислотным свойствам карбоновые кислоты превосходят спирты, фенолы и угольную кислоту. Поэтому в реакциях с карбонатами карбоновые кислоты вытесняют угольную кислоту, которая разлагается с образованием углекислого газа и воды. Реакция с карбонатами является качественной на открытие карбоксильной группы.

Гидролиз всех функциональных производных в зависимости от рН среды в конечном результате приводит к образованию родоначальной карбоновой кислоты (в кислой среде) или ее соли (в щелочной среде).

Ангидриды:

Галогенангидриды:

Сложные эфиры:

Реакция щелочного гидролиза в присутствии индикатора фенолфталеина используется для обнаружения сложных эфиров и может рассматриваться как качественная. При гидролизе происходит нейтрализация щелочи образующейся кислотой, и малиновая окраска фенолфталеина исчезает.

 

Амиды:

Нитрилы:

Реакция ацилирования - замещение подвижного водорода или металла в реагенте на ацильную группу субстрата.

Ацилирующими средствами (поставщиками ацильной группы) являются галогенангидриды, ангидриды, карбоновые кислоты, сложные эфиры и амиды. Сила ацилирующего средства зависит от величины d⁺ заряда на атоме углерода карбонильной группы. Чем выше d⁺ заряд, тем легче идет атака нуклеофилом, тем выше скорость реакции ацилирования. В галогенангидридах благодаря преоблада-ющему отрицательному индуктивному эффекту (-I) d⁺ заряд на карбонильном углероде повышается. В остальных ацилирующих средствах преобладает положительный мезомерный эффект (+М), который понижает d⁺ заряд, но в различной степени. В ангидридах +М эффект разделяется на две карбонильные группы, и его влияние на величину d⁺ в два раза меньше, чем в кислотах, эфирах и амидах. Наиболее сильный +М эффект наблюдается в амидах (так как азот слабее чем кислород удерживает свою неподеленную электронную пару, ввиду меньшей электроотрицательности), поэтому d⁺ заряд на карбонильном углероде будет наименьший в ряду ацилирующих средств. Карбоновые кислоты и сложные эфиры являются практически одинаковыми по силе ацилирующими средствами. Исходя из вышесказанного ряд активности ацилирующих средств выглядит следующим образом: