9 mavzu. Karboksilli birikmalar va ularning funksional hosilalari. Reja

va metakril kislotalar asosidagi materiallar.

Karbon kislotalar: Sinflanishi, tuzilishi, izomeriyasi, nomenklaturasi. Molekulasida karboksil guruhi – COOH tutgan uglevodorodlarning hosilalariga karbon kislotalar deyiladi. Karbon kislotalar karboksil guruhining soniga va uglevodorod qoldig‘ining tabiatiga qarab, monokarbon, dikarbon va polikarbon (bir asosli, ikki asosli va ko‘p asosli) kislotalarga, karbon kislotalarning funksional hosilalariga, uglevodorodning radikalida har xil funksional guruhlar tutgan kislotalarga va ko‘mir kislota hosilalariga bo‘linadi. Masalan: sirka kislota CH₃COOH va moy kislota C₃H₇COOH — bir asosli, oksalat kislota HOOC – COOH va malon kislota COOH – C H₂ – COOH — ikki asosli kislotalardir. Karbon kislotalar to‘yingan va to‘yinmagan, shuningdek, ochiq zanjirli va halqali tuzilishga ega bo‘ladi. Kislota molekulasiga karboksil guruh karbonil > C = O va oksi – OH guruhlardan tashkil topgan.

Monokarbon kislotalar uglerod radikalining tabiatiga qarab:
to‘yingan monokarbon kislotalar C _nH _2n+1COOH va halqa tutgan kislotalarga

to‘yinmagan monokarbon kislotalarga C_nH_2n-1COOH, C_nH_2n-3COOH
arenmonokarbon kislotalarga ArCOOH, ArCH₂COOH, ArCH = CHCOOH bo‘linadi.
Nomenklaturasi. Karbon kislotalarni tarixiy va sistematik nomenklaturada nomlanadi. Karbon kislotalarni sistematik nomenklaturada nomlash uchun uglevodorod nomiga kislota so‘zi qo’shib aytiladi:
H – COOH metan kislota, chumoli kislota
CH₃ – COOH etan kislota, sirka kislota
CH₃ – CH₂COOH propan kislota, propion kislota
CH₃– (CH₂)₂COOH butan kislota, moy kislota
To‘yingan bir asosli karbon kislotalar yog‘ kislotalar deb ham ataladi, chunki bu kislotalarning birinchi vakili yog‘lardan olingan. To‘yingan bir asosli yog‘ kislotalarni nomlashda, ko‘pincha ularning travial nomlaridan foydalaniladi. Bu nom kislota qanday xomashyodan olinganligini ko‘rsatadi, masalan, ularning birinchi vakili H – COOH chumoli kislota deb ataladi, chunki u dastlab chumolidan ajratib olingan. Xuddi shunga o ‘xshash, sirka kislota - sirkadan, moy kislota - sigir yo‘g‘idan, valerian kislota - valeriana o‘simligining ildizidan olingan.
Bir asosli karbon kislotalarni rasional nomenklaturaga ko‘ra nomlashda ularni sirka kislota hosilasi deb qaraladi, ya’ni kislotalarni sirka kislota asosida ham nomlash mumkin. Masalan:

Sistematik nomenklaturaga k o ‘ra kislotalarning nomi tegishli uglevodorod nomiga kislota so ‘zini qo‘shish bilan hosil qilinadi:

CH - CH₂ - CH - COOH

I
CH₃
2-metilbutan kislota

To‘yingan karbon kislotalarda aldegidlardagi singari izomeriyaning ikki turi: uglerod skeletining va karboksil guruhning zanjirda turlicha joylanishidan kelib chiqadigan izomeriyasi mavjud:

CH₃ - CH₂- CH₂ - CH₂- COOH CH₃ - CH₂ - CH - COOH
I
CH₃
valerian kislota(t) metil etil sirka kislota (r)
pentan kislota (s) 2-metilbutan kislota (s)

Ba’zida tarmoqlangan tuzilishga ega bo‘lgan kislotalarni nomlashda -, -, -, - harflaridan foydalaniladi:

Fizik xossalari. Tuzilishning fizik xususiyatlariga bog‘liqligi. Karbon kislotalar rangsiz suyuq va kristall moddalar. Karbon kislotalarning quyi vakillari odatdagi sharoitda o ‘tkir hidli, suv bilan har qanday nisbatda aralashadigan, sovitilganda oson kristallanadigan harakatchan suyuqliklardir. Chumoli H – COOH – kislota o‘tkir hidli, achchiq ta’mli, suv bilan har qanday nisbatda arashadigan rangsiz suyuqlik. Sof sirka kislota CH₃COOH – odatdagi temperaturada o ‘tkir hidli, rangsiz suyuqlik bo‘lib, 16,6 °C da muzga o‘xshash kristallga aylanadi. Shuning uchun suvsiz sirka kislota muz sirka kislota deyiladi. Molekuladagi uglerod atomlari soni 5 tadan to‘qqiztagacha bo‘lgan kislotalar (izomoy kislota ham) moysimon suyuqliklar bo‘lib, suvda yomon eriydi.
Yuqori molekular yog‘ kislotalar hidsiz, suvda erimaydigan qattiq moddalardir. Karbon kislotalarning deyarli hammasi spirtda va efirda yaxshi eriydi. Kislotalarning molekulyar massasi ortishi bilan qaynash temperaturasi ham ortadi, solishtirma massasi esa kamayadi. Normal tuzilishga ega bo‘lgan kislotalar tarmoqlangan kislotalarga qaraganda yuqori temperaturada qaynaydi. Masalan: n-valerian kislota CH₃(CH₂)₃COOH 186 °C da qaynaydi, izovaierian kislota
(CH₃)₂CH – CH₂ – COOH 176,7 ⁰C da qaynaydi. Molekulasidagi uglerod atomlari soni juft bo‘lgan kislotalar uglerod atomlari soni toq bo‘lgan kislotalarga nisbatan yuqori temperaturada suyuqlanadi.
Kislotalarning molekular massasini aniqlash natijasida suyuq holatda ularning molekula massasi ikki baravar ortiqligi ma’lum bo‘ladi. Buning sababi, kislota molekulalarining o‘zaro assosilanganligi, ya’ni vodorod bog‘lanish hosil bo‘lganligidir, natijada siklik yoki chiziqli tuzilishi hosil bo‘ladi:
O = C – OH … O = C – OH…
I I
CH₃ CH₃

Tajribalarning ko‘rsatishicha, bunday vodorod bog‘lanish energiyasi 7 kkal/mol ga teng. Kislorod va vodorod atomi oralig‘idagi masofa 1,7 * 10 ^-10m.

Fizik usullar — UB (u ltrabinafsha) - spektroskopiya, IQ - (infraqizil) spektrosokpiya, PMR (proton-magnit-rezonansi) - spektroskopiya va mass-spektroskopiyalar orqali karbon kislota-larning molekula va undagi atom hamda guruh atomlarining xarakterli xususiyatlari yoritiladi.
Karbon kislotalarning UB - spektrida ultrabinafsha nurlar ta’sirida molekuladagi atomlar valent elektronlarining energetik holatlari o‘zgaradi, natijada karboksil guruhning yutilish maksimumi 200 nm da sodir bo‘ladi. Kislota hosilalari UB - nurlar spektrda to‘lqin uzunligi katta bo‘lgan tomonga siljiydi, buni batoxrom siljish deyilib, u 210 - 240 nm da hosil bo‘ladi.
Infraqizil nurlar (IQ) ta’sirida kislota molekulasidagi ato m lar tebranish holatiga kelib, u spektrda ikkita xarakterli yutilish maksimumiga ega bo‘ladi. Biri karboksil guruhdagi gidroksil guruh vodorod bog‘lanish hosil qilgan holda yutilish qisqa chastotali soha tomon siljiydi va 3000 sm^-1 da yutilish maydonini kengayganligi kuzatiladi, ikkinchisi, karbonil guruh > C = O 1700 -1720 sm^-1da yutilish maksimumiga ega b o‘ladi. Energiya ta’sirida mikrozarracha (elektron, proton, neytron va boshqalar) spinlari energetik holatlarini o‘zgartirish bilan har qanday mikrozarracha o‘zining siljishiga ega.
Manbalari, laboratoriya va sanoatda olinish usullari. Monokarbon kislotalar galogenalkanlarni va nitrillarni gidroliz qilib olinadi:

Metallorganik birikmalardan olish mumkin:

Spirt va aldegidlarni havo kislorodi bilan katalizatorlar (Co, Mn tuzlari) ishtirokida oksidlab olish mumkin:

Monokarbon kislotalarni malon efiri yordamida ham sintez qilish mumkin.
Ketonlar A.I.Popov qoidasiga ko’ra kuchli oksidlovchilar ta’sirida kislotalar aralashmasini hosil qiladi. Masalan: metilpropilketon oksidlanganda to‘rtta kislota hosil bo’ladi:

C H₃ – CO – CH₂ – CH₂ – CH₃ + 4 O₂ → H₂O + HCOOH + CH₃COOH +

CH₃ – CH₂ – COOH + CH₃ – CH₂ – CH₂ – COOH

To‘yingan uglevodorodlar kislorod bilan yuqori temperaturada (400 - 500 °C), 130-140 atm. bosimda katalizatorlar (metallar, metall tuzlari) ta’sirida kislotalar hosil qiladi. Sanoatda karbon kislotalar shu usul bilan olinadi.
Gemigaloidli uglevodorodlar, orto-efirlar, amidlar, kislota angidridlari, xlorangidridlari va nitrillarning gidrolizanishi natijasida karbon kislotalar shu usul bilan olinadi:

R - CC1₃ + 2 H₂O → R – COOH + 3 HC1

R - C (OCH₃)₃ + 2 H₂O → R – COOH + 3 CH₃OH

R - C - OCl + H₂O  R – COOH + HC1

R - C - ONH₂ + H₂O  R – COOH + NH₃

Metallorganik birikmalarga karbonat angidridning ta’siri:

RM gJ + CO₂  R – COOMgJ

Hosil bo’lgan kislota tuzlari suv yoki mineral kislotalar ta’sirida karbon kislotaga aylanadi:

R - COOM gJ + H₂O R – COOH + MgOHJ

Ikki asosli karbon kislotalarni qizdirish orqali olinadi. Bu usul bilan malon kislota va uning gomoglaridan sirka kislota hamda uning yuqori gomologlari olinadi:

R - CH – COOH R – CH₂ – COOH

I -CO
COOH

Shuningdek, karbon kislotalarni asetosirka efir asosida sintez qilish bilan hamda yog‘ va moylarni gidrolizlab olinadi.