Органический синтез. Быкова Н.Н - 33 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Лабораторная работа 12
ПОЛУЧЕНИЕ МУРАВЬИНОЙ КИСЛОТЫ И ИЗУЧЕНИЕСВОЙСТВ
АЛИФАТИЧЕСКИХ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
Цель работы:
1. Ознакомить студентов с получением муравьиной кислоты из щавелевой кислоты.
2. Провести сравнительный анализ одноосновных, двухосновных, предельных и непредельных карбоновых кислот и выявить связь меж-
ду их свойствами и строением.
3. Привить навыки работы с химической посудой, реактивами и приборами.
Реактивы: органические кислоты (уксусная, стеариновая, янтарная, молочная, винная, фумаровая, лимонная, масляная,
муравьиная), раствор щелочи (конц. и разб.), соляная кислота (разб.), серная кислота (разб. и конц.), ацетат натрия (кр.), би-
карбонат натрия (кр.), раствор перманганата натрия и перманганата калия, глицерин, известковая или баритовая вода, фор-
миат натрия (кр.), раствор хлорида кальция (10 %), этиловый спирт, диэтиловый эфир, раствор нитрата серебра (1 %), рас-
твор аммиака (5 %), раствор хлорида железа (III) (3 %), металлический магний, окись меди (II) (кр), окись ртути (II) (желт.
кр.).
Посуда и приборы: пробирки, стеклянная палочка, универсальная индикаторная бумага, спиртовка, широкая пробирка с
пробкой, в которую вставлена изогнутая стеклянная трубка, штатив, стаканы, пробирка с гибкой отводной трубкой, фильт-
ровальная бумага.
Общие положения
Органические карбоновые кислоты характеризуются наличием
О
карбоксильной группы С . По числу этих групп различают
ОН
одно-, двух-, трех- и многоосновные кислоты.
Органические кислоты могут быть предельными (насыщенными) и непредельными (ненасыщенными).
Известен ряд общих способов получения кислот, например окислением первичных спиртов, альдегидов, синтез на основе реактивов
Гриньяра, гидролиз нитрилов и другие. Получение муравьиной кислоты и солей щавелевой кислоты можно провести специфическими
способами.
Низшие карбоновые одноосновные кислоты с числом атомов углерода до трех – легкоподвижные бесцветные жидкости
с характерным острым запахом; они смешиваются с водой во всех соотношениях. Кислоты с числом атомов углерода от че-
тырех до девяти – маслянистые жидкости с неприятным запахом. Растворимость в воде сильно уменьшается с ростом моле-
кулярных масс. Кислоты с десятью и более углеродными атомами – твердые вещества, нерастворимые в воде, но они хорошо
растворяются в неполярных и слабополярных растворителях.
С увеличением числа гидрофильных групп – карбоксильных, гидроксильных – в молекуле кислоты растворимость ки-
слот в воде обычно возрастает.
Химические свойства карбоновых кислот определяются взаимным влиянием атомов в карбоксильной группе. Ярко вы-
ражен кислотный характер карбоновых кислот. Константы диссоциации органических кислот, характеризующие их относи-
тельную силу, весьма различны и в большей степени зависят от состава и строения молекулы кислоты. Уксусная кислота и
ее последующие гомологи имеют константы диссоциации порядка 1×10
–5
– 2×10
–5
, т.е. являются весьма слабыми, муравьи-
ная кислота значительно сильнее (К
дис
=1,8×10
–4
). Увеличение основности кислоты и введение гидроксильных групп способ-
ствует усилению диссоциации, т.е. увеличению силы кислоты.
Органические кислоты способны образовывать соли с металлами и их оксидами и гидроксидами. В водных растворах
соли карбоновых кислот частично гидролизуются.
Одноосновные предельные кислоты нормального строения, за исключением муравьиной кислоты, устойчивы по отно-
шению к окислителям. Недостаточно чистая уксусная кислота может содержать окисляющиеся примеси и несколько изме-
нять окраску KMnO
4
. Муравьиная кислота, являющаяся по своему строению также и альдегидом, легко окисляется с образо-
ванием двуокиси углерода и воды.
Щавелевая кислота, легко переходящая в муравьиную с отщеплением СО
2
, также легко окисляется перманганатом ка-
лия в кислой среде. При этом первые порции KMnO
4
при комнатной температуре реагируют медленно, в дальнейшем же
накапливающиеся в растворе ионы двухвалентного марганца каталитически ускоряют окисление. Малоновая кислота также
легко окисляется; другие гомологи двухосновных кислот более устойчивы к окислителям.
Для оксикислот с увеличением числа гидроксильных групп в молекуле кислоты способность ее к окислению резко по-
вышается. Однако, например, молочная кислота и особенно винная и лимонная кислоты окисляются перманганатом калия
при комнатной температуре медленнее, чем муравьиная и щавелевая. И здесь ионы двухвалентного марганца, накапливаясь
в смеси, катализируют окисление. Оксикислоты при действии KMnO
4
образуют кетокислоты, двуокись углерода и другие
продукты.
Ненасыщенные кислоты обычно очень легко окисляются KMnO
4
вплоть до расщепления кислоты по месту двойной
связи.
Окисление кислот перманганатом калия легче проходит в кислой среде, чем в щелочной. Например, щавелевая кислота
устойчива по отношению к щелочному раствору KMnO
4
.
Дикарбоновые кислоты с карбоксильными группами у одного и того же атома углерода при нагревании сравнительно
легко переходят в монокарбоновые кислоты (реакция декарбоксилирования):

Страницы