Karboxylové kyseliny

• Karboxylová skupina = karbonyl + hydroxyl

= 3. oxidační stupeň

Názvosloví

1. Systematické: substituční princip
   koncovka            -ová kyselina (C karboxylu se ZAPOČÍTÁVÁ do řetězce)
   propanová kyselina       CH3-CH2-COOH
   oktandiová kyselina       HOOC-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-COOH                             COOH-(CH₂)₆-COOH
   (u jednodušších kyselin)koncovka            karboxylová kyselina (karboxylový uhlík se NEZAPOČÍTÁVÁ)
   u polykarboxylových kyselin, nebo tam, kde je – COOH na postranním či cyklickém řetězci
   propan-1,2,3-trikarboxylová kyselina
   cyklohexankarboxylová kyselina
2. Polotriviální u běžnějších kyselin

Rozdělení karboxylových kyselin

1. Podle počtu karboxylových skupin
   jednosytné (monokarboxylové)
   vícesytné (polykarboxylové – di- , tri- , …)
2. Podle typu vazeb
   nasycené
   nenasycené
3. Podle uhlíkového řetězce
   acyklické (alifatické)
   cyklické (alicyklické + aromatické)
   

Výskyt

• V přírodě hojně rozšířené (především ty, u nichž se používají tradiční názvy)
• Volné (většinou disociované) nebo častěji vázané ve formě esterů a solí

Zisk a příprava

• Z přírodních zdrojů (ocet, mravenci, kopřivy)
• Oxidací primárních alkoholů a aldehydů (i kvašení)
• Oxidací některých uhlovodíků

Vlastnosti

• Fyzikální:
  nižší – acyklické, jednosytné
  (l) s ostrým zápachem
  rozpustné ve vodě
  tvoří H můstky (má dipól)
  vyšší – aromatické, vícesytné
  (s) bez pachu
  s délkou řetězce klesá rozpustnost ve vodě, jsou pevnější
• Chemické: dány především vlastnostmi karboxylové skupiny

	Posun e– až ke kyslíku, proto se může odštěpit celá skupina

 

 

kyselý vodík (více než u alkoholů a fenolů, protože – CO vyvolává – I efekt) → disociace
mírně kyselé budou i αH

Odštěpením hydroxylového H vzniká karboxylátový anion -COO^–

Karboxylové a sulfonové kyseliny patří mezi nejkyselejší organické sloučeniny

Síla karboxylových kyselin závisí:

• Na charakteru R
  čím kratší řetězec, tím silnější kyselina
• Na substituentech na αC
  substituenty s – I efektem zvyšují sílu kyseliny
  substituenty s + I efektem snižují sílu kyseliny

Disociační konstanta kyseliny octové:

CH₃COOH + H₂O → CH₃COO^– + H₃O⁺

Reakce

1. Neutralizace
   karboxylová kyselina + alkalický hydroxid → sůl + voda
   CH₃COOH + NaOH (aq) CH₃COO^–Na⁺ + H₂Osůl slabé kyseliny a silné zásady → bude reagovat zásaditě
2. Dekarboxylace
   zahříváním především dikarboxylových kyselin dojde k odštěpení jedné karboxylové skupiny (např. z kyseliny malonové vzniká octová)
   HOOC – CH₂ – COOH CH₃ – COOH + CO₂
3. Esterifikace
   jedna z nejdůležitějších reakcíkatalyzátorem je kyselé prostředí, zásadité reakci brzdízpětná reakce = hydrolýza esterů

 

katalyzovaná zásadou = zmýdelnění esterů                                                  katalyzovaná kyselinou
mýdlo vzniká v případě vyšších                                                                            vzniká zpět kyselina a alkohol
mastných kyselin (palmitové a stearové)

Zástupci

1.      Acyklické monokarboxylové – nasycené

Kyselina mravenčí HCOOH (methanová)

výskyt: v tělech mravenců, vos, včel, komárů
v žahavých koncích kopřiv

výroba: synteticky
CO + NaOH HCOONa HCOOH + NaCl

mravenčan sodný (formiát)

vlastnosti: ostře páchnoucí (l)
silná org. kyselina
redukční účinky – může zoxidovat už jen na CO₂ a H₂O

užití: příprava esterů (ethylester kyseliny mravenčí = rumová tresť → Tuzemák)

Kyselina octová CH₃COOH (ethanová)

výroba: oxidací např. acetaldehydu (syntetická látka)
octové kvašení ethanolu → cca 8% ocet

vlastnosti: čirá kapalina štiplavého zápachu
bezvodá = ledová (96%), tuhne při 17°C, krystaly připomínají led
konzervační účinky

užití:     potravinářství (+ konzervace) – přidává se do ní karamel → barva
barvářství – stabilizátor při barvení textilií, barvení vajec
rozpouštědlo
výroba esterů – octan ethylnatý – rozpouštědlo
octan butylnatý – ananasová tresť
vinylacetát – textilní vlákna – při polymeraci (hedvábí)
soli kyseliny octové – octan hlinitý – na otoky
octan železitý a chromitý – barvení tkanin

               

Kyselina máselná CH₃ – (CH₂)₂ – COOH (butanová)
páchne po žluklém tuku, obsažena v potu (klíšťatům voní)
naopak její estery příjemně voní (ester s glycerolem v másle)
Kyselina valerová (pentanová)
výroba uklidňujících léků (Valetol)

Kyselina palmitová a stearová CH₃–(CH₂)₁₄–COOH, CH₃–(CH₂)₁₆–COOH
jejich estery s glycerolem jsou obsaženy v tucích,
sodné soli kyseliny palmitové a stearové = mýdla

2.      Acyklické monokarboxylové – nenasycené

Kyselina akrylová (prop-2-enová)

                                                                                                              pro výrobu polyakrylových plastů

Kyselina metakrylová                                           (plexisklo)
(2-methylprop-2-enová)                              vznikají polymerací (rozštěpením „=“)
kyselina olejová
estery s glycerolem v rostlinných olejích

3.      Acyklické dikarboxylové

Kyselina šťavelová HOOC – COOH (ethandiová)
(s), krystalická je dihydrát, vypadá jako cukr
výskyt: šťovík, šťavel, jahody
toxická – odvápňuje organizmus (v těle přechází na šťavelan vápenatý, hlavní součást ledvinových kamenů)

Kyselina adipová (hexandiová)
surovina pro výrobu syntetických vláken (polyamidů, nylon 6,6)
spolu s 1,6-hexamethylendiaminem

Kyselina maleinová

pro výrobu syntetických pryskyřic

4.      Aromatické

Kyselina benzoová

(s) rozpustná v horké vodě, vypadá jako prášek do pečiva
antioxidační účinky – konzervant (hořčice)

příprava oxidací toluenu

další využití – organické syntézy, kožní lékařství

 

Kyselina ftalová

pro výrobu syntetických pryskyřic

estery = ftaláty (snižují reprodukční schopnosti u chlapců!!), změkčovadlo PVC

Kyselina tereftalová
příprava katalytickou oxidací p-xylenu
pro polyesterová vlákna = polyethylentereftalát (PET)