Двухосновные насыщенные и ненасыщенные карбоновые кислоты

Молекулы двухосновных (дикарбоновых) кислот содержат насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал и  две карбоксильные группы. Двухосновные карбоновые кислоты имеют общую формулу НООС-R-СООН.

Если карбоксильные группы связаны с насыщенным углеводородным радикалом, то кислота является насыщенной (предельной) и ненасыщенной (непредельной), если карбоксильные группы связаны с ненасыщенным углеводородным радикалом, например, бутандиовая (янтарная) и бутендиовая кислоты:

насыщенные и ненасыщеные дикарбоновые кислоты

Изомерия и номенклатура двухосновных насыщенных и ненасыщенных карбоновых кислот

Согласно правилам систематической номенклатуры ИЮПАК дикарбоновые кислоты называют аналогично соответствующим углеводородам, прибавляя окончание — диовая или слово дикарбоновая кислота. Например, пропандиовая или пропандикарбоновая кислота, пентандиовая или пентандикарбоновая кислота.

Первые девять членов ряда предельных дикарбоновых кислот имеют тривиальные названия. Тривиальные названия, названия по систематической номенклатуре и структурные формулы некоторых дикарбоновых кислот приведены в таблице:

тривиальные и систематические названия дикарбоновых кислот

Двухосновные карбоновые кислоты: Физические и химические свойства

Физические свойства дикарбоновых кислот

Двухосновные карбоновые кислоты – твердые кристаллические вещества. Они достаточно хорошо растворимы в воде, причем растворимость их выше, чем у соответствующих одноосновных (монокарбоновых) кислот. Температуры их кипения также выше, чем у монокарбоновых кислот. Это обусловлено тем, что большее число карбоксильных групп, способно образовывать большее число водородных связей, вследствие чего происходит ассоциация молекул.

Химические свойства дикарбоновых кислот

Двухосновные карбоновые кислоты сохраняют общие свойства одноосновных карбоновых кислот, такие как, способность образовывать полные или неполные функциональные производные – соли, эфиры и т.п. и специфические свойства.

Специфические химические свойства дикарбоновых кислот:

  1. Кислотные свойства двухосновных карбоновых кислот повышены по сравнению с соответствующими одноосновными кислотами. Так, величина кислотности щавелевой кислоты сравнима с таковой у минеральных кислот, чем и обусловлена ее токсичность. Однако с ростом числа углеродных атомов в гомологическом ряду кислотность значительно снижается.

Двухступенчатая диссоциация в растворах:

двухосновные карбоновые кислоты двухступенчатая диссоциация

Для первых двух членов ряда ионизация по первой ступени протекает легче, чем по второй. Для кислот с числом атомов углерода более 5 этого различия практически не наблюдается.

2. Действие температуры. Дикарбоновые кислоты, в отличие от монокарбоновых, менее устойчивы к повышенным температурам. При нагревании происходит их декарбоксилирование либо дегидратация. При этом, в зависимости от строения кислоты образуются различные продукты:

декарбоксилирование двухосновных кислот

Среди дикарбоновых кислот важное место занимает малоновая кислота. Атомы водорода метиленовой группы являются очень подвижными и подвергаются электрофильному замещению:

малоновая кислота электрофильное замещение

На основе малонового эфира (диэтилового эфира малоновой кислоты) осуществляются важные синтезы.

синтез на основе малонового эфира

Алкилмалоновый эфир также способен образовывать соединение с натрием и далее алкилироваться:

синтезы на основе малонового эфира

Двухосновные карбоновые кислоты: Получение

  • Гидролиз цианпроизводных кислот:
Дикарбоновая кислота получение из цианпроизводных
  • Окисление двухатомных спиртов, диальдегидов, гидроксиальдегидов, гидроксикислот, альдегидокислот:
Дикарбоновая кислота получение окислением окси, карбоксипроизводных
  • Щавелевую кислоту в промышленности получают подвергая пиролизу формиат натрия:
получение щавелевой кислоты
  • Янтарную кислоту синтезируют с помощью малонового эфира:
получение янтарной кислоты