Гидроксикарбоновые кислоты

Важнейшие представители – гликолевая кислота НО-СН₂-СООН молочная кислота CH₃CH(OH)COOH, яблочная кислота HOOCCH(OH)CH₂COOH – бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.

Строение функциональной группы

Молекулы всех-гидроксикислот, кроме гликолевой кислоты, содержат асимметрический атом углерода (хиральны):

Обе функциональные группы в молекулах алифатических гидроксикислот проявляют электроноакцепторное действие (-I-эффект).

Номенклатура и классификация

По номенклатуре ИЮПАК названия гидроксикислот образуют от названий соответствующих карбоновых кислот, указывая положение гидроксигруппы в цепи цифрой. По рациональной номенклатуре их называют как -,- и т.д. оксипроизводные карбоновых кислот (используя тривиальные названия кислот). Также используются собственные тривиальные названия оксикислот:

2-гидроксипропановая кислота (ИЮПАК)

-гидроксипропионовая кислота (рациональная номенклатура)

молочная кислота (тривиальное название)

Методы получения

1. -гидроксикислоты получают из -галогенкарбоновых кислот:

2. Циангидринный способ синтеза -гидроксикислот

3. Пример получения -оксикислот

Реакция присоединения протекает против правила Марковникова из-за электроноакцепторного действия карбоксильной группы.

Химические свойства

1. Кислотные свойства

Выражены сильнее, чем у карбоновых кислот за счет -I – эффекта ОН- группы. Так, например, К_а уксусной и гликолевой (-оксиуксусной) кислот составляют 1,810^-5 и 1510^-5 соответственно.

2. Реакции по карбоксильной группе

Ионизация, образование солей, сложных эфиров, амидов, галогенангидридов – аналогично карбоновым кислотам. При этом реакции с участием ОН-группы исключаются при условии ее предварительной защиты (например, образование простого эфира):

простой эфир галогенангидрид

После получения из галогенангидрида других функциональных производных кислот защита снимается.

3. Реакции по гидроксильной группе

Свойственны все реакции спиртов – образование простых и сложных эфиров, окисление и т.д. Карбоксильную группу при этом защищают, превращая ее в сложноэфирную –СООR.

4. Отщепление воды от -гидроксикислот с образованием ненасыщенных кислот:

5. -гидроксикислоты в растворе концентрированной серной кислоты расщепляются с выделением СО₂ и Н₂О, превращаясь в альдегиды или кетоны:

6. Образование циклических сложных эфиров

а

)-гидроксикислоты образуют лактиды – межмолекулярные циклические сложные эфиры

или t^о

б) -гидроксикислоты образуют малоустойчивые -лактоны:

t^о

в) , -гидроксикислоты легко образуют стабильные - и -лактоны:

t^о

Оксокарбоновые кислоты

-Оксокислоты - бесцветные вещества, растворимы в воде. Для них характерны все реакции карбоновых кислот (нуклеофильное замещение Ad_N-E) и карбонильных соединений (нуклеофильное присоединение Ad_N). Взаимное -электроноакцепторное влияние двух функциональных групп увеличивает их реакционную способность.

Первый представитель ряда-оксокислот – глиоксиловая кислота

-Оксокислоты являются более сильными кислотами, чем -гидроксикислоты. Легко декарбоксилируются:

-Оксокислоты образуют сложные эфиры – бесцветные ароматные жидкости, молекулы которых представляют собой смесь двух таутомерных форм – енольной и дикарбонильной. Например, этиловый эфир -оксомасляной кислоты (ацетоуксусный эфир):

Анионы эфиров -оксокислот содержат сопряженную систему с выровненными связями и делокализованным отрицательным зарядом.

С ионами тяжелых металлов образуют внутренние комплексы – хелаты, которые бывают окрашены.

Хелатные соли эфиров -оксокислот легко алкилируются и ацилируются, С-алкил продукты ацетоуксусного эфира являются исходными веществами для получения кетонов и карбоновых кислот:

- кетонное расщепление

- кислотное расщепление