4. Непредельные двухосновные карбоновые кислоты

Простейший представитель этого класса, бутендикарбоновая кислота, существует в виде двух геометрических изомеров:

малеиновая кислота (цис-изомер)	фумаровая кислота (транс-изомер)

5. Ароматические карбоновые кислоты – это кислоты, в которых карбоксильные группы присоединены к бензольному кольцу.

Формула кислоты	Название кислоты	Название кислотного остатка
	бензойная	бензоат
	фталевая	фталат
	изофталевая	изофталат
	терефталевая	терефталат

Полифункциональные кислоты наряду с карбоксильной группой содержат другие функциональные группы:

6. Оксикислоты (гидроксикислоты) содержат одновременно гидроксильную и карбоксильную (одну или несколько) групп.

Формула кислоты	Название кислоты	Название кислотного остатка
	молочная	лактат
	яблочная	малат
	лимонная	цитрат
	винная	тартрат
	салициловая	салицилат

Молекулы оксикислот часто содержат асимметрические атомы углерода, то есть обладают оптической активностью:

	ЗЕРКАЛО
d- молочная кислота		l- молочная кислота

Для винной кислоты возможно существование трех изомеров:

d-винная кислота	l-винная кислота	мезовинная кислота
Смесь оптических изомеров – рацемат – носит название виноградной кислоты.		Имеет внутреннюю плоскость симметрии, оптически неактивна

7. Оксокислоты содержат дополнительно альдегидную или кетонную группу.

Формула кислоты	Название кислоты
	глиоксиловая или глиоксалевая кислота, содержится в недозрелых фруктах
	пировиноградная кислота (соли – пируваты), является конечным продуктом метаболизма глюкозы в процессе гликолиза.
	ацетоуксусная кислота (соли – ацетилацетаты)

Альдегидо- и кетокислоты встречаются в природных продуктах, некоторые из них играют важную роль в обмене веществ, являются промежуточными продуктами при спиртовом брожении сахаров.

8. Аминокислоты содержат одновременно амино- и карбоксильную группы. Изомерия и номенклатура аминокислот аналогичны таковым для оксикислот. В зависимости от взаимного расположения амино- и карбоксильной групп различают , ,  и т.д. аминокислоты, например:

3-аминобутановая кислота (-аминомасляная)

Аминокислоты могут содержать одну, две или несколько аминогрупп и столько же карбоксильных групп. Аминокислоты широко распространены в природе.

Для аминокислот, как и для оксикислот возможно существование оптической изомерии. Природные аминокислоты относятся к L-ряду.

Физические свойства карбоновых кислот. При обычных условиях карбоновые кислоты – жидкости или твердые вещества, температуры плавления возрастают с увеличением длины углеродной цепи и числа карбоксильных групп. Высокие температуры кипения кислот связаны с образованием межмолекулярных водородных связей с участием неподеленных пар электронов атома кислорода при двойной связи и атомов водорода ОН-группы: кислоты существуют в виде димеров

Низшие кислоты хорошо растворяются в воде, при увеличении числа атомов углерода растворимость уменьшается.

Химические свойства

Строение карбоксильной группы:

Смещение электронной плотности под действием полярной двойной С=О связи приводит к тому, что реакционными центрами в молекулах карбоновых кислот являются:

A. Связь О–Н карбоксильной группы.

B. Связь С–ОН карбоксильной группы.

C. Связь R–СООН.

D. Связь С–Н атома водорода в -положении к карбоксильной группе.

A. Диссоциация карбоксильной группы с отщеплением катиона водорода:

RCOOH RCOO^– + H⁺

(карбоновые кислоты проявляют свойства слабых кислот)

Заместители, присутствующие в молекуле карбоновой кисло­ты, сильно влияют на ее кислотность вследствие оказываемого ими индуктивного эффекта. Такие заместители, как хлор или фенильный радикал оттягивают на себя электронную плотность и, следовательно, вызывают отрицательный индуктивный эффект (-/). Оттягивание электронной плотности от карбоксильного ато­ма водорода приводит к повышению кислотности карбоновой кислоты. В отличие от этого такие заместители, как алкильные группы, обладают электронодонорными свойствами и создают положительный индуктивный эффект, +I. Они понижают кислот­ность.

В образующемся при диссоциации карбоксилат-анионе связи С–О выровнены, отрицательный заряд равномерно распределен между двумя атомами кислорода:

Поэтому двойная С=О связь в карбоновых кислотах неактивна.

Кислотные свойства карбоновых кислот:

2СH₃COOH + Fe  (СH₃COO)₂Fe + H₂;

2CH₃COOН + MgO  (CH₃COO)₂Mg + H₂O;

CH₃COOH + KOH  CH₃COOK + H₂O;

CH₃COOH + NaHCO₃  CH₃COONa + CO₂ + H₂O.

B. Реакции с отщеплением гидроксильного ОН-радикала (нуклеофильное замещение в карбоновых кислотах, реакции ацилирования)

Реакции этерификации (взаимодействие со спиртами, приводящее к образованию сложных эфиров):

метиловый эфир уксусной кислоты (метилацетат)

Образование галогенангидридов:

ацетилхлорид

Реакции с аммиаком при нагревании (образование амидов):

Получение ангидридов кислот при нагревании:

(уксусный ангидрид)

С. Декарбоксилирование (отщепление карбоксильной группы)

CH₃COONa + NaOH CH₄ + Na₂CO₃

(СН₃СОО)₂Са СН₃СОСН₃ + СаО + СО₂

D. Реакции с участием углеводородного радикала

CH₃–CH₂–COOH + Сl₂  CH₃–CHCl–COOH + HCl

Индивидуальные свойства муравьиной кислоты

Муравьиная кислота – сильный восстановитель, поскольку в ее составе есть альдегидная группа:

.

НСООН+2[Ag(NH₃)₂]OH  (NH₄)₂CO₃ + 2Ag + 2NH₃ + H₂O

(реакция серебряного зеркала);

НСООН + 2Сu(OH)₂  CO₂ + Cu₂O + 3H₂O;

НСООН + Cl₂  CO₂ + 2HCl.

В отличие от других предельных карбоновых кислот муравьиная кислота неустойчива к действию концентрированных серной и азотной кислот: НСООН СО + Н₂О.

Особые свойства непредельных карбоновых кислот

Все дикарбоновые кислоты представляют собой твердые кристаллические вещества, растворимые в воде. Взаимное влияние атомов в молекулах дикарбоновых кислот приводит к тому, что они являются более сильными кислотами, чем одноосновные. Двухосновные кислоты вступают во все реакции, свойственные одноосновным кислотам, давая два ряда производных. Специфика их строения приводит к присущим только им реакциям термического разложения. Щавелевая и малоновая кислоты при нагревании подвергаются декарбоксилированию, остальные образуют циклические ангидриды:

НООС–СООН СО₂ + НСООН

Особые свойства непредельных карбоновых кислот

Химические свойства непредельных карбоновых кислот обусловлены как свойствами карбоксильной группы, так и свойствами двойной связи. Специфическими свойствами обладают кислоты с близко расположенной от карбоксильной группы двойной связью – , -непредельные кислоты. У этих кислот присоединение галогеноводородов и гидратация идут против правила Марковникова: 

СН₂=СН–СООН + НВr  СН₂Вr–СН₂–СООН

Полимеры акриловой и метакриловой кислот, а также их сложных эфиров являются широко используемыми конструкционными материалами (плексиглас, оргстекло).

Свойства оксикислот

Оксикислоты вступают в реакции, характерные для карбоновых кислот и спиртов, обладают также специфическими свойствами. Они более сильные кислоты, чем соответствующие карбоновые. Это объясняется существованием внутримолекулярной водородной связи между группами ОН и СООН в  и -оксикислотах; более сильную водородную связь образует карбоксилат-анион, получающийся при диссоциации оксикислот. С солями некоторых металлов, напр. Fe(III), Cu(II), -оксикислоты образуют комплексные соединения.

Особое свойство оксикислот – их превращение при нагревании.

1. -Аминокислоты – межмолекулярная дегидратация, димеризация, образование лактидов:

2. -Аминокислоты – внутримолекулярная дегидратация, образование непредельных кислот:

2.  и -Аминокислоты – межмолекулярная дегидратация, образование лактонов:

Образование лактонов с более удаленной гидроксильной группой (больше 7 атомов углерода в молекуле) затруднено.

Оксикислоты широко распространены в природе, их остатки входят в состав сфинголипидов животных и растений. Оксикислоты играют важную роль в биохимических процессах. Лимонная кислота и яблочная кислота – ключевые продукты цикла трикарбоновых кислот; - и -оксикислоты – промежуточные продукты метаболизма жирных кислот, а молочная кислота – метаболизма углеводов.