Файл: Галоидпроизводные карбоновых кислот.docx

Курсовая работа по дисциплине «Органическая химия»
на тему:
ГАЛОИДПРОИЗВОДНЫЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

Содержание

Введение

Органическая химия – наука, изучающая органические соединения, а также законы их превращений.

Органические соединения – химические соединения, содержащие химический элемент углерод. Одним из классов органических соединений являются карбоновые кислоты.

Галоидпроизводные карбоновых кислот - производные карбоновых кислот, в которых гидроксильная группа, входящая в состав карбоксильной группы, замещена на атом галогена (хлор, бром, фтор и йод).

Карбоновые кислоты – это кислородсодержащие органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько карбоксильных групп. Существует большое количество наименований этих соединений. Они классифицируются по разным параметрам, например, по количеству функциональных групп, наличию ароматического кольца и так далее, а также играют важную роль в растительной и животной жизни.

Подробнее остановимся на галоидпроизводных карбоновых кислотах.

Цель работы: изучить галоидпроизводные карбоновых кислот.

Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:

1. 
   Рассмотреть строение галогенангидридов.
   
2. 
   Изучить химические и физические свойства галоидпроизводных карбоновых кислот.
   
3. 
   Узнать практическое применение галогенангидридов.
   

Строение

Галогенангидриды (общая формула R–COCl) — соединения, состоящие из остатка карбоновой кислоты, гидроксильная группа которой замещена на галоген. Чаще всего используются хлорангидриды, реже бромангидриды.

Представитель галогенангидридов (ацилгалогенидов) – хлорангидрид уксусной кислоты или ацетилхлорид:


В номенклатуре галогенангидридов обычно используются два способа.

1. Названия галогенангидридов составляют из тривиального названия группы ацил R-CO и суффикса галогенид (фторид, хлорид, бромид и т.п.):

---

H–COCl – формилхлорид,

CH₃COBr – ацетилбромид,

C₆H₅COF – бензоилфторид.
2. Часто используются систематические названия ацилов, состоящие из названия соответствующего углеводорода и суффикса оил:

C₃H₇COCl – бутаноилхлорид,

(CH₃)₂CHCOBr – 2-метилпропаноилбромид



Галогенангидриды – сильные электрофильные реагенты, сильнее карбоновых кислот. Галоген в этих соединениях обладает исключительно большой подвижностью.

Электрофильные свойства подобных соединений зависят от величины дробного положительного заряда (δ+) на углероде карбонильной группы. Со стороны галогена проявляется выраженный –I, который в статическом состоянии больше +М, поэтому на атоме углерода возникает выраженный δ+, что и обуславливает сильные электрофильные свойства галогенангидридов. Они легко вступают в реакции нуклеофильного замещения.

Физические свойства

Галогенангидриды карбоновых кислот представляют собой бесцветные жидкости или кристаллические вещества с резким запахом, легколетучи – на воздухе «дымят», раздражают слизистые оболочки и кожу. Простейшие ацилфториды газообразны.

В воде галогенангидриды растворяются мало, но быстро реагируют с ней. Можно в течение короткого времени держать во влажной атмосфере и даже промывать водой, однако при хранении их также следует защищать от влаги для предотвращения гидролиза.

Хлорангидриды по большей части жидкости, кипят при значительно более низких температурах чем соответствующая кислота из-за отсутствия межмолекулярных водородных связей. Например, уксусная кислота кипит при 118 °C, в то время как ацетилхлорид при 51 °C.

Ацетилхлорид (хлористый ацетил) — хлорангидрид уксусной кислоты, летучая бесцветная жидкость с резким раздражающим запахом, дымящая на воздухе. Смешивается с органическими растворителями (бензол, сероуглерод, хлороформ.

Ацетилбромид - бесцветная дымящая жидкость с резким запахом. Разлагается быстро при контакте с влагой. Бурная реакция. Легко гидролизуется. Продуктами разложения являются агрессивные и токсичные пары из карбонильного бромида и брома. Температура кипения 75-77°C.

Бензоилфторид - фторангидрид бензойной кислоты, жидкость. Температура кипения 160 °C. Вещество гидролизуется водой до бензойной кислоты

---

, реагирует с щелочами с образованием солей. Хорошо растворим в этаноле, эфире, ацетоне.

Способы получения

При взаимодействии карбоновых кислот с галогенидами фосфора (трихлористый фосфор PCl₃, пятихлористый фосфор PСl₅, бромиды фосфора PBr₃ и PBr₅, фосфор + йод), с тионилхлоридом (SOCl₂), либо с фосгеном (COCl₂) образуются галогенангидриды карбоновых кислот.

Реакция взаимодействия хлорида фосфора(V) и уксусной кислоты с образованием трихлорида-оксида фосфора(V), ацетальдегида и хлороводорода:

CH₃COOH + PCl₅   POCl₃ + CH₃CHO + HCl

Реакция протекает при температуре около 60°C.

Реакция взаимодействия хлорида фосфора(III) и уксусной кислоты с образованием ацетилхлорида и фосфористой кислоты:

3CH₃COOH + PCl₃ → 3CH₃COCl + H₃PO₃

В реакции с тионилхлоридом образуются газообразная двуокись серы и хлороводород, которые легко удаляются из реакционного сосуда, способствуя прохождению реакции:

CH₃COOH + SOCl₂ → CH₃COCl + SO₂ + HCl

Избыток тионилхлорида (т.кип. 79 °C) легко удаляется на роторном испарителе.

В производстве ацилхлоридов в промышленных масштабах выгоднее использовать соли карбоновых кислот:


Для получения ацилхлоридов из карбоновых кислот в мягких условиях можно использовать фосген (COCl₂) и оксалилхлорид (ClC(O)C(O)Cl):

В синтезе хлорангидридов ди- и трихлоруксусных кислот используют бензотрихлорид.



Йодпроизводные карбоновых кислот получают следующим образом:

Химические свойства

1. Взаимодействие с водой (гидролиз)

Галогенангидриды энергично реагируют с водой, образуя соответствующие карбоновые кислоты:

---

Гидролиз необратим (это необходимо учитывать при хранении реактивов).

2. Образование амидов

Галогенангидриды энергично реагируют c аммиаком, образуя амиды, с первичными и вторичными аминами, образуя N-замещенные амиды карбоновых кислот:





3. Образование сложных эфиров

Галогенангидриды при взаимодействии со спиртами и фенолами образуют сложные эфиры:



4. Образование ароматических кетонов

При взаимодействии ангидридов с аренами в присутствии хлорида алюминия образуются кетоны (реакция Фриделя-Крафтса).



5. Реакции восстановления

Восстановление осуществляется гидридами металлов или каталитическим гидрированием:



6. Взаимодействие с карбоновыми кислотами:

Ацилирование карбоновых кислот хлорангидридами дает ангидриды карбоновых кислот:



7. Реакции α-водородного атома

Ацилгалогениды, содержащие атомы водорода при α— углеродном атоме, в присутствии сильных оснований (третичных аминов) отщепляют молекулу галогеноводорода, образуя кетены:

Применение

Галогенангидриды широко используются в органическом синтезе в качестве сильных ацилирующих реагентов, активность которых уменьшается в ряду: фторангидриды > хлорангидриды > бромангидриды > йодангидриды.

---

Практическое значение в основном имеют хлорангидриды, в меньшей степени – бромангидриды.

При взаимодействии галогенангидридов с водой, спиртами, аммиаком и аминами образуются соответствующие продукты ацилирования: карбоновые кислоты, сложные эфиры, амиды первичные (незамещённые) и амиды N-замещённые (вторичные и третичные).

Ацилирование спиртов и фенолятов , получение сложных эфиров:

Этой реакцией можно получить в том числе эфиры фенолов (которые нельзя получить простой этерификацией):



Ацилирование карбоновых кислот, получение ангидридов:



Га­ло­ге­нан­гид­ри­ды не­ор­га­нических ки­слот при­ме­ня­ют как га­ло­ге­ни­рующие, суль­фо­хло­ри­рую­щие и де­гид­ра­ти­рую­щие ре­а­ген­ты в ор­га­ническом син­те­зе, как сы­рьё для по­лу­че­ния фос­фо­рор­га­нических со­еди­не­ний, ин­сек­ти­ци­дов, кра­си­те­лей, ле­кар­ст­вен­ных средств и ПАВ.

Га­ло­ге­нан­гид­ри­ды ор­га­нических ки­слот – аци­ли­рую­щие реа­ген­ты в про­изводстве кра­си­те­лей, ле­кар­ст­вен­ных средств, по­лу­про­дук­ты ор­га­нического син­те­за, реа­ген­ты для иден­ти­фи­ка­ции ами­нов и ами­но­кис­лот, сши­ваю­щие реа­ген­ты для по­ли­уре­та­нов, сы­рьё для про­изводства по­ли­ме­ров, пла­сти­фи­ка­то­ров.

Хлорангидриды или ацилхлориды простых карбоновых кислот – жидкости – лакриматоры (слезоточивые вещества). Представляют собой группу отравляющих веществ, оказывающих непосредственно раздражающее действие на слизистые оболочки глаз и как следствие вызывают неукротимое слезотечение.

 Ацилхлориды проявляют лакриматорные свойства из-за гидролиза до хлороводорода и карбоновой кислоты, который происходит на слизистых оболочках глаз и дыхательных путей.

Заключение

Таким образом, галоидпроизводные карбоновых кислот — соединения, состоящие из остатка карбоновой кислоты, гидроксильная группа которой замещена на галоген. Галогенангидриды различают по номенклатуре систематической и тривиальной.

Галоидпроизводные карбоновых кислот являются прозрачной жидкость с резким запахом, а также раздражают слизистые оболочки и кожу. Однако, имеют различные температуры кипения.

---