Carbonsäuren (Vollhardt, 3. Aufl., S. 893 ff, 4. Aufl., S. 967 ff; Hart, S. 345 ff; Buddrus, S. 501 ff)

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1 Vorlesung 39 arbonsäuren (Vollhardt, 3 Aufl, S 893 ff, 4 Aufl, S 967 ff; art, S 345 ff; Buddrus, S 501 ff) Die funktionelle Gruppe der arbonsäuren (= Fettsäuren) ist die arboxyl- (bzw arboxy-) Gruppe In ihr sind arbonylgruppe und ydroxylgruppe enthalten arboxyl-gruppe bzw bzw 2 Schreibweisen für arbonsäuren Die systematische Nomenklatur hängt an den Namen des entsprechenden Alkans die Endung -säure an Systematisch Trivial Methansäure Ameisensäure Ethansäure Essigsäure Propansäure Propionsäure Butansäure Buttersäure yclische Derivate werden als ycloalkancarbonsäuren bezeichnet (Beachten Sie, dass die Bezeichnung carbonsäure ein -Atom impliziert) yclohexancarbonsäure Benzolcarbonsäure Benzoesäure Naphthalin-2-carbonsäure arbonsäuren haben höhere Priorität als arbonylverbindungen und Alkohole Wie bei Aldehyden können zur Positionsbezeichnung Ziffern oder griechische Buchstaben verwendet werden 3 β 3 α 2 Br Brompropansäure α-brompropionsäure 4-xo-pentansäure Propensäure (Acrylsäure) Experimentalchemie, Prof Mayr 230

2 2-ydroxybenzoesäure (Salicylsäure) 5-Butyl-hept-6-en-säure (IUPA) 5-Vinyl-nonansäure (Autonom) 5-Butyl-6-oxo-heptansäure (IUPA) 5-Acetyl-nonansäure (Autonom) arbonsäuren liegen als Dimere vor Ihre Siedepunkte und Schmelzpunkte sind daher höher als bei vergleichbaren Alkoholen und Aldehyden Kurzkettige arbonsäuren (bis 4 ) sind vollständig mit Wasser mischbar Essigsäure erstarrt im Kühlschrank Siedepunkt Schmelzpunkt E eaktionsmöglichkeiten der arbonsäuren X Experimentalchemie, Prof Mayr 231

3 Die Acidität der arbonsäuren ist durch die esonanzstabilisierung der arboxylat- Ionen bedingt Elektronenziehende Substituenten erhöhen die Acidität (Vollhardt, 3 Aufl, S 900/901, 4 Aufl, S ) 2 3 Vergleich der Acidität von Salzsäure, Essigsäure und Trichloressigsäure mit ilfe von Thymolblau als Indikator l l l l l l pk a l l l pk a Aus dem pk a -Wert der Essigsäure ergibt sich, dass eine wässrige Lösung von Natriumacetat alkalisch reagiert Zugabe von Natriumacetat zu einer schwach sauren roten Lackmus- Lösung führt zu Blaufärbung Übung A39-1 rdnen Sie die pk a -Werte 341, 419 und 446 den folgenden Verbindungen zu: Benzoesäure, p-methoxybenzoesäure, p-nitrobenzoesäure Begründen Sie die getroffene eihung! Experimentalchemie, Prof Mayr 232

4 erstellung von arbonsäuren Die xidation von primären Alkoholen und Aldehyden zu arbonsäuren wurde bereits besprochen (vgl Vorlesung 35) Aldehyde werden durch Luftsauerstoff zu arbonsäuren oxidiert (Autoxidation) Autoxidation des Benzaldehyds Ein auf einem Uhrglas ausgestrichener Tropfen Benzaldehyd beginnt bereits nach einigen Minuten zu kristallisieren ( Bildung von Benzoesäure) Nachweis der bei der Autoxidation von Acetaldehyd intermediär gebildeten Persäure durch xidation von KI Start: 2 3 [Schwermetallion] Acetyl-adikal Kette: 3 Peroxid-adikal 3 3 Peressigsäure Acetyl-adikal Ende: 3 3 Essigsäure Experimentalchemie, Prof Mayr 233

5 Die radikalische Seitenkettenhalogenierung von Toluol (SSS) führt über Benzylchlorid und Benzalchlorid zu Benzotrichlorid Ph 3 l 2 -l l 2 -l l 2 -l Benzylchlorid Benzalchlorid Benzotrichlorid 2 [ - ] 2 [ - ] 2 [ - ] Benzylalkohol Benzaldehyd Benzoesäure Technische Verfahren: Ameisensäure aus und Natronlauge; Essigsäure durch xidation von Acetaldehyd oder arbonylierung von Methanol Synthese von Ameisensäure (aus Kohlenmonoxid und Natronlauge) Na I I 150 Druck 3 Synthese von Essigsäure (xidation von Acetaldehyd) 2 / 2 /Pd-u-Kat 2 2 Wacker-Prozess 2 /o 3 Aromatische arbonsäuren durch xidation der Methylderivate Ph 3 2 o 2 Experimentalchemie, Prof Mayr 234

6 eaktionen der arbonsäuren Decarboxylierung von arbonsäuresalzen beim Erhitzen mit Natriumhydroxid 3 2 Na Na Na2 3 4 Nachweis des beim Erhitzen von Natriumacetat mit Natriumhydroxid entstehenden Gases Kolbe-Elektrolyse einer wässrigen Natriumacetat-Lösung Nachweis, dass an beiden Elektroden brennbare Gase entwickelt wurden Anode 3 2 e Acetoxy-adikal 2x Kathode 3 e 2 2x 2 Übung A39-2 Der Kohlenwasserstoff 3 ( 2 ) 32 3 steht als isomerenreine Verbindung im hemikalienhandel zur Verfügung Schlagen Sie eine Synthese aus einem preiswert verfügbaren Ausgangsmaterial vor! Experimentalchemie, Prof Mayr 235