Фізичні та хімічні властивості.

Одноосновні оксикислоти з невеликою молекулярною масою – це густі сироподібні рідини, або тверді речовини. Двохосновні оксикислоти – кристалічні речовини. Оксикислоти краще розчиняються у воді, ніж відповідні їм карбонові кислоти, але обмежено розчиняються в ефірі та інших органічних розчинниках. Мають значно вищі температури плавлення і кипіння, ніж карбонові кислоти з такою самою кількістю вуглецевих атомів. Багато оксикислот виявляють оптичну активність.

Хімічні властивості. Оксикислоти містять дві функціональні групи і їх хімічні властивості визначаються наявністю як карбоксильної, так і гідроксильної груп. Тому оксикислоти одночасно виявляють властивості і карбонових кислот і спиртів. При чому карбоксильна і гідроксильна групи, можуть брати участь у хімічних реакціях окремо, незалежно одна від одної, або обидві разом. Так, оксикислоти, як і карбонові кислоти, у водних розчинах дисоціюють:

Однак оксикислоти, і в першу чергу α-оксикислоти, мають сильніші кислотні властивості, ніж відповідні їм карбонові кислоти. Наприклад, Кд гліколевої (Кд = 1,48·10^-4) і α-оксипропіонової (Кд = 1,38·10^-4) кислот приблизно в 8-10 разів більші, ніж відповідно оцтової (Кд = 1,75·10^-5) і пропіонової (Кд = 1,34·10^-5) кислот. Причиною посилення кислотних властивостей оксикислот є – І-ефект спиртової ОН-групи, яка зумовлює зміщення електронів по системі α-зв'язків НО←СН₂←С←О←Н.

О

Тому атом водню карбоксильної групи легше про тонізується, ніж в карбонових кислотах, і сила оксикислоти зростає. Чим ближче спиртовий гідроксил розміщений до карбоксильної групи, тим сильнішою є оксикислота, оскільки в міру віддалення ОН-групи від СООН-групи вплив – І-ефекту поступово «затухає». Тому β-, j-, δ-оксикислоти виявляють значно меншу кислотність, ніж відповідні їм α-оксикислоти.

Оксикислоти, подібно до карбонових кислот утворюють солі, складні ефіри, аміди:

Етиловий ефір молочної кислоти Лактат натрію

Оксикислоти, вступаючи в реакції, як спирти утворюють алкоголяти, прості ефіри, заміщують гідроксил на галоген. Так, при взаємодії оксикислот з лужними металами, лугами спочатку утворюються солі цих кислот, які далі реагують з цими ж речовинами і дають алкоголяти:

сіль молочної кислоти алкоголят молочної кислоти

При дії на оксикислоти галоген оводнів спиртовий гідроксил їх молекул заміщується на галоген і утворюються відповідні галогенокислоти:

α-оксипропіонова кислота α-хлорпропіонова кислота

PCl₅ заміщує на галоген одночасно як спиртовий гідроксил, так і гідроксил карбоксилу:

α-оксипропіонова кислота хлорангідрид α-хлорпропіонової кислоти

Оксикислоти, подібно до спиртів, можуть окислюватись. Оксикислоти, що містять первинну ОН-групу, при окисленні перетворюються на альдегідокислоти, а оксикислоти з вторинною ОН-групою – на кетокислоти:

гліколева кислота гліоксалева кислота

Молочна кислота Піровиноградна кислота

Також оксикислотам властиві специфічні реакції, зумовлені взаємним впливом 2-х функціональних груп у їх молекулі.

α-оксикислоти при нагріванні відщеплюють воду міжмолекулярно за рахунок гідроксилу карбоксильної групи однієї молекули оксикислоти і атома водню спиртової групи другої молекули оксикислоти. Продуктами такої дегідратації є циклічні міжмолекулярні складні ефіри, які називають лактидами:

гліколід.

Лактиди – достатньо напружені сполуки. Під дією лугів мінеральних кислот можуть гідролізувати.

j- і δ-оксикислоти при нагріванні вступають у внутрішньо молекулярну етерифікацію між спиртовим гідроксилом і карбоксильною групою, утворюючи внутрішньо молекулярні циклічні складні ефіри, які називають лактонами.

Стереохімія реакції заміщення (інверсія).

Велике теоретичне і практичне значення мають реакції, які відбуваються з участю зв'язків асиметричного атома С*, зокрема реакції заміщення. Такого типу реакції вперше спостерігав і вивчав П. Вальден у 1896 р. Він встановив, що реакції біля асиметричного атома С* у багатьох випадках супроводяться інверсією (обертанням) знака обертання площини поляризації світла. Це явище було назване вальденівським обертанням, тобто зміною конфігурації молекули в процесі реакції без реалізації її продукту.

Зміна або збереження знака обертання, а відповідно і конфігурації молекул, істотно залежить від умов і механізму реакції заміщення.

Хлор янтарна к-та яблучна кислота

яблучна кислота Хлор янтарна к-та

Отже, заміна біля асиметричного атома С* галогену на гідроксильну групу під час гідролізу водним розчином лугу і заміна біля асиметричного С* ОН-групи на Hal під дією PCl₅ відбувається із зміною конфігурації.

Вальденівське обертання дає можливість отримати різні механізми даного процесу.

Дата добавления: 2014-01-04