Слайд 2
Цели урока:
Формирование представлений о дикарбоновых кислотах, их классификации,
строении, способах получения и применения.
Основное содержание темы, термины и
понятия:
Содержание темы предполагает изучение классификации, строения, свойств, способов получения и применения дикарбоновых кислот.
Слайд 3
Физические свойства двухосновных 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.
Слайд 4
Двухосновные карбоновые кислоты (или дикарбоновые кислоты) —
это карбоновые кислоты, содержащие две карбоксильные группы —COOH,
с общей формулой HOOC—R—COOH, где R — любой двухвалентный органический радикал.
Слайд 6
Номенклатура
Для карбоновых кислот характерны тривиальные названия, поэтому используют
названия природных продуктов, из которых они получены: щавелевая кислота — щавель,
янтарная — из янтаря. По номенклатуре ИЮПАК двухосновные кислоты имеют окончания «-диовая» или «-дикарбоновая». Пример: щавелевая — этандиовая кислота, малоновая — пропандиовая или метандикарбоновая.
Слайд 7
Систематическая номенклатура непредельных карбоновых кислот (ИЮПАК):
Выбирают в молекуле
наиболее длинную углеродную цепь С двумя карбоксильными группами СООН.
Нумерацию
цепи начинают с атома углерода карбоксильной группы, причем, с того конца молекулы, у которого ближе и больше радикалов.
Называют окружающие радикалы: в порядке возрастания, с указанием количества и положения в цепи.
По длине цепи называют углеводород (алкен, алкин, диен и т.д.), указывая положение ненасыщенных связей, добавляя –диовая кислота.
Пример:
Слайд 9
Получение
Способы получения двухосновных кислот повторяют способы получения одноосновных,
с той разницей, что получают одновременно или последовательно две
карбоксильные группы.
Слайд 10
Представители
Щавелевая (этандиовая) кислота НООС—СООН —кристаллическое вещество, /M=189 °С,
хорошо растворима в воде, широко распространена в растительном мире
в свободном виде и виде солей (оксалатов). Ее соли в значительных количествах содержатся в листьях щавеля, кислицы, ревеня. Качественной реакцией для обнаружения щавелевой кислоты и ее растворимых солей служит образование нерастворимого оксалата кальция: КООС— COOK + СаС12 - (COObCaj + 2KG Щавелевая кислота, как и муравьиная, обладает восстанавливающими свойствами. Она широко используется в производстве красителей, в текстильной, кожевенной и деревообрабатывающей промышленности.
Слайд 11
Изомерия
Для двухосновных карбоновых кислот характерна структурная изомерия, связанная
со строением углеводородного радикала и положением ненасыщенных связей.
Структурная изомерия,
связанная со строением углеводородного радикала:
Пример:
Слайд 13
Химические свойства двухосновных карбоновых кислот.
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.
Слайд 14
Однако наличие второй группы приводит к появлению еще
одного эффекта. При нагревании дикарбоновые кислоты декарбоксилируют, при этом
легкость удаления СО2 опять зависит от близости второй карбоксильной группы. Так, щавелевая кислота декарбоксилирует уже при 150 °С, примерно в таких же условиях теряет СО2 и малоновая кислота:
Слайд 15
Дикарбоновые кислоты проявляют те же химические свойства,
что и монокарбоновые — эти свойства обусловлены наличием карбоксильной группы
диссоциация в водных
растворах:
первая стадия :
HOOC—X—COOH → HOOC—X—COO− + H+Дикарбоновые кислоты — более сильные кислоты по первой стадии диссоциации, чем соответствующие монокарбоновые: во-первых, из-за статистического фактора (две карбоксильные группы в молекуле), во-вторых, из-за взаимного влияния этих групп (если они находятся недалеко или связаны цепью кратных связей);
Слайд 16
вторая стадия :
HOOC—X—COO− → −OOC—X—COO− + H+На второй стадии эти кислоты
становятся более слабыми, чем монокарбоновые кислоты (исключение — щавелевая кислота). Отделение катиона водорода второй
карбоксильной группы происходит труднее, чем первой, так как требуется больше энергии, чтобы отделить H+ от аниона с зарядом −2, чем при отделении от аниона с зарядом −1;
Слайд 17
Образование солей
: в отличие от монокарбоновых кислот, дикарбоновые способны
образовывать кислые соли;
образование галогенангидридов.
В то же время есть существенные различия, обусловленные
наличием второй карбоксильной группы:
склонность к образованию хелатов;
образование некоторыми кислотами циклических ангидридов;
способность образовывать полимеры в реакции с другими полифункциональными соединениями.
Слайд 18
Качественное определение
Характерной реакцией, с помощью которой можно различить двухосновные кислоты,
является реакция нагревания. Кислоты, которые содержат два или три атома углерода в
цепи, при нагревании выделяют СО2 и образуют одноосновные карбоновые кислоты.
Слайд 19
Закрепление
Приведите примеры двухосновных (дикарбоновых) кислот.
Какие кислоты сильнее: моно-
или дикарбоновые?
Особенности химических свойств дикарбоновых кислот.
Каковы нахождение в природе
и применение дикарбоновых кислот?
Слайд 20
Дикарбоновые кислоты
1. Исходя из бензола, используя любые неорганические реагенты
получите дихлорангидрид изофталевой кислоты.
2. При действии на малоновый эфир
этиленоксида в присутствии гидрида натрия и последующем кислотном гидролизе образуется γ-бутиролактон. Напишите механизм данного превращения.
3. Предложите способ получения левулиновой (4-оксопентановой) кислоты исходя из малонового эфира и пропаргилового спирта (пропин-2-ола-1).
4. Как различить с помощью химических реакций: 1) щавелевую и уксусную кислоты; 2) щавелевую и янтарную кислоты; 3) малеиновую и фумаровую кислоты?
5. Какие соединения образуются при нагревании: 1) глутаровой кислоты; 2) этилмалоновой кислоты; 3) кальциевой соли адипиновой кислоты?
Слайд 21
Применение
Щавелевая кислота – вещество, которое входит в состав
некоторых продуктов питания. Это антинутриент, который вырабатывают растения для
защиты от поедания. В небольших количествах она безобидна и является побочным продуктом метаболизма, который легко выводится вместе с мочой. Но высокие дозы препятствуют поглощению кальция и способствуют его накоплению. Иногда, при ряде состояний, нарушается нормальное выведение солей щавелевой кислоты. Как следствие – камни в почках и мочевом пузыре, проблемы с суставами и системное воспаление.
Слайд 22
Применение
Промышленный способ синтеза малоновой кислоты заключается в гидролизе циануксусной
кислоты. Малоновая кислота используется в синтезе непредельных кислот, флавонов, аминокислот,
витаминов B1 и B6.
Слайд 23
Ученые установили безопасное количество солей и эфиров щавелевой
кислоты (оксалатов) на 100 г пищи в размере 50
мг. Здоровый человек может безопасно питаться пищей с оксалатами в умеренных количествах, но для людей с болезнями почек, подагрой, ревматоидным артритом рекомендуется избегать пищи с большим количеством оксалатов. Кристаллы оксалата кальция, более известные как почечный камень, забивают почечные протоки. Считается, что 80 % почечных камней образуется из оксалата кальция.
Слайд 24
Итоги урока.
Рефлексия
Знаю-
Хочу знать-
Узнал-