کربوکسیلیک اسید

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

اسیدهای کربوکسیلیک، وقتی حاصل می­شوند که یک گروه هیدروکسی به بنیان آسیل متصل گردد. گروه R می­تواند آریل (ArCOOH) یا آلکیل (RCOOH) باشد. گروه­های متصل شده به بنیان کربوکسیل هرچه باشد، اساساً خواص گروه کربوکسیل را تغییر نمی­دهد. کربوکسیلیک­اسیدها اسیدهای ضعیفی هستند و بر اثر حل شدن در آب تعدادی از مولکول­های آن­ها پروتون اسیدی خود را به مولکول­های آب می‌دهند و به سرعت به حالت تعادل می‌رسند.

اسید فرمیک (جوهرمورچه) یا متانوئیک اسید (HCOOH)، ساده‌ترین عضو گروه اسیدهای­کربوکسیلیک است. در طبیعت در نیش حشراتی مانند مورچه و زنبور یافت می‌شود. همچنین ترکیب عمده، ماده گزش‌زا در برگ گزنه است. ریشه لغوی اسیدفرمیک از نام لاتینی مورچه (Formica) گرفته شده‌است. زیرا این ترکیب اولین بار از تقطیر تخریبی مورچه بدست آمد. اسیدفرمیک بیشتر به عنوان نگهدارنده (جلوگیری از فاسد شدن) و آنتی باکتریال در غذای دام استفاده می‌شود. پاشیدن مقداری از آن روی علف تازه خشک شده از فساد و پوسیدگی آن جلوگیری کرده و مواد مغذی آن را تا حد بالایی حفظ می‌کند. برای جلوگیری از فساد غذای زمستانی دام­ها در مجتمع­های بزرگ دامداری از این ماده استفاده می‌شود. اسیداستیک یا جوهر­انگور جز اسیدهای­کربوکسیلیک است و در نامگذاری آیوپاک به اتانوئیک اسید معروف است و فرمول آنCH3COOH می­باشد. اسیداستیک بطور طبیعی از میوه‌ها و برخی مواد غذایی فاسد شده از فرایند تخمیر تولید می‌شوند و از قدیمیترین ترکیب­های شیمیایی شناخته شده توسط انسان می‌باشد. اسیداستیک به صورت سرکه به عنوان چاشنی غذا و تهیه انواع ترشی استفاده می‌شود. اسیداستیک رقیق به عنوان افشانه برای از بین بردن قارچ‌های گیاهان استفاده می‌شود. اسیداستیک گلاسیال (غلیظ) در صنایع شیمیایی در تولید فیلم‌های عکاسی، تولید پلاستیک پلی‌اتیلن­تری‌فتالات (PET) استفاده می‌شود. همچنین به عنوان ماده واسطه در تولید استات­وینیل که ترکیب مهمی در تولید چسب و رنگ می‌باشد، کاربرد دارد. گونه­ی دیگری از اسیدهای­کربوکسیلیک، اسیدهای چرب هستند که دارای زنجیره بلند و خطی آلیفاتیک می‌باشند. این زنجیره می‌تواند اشباع و یا غیراشباع باشد. اسید چرب می‌تواند به کوتاهی اسید بوتیریک (با ۴ کربن) بوده در حالی که اسیدهای­چربی که از چربی­ها و روغن­های طبیعی ساخته می‌شوند حداقل دارای ۸ کربن می‌باشند مثل اسید کاپریلیک. بوتیریک اسید باعث بوی خاص کره تیز می­شود (در لاتین butyrum به معنی کره است)، کاپریلیک و کاپریک اسید در چربی بز یافت می­شوند (در لاتین caper به معنای بز است).

در صنعت، اسیدهای چرب از آبکافت اتصالات استری موجود در چربی­ها و یا روغن­های طبیعی (که هر دو تری­گلیسیرید هستند) و حذف گلیسرول از آنها بدست می­آیند. این گروه هرچه باشد، آلیفاتیک یا آروماتیک، اشباع شده یا اشباع نشده، استخلاف شده یا استخلاف نشده، خواص گروه کربوکسیل اساساً یکسان خواهد بود.

کربوکسیلیک اسیدهای سبک (حداکثر تا چهار اتم کربن)به خوبی در آب حل می‌شود ولی با افزایش طول زنجیره کربنی از انحلال پذیری آن‌ها در آب کم می‌شودبه طوری که بسیاری از آن‌ها در عمل در آب نا محلولند. کربوکسیلیک اسیدها اسیدهای ضعیفی هستند و بر اثر حل شدن در آب تعدادی از مولکول‌های آن‌ها پروتون اسیدی خود را به مولکول‌های آب می‌دهند و به سرعت به حالت تعادل می‌رسند.

این اسیدها یک، دو یا چند عاملی هستند که به اسیدهای آلی چند عاملی پلی الکترولیک می‌گویند.

نام نام دیگر فرمول شیمیایی pKa
فرمیک اسید جوهر مورچه HCO2H ۳٫۷۷
اتانوییک اسید استیک اسید-سرکه CH3COOH ۴٫۷۶
پروپانوییک اسید - C2H5COOH
بوتانوییک اسید بوتریک اسید C3H7COOH
دی‌اتانوییک اسید اگزالیک اسید HO2CCO2H ۱٫۲۷
سوکسینیک اسید -
آبیتیک اسید -
بنزوییک اسید - C6H5CO2H

نام گذاری به روش کهن[ویرایش]

در این روش از نامی که از دیر باز برای آن به کارمی رفته بهره می‌جویند. مانند:استیک اسید.

این روش امروزه با وجود شمار فراوان ترکیب‌های آلی کم کاربرد تر شده ولی هنوز در کاربردهای تجاری از همین روش بهره می‌گیرند.

در نامگذاری مصطلح از حروف یونانی آلفا (-α)، بتا (-β)، گاما (γ) برای مشخص کردن محل گروهای استخلافی استفاده می­شود. برای نشان دادن محل اتصال از حروف یونانی و غیره، استفاده می‌شود.

نام گذاری به روش آیوپاک[ویرایش]

در نامگذاری آیوپاک، ابتدا بلندترین زنجیر را که شامل گروه کربوکسیل باشد مشخص می­کنیم سپس، برای نام گذاری اسیدهای تک­عاملی به آخر نام آلکان به جای (e) پسوند (اوئیک،oic) افزوده شده و سپس نام اسید آورده می‌شود (یعنی در نهایت به -oic acid تبدیل می­شود). اگر زنجیر دارای پیوند دوگانه باشد، ذکر نوع ایزومر هندسی نیز لازم است. البته کاملاً مشخص است کربن کربوکسیل همیشه به عنوان کربن شماره یک در نظر گرفته می­شود.

وقتی گروه کربوکسیل روی حلقه قرار گیرد، از پسوند کربوکسیلیک­اسید استفاده می­کنیم و به صورت سیکلوآلکان­کربوکسیلیک­اسید نامگذاری می‌کنیم.

اسیدهای­آروماتیک (Ar-CO2H) بصورت مشتقی از بنزوئیک­اسید نامگذاری می­گردند.

اسیدهای کربوکسیلیک ممکن است یک، دو یا چند عاملی باشند. اسیدهای کربوکسیلیک دو عاملی به صورت «دی­اوئیک اسید» نام­گذاری می­شوند.

نام نمک یک کربوکسیلیک­ اسید شامل نام کاتیون مانند شدیم، آمونیوم. غیره و به دنبال آن نام اسید است که در آن پسوند «اوئیک اسید» به «آت» تبدیل می­شود.

خصوصیات فیزیکی[ویرایش]

همان­طوری که از ساختمان کربوکسیلیک اسیدها انتظار می­رود، اسیدهای­کربوکسیلیک، مولکول­های قطبی می‌باشند و می‌توانند مانند الکل‌ها و آمین‌ها، بین مولکول­های خودشان یا با مولکول­های قطبی دیگر پیوندهای هیدروژنی برقرار نمایند. نقطه جوش اسیدهای­کربوکسیلیک حتی از الکل­های هم‌کربن نیز بالاتر است. برای مثال، پروپیونیک اسید (نقطه جوش C o141) بیست درجه بالاتر از الکل با وزن مولکولی مشابه­اش یعنی بوتیل الکل (نقطه جوش C o118) می­جوشد. بالا بودن نقطه جوش اسید به پیوند هیدروژنی قوی و تشکیل دیمر اسید نسبت داده می‌شود که بدین ترتیب عملاً وزن مولکولی اسید دو برابر می­شود. بالا بودن نقطه ذوب همه اسیدها در مقایسه با الکل‌ها نیز بدین گونه توجیه می‌شود. از طرف دیگر به دلیل وجود پیوندهای هیدروژنی، اسیدهای کربوکسیلیک آلیفاتیک انحلال­پذیری مشابه با الکل­ها از خود نشان می­دهند. چهار عضو اول بخوبی در آب محلولند، اسید پنج کربنه، پنتانوئیک اسید (اسید والریک)، نیز تا حدودی در آب حل می‌شود ولی اسیدهای بالاتر کم محلول و یا در حقیقت نامحلول می­باشند. انحلال پذیری در آب بدون شک از پیوند هیدروژنی بین کربوکسیلیک اسید و آب سرچشمه می­گیرد. تعداد اتم­های کربن ساده­ترین اسید آروماتیک، بنزوئیک اسید، بیشتر از حدی است که بتواند انحلال­پذیری قابل ملاحظه­ای را در آب از خود نشان دهد. با وجود این، اسیدهای­کربوکسیلیک در حلال­های غیرقطبی مثل اتر، بنزن و در حلال­های با قطبیت کمتر مانند الکل نیز حل می‌شوند. اسیدهای­کربوکسیلیک را می­توان به دو بخش تقسیم کرد: ۱- بخش قطبی آن که شامل گروه عاملی کربوکسیلیک (‍‍‍CO2H) می­شود و قسمت آبدوست مولکول محسوب می­شود و ۲- بخش غیر قطبی که شامل گروه (R) می­شود و قسمت آبگریز مولکول می­باشد. هرچه R بزرگتر و پرشاخه­تر باشد و یا شامل گروه­های آروماتیک گردد، حلالیت کمتر خواهد شد.

خصلت اسیدی[ویرایش]

اگر چه اسیدهای­کربوکسیلیک در مقایسه با اسیدهای معدنی مثل اسیدسولفوریک (H2SO4) و اسیدکلریدریک (HCl) و یا اسیدنیتریک (HNO3) بسیار ضعیف می‌باشند، ولی در هر صورت، در مقایسه با الکل‌ها، آب و آمونیاک از اسیدیته قوی‌تری برخوردارند. این ترکیب­ها در محلول آبی به آنیون کربوکسیلات و پروتون یونیزه می­شوند. با توجه به اینکه اسیدهای­کربوکسیلیک جزء اسیدهای ضعیف طبقه­بندی می­شوند، تفکیک آنها در آب به صورت تعادلی خواهد بود.

ka، ثابت اسیدی نامیده می­شود. هر کربوکسیلیک اسیدی ka ویژه خودش را دارد، که نشان­دهنده قدرت اسیدی یک ترکیب است. چون ثابت اسیدی نسبت ماده یونیزه شده به غیریونیزه­شده‌است، هرچه ka بزرگتر باشد میزان یونش بیشتر و اسید قوی­تر می­باشد؛ بنابراین از مقادیر ka برای مقایسه قدرت اسیدهای مختلف به طور دقیق استفاده می­نماییم.

قدرت اسیدی اسیدهای آلی به ساختمان اسید و طبیعت عوامل و گروه­های موجود در روی آلکیل یا آریل بستگی دارد. همان­طور که در بالا نیز اشاره شده‌است، از مقایسه قدرت اسیدی الکل­ها با اسیدهای کربوکسیلیک، پی به اختلاف قابل توجه­ی می­بریم. علت اصلی این اختلاف پایداری آنیون حاصل در اثر رزونانس می­باشد. این رزونانس در یون آلکوکسید (حاصل از الکل) وجود ندارد.

رزونانس آنیون حاصل از یونیزه­شدن اسید کربوکسیلیک سطح انرژی پایین­تر (پایداری بیشتری) نسبت به یون آلکوکسید دارد. در واقع برای کربوکسیلیک اسید دو ساختار رزنانسی منطقی وجود دارد که باعث پخش بار منفی بر روی هر دو کربن کربوکسیل می­شود در صورتی که برای یون آلکوکسید حاصل از الکل چنین امکانی برای پخش بار منفی وجود ندارد.

بنابراین، خصلت اسیدی یک کربوکسیلیک اسید از پایدار شده رزنانسی شدید آنیون آن ناشی می­شود. این پایدار شدن و خصلت اسیدی ناشی از آن، فقط به علت وجود گروه کربونیل امکان­پذیر است.

هر عاملی که آنیون را بیشتر از خود اسید پایدار نماید قدرت اسیدی را افزایش می­دهد و هر عاملی که آنیون را ناپایدارتر نماید، قدرت اسیدی را کاهش می­دهد. در نتیجه، علاوه بر رزنانس هر عامل دیگری که باعث پایداری یون کربوکسیلات شود (بار منفی ایجاد شده را پایدار کند) قدرت اسیدی را افزایش خواهد داد. از آن جمله می­توان به اثر گروه­های الکترون­کشنده اشاره کرد. با قرار گرفتن گروه­های کشنده در ساختار مولکولی ترکیب، به علت جداشدن راحت­تر پروتون و پایداری یون کربوکسیلات، قدرت اسیدی افزایش می­یابد. استخلاف‌های الکترون کشنده سبب پخش بار منفی می­گردند، آنیون را پایدار می­نمایند و در نتیجه قدرت اسیدی را افزایش می­دهند. محل قرارگیری گروه الکترون­کشنده و تعداد گروه­ها نیز در قدرت اسیدی مؤثر است. هر چه گروه الکترون­کشنده به گروه کربونیل نزدیکتر باشد و یا تعداد آنها بیشتر، اثر القائی این گروه­ها بهتر می­توانند جدا شدن پروتون را تسهیل کنند و در نتیجه آن اسید قدرت بیشتری خواهد داشت (هرچه که گروه الکترون­کشنده از –COOH دور شود، اثرش به سرعت کاهش می­یابد). مشخصاً بر خلاف گروه­های الکترون­کشنده، که باعث پایداری بار منفی بر روی گروه کربوکسیل می­شوند، هر عاملی که باعث ناپایداری بار شود مانند گروه­های الکترون­دهنده (با القاء الکترون بر روی گروه کربوکسیل)، قدرت اسیدی کاهش می­یابد.

روش­های تهیه اسیدهای کربوکسیلیک[ویرایش]

همانند بسیاری دیگر از ترکیب­های آلی معمولاً دو روش برای تهیه کربوکسیلیک اسیدها وجود دارد. یکی روش­های صنعتی و دیگری روش­های آزمایشگاهی. ابتدا به بررسی برخی روش­های صنعتی تولید کربوکسیلیک اسیدها می­پردازیم. برای تولید کربوکسیلیک اسیدها مانند اسیدفرمیک و اسیداستیک روش­های صنعتی متنوعی وجود دارد. از واکنش مونواکسید کربن در حضور یک باز قوی مانند سدیم هیدروکسید، مشتقی از اسیدفرمیک به نام متیل­فرمات تولید می‌شود. این واکنش در فاز مایع در دمای ۱۵۰ درجه سانتی­گراد و فشار atm 100 انجام می‌شود. از آبکافت (هیدرولیز) فرمات مطابق واکنش زیر، اسید فرمیک ایجاد می‌شود. برای تولید اسیداستیک به روش صنعتی دو روش کلی وجود دارد:

۱- کربونیلاسیون متانول، که در این روش متانول با مونوکسیدکربن در فشار (atm)۲۰۰ و حضور کاتالیزور فلزی مانند روتنویم، واکنش داده و اسیداستیک تولید می‌کند. این روش از سال ۱۹۲۰ ابداع شده‌است و به دلیل ارزان بودن متانول، از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه‌است.

۲- اکسیداسیون بوتان، از حرارت دادن بوتان با اکسیژن هوا در حضور یون­های فلزی منگنز، کبالت و کروم، پروکسید تولید می‌شود. پروکسید در اثر تجزیه اسیداستیک ایجاد می‌کند.

مهمترین کربوکسیلیک­اسیدهای آروماتیک، یعنی بنزوئیک اسید و فتالیک اسید را از واکنش اکسایش آلکیل بنزن­ها به­دست می­آورند. در این روش تولوئن و زایلن­ها به راحتی از مشتق­های نفتی حاصل می­گردد. در حضور اکسیژن هوا و کاتالیزور فلزی مانند پنتااکسیدوانادیوم، فرایند اکسایش رخ می­دهد. در این روش همچنین می­توان نفتالین را اکسید کرد و به ۱٬۲-بنزن دی­کربوکسیلیک اسید (اورتو-فتالیک اسید) تبدیل کرد.

واکنش دی­ اکسیدکربن با ترکیب‌های آلی فلزی (معرف گرینیارد)[ویرایش]

[null واکنشگرهای آلی­فلزی مانند معرف گرینیارد، به کربن­دی­اکسید که معمولاَ در شکل جامد یعنی یخ خشک، به کار می­رود، افزوده می­شوند. در روش دیگری، گاز] CO2 از درون محلول اتری واکنشگر گرینیارد عبور داده می­شود. در روش استفاده از CO2 جامد، یخ خشک نه تنها به عنوان واکنشگر بلکه به عنوان عامل سردکننده نیز عمل می­نماید. این واکنش یک واکنش هسته­دوستی است، درست مانند آنچه در آلدهیدها یا کتون­ها رخ می­دهد.

محصول اولیه اضافه شدن واکنشگر گرینیارد به دی­اکسیدکربن، نمک منیزیم کربوکسیلیک­اسید می­باشد که به وسیله واکنش با آب و اسید، از آن کربوکسیلیک اسید آزاد رها می­گردد. واکنشگر گرینیارد را می‌توان از هالیدهای نوع اول، نوع دوم، نوع سوم یا آروماتیک تهیه نمود و فقط حضورگروه­های فعال دیگر در مولکول سبب محدودیت روش می­شود. سنتزگرینیارد این مزیت ویژه را دارد که سبب افزایش طول زنجیر کربنه می­گردد، در نتیجه دامنه مواد قابل استفاده را افزایش می­دهد. در سری آلیفاتیک، واکنشگرهای گرینیارد از هالیدها ساخته می­شود که آن­ها نیز به نوبه خود غالباً از الکل­ها تهیه می­گردند.

هیدرولیز نیتریل­ها[ویرایش]

روش دیگر برای تهیه اسیدهای­کربوکسیلیک، هیدرولیز اسیدی نیتریل­هاست. برای تولید ترکیب‌های نیتریلی نیز می­توان از واکنش و کلئوفیل خوب سیانید با آلکیل­هالیدهای نوع اول استفاده کرد (واکنش از نوع SN2 می­باشد). این حقیقت که HCN اسید خیلی ضعیفی است به ما می‌گوید که یون سیانید بازی قوی (هسته­دوست مناسب) می­باشد. نیتریل حاصل سپس به وسیله جوشاندن در محلول قلیائی یا اسید معدنی در نهایت به کربوکسیلیک­اسید هیدرولیز می­شود. گرچه نیتریل­ها گاهی سیانید یا ترکیب­های سیانو نامیده می­شوند، ولی عموماً نامشان را از اسیدهایی که در اثر هیدرولیز تولید می­نمایند، می­گیرند. این ترکیب­ها با حذف پسوند «اوئیک اسید» از نام عمومی اسید و افزودن پسوند نیتریل (nitril) نامیده می­شوند.

اکسایش آلکیل بنزن­ها[ویرایش]

اگرچه بنزن و آلکان­ها نسبت به واکنشگرهای اکسنده (K2Cr2O7, KMnO4 و غیره) کاملاً واکنش ناپذیر می­باشند، اما حلقه بنزن، این قابلیت را دارد که زنجیر جانبی آلیفاتیک خود را نسبت به اکسایش کاملاً حساس نماید. زنجیرجانبی تا آخرین کربن متصل به حلقه اکسایش می‌یابد و فقط گروه کربوکسیل (COOH-) باقی می­ماند. برای این منظور عموماً پتاسیم پرمنگنات استفاده می­شود، گرچه پتاسیم دی­کرومات یا اسید نیتریک رقیق نیز می­توانند به کار برده شوند. یکی از واکنش معروف در تهیه مشتق­های بنزوئیک اسیدها، واکنش نمک فنل با کربن­دی­اکسید است که سبب جایگزینی گروه کربوکسیل (COOH) به جای هیدروژن حلقه می­گردد و به واکنش کولبه معروف است. مهمترین کاربرد آن در تبدیل خود فنل به ارتو–هیدروکسی بنزوئیک­اسید است که به سالیسیلیک اسید (ماده اولیه در تهیه آسپیرین) معروف است.

واکنش اسید­های کربوکسیلیک[ویرایش]

رفتار شیمیائی ویژه ترکیب­های آلی از گروه­های عاملی آن­ها منشأ می­شود و کربوکسیلیک­اسیدها نیز از این قاعده مستثنی نیستند. در این ترکیب­ها گروه عاملی آن­ها، یعنی کربوکسیل COOH تعیین کننده رفتار شیمیائی خواهد بود. این گروه عاملی از یک بخش کربونیلی (C=O) و بخش هیدروکسیل (OH) تشکیل شده‌است. همان طوری که خواهیم دید، این گروه OH است که در واقع در هر واکنشی مانند از دست دادن H+ و یا جایگزینی به وسیله گروه­های دیگر شرکت می­کند اما فقط اثر گروه کربونیلی است که چنین واکنش­هایی را ممکن می­سازد. بقیه مولکول که ممکن است آلیفاتیک یا آروماتیک، اشباع شده یا اشباع نشده باشد، واکنش­های مشخصه ساختمانش را متحمل می­شود.

واکنش با بازها و تولید نمک[ویرایش]

همان­طور که پیش­تر نیز اشاره کردیم، بارزترین خاصیت کربوکسیلیک اسیدها همانی است که نامشان را از آن گرفته­اند: قدرت اسیدی. تمایل این اسیدها به از دست دادن پروتون (یک یون هیدروژن) طوری است که درمحلول آبی تعادلی قابل اندازه‌گیری بین اسید و یون­هایش وجود دارد. اسیدهای آلی اگر چه همانند اسیدهای معدنی قوی نیستند اما در واکنش با بازهای قوی مثل سود (NaOH)، پروتون اسیدی خود را از دست می­دهند و به نمک اسیدهای کربوکسیلیک تبدیل می­شوند.

ترکیب حاصل نمک اسید کربوکسیلیک می­باشد و در آب محلول است. البته میزان انحلال تابعی از گروه R می­باشد.

اسیدهای­کربوکسیلیک که دارای زنجیره بلند و خطی آلیفاتیک می‌باشند (این زنجیره می‌تواند اشباع و غیر اشباع باشد) را اسید چرب می­خوانند. اسید چرب می‌تواند به کوتاهی اسید بوتیریک (با ۴ کربن) بوده در حالی که اسیدهای چربی که از چربی‌ها و روغن­های طبیعی ساخته می‌شوند حداقل دارای ۸ کربن می‌باشند مثل اسید کاپریلیک (C8H16O2). اسیدهای چرب به دو اسیدهای چرب اشباع شده و اشباع نشده تقسیم‌بندی می‌شوند: اشباع شده به اسیدهای چربی گفته می‌شود که پیوند دوگانه کربن کربن در آنها وجود نداشته (به جز پیوند دوگانه موجود در اسید کربوکسیلیک)، مانند: اسیدبوتیریک، اسید کاپریلیک. اسید اشباع نشده به اسیدهای چربی گفته می‌شود که پیوند دوگانه کربن کربن در آنها وجود دارد (به جز پیوند دوگانه موجود در اسید کربوکسیلیک) مانند: اسید آراچینودیک، اولئیک. در صنعت، اسیدهای چرب از آبکافت اتصالات استری موجود در چربی­ها و یا روغن­های طبیعی بدست می­آیند. نمک­های سدیم یا پتاسیم اسیدهای چرب (اسیدهای­کربوکسیلیک با ۱۲تا ۱۸ کربن) را صابون می­گویند. صابون (اکثر شوینده­ها) وقتی در آب­های حاوی یون­های منیزیم، آهن و یا کلسیم مورد استفاده قرار می­گیرد، به خوبی کف نمی­کنند. علت آن رسوب نمک­های کم محلول این یون­هاست. برای رفع این مشکل معمولاً در شوینده­ها از ترکیب‌هایی استفاده می­شود که با یون­های مزاحم موجود در آب­هی سنگین واکنش داده و رسوب می­کنند.

احیاء اسیدها[ویرایش]

در بیش­تر موارد اکسایش الکل و تبدیل آن به کربوکسیلیک اسید مربوطه مطلوب و مورد نظر می­باشد اما گاهی، به خصوص در مورد اسیدهای چرب که طول زنجیر بلند است، واکنش معکوس، یعنی کاهش کربوکسیلیک اسید به الکل، اهمیت می­یابد. به وسیله احیاءکننده­های قوی مانند LiAlH4 و BH3 می­توان اسیدهای­کربوکسیلیک را به الکل­های نوع اول کاهش داد. البته به دلیل گرانی و مقرون به صرفه نبودن معرف­های کاهنده ذکر شده در بالا، این فرایندها بیشتر جنبه آزمایشگاهی داشته و کمتر در صنعت (تهیه داروها و هورمون­ها) کاربرد دارند.

تهیه آسیل هالیدها[ویرایش]

یکی از مهم­ترین مشتق­های اسیدهای آلی، آسیل­هالیدها هستند. این ترکیب­ها واسطه­های سنتزی کلیدی به شمار می­روند زیرا از طریق آنها می­توان ترکیب­های مختلفی بدست آورد. یک آسیل­هالید از جایگزینی هالوژن با –OH یک کربوکسیلیک­اسید به دست می­آید. برای تهیه این ترکیب­ها از تیونیل­کلرید (SOCl2)، تری­هالوفسفر (PBr3 , PCl3) و یا پنتاهالوفسفر (PBr5 , PCl5) می­توان سودجست. به دلیل محصول­های گازی شکل (SO2 , HCl) که به راحتی از محیط واکنش جدا می­گردند، استفاده از تیونیل کلرید، بسیار مناسب است.

تهیه استرها[ویرایش]

هنگامی که یک کربوکسیلیک­اسید را با یک الکل در حضور مقدار کمی اسید معدنی، معمولاً اسیدسوفلوریک غلیظ یا هیدروژن کلرید خشک، حرارت دهیم، مستقیماً به یک استر تبدیل می­گردد. واکنشی که یک الکل با کربوکسیلیک­اسید تولید ترکیبی استر می‌کند، استری­شدن می‌نامند. این واکنش برگشت­پذیر می­باشد و هنگامی که تعادل برقرار شود مقدار قابل ملاحظه­ای از مواد اولیه و محصولات حضور دارند. استرها ترکیب­هایی با فرمول کلیR-CO-OH می‌باشند. استر، به معنی اتر- اسید است. استرها غالباً فرار و معطرند و بوی خوشایند بسیاری از گل­ها و میوه‌ها، بعلت وجود استر در آنهاست. مثلاً استات ایزوپنتیل، بوی موز و والرات ایزوپنتیل، بوی سیب دارد. همان­طور که اشاره شد، از واکنش اسیدها با الکل‌ها و طی یک واکنش تعادلی، استرها تولید می‌شوند. همان کاتالیزوری که واکنش رفت استری شدن را کاتالیز می­کند، یون هیدروژن لزوماً واکنش برگشت، هیدرولیز را نیز کاتالیز می­نماید. این برگشت­پذیری اشکالی در تهیه مستقیم یک استر از یک اسید می­باشد. در این واکنش معمولاً از اسیدسولفوریک به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود. ثابت تعادل این واکنش بسیار کوچک است و برای پیشرفت واکنش باید به طور مداوم فرآورده­های واکنش یعنی آب و استر را از محیط خارج کرد تا واکنش در جهت رفت پیش رود. روش دیگر تهیه استرها با بازده بهتر، واکنش SN2 بین آنیون کربوکسیلات و یک آلکیل هالید نوع اول می­باشد. یکی دیگر از روش­های تولید استرها با بازده بالا، استفاده از آسیل­هالیدها در واکنش با الکل­هاست. واکنش بر روی الکل با ممانعت کمتر اولویت دارد. از یک باز ضعیف (مانند تری­اتیل آمین یا پیریدین) برای جذب اسید حاصل در واکنش استفاده می­شود.

تبدیل به آمیدها[ویرایش]

تهیه آمیدها از واکنش مستقیم اسید و آمونیاک یا آمین­های نوع اول یا دوم مشکل است. برای به دست آوردن محصول با راندمان بیشتر از واکنش آسیل­هالیدها و آمونیاک یا آمین­ها استفاده می­شود. واکنش کلی به صورت زیر خواهد بود. در این واکنش ابتدا از واکنش اسید و آمین نمک تولید می­گردد و سپس در اثر حرارت به آمید تبدیل می­گردد. آمیدها پایدارترین نوع از گروه عاملی کربونیل هستند. آمیدها از لحاظ دارویی اهمیت زیادی دارند و در پنی­سیلین که آنتی بیوتیک مهمی می‌باشد نیز یافت می­شوند.

هالوژن دار شدن کربوکسیلیک­اسید[ویرایش]

قسمت هیدروکربنی یک کربوکسیلیک اسید آلیفاتیک، می­تواند هالوژن­دار شدن رادیکال آزاد را که از مشخصات آلکان­ها است انجام دهد، اما این واکنش گزینش­پذیری بسیار کمی دارد. با این حال، حضور مقدار کمی فسفر سبب می­شود هالوژن­دار شدن منحصراً در موقعیت آلفا (به وسیله یک مکانیسم یونی) اتفاق افتد. این واکنش به عنوان واکنش هل–ولهارد–زلینسکی شناخته شده و اهمیت زیادی در سنتز دارد. نقش فسفر این است که نهایتاً کمی از اسید به اسید هالید است. در این فرم، هر مولکون اسید دیر یا زود متحمل هالوژن­دار شدن α می­شود.

کاربردها[ویرایش]

جستارهای وابسته[ویرایش]

دی کربوکسیلیک اسید

منابع[ویرایش]

شیمی آلی

  • اسید و باز از فیروزه منتظری، زهرا ارزانی، انتشارات محراب قلم
  • کتاب‌های درسی دانشگاهی شیمی و دانش نامه‌های شیمی