Урок №63. Карбоновые кислоты. Сложные эфиры. Жиры

Издавна люди использовали муравьиную кислоту как средство для лечения ревматизма. Использовали весьма своеобразным способом. Люди, страдающие подагрой, засовывали ноги в муравейник и некоторое время терпели укусы его обитателей. Иногда использовали крапиву.

В начале XVIII в. ученые стали использовать муравьиную кислоту в реакциях с различными спиртами, получая вещества с узнаваемыми запахами. Например, в реакции фенилэтилового спирта и муравьиной кислоты получали вещество с запахом хризантем; при нагревании бензилового спирта с муравьиной кислотой получали вещество с запахом жасмина.

Муравьиная кислота нашла широкое применение в различных отраслях народного хозяйства:

• в технике кислоту и ее соли применяют в качестве протравы при крашении тканей,

• в кожевенном производстве – для отмывания извести, используемой при обработке шкур,

• в медицине смесь кислоты с водой, так называемый муравьиный спирт, используется как раздражающее кожу, рефлекторно действующее средство при ревматических и неврологических болях,

• муравьиная кислота применяется в промышленном органическом синтезе в качестве восстановителя, а также для получения щавелевой кислоты,

• в пищевой отрасли промышленности ее используют в качестве дезинфицирующего и консервирующего средства,

• сложные эфиры муравьиной кислоты используют в качестве растворителей и душистых веществ,

• муравьиная кислота обладает хорошим бактерицидным действием.

Уксусная кислота

СН₃СООН

Уксусная кислота известна с древнейших времен (Китай, Египет, Вавилон) и была, очевидно, первой кислотой, которую узнал человек.

• Кислоту выделяли из уксуса, а последний получался при скисании вина.

• В 1648 г. немецкий химик И. Р. Глаубер обнаружил уксусную кислоту в подсмольной воде сухой перегонки дерева.

• В 1789 г. химик Т.Е. Ловиц впервые получил кристаллическую, так называемую ледяную уксусную кислоту. Ее химический состав был определен в 1814 г. шведским химиком Й. Я. Берцелиусом.

• Первый лабораторный синтез уксусной кислоты был осуществлен в 1845 г. немецким химиком А. В. Г. Кольбе.

Уксусная кислота широко распространена в природе. Она содержится в выделениях животных (моче, желчи, испражнениях), в растениях (в частности, в зеленых листьях). Эта кислота встречается как в свободном виде, так и в виде солей и эфиров, она присутствует в кислом молоке и сыре.

Уксусная кислота – жидкость, кислая на вкус, с резким запахом. Безводная уксусная кислота плавится при +16,6 °С, ее кристаллы прозрачны как лёд, отсюда название ледяная уксусная кислота. Обычная техническая уксусная кислота имеет концентрацию 70–80%. Температура кипения 100%-й уксусной кислоты – 118 °C. Смешивается во всех отношениях с водой, спиртом, эфиром, бензолом. Ледяная уксусная кислота хороший растворитель многих органических веществ. Концентрированные растворы уксусной кислоты при попадании на кожу вызывают ожоги!

• Уксусный ангидрид применяется в производстве пластических масс, искусственного шелка, ацетанилида.

Видео «Синтез ацетанилида»

• Из монохлоруксусной кислоты получают негорючую кинопленку, органическое стекло, пропускающее ультрафиолетовые лучи. В результате применения 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты и ее солей на полях с зерновыми погибают только широколиственные сорняки, что используется при выращивании зерновых культур.

Высшие карбоновые кислоты

(пальмитиновая и стеариновая кислоты)

СН₃(СН₂)₁₄СООН, или С₁₅Н₃₁СООН – пальмитиновая кислота

СН₃(СН₂)₁₆СООН, или С₁₇Н₃₅СООН – стеариновая кислота

Эти кислоты в виде сложных эфиров входят в состав жиров, поэтому их называют высшими жирными кислотами.

Мишель Эжен Шеврель совместно с А. Браконно установил, что большинство жиров состоит из стеарина и олеина, выделил стеариновую и пальмитиновую кислоты.

Пальмитиновая кислота – наиболее распространенная в природе жирная кислота, входит в состав глицеридов большинства животных жиров и растительных масел (например, пальмовое масло содержит 39–47% пальмитиновой кислоты), а также в состав некоторых восков.

Физические свойства: это твердые вещества, белого цвета, нерастворимы в воде, умеренно растворимы в спирте, эфире, хлороформе и других органических растворителях.

Химические свойства жирных кислот имеют свои особенности. Окраска водных растворов индикаторов не изменяется при добавлении порошков пальмитиновой и стеариновой кислот.

• Эти кислоты растворяются в водных растворах едких щелочей и карбонатов, образуя соли – натриевые и калиевые соли высших жирных кислот называют мылами. Они хорошо растворяются в воде, обладают моющим действием и составляют основу жидкого мыла (калиевые соли) и твердого мыла (натриевые соли). Жидкое мыло по сравнению с твердым лучше растворимо в воде и поэтому обладает более сильным моющим действием. Водные растворы мыла имеют щелочную реакцию, т. к. соли подвергаются гидролизу. Мыла имеют недостаток:

1. плохо моют в жесткой воде,

2. щелочной характер мыла вреден для некоторых тканей.

В связи с этим широко развивается производство синтетических моющих средств.

Как и мыло, моющие средства обладают хорошим моющим действием и не утрачивают его в жесткой воде.

• Смесь пальмитиновой и стеариновой кислот используют для изготовления стеариновых свечей.

• Стеариновая кислота входит в состав фармацевтических препаратов; используется как компонент пластичных смазок.

• В косметике стеариновая кислота используется в качестве стабилизатора смеси и эмульгатора при изготовлении косметических кремов и лосьонов, а также в мыловарении в качестве загустителя, делая мыло твёрдым и матовым. При производстве мыла часто применяется обладающая хорошим моющим свойством соль стеариновой кислоты.

• Cтеариновая кислота применяется в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки — эмульгатора, стабилизатора пены, глазирователя и пеногасителя, имеющей индекс «E570 Жирные кислоты». Стеариновая кислота также применяется при производстве свечей и резины (для придания большей пластичности и однородности), пластичных смазок и при производстве стеарина (обычно в смеси с пальмитиновой и/или олеиновой кислотами).

Другие карбоновые кислоты

Молочная CH₃–CH(OH)–COOH образуется при скисании молока, квашении капусты, силосовании кормов. Она отличный консервант.

Щавелевая HOOC-COOH содержится в щавеле. При нарушении обмена веществ в организме человека образуются камни в почках, представляющие собой оксалат кальция – соли щавелевой кислоты. Щавелевую кислоту используют при производстве красителей и для удаления ржавчины.

Сложные эфиры

При взаимодействии карбоновых кислот со спиртами образуются сложные эфиры (см. "Уравнение реакции получения сложного эфира").

Сложные эфиры низших карбоновых кислот и спиртов представляют собой летучие, нерастворимые в воде жидкости. Многие из них имеют приятный запах. Так, например, бутилбутират имеет запах ананаса, изоамилацетат — груши и т. д.

Сложные эфиры высших жирных кислот и спиртов — воскообразные вещества, не имеют запаха, в воде не растворимы. Приятный аромат цветов, плодов, ягод в значительной степени обусловлен присутствием в них тех или иных сложных эфиров.

Применение сложных эфиров

Сложные эфиры в природе

Сложные эфиры используются как растворители, ароматизирующие добавки в парфюмерной, фармацевтической и пищевой отраслях промышленности.