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Prof. Ivo C. Ivanov 1 Carbonsäuren und ihre Derivate (einschl. Malonsäureester und Acetessigsäureester)

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Präsentation zum Thema: "Prof. Ivo C. Ivanov 1 Carbonsäuren und ihre Derivate (einschl. Malonsäureester und Acetessigsäureester)"—  Präsentation transkript:

1 Prof. Ivo C. Ivanov 1 Carbonsäuren und ihre Derivate (einschl. Malonsäureester und Acetessigsäureester)

2 Prof. Ivo C. Ivanov2 Übersicht und Nomenklatur Carbonsäuren sind Verbindungen mit der Carboxylgruppe –COOH (–CO 2 H) Trivialnamen: Eine hohe Oxidationsstufe, die nur noch von der des Kohlendioxids übertroffen wird

3 Prof. Ivo C. Ivanov3 Gesättigte Carbonsäuren

4 Prof. Ivo C. Ivanov4 Nomenklatur: weitere Beispiele

5 Prof. Ivo C. Ivanov5 Wasserstoffbrücken. Carbonsäuremoleküle assoziieren zu Dimeren: Löslichkeit. Die niedermolekularen Carbonsäuren sind in Wasser gut löslich. Ursache sind H-Brücken mit den Wassermolekülen. Höhermolekulare Carbonsäuren wie Palmitinsäure sind in Wasser nur geringfügig löslich, da nunmehr der hydrophobe Charakter der Kohlenwasserstoff- kette überwiegt.

6 Prof. Ivo C. Ivanov6 Darstellung 1. Aus primären Alkoholen durch Oxidation: Auch aus Alkylaromaten durch Oxidation:

7 Prof. Ivo C. Ivanov7 2. Aus Nitrilen oder Estern durch Hydrolyse:

8 Prof. Ivo C. Ivanov8 3. Aus alkylierten Malonsäuren durch Decarboxylierung: 4. Aus Kohlendioxid und metallorganischen Verbindungen:

9 Prof. Ivo C. Ivanov9 5. Synthesen von Carbonsäuren in technischem Maßstab: (a) Ameisensäure: (b) Essigsäure: aus Ethylen: aus Methylalkohol:

10 Prof. Ivo C. Ivanov10 (c) Salicylsäure durch Carboxylierung von Natriumphenolat mit CO 2 (Kolbe-Schmitt-Reaktion)

11 Prof. Ivo C. Ivanov11 Reaktionen von Carbonsäuren 1. Acidität: pK a = —log K a Die Dissoziationskonstante K a für Essigsäure beträgt 1,75.10 −5, was einem pK a -Wert von 4,75 entspricht.

12 Prof. Ivo C. Ivanov12 Die Ladung des Carboxylat-Ions ist gleichmäßig auf die beiden Sauerstoffatome verteilt: Einfluss von Substituenten: — I -Effekt

13 Prof. Ivo C. Ivanov13 Die Trifluoressigsäure mit einem pK a von 0,2 besitzt die Acidität einer Mineralsäure. Zum Vergleich hat Phosphorsäure pK a = 2,16 und HF-Säure pK a = 3.14.

14 Prof. Ivo C. Ivanov14 2. Salze von Carbonsäuren: Carboxylate Die Alkalisalze höherer Fettsäuren (ab etwa C 10 ) werden Seifen genannt:

15 Prof. Ivo C. Ivanov15 Verseifung von Fetten. Seifen gehören zur Gruppe der Tenside: 3. Veresterung von Carbonsäuren mit Alkohol:

16 Prof. Ivo C. Ivanov16 Mechanismus der Veresterung in Gegenwart einer Säure:

17 Prof. Ivo C. Ivanov17 Ester aus Carbonsäurechloriden oder -anhydriden und Alkoholen: Umesterung:

18 Prof. Ivo C. Ivanov18 4. Carbonsäurehalogenide Statt Thionylchlorid können auch Phosphorchloride (PCl 3, PCl 5 ) verwendet werden. 5. Reduktion zu primären Alkoholen: Gase

19 Prof. Ivo C. Ivanov19 6. Decarboxylierung: Ähnliches Verhalten zeigen Cyanessigsäure (NC-CH 2 -COOH), Nitroessigsäure (O 2 N-CH 2 -COOH) u.a.

20 Prof. Ivo C. Ivanov20 Diese Säuren decarboxylieren unter Einbeziehung des Protons nach einem cyclischen Mechanismus: MalonsäureEnoltautomer

21 Prof. Ivo C. Ivanov21 7. Zusammenfassung

22 Prof. Ivo C. Ivanov22 8. Dicarbonsäuren

23 Prof. Ivo C. Ivanov23 Zersetzung

24 Prof. Ivo C. Ivanov24 Bernsteinsäure, Glutarsäure und Phthalsäure verlieren beim Erhitzen Wasser, wobei cyclische Anhydride entstehen.

25 Prof. Ivo C. Ivanov25 Maleinsäureanhydrid ist ein Dienophil in der Diels-Alder-Reaktion: Phthalsäureanhydrid in der Firedel-Crafts-Synthese:

26 Prof. Ivo C. Ivanov26 9. Darstellung von Malonsäure-ethylester CH-Säure Veresterung Cyanessigsäure- ethylester Imidester- hydrogensulfat Hydrolyse

27 Prof. Ivo C. Ivanov27 Synthesen mit Malonsäure-diethylester: (SN)(SN)

28 Prof. Ivo C. Ivanov Claisen-Esterkondensation: Darstellung von Acetessigsäure-ethylester Natrium-Salz

29 Prof. Ivo C. Ivanov29 Synthesen mit Acetessigsäure-ethylester: Enolat-Ion Alkyl-methyl-keton (SN)(SN) höhere Carbonsäure (Na-Salz) Keton-Synthesen Säure-Synthesen

30 Prof. Ivo C. Ivanov30

31 Prof. Ivo C. Ivanov31

32 Prof. Ivo C. Ivanov Reaktivität von Carbonsäurederivaten

33 Prof. Ivo C. Ivanov33 Carbonsäurederivate ergeben bei der sauren oder basischen Hydrolyse eine Carbonsäure:

34 Prof. Ivo C. Ivanov34 Halogen-, Hydroxy- und Aminocarbonsäuren Beispiel zur Anwendung: Die Reaktion von 2-Bromhexansäure mit Ammoniak führt zu der α-Aminocarbonsäure Norleucin: Hell-Volhard-Zelinski-Reaktion:

35 Prof. Ivo C. Ivanov35 wichtige Hydroxycarbonsäuren:

36 Prof. Ivo C. Ivanov36 Beispiel: Synthese von Mandelsäure: ANAN Hydrolyse L- und D-Äpfelsäure Stereoisomere der Weinsäure CyanhydrinMandelsäure

37 Prof. Ivo C. Ivanov37 E N D E


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