羧酸的化学反应

脂肪酸是我们都听说过的一个术语。那么，它们到底是什么？羧酸是它们所属的组。脂肪酸是脂肪族羧酸，以甘油酯的形式存在于天然脂肪中，长度范围为 C12 至 C18。羧酸一词来自具有羰基和羧基的碳分子。羧酸遍布世界各地。它也是多种重要有机化合物的前体，例如酰氯、酯、酸酐和酰胺等。让我们详细了解一下羧酸的概念！

什么是羧酸？

An organic substance with a carboxyl functional group is called carboxylic acid. 

它们在自然界中随处可见，人类也可以合成制造它们。羧酸去质子化生成具有通式 R-COO ^–的羧酸根阴离子，可用于制造各种盐，包括肥皂。 C=O 突出的官能团是羧酸。

一些羧酸，如柠檬酸、乳酸或富马酸，是通过发酵产生的，这些羧酸中的大部分用于食品行业。

羧酸的化学反应

羧酸（带有羧基的碳分子）会经历几个化学过程。

作为酸的反应

• 金属反应——羧酸与钾、钠、镁和钙等金属反应生成盐。在整个反应步骤中，质子将从羧酸的羧基中释放出来，这就是金属取代发生的地方。在这个过程中产生H ₂气体。

• 碳酸盐和碳酸氢盐反应——羧酸在与碳酸盐和碳酸氢盐接触时分解成盐、水和二氧化碳气体。

该反应也可用于查看是否存在羧基。当羧酸与饱和碳酸氢钠溶液结合时会产生泡腾，释放 CO ₂ 。然而，在 NaHCO ₃水溶液中，大多数酚类不会产生泡腾。因此，碳酸氢盐与羧酸的反应有助于将酚与羧酸区分开来。

• 碱反应——羧酸与碱反应，在此过程中形成盐和水。

减少

• 还原成醇 –还原剂：LiA1H ₄在乙醚溶液中或与 H ₀在亚铬酸铜 (CuCr ₂ O ₄ ) 催化剂、BH ₃ /THF（或乙硼烷，B ₂ H ₆ ）、H ₂ 、Ru、等等。

亲核酰基取代

• 酸性氯化物的形成——当羧酸与亚硫酰氯 (SOCl ₂ )、五氯化磷 (PCl ₅ ) 或五氯化磷结合时，会形成酸性氯化物。要了解反应，请查看以下示例。

• 酯化——当羧酸和醇在强硫酸或无水盐酸存在下加热时，会产生果味酯。

在该反应中，硫酸用作脱水剂。平衡反应是例如反应。结果，为了保持反应进行，酯被蒸馏。

• 酸酐的形成——当两个羧酸分子与五氧化二磷等脱水剂一起加热时，就会产生酸酐。

• 酰胺化合物的形成——铵盐是通过用氨处理羧酸来生产的。铵盐在加热时会失去一个水分子，从而产生酰胺。

羧基的反应

• 脱羧 -当羧酸钠盐与碱石灰 (NaOH + CaO) 一起蒸馏时，会发生脱羧过程，产生烷烃。

• 钙盐的干馏 –

甲醛是通过加热甲酸钙产生的。

当酸的钙盐（甲酸除外）和甲酸钙一起加热时会生成醛。

• Kolbe's Synthesis –烷烃是通过脂肪酸盐（浓缩水溶液）的电解产生的。

反应过程中存在径向中间体。

• Hunsdiecker 反应——当一元羧酸的银盐用卤素处理时，会产生卤代烷。

• Hell-Volhard Zelinsky 反应 –在催化剂存在下，用 CI ₂或 Br ₂处理具有α-氢的羧酸。氯或溴原子代替α-氢。

• 西蒙尼尼反应——西蒙尼尼关系是指银羧酸盐与碘的反应。≡

• 转化为腈 –烷烃腈通过酸和 NH ₃过热氧化铝的混合物形成。

羧酸的用途

1. 羧酸具有抗菌特性。
2. 在纺织品处理中，最基本的羧酸“甲酸”用作还原剂。
3. 乙酸是一种羧酸，用于制造酯类和纤维素塑料。
4. 肥皂、药物、蜡烛、化妆品、保护涂层和其他产品都含有棕榈酸和硬脂酸。
5. 乙酸用于制造阿司匹林作为合成水杨酸酯的前体。
6. 丙烯酸是一种用于制造聚合物和丙烯酸酯的酯。有机玻璃是通过聚合甲基丙烯酸形成的。
7. 橡胶生产过程受益于硬脂酸。

示例问题

问题1：什么是由碳化合物制成的羧酸？

回答：

Carboxylic acids are carbon compounds containing the carboxyl group (– COOH). The carboxyl group is made up of a carbonyl group (> C=O) and a hydroxyl group (−OH).

问题 2：什么是芳香族羧酸示例？

答案：

Methanoic acid (Formic acid) has the formula -HCOOH, whereas ethanoic acid (Acetic acid) has the formula -CH₃COOH. Aromatic carboxylic acids are carboxylic acids that have the -COOH group linked to an aryl group.

问题 3：写出羧酸的四种用途。

回答：

Uses of Carboxylic Acid –

1. Carboxylic acid has antimicrobial properties.
2. In textile treatments, the most basic carboxylic acid, “formic acid,” serves as a reducing agent.
3. Acetic acid, a carboxylic acid, is used to make esters and cellulose plastics.
4. Soaps, medications, candles, cosmetics, protective coatings, and other products contain palmitic acid and stearic acid.

问题4：是什么导致羧酸呈酸性？

回答：

The hydrogen in the -COOH group makes the carboxylic acids acidic, according to the definition of an acid as a “stuff that donates protons (hydrogen ions) to other substances.” In a water solution, a hydrogen ion is transferred from the -COOH group to a water molecule.

问题 5：解释 Kolbe 合成的反应。

回答：

Kolbe’s Synthesis – Alkanes are produced by electrolysis of fatty acid salts (concentrated aqueous solution).

Radial intermediates are present during the reaction.