Тема: Хімічні властивості ароматичних карбонових кислот
Мета роботи: Вивчити хімічні властивості ароматичних карбонових кислот, провести відповідні хімічні досліди.
Тривалість виконання: 2 год.
Теоретична частина
Для ароматичних карбонових кислот характерні всі хімічні перетворення за участю карбоксильної групи, які притаманні насиченим аліфатичним кислотам, та реакції електрофільного заміщення в бензольному ядрі.
Реакції карбоксильної групи відбуваються як з розривом О-Н зв’язку (кислотні властивості), так і С-О зв’язку (утворення похідних карбонових кислот). Розподіл електронної густини визначається електроноакцепторними властивостями карбоксильної групи. Бензойна кислота сильніша, ніж аліфатичні монокарбонові кислоти, крім мурашиної та α,β-ненасичених кислот. Це свідчить про наявність p-p-спряження бензольного ядра і карбоксильної групи, яке впливає на іонізацію О-Н зв’язку.
Замісники у бензольному ядрі впливають на силу ароматичних кислот, електронодонорні замісники зменшують кислотність, а електроноакцепторні – збільшують. При цьому в карбоксилатному аніоні відсутнє пряме спряження атомів оксигену з будь-яким замісником у бензольному ядрі (на відміну від фенолят-аніона). Відомо, що чим стабільніший такий аніон, тим сильніша кислота. Стабілізація карбоксилат-аніона підвщується в основному завдяки -І-ефекту електроноакцепторних замісників. При розташуванні електроно-донорних замісників в о- положенні щодо карбоксильної групи спостерігається аномальне підвищення сили кислоти, що може бути пояснене утворенням внутрішньомолекулярного водневого зв’язку, який сприяє іонізації кислоти. Існування водневого зв’язку між карбоксильним оксигеном або карбоксилат-аніоном і замісником найхарактерніше для гідроксикарбонових кислот на зразок саліцилової:
| або |  .
|
Крім того, на силу ароматичних кислот впливає природа розчинника. Розчинники характеризуються певними основними або кислотними властивостями. Це впливає на процес сольватації карбоксильної групи.
В реакціях електрофільного заміщення в бензольному ядрі (галогенування, нітрування тощо) карбоксильна група як електроно-акцепторний замісник орієнтує електрофіл переважно в м-положення [1, c. 726-732].
| м-нітробензойна кислота |
Експериментальна частина
Дослід 1. Взаємодія бензойної і саліцилової кислот з хлоридом заліза (ІІІ)
До насичених розчинів бензойної і саліцилової кислот додають по 3-5 крапель 0,1 %-го розчину FeCl3.
Спостереження:
Рівняння реакції:
Дослід 2. Взаємодія бензойної і саліцилової кислот з бромною водою
У пробірки з насиченими розчинами бензойної і саліцилової кислот додають по кілька крапель бромної води. Струшують.
Спостереження:
Рівняння реакції:
Дослід 3. Взаємодія бензойної і саліцилової кислот з розчином перманганату калію
У пробірки з насиченими розчинами бензойної і саліцилової кислот додають кілька крапель розчину перманганату калію. Струшують.
Спостереження:
Рівняння реакції:
Дослід 4. Взаємодія цинамонової кислот з бромною водою
До насиченого розчину цинамонової кислоти додають кілька крапель бромної води. Струшують.
Спостереження:
Рівняння реакції:
Дослід 5. Взаємодія цинамонової кислот з розчином перманганату калію
До насиченого розчину цинамонової кислоти додають розчин перманганату калію. Струшують.
Спостереження:
Рівняння реакції:
Висновок:
Техніка безпеки
1. Дослід з бромною водою проводити у витяжній шафі. При попаданні бромної води на шкіру промити уражене місце розчином аміаку.
2. Після дослідів 2 і 5 суміш вилити у спеціальний посуд.
3. При попаданні розчину кислотна шкіру уражене місце промити великою кількістю води та нейтралізувати 1%-им розчином гідрокарбонату натрію.
Контрольні запитання та завдання
1. Охарактеризуйте хімічні властивості бензойної кислоти.
2. Порівняйте кислотні властивості мурашиної, бензойної, п-толуїлової та саліцилової кислот.
3. Наведіть реакції добування ароматичних карбонових кислот.
4. Наведіть механізм нітрування бензойної кислоти.
5. Наведіть механізм естерифікації для бензойної кислоти та етанолу.
6. Напишіть реакції утворення галогенангідридів та ангідриду бензойної кислоти.
7. Опишіть хімічні властивості цинамонової кислоти.
Завдання для самостійної роботи
Здійсніть перетворення:
Перетворити в декілька стадій:
1. Бензен 
хлорангідрид 2,4-динітробензойної кислоти.
2. Бензен етиловий естер о-бромбензойної кислоти.
3. о-Бромтолуен о-бромцинамонова кислота.
4. Ацетооцтовий естер α-етил- β-фенілмасляна кислота.
5. Толуен етиловий естер фенілоцтової кислоти.
6. п-Ксилен 2,5-диметилбензойна кислота.
7. Малоновий естер β-фенілпропіонова кислота.
8. Етилбензен метилфенілоцтова кислота.
Виконати завдання: [2],№ 5.3.11-14, 16, 17,18, 29-32.
Лабораторна робота № 8