Производные карбоновых кислот

Жиры и масла Среди сложных эфиров отдельное место занимают природные сложные эфиры – жиры . Жиры входят в состав растительных и животных организмов и играют важную биологическую роль. Основные функции жиров в организме – энергетическая и структурная. Жиры образованы трехатомным спиртом глицерином и жирными карбоновыми кислотами с неразветвлённым углеродным скелетом и чётным количеством атомов углерода в цепи. Ненасыщенные природные жирные кислоты, входящие в состав жиров, имеют цис-конфигурацию связей $C=C$. Общая формула жиров выглядит следующим образом: Жиры бывают простыми и смешанными . В состав простых жиров входят остатки одинаковых кислот, в состав смешанных – разных. Физические свойства жиров По агрегатному состоянию при комнатной температуре жиры делятся на твёрдые и жидкие. Агрегатное состояние определяется природой остатков жирных кислот. Температуры плавления жиров тем выше, чем больше в них содержание насыщенных кислот. С удлинением углеводородных радикалов температуры плавления жиров увеличиваются. Твёрдые жиры, как правило, образованы предельными жирными кислотами (пальмитиновая, стеариновая кислоты и т.д.). Таковыми являются животные жиры. Жидкие жиры (их часто называют маслами) состоят из остатков непредельных жирных кислот (олеиновая, линолевая, линоленовая кислоты и т.д.). Жидкими жирами преимущественно выступают растительные жиры. Жиры обладают высокой гидрофобностью – хорошо растворяются в неполярных органических растворителях и не растворяются в воде. Химические свойства жиров Гидролиз. Будучи сложными эфирами, жиры гидролизуются как в кислой, так и в щелочной среде. При щелочном гидролизе образуются соли высших карбоновых кислот, называемые мылами. Отсюда название процесса – омыление . Натриевые соли жирных кислот входят в состав твёрдого мыла, калиевые – в состав жидкого. Гидрогенизация. Жиры, содержащие остатки непредельных жирных кислот, имеют общие свойства с алкенами. Например, они вступают в реакцию с водородом, благодаря чему остатки непредельных кислот превращаются в остатки предельных кислот, а жидкие жиры – в твёрдые. Этот процесс – процесс гидрогенизации – используют для производства маргарина из растительных жиров. Полимеризация. Жидкие жиры, включающие в свой состав остатки жирных кислот с двумя или более двойными связями, на воздухе окисляются и полимеризуются, образуя твёрдые плёнки – сшитые полимеры. Благодаря такой способности к высыханию их используют как основу для красок или защитной пропитки для деревьев. Амиды карбоновых кислот Соединения, в которых гидроксигруппа в карбоновой кислоте замещена на аминогруппу, называются амидами карбоновых кислот . Амиды классифицируют по количеству заместителей на атоме азота: первичные , вторичные и третичные амиды . При составлении названия амида постфикс в названии карбоновой кислоты -овая кислота заменяют на -амид : Способы получения амидов Из карбоновых кислот. В промышленности амиды высококипящих карбоновых кислот получают нагреванием их четвертичных аммониевых солей: $$ RCO_2H \xrightarrow{R'NH_2} RCO_2^\ominus R'NH_3^\oplus \xrightarrow{t^\circ} RCONHR' $$ В лабораторной практике для получения амидов из карбоновых кислот и аминов используют сшивающие агенты, например, DCC. Из производных карбоновых кислот. Амиды являются наименее реакционноспособными производными карбоновых кислот по отношению к нуклеофильным агентам, поэтому для получения амидов пригодны реакции аммиака и аминов с галогенангидридами, ангидридами и сложными эфирами. Из нитрилов. Нитрилы также являются производными карбоновых кислот, однако превращение нитрилов в амиды происходит по другому механизму. Амиды получают частичным гидролизом нитрилов под действием щелочного раствора перекиси водорода: Перегруппировка Бекмана. Для оксимов характерна перегруппировка Бекмана. При нагревании с сильными кислотами ($H_{2}SO_{4}$, $TsOH$ и и.д.) оксимы превращаются в амиды карбоновых кислот. Так, например, оксим циклогексанона перегруппировывается в циклический амид – капролактам: Полимеризацией капролактама в присутствии каталитических количеств воды получают капрон (найлон-6). Химические свойства амидов Гидролиз. Гидролиз амидов проводят при нагревании как в кислой, так и в щелочной среде. Оба процесса необратимые и требуют стехиометрических количеств реагентов. Ацилирование и алкилирование. Амиды обладают повышенной NH-кислотностью. Они являются гораздо более сильными NH-кислотами, чем аммиак. Это обусловлено резонансной стабилизацией анионов, образующихся при ионизации амидов. Под действием сильных оснований первичные и вторичные амиды депротонируются с образованием амидат-ионов, которые, будучи сильными нуклеофилами, могут алкилироваться и ацилироваться различными агентами. Восстановление. Амиды восстанавливаются $LiAlH_{4}$ или $B_{2}H_{6}$ до соответствующих аминов. Частичное восстановление до альдегидов возможно с помощью DIBAL-H. Дегидратация амидов. Под действием дегидратирующих агентов ($P_{2}O_{5}$, $SOCl_{2}$, $POCl_{3}$) первичные амиды могут превращатьс...