Carboxylsyre

Carboxylsyrer er sure organiske forbindelser med én eller flere carboxylsyre-grupper (normalt skrevet -COOH), som indgår i fedtsyre. Bemærk at kulstof-atomet er tetravalent, så det ene ilt-atom er forbundet til C-atomet med en dobbeltbinding. OH-gruppen er også direkte bundet til C-atomet med en enkeltbinding. Salte og anioner af carboxylsyrer kaldes generelt carboxylater.

Generel strukturformel for carboxylsyre

Syrestyrke, elektronfordeling og resonans

Carboxylsyrer RCOOH er en naturligt forekommende stoftype. De er typisk svage syrer med pK_s på ca. 5, der i vandig opløsning er delvist dissocieret til H⁺-kationer og RCOO^- anioner. Carboxylat-anionen R-COO^- navngives normalt med endelsen -oat. Butansyres anion kaldes f.eks. butanoat.

De to elektronegative O-atomer trækker elektronen væk fra H-atomet i OH-gruppen, og dermed kan protonen H⁺ lettere spaltes fra O-atomet. Den tilbageblevne negative ladning fordeles derefter symmetrisk mellem de to O-atomer, og de to C–O-bindinger antager delvist dobbeltbindingskarakter (man siger at ladningen er delokaliseret).

Denne resonansstabilisering skyldes altså bl.a. carbonyl-delen af carboxylsyren, og uden denne stabilisering, ville H⁺-ionen ikke nær så let fraspaltes, og dermed ville denne type stoffer være langt mindre sure (se f.eks. alkohol).

Tilstedeværelsen af elektronegative grupper (såsom -OH eller -Cl) ved siden af carboxylsyregruppen forøger syrestyrken. F.eks. er trichloreddikesyre (Cl₃CCOOH, dvs. tre Cl-atomer) en stærkere syre end mælkesyre (én OH-gruppe) som igen er stærkere end eddikesyre (ingen anionstabiliserende grupper).

Fremstilling

Carboxylsyrer kan fremstilles på mange forskellige måder:

• Fuldstændig oxidation af primære alkoholer eller aldehyder. Dette gøres f.eks. med Jones' reagens eller Tollens' reagens.
• Oxidation af alkener med kaliumpermanganat (KMnO₄).
• Oxidation af alkylbenzener med kaliumpermanganat, hvilket giver benzoesyrer.
• Sur eller basisk hydrolyse af nitriler.
• Hydrolyse af amider og estere.
• Carboxylering af Grignardreagenser med kuldioxid.
• Disproportionering af et aldehyd (Cannizzaro-reaktionen).
• Mindre anvendte metoder til dannelsen af benzoesyrer er von Richter-reaktionen fra nitrobenzener og Kolbe-Schmitt-reaktionen fra phenoler.

Reaktioner

• Carboxylsyrer reagerer med baser og danner derved carboxylat-salte, hvor H-atomet i OH-gruppen er erstattet af en metalion. F.eks. reagerer eddikesyre med natriumbicarbonat under dannelse af natriumacetat, kuldioxid og vand: CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + CO₂ + H₂O
• Carboxylsyregruppen kan også reagere med en primær eller sekundær amin, hvorved der dannes et amid, eller med en alkohol, hvorved der dannes en ester (Fischer-esterificering eller Mitsunobu-reaktion).
• Carboxylsyrer reagerer med thionylchlorid (SOCl₂) under dannelse af syrechlorider. Disse er ekstremt reaktive og meget anvendelige til syntese af andre organiske forbindelser (især til acylering).
• Carboxylsyrer RCOOH kan reduceres til primære alkoholer RCH₂OH med lithiumaluminiumhydrid (LiAlH₄) eller boran (BH₃).
• Ved Arndt-Eistert-syntesen indsættes en α-methylengruppe i carboxylsyren, der dermed forlænges med en CH₂-gruppe.
• Ved en Curtius-omlejring omdannes carboxylsyrer til isocyanater.
• Carboxylsyrer kan decarboxyleres i en Hunsdiecker-reaktion og α-bromineres ved en Hell-Volhard-Zelinsky-halogenering.

Oversigt med eksempler

Repræsentative eksempler på carboxylsyrer:

• Myresyre – HCOOH, findes bl.a. i insektbid (navnet formiat om salte og estere af syren henviser til det latinske ord for myre, formica.)
• Eddikesyre – CH₃COOH, en vigtig bestanddel af eddike
• Propionsyre – CH₃CH₂COOH
• Acrylsyre – CH₂=CHCOOH, meget anvendt i syntese af polymerer
• Mælkesyre – forekommer i sur mælk og dannes under den anaerobe forbrænding
• Sialinsyre - forekommer på glycoproteiner
• MCPA eller 2-methyl-4-chlorophenoxy eddikesyre - et ukrudtsmiddel
• Acetoeddikesyre
• EDTA eller etylen-diamin-tetra-eddikesyre

• Aminosyrer – proteinernes byggesten

• Fedtsyrer – hvor R er en alkan i mættede fedtsyrer og en alken i umættede fedtsyrer
  • Smørsyre – findes i harsk smør
  • Laurinacid – findes i kokosolie

• Aromatiske carboxylsyrer
  • Benzoesyre – C₆H₅COOH. Natriumbenzoat, natriumsaltet af benzoesyre, anvendes som konserveringsmiddel i fødevarer
  • Para-hydroxybenzoesyre - er som ester "paraben" meget anvendt som konserveringsmiddel i kosmetik
  • Salicylsyre – findes i mange hudplejeprodukter og som acetylsalicylsyre et udbredt smertestillende middel
  • Indol-3-eddikesyre -et plantehormon

• Disyrer
  • Oxalsyre – findes i mange fødevarer, bl.a. rabarber
  • Malonsyre
  • Æblesyre – findes bl.a. i æbler
  • Ravsyre, fumarsyre – indgår i citronsyrecyklen
  • Vinsyre
  • Glutarsyre, adipinsyre

• Trisyrer
  • Citronsyre, (HOOCCH₂)₂C(OH)(COOH)

• Mere komplicerede carboxylsyrer
  • Gibberellin
  • Garvesyre eller tannin
  • Cholsyre

Systematik af monovalente carboxylsyrer

Ligekædede, mættede carboxylsyrer Ligekædede mættede monovalente carboxylsyrer har den generelle formel CH₃(CH₂)_n-2COOH, hvor n er det samlede antal af C-atomer i kæden.

n	Molekylformel	Trivialnavn	Systematisk navn
1	HCOOH	Myresyre	Methansyre
2	CH3COOH	Eddikesyre	Ethansyre
3	CH3CH2COOH	Propionsyre	Propansyre
4	CH3(CH2)2COOH	Smørsyre	Butansyre
5	CH3(CH2)3COOH	Valerianesyre	Pentansyre
6	CH3(CH2)4COOH	Capronsyre	Hexansyre
7	CH3(CH2)5COOH	Ønanthsyre	Heptansyre
8	CH3(CH2)6COOH	Caprylsyre	Octansyre
9	CH3(CH2)7COOH	Pelargonsyre	Nonansyre
10	CH3(CH2)8COOH	Caprinsyre	Decansyre
12	CH3(CH2)10COOH	Laurinsyre	Dodecansyre
14	CH3(CH2)12COOH	Myristinsyre	Tetradecansyre
16	CH3(CH2)14COOH	Palmitinsyre	Hexadecansyre
17	CH3(CH2)15COOH	Magarinsyre	Heptadecansyre
18	CH3(CH2)16COOH	Stearinsyre	Octadecansyre
20	CH3(CH2)18COOH	Arachinsyre	Icosansyre
22	CH3(CH2)20COOH	Behensyre	Docosansyre
24	CH3(CH2)22COOH	Lignocerinsyre	Tetracosansyre
26	CH3(CH2)24COOH	Cerotinsyre	Hexacosansyre

Systematik af de divalente carboxylsyrer (disyrer)

Ligekædede, mættede disyrer Ligekædede, mættede divalente carboxylsyrer har den generelle formel HOOC(CH₂)_n-2COOH, hvor n er det samlede antal af C-atomer i kæden.

n	Molekylformel	Trivialnavn	Systematisk navn
2	HOOCCOOH	Oxalsyre	Ethandisyre
3	HOOCCH2COOH	Malonsyre	Propandisyre
4	HOOC(CH2)2COOH	Ravsyre	Butandisyre
5	HOOC(CH2)3COOH	Glutarsyre	Pentandisyre
6	HOOC(CH2)4COOH	Adipinsyre	Hexandisyre
7	HOOC(CH2)5COOH	Pimelinsyre	Heptandisyre
8	HOOC(CH2)6COOH	Korksyre (eller suberinsyre)	Octandisyre
9	HOOC(CH2)7COOH	Axelainsyre	Nonandisyre
10	HOOC(CH2)8COOH	Sebacinsyre	Decandisyre

Se også

• Fedtsyre
• Syrederivat

Wikimedia Commons har medier relateret til: Carboxylsyre