Карбоксильная группа

Карбоксильная группа (карбоксил) -СООН — функциональная одновалентная группа, входящая в состав карбоновых кислот и за счет характера химических связей карбоксильной группы, строения углеводородного радикала R, а также их влияния друг на друга определяющая их кислотные свойства.

Строение карбоксильной группы

Карбоксильная группа

Атомы углерода и кислорода карбонильной группы находятся в состоянии sp²-гибридизации. Атом кислорода из гидроксильной группы связан в карбоксильной группе с sp²-атомом углерода, поэтому он тоже находится в состоянии sp²-гибридизации. По этой причине атомы

О(sp²)-С(sp²)-О(sp²) расположены в одной плоскости, в то время, как принадлежащие им негибридизированные р-орбитали размещаются перпендикулярно этой плоскости. Взаимное влияние карбонильной и гидроксильной групп передается системе сопряжения, которая образовалась при перекрывании р-орбиталей. В карбоксильной группе есть три полярных ковалентных связи (С=О, С-О, О-Н), которые готовы к гетеролитическому разрыву. По этой причине реакции с участием этих групп атомов чаще всего проходят по ионному механизму.

Свойства водорода в карбоксиле

Карбоксильная группа сочетает в себе две функциональные группы — карбонил (>C=O) и гидроксил (-OH), взаимно влияющие друг на друга.

Кислотные свойства карбоновых кислот обусловлены смещением электронной плотности к карбонильному кислороду и вызванной этим дополнительной (по сравнению со спиртами) поляризации связи О-Н. Из-за этого атом водорода более подвижен, а значит кислотные свойства выражены сильнее.

Диссоциация

В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют на ионы:

R-COOH = R-COO⁻ + H⁺

Растворимость

Растворимость в воде и высокие температуры кипения кислот обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей.

С увеличением молекулярной массы растворимость кислот в воде уменьшается.

Взаимодействие с металлами

Замещение водорода карбоксила кислоты металлом происходит при взаимодействии с некоторыми достаточно активными металлами (реакция со щелочными металлами обычно происходит бурно), окислами некоторых металлов и щелочами (нейтрализация) с образованием солей^[1].

Электролиз

Свойства гидроксила в карбоксиле

Взаимодействие с галогенами

Замещение гидроксила остатком кислоты

Замещение гидроксила остатком спирта

Замещение гидроксила остатком аммиака-аминогруппой

Замещение гидроксила остатком гидразина

Примечания

1. Степаненко Б.Н. Курс органической химии. — С. 167-177. — 600 с.