From Wikipedia, the free encyclopedia
Karboksílne kislíne so organske spojine, ki vsebujejo eno ali več karboksilnih skupin −C(=O)OH, ki se običajno pišejo kot −COOH.[1] So donorji protonov (oddajajo vodikov H+ ion) in potemtakem sodijo med Brønsted-Lowryjeve kisline. Soli in anione karboksilnih kislin imenujemo karboksilati.
Najenostavnejše predstavnice karboksilnih kislin so alkanojske kisline s splošno formulo R−COOH, v kateri je R vodik ali alkilni radikal.
Karboksilne kisline so polarne spojine in tvorijo vodikove vezi. Pri visokih temperaturah izparijo. V plinski fazi se običajno nahajajo v dimerni obliki. Nižje karboksilne kisline z 1–5 ogljikovi atomi so zaradi velike polarnosti topne v vodi, z naraščanjem števila ogljikovih atomov pa njihova polarnost pada in postajajo vedno bolj hidrofobne. Višje kisline se zato bolje topijo v manj polarnih topilih, na primer v etrih in alkoholih.[2]
Karboksilne kisline so šibke kisline, se pravi da v vodni raztopini le delno disociirajo na karboksilne in vodikove ione: RCOOH ⇌ RCOO− + H+
Pri sobni temperaturi v vodni raztopini disociira samo 0,02 % ocetne kisline.
Kislost karboksilnih kislin se lahko pojasni ali s stabilnostjo kisline ali s stabilnostjo konjugirane baze, za razlago pa se lahko uporabi ali induktivne ali resonančne pojave v −COOH skupini.
Če se za razlago kislosti uporabi induktivne pojave, se kislost lahko razloži z dvema elektronegativnima kisikovima atomoma, ki odbijata elektronski oblak okoli vezi O−H in jo s tem oslabita. Šibka vez O−H zmanjša stabilnost molekule kisline. Vodikov atom je zato bolj stabilen in zlahka disociira v H+ ione. Ker je kislina nestabilna, je ravnotežje reakcije pomaknjeno v desno.
Dodatni elektronegativni atomi ali atomske skupine, ki so vezani na kislino, na primer −Cl ali −OH, imajo podoben, vendar manjši vpliv. Prisotnost teh skupin poveča kislost zaradi induktivnega učinka. Primer: trikloroocetna kislina, ki ima tri −Cl atome, je močnejša od mlečne kisline, ki ima eno –OH skupino, ta pa je močnejša od ocetne kisline, ki nima vezane nobene elektronegativne substituente.
Kislost karboksilnih kislin se lahko pojasni tudi z resonančnimi pojavi.
Z disociacijo karboksilne kisline nastane resonančno stabiliziran produkt, katerega negativni naboj je razdeljen oziroma delokaliziran med dva kisikova atoma. Vsaka vez C−O ima zato značilnosti tako imenovane delne dvojne vezi. Ker je konjugirana baza stabilna, je ravnotežje reakcije pomaknjeno v desno.
Karboksilne kisline je najlaže identificirati z infrardečo spektroskopijo. Pri valovnih dolžinah od 1680 do 1725 cm-1 je prepoznavno raztezanje vezi C=O, pri 2500 do 3000 cm-1 pa raztezanje vezi O-H v karboksilni skupini.[2]
V spektroskopiji 1H JMR se na področju 10–13 μm prikaže vodik iz hidroksilne skupine. Vodik je pogosto nejasen ali celo neopazen in se zlahka zamenja s sledovi vode.
Karboksilne kisline, njihove soli in estri so zelo razširjeni naravni produkti.
Nižje alifatske karboksilne kisline z ravnimi verigami, pa tudi tiste z do 18 ogljikovimi atomi, se proizvajajo tudi industrijsko. Ocetna kislina, na primer, se proizvaja iz metanola in ogljikovega monoksida, kisline z velikim številom ogljikovih atomov pa s hidrolizo trigliceridov iz rastlinskih in živalskih maščob.
Ocetna kislina se proizvaja tudi s fermentacijo etanola in se kot kis uporablja izključno v prehrambeni industriji.
Karboksilne kisline se lahko sinetizirajo tudi z naslednjimi reakcijami:
Karboksilne kisline poimenujemo s pripono -ojska (npr. heksanojska kislina). Številne karboksilne kisline, zlasti tiste bolj znane, imajo tudi starejša trivialna imena, ki ne sledijo pravilom nomenklature; nekatera med njimi so se zelo uveljavila in se uporabljajo pogosteje kot IUPAC-imena (mravljična, ocetna, maslena kislina ...).
Št. C-atomov | Splošno ime | IUPAC-ime | Kemijska formula | opis |
---|---|---|---|---|
1 | mravljinčna kislina | metanojska kislina | HCOOH | pik žuželk, tekočina v zadku mravelj |
2 | ocetna kislina | etanojska kislina | CH3COOH | v kisu |
3 | propionska kislina | propanojska kislina | CH3CH2COOH | |
4 | maslena kislina | butanojska kislina | CH3(CH2)2COOH | žaltavo maslo |
5 | valerijanska kislina | pentanojska kislina | CH3(CH2)3COOH | v baldrijanu |
6 | kapronska kislina | heksanojska kislina | CH3(CH2)4COOH | |
7 | enantična kislina | heptanojska kislina | CH3(CH2)5COOH | |
8 | kaprilna kislina | oktanojska kislina | CH3(CH2)6COOH | kokosovo in materino mleko |
9 | pelargonjska kislina | nonanojska kislina | CH3(CH2)7COOH | |
10 | kaprinska kislina | dekanojska kislina | CH3(CH2)8COOH | |
12 | lavrinska kislina | dodekanojska kislina | CH3(CH2)10COOH | kokosovo olje |
16 | palmitinska kislina | heksadekanojska | CH3(CH2)14COOH | |
18 | stearinska kislina | oktadekanojska | CH3(CH2)16COOH | voski, mila |
mlečna kislina | 2-hidroksipropanojska kislina | CH3CH(OH)COOH | kislo mleko, kislo zelje |
Glavne skupine karboksilnih kislin so: