กรดคาร์บอกซิลิก



ในเคมีอินทรีย์กรดคาร์บอกซิลิกเป็นกรดอินทรีย์ ที่มีขั้ว ซึ่งประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซิล ( −C(=O)−OH ) [ 1 ]ที่ติดอยู่กับหมู่ Rสูตรทั่วไปของกรดคาร์บอกซิลิกมักเขียนเป็นR−COOHหรือR−CO Hบางครั้งเขียนเป็นR−C(O)OHโดยที่ R หมายถึงหมู่ออร์แกนิล (เช่นอัลคิล อั ลเคนิลอะริล ) หรือไฮโดรเจนหรือหมู่อื่นๆ กรดคาร์บอกซิลิกพบได้ทั่วไป ตัวอย่างที่สำคัญ ได้แก่กรดอะมิโนและกรดไขมันการกำจัดโปรตอนออกจากกรดคาร์บอกซิลิกจะให้ แอนไอออนคาร์บอก ซิเลตกรดคาร์บอกซิลิกมักถูกพิจารณาว่าเป็นกรดอ่อน เนื่องจากแตกตัวเป็นไอออน (แยกตัว) ในน้ำเพียงบางส่วนเท่านั้น
ตัวอย่างและศัพท์เฉพาะ
กรดคาร์บอกซิลิกมักถูกระบุด้วยชื่อสามัญโดยมักมีคำต่อท้ายว่า-ic acidนอกจากนี้ยังมีชื่อที่แนะนำ โดย IUPACด้วย ในระบบนี้ กรดคาร์บอกซิลิกจะมีคำต่อท้ายเป็น-oic acid [ 2 ]ตัวอย่างเช่นกรดบิวทิริก ( CH CH CH CO H ) คือกรดบิวทาโนอิกตามแนวทางของ IUPAC สำหรับการตั้งชื่อโมเลกุลที่ซับซ้อนซึ่งมีกรดคาร์บอกซิลิก คาร์บอกซิลสามารถถือได้ว่าเป็นตำแหน่งที่หนึ่งของสายโซ่หลักแม้ว่าจะมีหมู่แทนที่ อื่น ๆ เช่นกรด 3-คลอโรโพรพาโนอิกหรืออีกทางหนึ่ง สามารถตั้งชื่อเป็นหมู่แทนที่ "คาร์บอกซี" หรือ "กรดคาร์บอกซิลิก" บนโครงสร้างหลักอื่น เช่น2-คาร์บอกซีฟิวแรน[ 3 ]
ไอออนคาร์บอกซิเลต ( R−COO− หรือ R−CO − 2 ) ของกรดคาร์บอกซิลิกมักจะตั้งชื่อโดยใช้คำต่อท้ายว่า-ateตามแบบแผนทั่วไปของการใช้-ic acidและ-ateสำหรับกรดคู่ควบและเบสคู่ควบตามลำดับ ตัวอย่างเช่น เบสคู่ควบของกรดอะซิติกคืออะซิเตต
กรดคาร์บอนิกซึ่งพบในระบบบัฟเฟอร์ไบคาร์บอเนตในธรรมชาติโดยทั่วไปไม่ได้ถูกจัดอยู่ในกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิก แม้ว่าจะมีหมู่ที่ดูเหมือนหมู่ COOH ก็ตาม[ 3 ]
| อะตอมคาร์บอน | ชื่อสามัญ | ชื่อ IUPAC | สูตรเคมี | สถานที่หรือการใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|---|
| 1 | กรดฟอร์มิก | กรดเมทาโนอิก | กรดฟอร์มิก | แมลงกัดต่อย |
| 2 | กรดอะซิติก | กรดเอทาโนอิก | CH COOH | น้ำส้มสายชู |
| 3 | กรดโพรพิโอนิก | กรดโพรพาโนอิก | CH CH COOH | สารกันบูดสำหรับธัญพืชที่เก็บรักษาไว้, สารระงับ กลิ่นกาย , นม, เนย, ชีส |
| 4 | กรดบิวทิริก | กรดบิวทาโนอิก | CH (CH ) COOH | เนย |
| 5 | กรดวาเลอริก | กรดเพนทาโนอิก | CH (CH ) COOH | ต้นวาเลเรียน |
| 6 | กรดคาโปรอิก | กรดเฮกซาโนอิก | CH (CH ) COOH | ไขมันแพะ |
| 7 | กรดเอนันธิก | กรดเฮปทาโนอิก | CH (CH ) COOH | น้ำหอม |
| 8 | กรดคาปริลิก | กรดออกทาโนอิก | CH (CH ) COOH | มะพร้าว |
| 9 | กรดเพลาร์โกนิก | กรดโนนาโนอิก | CH (CH ) COOH | ต้นเพลาร์โกเนียม |
| 10 | กรดคาปริก | กรดเดคาโนอิก | CH (CH ) COOH | น้ำมัน มะพร้าวและน้ำมันเมล็ดปาล์ม |
| 11 | กรดอันเดไซลิก | กรดอันเดคาโนอิก | CH (CH ) COOH | สารต้านเชื้อรา |
| 12 | กรดลอริก | กรดโดเดคาโนอิก | CH (CH ) COOH | น้ำมันมะพร้าวและสบู่ล้างมือ |
| 13 | กรดไตรเดไซลิก | กรดไตรเดคาโนอิก | CH (CH ) COOH | สารเมตาบอไลต์จากพืช |
| 14 | กรดไมริสติก | กรดเตตราเดคาโนอิก | CH (CH ) COOH | ลูกจันทน์เทศ |
| 15 | กรดเพนทาเดซิลิก | กรดเพนทาเดคาโนอิก | CH (CH ) COOH | ไขมันนม |
| 16 | กรดปาล์มิติก | กรดเฮกซาเดคาโนอิก | CH (CH ) COOH | น้ำมันปาล์ม |
| 17 | กรดมาร์การิก | กรดเฮปตาเดคาโนอิก | CH (CH ) COOH | ฟีโรโมนในสัตว์ชนิดต่างๆ |
| 18 | กรดสเตียริก | กรดออกตาเดคาโนอิก | CH (CH ) COOH | ช็อกโกแลต , ขี้ผึ้ง, สบู่ และน้ำมัน |
| 19 | กรดโนนาเดซิลิก | กรดโนนาเดคาโนอิก | CH (CH ) COOH | ไขมัน น้ำมันพืชฟีโรโมน |
| 20 | กรดอะราคิดิก | กรดไอโคซาโนอิก | CH (CH ) COOH | น้ำมันถั่วลิสง |
| คลาสประกอบ | สมาชิก |
|---|---|
| กรดโมโนคาร์บอกซิลิกไม่อิ่มตัว | กรดอะคริลิก ( 2-โพรพีโนอิก) – CH₂ =CH−COOHใช้ในการสังเคราะห์พอลิเมอร์ |
| กรดไขมัน | กรดโมโนคาร์บอกซิลิกสายกลางถึงสายยาว ทั้งแบบอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว มีจำนวนคาร์บอนเป็นเลขคู่ ตัวอย่างเช่นกรดโดโคซาเฮกซาอีโนอิกและกรดไอโคซาเพนตาอีโนอิก (ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร) |
| กรดอะมิโน | หน่วยพื้นฐานของโปรตีน |
| กรดคีโต | กรดที่มีความสำคัญทางชีวเคมีซึ่งมี หมู่ คีโตนเป็นองค์ประกอบ ตัวอย่างเช่นกรดอะซีโตอะซิติกและกรดไพรูวิก |
| กรดคาร์บอกซิลิกอะโร มาติก | ประกอบด้วยวงแหวนอะโรมาติกอย่างน้อยหนึ่งวง ตัวอย่างเช่นกรดเบนโซอิก – เกลือโซเดียมของกรดเบนโซอิกใช้เป็นสารกันบูดในอาหารกรดซาลิไซลิก – ชนิดเบต้าไฮดรอกซีที่พบในผลิตภัณฑ์ดูแลผิวหลายชนิดกรดฟีนิลอัลคาโนอิก – กลุ่มสารประกอบที่หมู่ฟีนิลติดอยู่กับกรดคาร์บอกซิลิก |
| กรดไดคาร์บอกซิลิก | ประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซิลสองหมู่ ตัวอย่างเช่นกรดอะดิปิก ซึ่งเป็นโมโนเมอร์ที่ใช้ในการผลิตไนลอนและกรดอัลดาริกซึ่งเป็นกลุ่มของกรดน้ำตาล |
| กรดไตรคาร์บอกซิลิก | ประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซิลสามหมู่ ตัวอย่างเช่นกรดซิตริก – พบในผลไม้ตระกูลส้มและกรดไอโซซิตริก |
| กรดอัลฟาไฮดรอกซี | ประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซีในตำแหน่งแรก ตัวอย่างเช่นกรดกลีเซอริกกรดไกลโคลิกและกรดแลคติก (กรด 2-ไฮดรอกซีโพรพาโนอิก) – พบในนมเปรี้ยวกรดทาร์ทาริก – พบในไวน์ |
| กรดเบตาไฮดรอกซี | มีหมู่ไฮดรอกซีอยู่ในตำแหน่งที่สอง |
| กรดไขมันโอเมก้าไฮดรอกซี | ประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซีที่อยู่เลยตำแหน่งแรกหรือตำแหน่งที่สองไป |
| กรดไขมันไดไวนิลอีเทอร์ | ประกอบด้วยโซ่คาร์บอนไม่อิ่มตัวสองตำแหน่งที่เชื่อมต่อกับกรดไขมันด้วยพันธะอีเทอร์ พบได้ในพืชบางชนิด |
คุณสมบัติทางกายภาพ
ความสามารถในการละลาย
กรดคาร์บอกซิลิกเป็นสารมีขั้วเนื่องจากเป็นทั้งตัวรับพันธะไฮโดรเจน ( คาร์บอนิล−C(=O)− ) และตัวให้พันธะไฮโดรเจน ( ไฮดรอกซิล−OH ) จึงมีส่วนร่วมใน การสร้าง พันธะไฮโดรเจนด้วย หมู่ไฮดรอกซิลและคาร์บอนิลรวมกันเป็นหมู่ฟังก์ชันคาร์บอกซิล กรดคาร์บอกซิลิกมักอยู่ในรูปไดเมอร์ในตัวกลางที่ไม่มีขั้วเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะ "รวมตัวกันเอง" กรดคาร์บอกซิลิกขนาดเล็ก (1 ถึง 5 คาร์บอน) ละลายได้ในน้ำ ในขณะที่กรดคาร์บอกซิลิกขนาดใหญ่ละลายได้น้อยลงเนื่องจากลักษณะที่ไม่ชอบน้ำของโซ่แอลคิลเพิ่มขึ้น กรดที่มีโซ่ยาวกว่าเหล่านี้มักจะละลายได้ในตัวทำละลายที่มีขั้วน้อยกว่า เช่น อีเทอร์และแอลกอฮอล์[ 4 ]โซเดียมไฮดรอกไซด์ในน้ำและกรดคาร์บอกซิลิก แม้แต่กรดที่ไม่ชอบน้ำ ก็ทำปฏิกิริยาเพื่อให้ได้เกลือโซเดียมที่ละลายน้ำได้ ตัวอย่างเช่นกรดเอนันทิกมีความละลายในน้ำต่ำ (0.2 กรัม/ลิตร) แต่เกลือโซเดียมของกรดชนิดนี้ละลายในน้ำได้ดีมาก
จุดเดือด
กรดคาร์บอกซิลิกมักมีจุดเดือดสูงกว่าน้ำ เนื่องจากมีพื้นที่ผิวมากกว่าและมีแนวโน้มที่จะเกิดการรวมตัวเป็นไดเมอร์ที่เสถียรผ่านพันธะไฮโดรเจนการที่จะเกิดการเดือดได้นั้น พันธะของไดเมอร์จะต้องถูกทำลาย หรือโครงสร้างไดเมอร์ทั้งหมดจะต้องกลายเป็นไอ ซึ่งจะทำให้ ความต้องการ เอนทาลปีของการกลายเป็นไอ เพิ่มขึ้น อย่างมาก

ไดเมอร์ของกรดคาร์บอกซิลิก
ความเป็นกรด
กรดคาร์บอกซิลิกเป็นกรดบรอนสเตด-โลว์รีเพราะเป็นตัวให้โปรตอน (H + ) และเป็นกรดอินทรีย์ประเภทที่พบได้บ่อยที่สุด[ 5 ]
กรดคาร์บอกซิลิกโดยทั่วไปเป็นกรดอ่อนหมายความว่ากรดเหล่านี้จะแตกตัวเป็นไอออน [H3O]+ และไอออน R−CO−2 เพียงบางส่วนสารละลายที่เป็นกลางในน้ำตัวอย่างเช่นที่อุณหภูมิห้องในสารละลายกรดอะซิติก 1 โมลาร์กรดจะแตกตัวเพียง 0.001% เท่านั้น (เช่น 10−5 โมลจาก 1 โมล) หมู่แทนที่ที่ดึงอิเล็กตรอน เช่นไตรฟลูออโรเมทิล ( −CF3 จะให้กรดที่แรงกว่า (pKa ของกรดอะซิติกคือ 4.76 ในขณะที่กรดไตรฟลูออโรอะซิติกที่มีหมู่แทนที่ฟลูออโรเมทิลจะมี apKa เท่ากับ ) หมู่แทนที่ที่ให้อิเล็กตรอนจะให้กรดที่อ่อนกว่า (pKa ของ กรดฟอ มิกคือ 3.75 ในขณะที่กรดอะซิติกที่มีหมู่แทนที่เมทิลจะมี apKa เท่ากับ ) [ 6 ]
| กรดคาร์บอกซิลิก[ 7 ] | พีเค |
|---|---|
| กรดฟอร์มิ ( HCO₂H ) | 3.75 |
| กรดคลอโรฟอร์มิ ( ClCO₂H ) | 0.27 [ 8 ] |
| กรดซิติก( CH₃CO₂H ) | 4.76 |
| แคตไอออนไกลซิเนียม ( H N + CH CO H ) | 2.34 |
| กรดฟลูออซิติก( FCH₂CO₂H ) | 2.586 |
| กรดไดฟลูออโรติก( F₂CHCO₂H ) | 1.33 |
| กรดไตรฟลูออโรอะซิติก ( CF CO H ) | 0.23 |
| กรดคลอโรอะซิติก ( ClCH CO H ) | 2.86 |
| กรดไดคลอโรอะซิติก ( Cl CHCO H ) | 1.29 |
| กรดไตรคลอซิติก( CCl₃CO₂H ) | 0.65 |
| กรดเบนโซอิก ( C H −CO H ) | 4.2 |
| กรด 2-ไนโตรเบนโซอิก ( ออร์โธ - C H (NO )CO H ) | 2.16 |
| กรดออกซาลิก ( HO−C(=O)−C(=O)−OH ) (การแตกตัวครั้งแรก) | 1.27 |
| ไฮโดรเจนออกซาเลต ( HO−C(=O)−CO − 2 ) (การแตกตัวครั้งที่สองของกรดออกซาลิก) | 4.14 |
การกำจัดโปรตอนออกจากกรดคาร์บอกซิลิกจะให้แอนไอออนคาร์บอกซิเลต ซึ่งมีความเสถียร เนื่องจากเรโซแนนซ์ เพราะประจุลบกระจายตัวอยู่เหนืออะตอมออกซิเจนทั้งสอง ทำให้แอนไอออนมีความเสถียร มากขึ้น พันธะคาร์บอน-ออกซิเจนแต่ละพันธะในแอนไอออนคาร์บอกซิเลตมีลักษณะเป็นพันธะคู่บางส่วน ประจุบวกบางส่วนของคาร์บอนในหมู่คาร์บอนิลยังถูกลดทอนลงด้วย ประจุ −1/2บนอะตอมออกซิเจน 2 อะตอม
กลิ่น
กรดคาร์บอกซิลิกมักมีกลิ่นเปรี้ยวแรงเอสเทอร์ ของกรดคาร์บอกซิลิ กมักมีกลิ่นหอมหวานคล้ายผลไม้ และหลายชนิดใช้ในน้ำหอม[ 9 ]
ลักษณะเฉพาะ
กรดคาร์บอกซิลิกสามารถระบุได้ง่ายโดยใช้สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดโดยจะแสดงแถบที่คมชัดซึ่งเกี่ยวข้องกับการสั่นของพันธะคาร์บอนิล C=O ( ν ) ระหว่าง 1680 ถึง 1725 cm⁻¹ แถบν ที่มีลักษณะเฉพาะจะปรากฏเป็นยอดกว้างในบริเวณ 2500 ถึง 3000 cm⁻¹ [ 4 ] [ 10 ]โดยสเปกโทรเมตรี1H NMR ไฮโดรเจนไฮดรอกซิลจะปรากฏในบริเวณ 10–13 ppm แม้ว่ามักจะกว้างขึ้นหรือสังเกตไม่พบเนื่องจากการแลกเปลี่ยนกับน้ำปริมาณเล็กน้อย
การเกิดขึ้นและการประยุกต์ใช้
กรดคาร์บอกซิลิกหลายชนิดถูกผลิตในระดับอุตสาหกรรมในปริมาณมาก นอกจากนี้ยังพบได้บ่อยในธรรมชาติ เอสเทอร์ของกรดไขมันเป็นส่วนประกอบหลักของลิปิด และโพลีอะไมด์ของกรดอะมิโนคาร์บอกซิลิกเป็นส่วนประกอบหลักของโปรตีน
กรดคาร์บอกซิลิกใช้ในการผลิตโพลิเมอร์ ยา ตัวทำละลาย และสารเติมแต่งอาหาร กรดคาร์บอกซิลิกที่มีความสำคัญทางอุตสาหกรรม ได้แก่กรดอะซิติก (ส่วนประกอบของน้ำส้มสายชู สารตั้งต้นของตัวทำละลายและสารเคลือบ) กรดอะคริลิกและเมทาคริลิก (สารตั้งต้นของโพลิเมอร์ กาว) กรดอะ ดิปิก (โพลิเมอร์) กรดซิตริก (สารแต่งกลิ่นและสารกันบูดในอาหารและเครื่องดื่ม) กรดเอทิลีนไดอะมีนเตตระอะซิติก (สารคีเลต) กรดไขมัน (สารเคลือบ) กรดมาเลอิก (โพลิเมอร์) กรดโพรพิโอนิก (สารกันบูดในอาหาร) กรดเทเรฟทาลิก (โพลิเมอร์) เกลือคาร์บอกซิเลตที่สำคัญคือสบู่[ 11 ]
สังเคราะห์
เส้นทางชีวภาพ

ไรบูโลส-1,5-บิสฟอสเฟตคาร์บอกซิเลส/ออกซิเจเนส (หรือที่รู้จักกันในชื่อ RuBisCo) ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีปริมาณมากที่สุด ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาคาร์บอกซิเลชันเพื่อให้ได้กรดคาร์บอกซิลิก การแปลงนี้เป็นขั้นตอนการตรึงคาร์บอนในกระบวนการสังเคราะห์แสง[ 12 ] เส้นทางสู่กรดคาร์บอกซิลิกอื่นๆ ที่พบได้ทั่วไปในสิ่งมีชีวิต เช่น กรดซิตริก กรดออกซาลิก กรดอะมิโน ฯลฯ เกี่ยวข้องกับการไฮโดรไลซิสของไทโอเอสเทอร์และฟอสเฟตเอสเทอร์
เส้นทางอุตสาหกรรม
เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการที่ใช้ในระดับห้องปฏิบัติการ กระบวนการผลิตกรดคาร์บอกซิลิกในระดับอุตสาหกรรมมักต้องใช้อุปกรณ์พิเศษสำหรับความดันสูงและอุณหภูมิสูง
- กระบวนการ คาร์บอนิเลชันของแอลกอฮอล์แสดงให้เห็นได้จากกระบวนการคาติวาในการผลิตกรดอะซิติก ส่วนกรดฟอร์มิกเตรียมได้จากกระบวนการคาร์บอนิเลชันที่แตกต่างออกไป โดยเริ่มต้นจากเมทานอลเช่นกัน
- การออกซิเดชันของอัลดีไฮด์ด้วยอากาศโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์และแมงกานีส อัลดีไฮด์ที่ต้องการสามารถได้มาจากอัลคีนโดยกระบวนการไฮโดรฟอร์มิเลชัน
- การออกซิเดชันของไฮโดรคาร์บอนโดยใช้อากาศ สำหรับแอลเคนอย่างง่าย วิธีนี้มีราคาไม่แพงแต่ไม่เลือกเฉพาะเจาะจงเพียงพอที่จะมีประโยชน์ สารประกอบแอลลิลิกและเบนซิลิกจะเกิดการออกซิเดชันที่เลือกเฉพาะเจาะจงมากขึ้น หมู่แอลคิลบนวงแหวนเบนซีนจะถูกออกซิไดซ์เป็นกรดคาร์บอกซิลิกโดยไม่คำนึงถึงความยาวของโซ่กรดเบนโซอิกจากโทลูอีนกรดเทเรฟทาลิกจากพาราไซลีนและกรดฟทาลิกจากออร์โธไซลีนเป็นตัวอย่างของการแปลงขนาดใหญ่กรดอะคริลิกถูกสร้างขึ้นจากโพรพีน[ 13 ]
- ปฏิกิริยาไฮโดรคา ร์บอกซิเลชันของแอลคีน วิธีนี้มีประสิทธิภาพสำหรับแอลคีนที่สร้างคาร์โบ แคตไอออนทุติยภูมิและตติยภูมิ เช่นไอโซบิ วทิลีน ไปเป็นกรดพิวาลิ ก ในปฏิกิริยาของ Kochการเติมน้ำและคาร์บอนมอนอกไซด์ลงในแอลคีนหรือแอลไคน์จะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยกรดแก่ ปฏิกิริยาไฮโดรคาร์บอกซิเลชันเกี่ยวข้องกับการเติมน้ำและCO2 พร้อมกัน ปฏิกิริยาดังกล่าวบางครั้งเรียกว่า " เคมีของ Reppe "
- HC≡CH + CO + H O → CH =CH−CO H
- การไฮโดรไลซิสของเอสเทอร์ ไตรกลีเซอไรด์ที่ได้จากน้ำมันพืชหรือน้ำมันสัตว์เป็นสารตั้งต้นของกรดคาร์บอกซิลิกสายยาว ซึ่งเกี่ยวข้องกับ การ ผลิตสบู่
- การหมักเอทานอล วิธีนี้ใช้ในการผลิตน้ำส้มสายชู
- กระบวนการ คาร์บอเนชั่นเช่นปฏิกิริยาโคลเบ-ชมิทท์ซึ่งเป็นเส้นทางสู่การสังเคราะห์กรดซาลิไซลิกซึ่งเป็นสารตั้งต้นของแอสไพริน
วิธีการทางห้องปฏิบัติการ
วิธีการเตรียมสารสำหรับการทำปฏิกิริยาขนาดเล็กเพื่อการวิจัยหรือการผลิตสารเคมีละเอียด มักใช้สารเคมีสิ้นเปลืองที่มีราคาแพง
- การออกซิเดชันของแอลกอฮอล์หรืออัลดีไฮด์ ปฐมภูมิ ด้วยสารออกซิไดซ์ ที่แรง เช่นโพแทสเซียมไดโครเมต รีเอเจนต์โจนส์โพแทสเซียมเปอร์แมงกา เนต หรือโซเดียมคลอไรต์วิธีนี้เหมาะสำหรับสภาพห้องปฏิบัติการมากกว่าการใช้อากาศในอุตสาหกรรม ซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าเพราะให้ผลพลอยได้อนินทรีย์น้อยกว่า เช่น โครเมียมออกไซด์หรือแมงกานีสออกไซด์[ 14 ]
- การแตกตัวออกซิเดชันของโอเลฟินโดยใช้โอโซนโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตหรือโพแทสเซียมไดโครเมต
- การไฮโดรไลซิสของไนไตรล์เอสเทอร์หรือเอไมด์โดยปกติจะใช้กรดหรือเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
- การคาร์บอเนตของรีเอเจนต์ Grignard [ 15 ] [ 16 ]และ รีเอเจนต์ ออร์กาโนลิเทียม :
- การเติมฮาโลเจนตามด้วยการไฮโดรไลซิสของเมทิลคีโตนในปฏิกิริยาฮาโลฟอร์ม
- การแตกตัวของคีโตนที่ไม่สามารถเกิดเอนอลได้โดยใช้เบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา โดยเฉพาะ คีโตน อะริล : [ 17 ]
- R−C(=O)− Ar + H O → R−CO H + ArH

ปฏิกิริยาที่พบได้ไม่บ่อย
ปฏิกิริยาหลายอย่างก่อให้เกิดกรดคาร์บอกซิลิก แต่ถูกนำมาใช้เฉพาะในกรณีเฉพาะ หรือส่วนใหญ่เป็นเพียงความสนใจทางวิชาการเท่านั้น
- การเกิดปฏิกิริยาไม่สมดุลของอัลดีไฮด์ในปฏิกิริยาแคนนิซซาโร
- การจัดเรียงตัวใหม่ของไดคีโตนในการจัดเรียงตัวใหม่ของกรดเบนซิลิก
- ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการสร้างกรดเบนโซอิก ได้แก่ปฏิกิริยาฟอน ริชเตอร์จากไนโตรเบนซีน และปฏิกิริยาโคลเบ-ชมิทท์จากฟีนอล
ปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาของกรด-เบส
กรดคาร์บอกซิลิกทำปฏิกิริยากับเบสเพื่อสร้างเกลือคาร์บอกซิเลต ซึ่งไฮโดรเจนใน หมู่ ไฮดรอกซิล (-OH) จะถูกแทนที่ด้วยไอออนบวก ของโลหะ ตัวอย่างเช่นกรดอะซิติกที่พบในน้ำส้มสายชูทำปฏิกิริยากับโซเดียมไบคาร์บอเนต (เบกกิ้งโซดา) เพื่อสร้างโซเดียมอะซิเตตคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
- CH COOH + NaHCO → CH COO -นา+ + CO + H O
การแปลงเป็นเอสเทอร์ อะไมด์ และแอนไฮไดรด์
ปฏิกิริยาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายจะเปลี่ยนกรดคาร์บอกซิลิกให้เป็นเอสเทอร์อะไมด์เกลือคาร์บอก ซิ เลตกรดคลอไรด์และแอลกอฮอล์ การเปลี่ยนเป็น เอสเทอร์นั้นใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น ในการผลิตโพลีเอสเตอร์ในทำนองเดียวกัน กรดคาร์บอกซิลิกก็สามารถเปลี่ยนเป็นอะไมด์ได้ เช่นกัน แต่โดยทั่วไปแล้วการเปลี่ยนนี้ไม่ได้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาโดยตรงระหว่างกรดคาร์บอกซิลิกกับอะมีน แต่เอสเทอร์มักเป็นสารตั้งต้นของอะไมด์ การเปลี่ยนกรดอะมิโนให้เป็นเปปไทด์เป็นกระบวนการทางชีวเคมีที่สำคัญซึ่งต้องใช้ATP
การเปลี่ยนกรดคาร์บอกซิลิกเป็นอะไมด์นั้นเป็นไปได้ แต่ไม่ง่ายนัก แทนที่จะทำหน้าที่เป็นนิวคลีโอไฟล์ อะมีนจะทำปฏิกิริยาเป็นเบสเมื่อมีกรดคาร์บอกซิลิกอยู่ด้วยเพื่อให้ได้ เกลือ แอมโมเนียมคาร์บอก ซิเลต การให้ความร้อนเกลือจนถึงอุณหภูมิสูงกว่า 100 °C จะขับไล่น้ำออกไปและนำไปสู่การเกิดอะไมด์ วิธีการสังเคราะห์อะไมด์นี้มีความสำคัญทางอุตสาหกรรมและมีการประยุกต์ใช้ในห้องปฏิบัติการเช่นกัน[ 18 ]ในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรดแก่ กรดคาร์บอกซิลิกสามารถควบแน่นเพื่อสร้างกรดแอนไฮไดรด์ได้ อย่างไรก็ตาม การควบแน่นจะทำให้เกิดน้ำ ซึ่งสามารถไฮโดรไลซ์แอนไฮไดรด์กลับไปเป็นกรดคาร์บอกซิลิกเริ่มต้นได้ ดังนั้น การเกิดแอนไฮไดรด์ผ่านการควบแน่นจึงเป็นกระบวนการสมดุล
ภายใต้สภาวะที่เร่งปฏิกิริยาด้วยกรด กรดคาร์บอกซิลิกจะทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์เพื่อสร้างเอสเทอร์ผ่าน ปฏิกิริยา เอสเทอริฟิเคชันของฟิชเชอร์ซึ่งเป็นกระบวนการสมดุลเช่นกัน หรืออีกทางหนึ่ง สามารถใช้ ไดอะโซมีเทนในการเปลี่ยนกรดให้เป็นเอสเทอร์ได้ แม้ว่าปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันกับไดอะโซมีเทนมักจะให้ผลผลิตเชิงปริมาณ แต่ไดอะโซมีเทนมีประโยชน์เฉพาะในการสร้างเมทิลเอสเทอร์เท่านั้น[ 18 ]
การลดน้อยลง
เช่นเดียวกับเอสเทอร์กรดคาร์บอกซิลิกส่วนใหญ่สามารถถูกรีดิวซ์เป็นแอลกอฮอล์ได้โดยการไฮโดรจีเนชันหรือโดยใช้สารตัวเร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนไฮไดรด์ เช่นลิเธียมอะลูมิเนียมไฮไดรด์สารตัวเร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนหมู่แอลคิลที่แรง เช่น สารประกอบ ออร์กาโนลิเทียมแต่ไม่ใช่สารรีเอเจนต์กรินยาร์ดจะรีดิวซ์กรดคาร์บอกซิลิกให้เป็นคีโตนพร้อมกับการถ่ายโอนหมู่แอลคิล
รีเอเจนต์ Vilsmaier ( N , N -ไดเมทิล(คลอโรเมทิลีน)แอมโมเนียมคลอไรด์; [ ClHC=N + (CH ) ]Cl − ) เป็นเอเจนต์ที่มีความเลือกทางเคมีสูงสำหรับการลดกรดคาร์บอกซิลิก โดยจะกระตุ้นกรดคาร์บอกซิลิกอย่างเลือกสรรเพื่อให้ได้เกลือคาร์บอกซีเมทิลีนแอมโมเนียม ซึ่งสามารถลดลงได้ด้วยรีดิวซ์อ่อนๆ เช่น ลิเธียมไตรส์( t-บิวทอกซี)อะลูมิเนียมไฮไดรด์เพื่อให้ได้อัลดีไฮด์ในขั้นตอนเดียว ขั้นตอนนี้เป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถทนต่อหมู่ฟังก์ชันคาร์บอนิลที่ไวต่อปฏิกิริยา เช่น คีโตน รวมถึงหมู่เอสเทอร์ โอเลฟิน ไนไตรล์ และเฮไลด์ที่ไวต่อปฏิกิริยาปานกลาง[ 19 ]
การแปลงเป็นอะซิลเฮไลด์
หมู่ไฮดรอกซิลบนกรดคาร์บอกซิลิกสามารถถูกแทนที่ด้วยอะตอมคลอรีนโดยใช้ไทโอนิลคลอไรด์เพื่อให้ได้อะซิลคลอไรด์ในธรรมชาติ กรดคาร์บอกซิลิกจะถูกเปลี่ยนเป็นไทโอเอสเทอร์ไทโอนิลคลอไรด์สามารถใช้ในการเปลี่ยนกรดคาร์บอกซิลิกให้เป็นอะซิลคลอไรด์ที่สอดคล้องกันได้ ขั้นแรก กรดคาร์บอกซิลิก1เข้าโจมตีไทโอนิลคลอไรด์ และไอออนคลอไรด์ จะหลุดออกไป ไอออนออกโซเนียม2 ที่เกิดขึ้น จะถูกกระตุ้นให้เข้าโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกและมีหมู่ที่หลุดออกได้ดี ทำให้แตกต่างจากกรดคาร์บอกซิลิกทั่วไป ในขั้นตอนต่อไป2จะถูกโจมตีโดยไอออนคลอไรด์เพื่อให้ได้สารตัวกลางแบบทรงสี่หน้า3 ซึ่ง เป็น คลอโรซัลไฟต์ สารตัวกลางแบบทรงสี่หน้าจะสลายตัวโดยสูญเสียซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไอออนคลอไรด์ ทำให้เกิดอะซิลคลอไรด์ที่มีโปรตอน4 ไอออนคลอไรด์สามารถ กำจัดโปรตอนออกจากหมู่คาร์บอนิล ทำให้เกิดอะซิลคลอไรด์5พร้อมกับการสูญเสียHCl
ฟอสฟอรัส(III) คลอไรด์ (PCl₃ และฟอสฟอรัส(V) คลอไรด์ (PCl₅ ก็สามารถเปลี่ยนกรดคาร์บอกซิลิกให้เป็นกรดคลอไรด์ได้เช่นกัน โดยใช้กลไกที่คล้ายคลึงกัน PCl₃ หนึ่งโมลทำปฏิกิริยากับกรดสามโมล ทำให้เกิด H₃PO₃ หรือกรดฟอสฟอรัสหนึ่งโมลจากกรดไรด์ที่ต้องการ ส่วน PCl₅ ปฏิกิริยากับกรดคาร์บอกซิลิกในอัตราส่วน 1:1 และให้ผลพลอยได้เป็นฟอสฟอรัส(V) ออกซีคลอไรด์ (POCl₃ และไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl)
ปฏิกิริยากับสารเทียบเท่าคาร์บานไอออน
กรดคาร์บอกซิลิกทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์ Grignard และออร์กาโนลิเทียมเพื่อสร้างคีโตน นิวคลีโอไฟล์ตัวแรกทำหน้าที่เป็นเบสและดึงโปรตอนออกจากกรด นิวคลีโอไฟล์ตัวที่สองจะเข้าโจมตีหมู่คาร์บอนิลเพื่อสร้าง ได แอนไอออนอัลคอกไซด์แบบเจมินัลซึ่งจะถูกเติมโปรตอนเมื่อทำการเตรียมเพื่อให้ได้ไฮเดรตของคีโตน เนื่องจากคีโตนไฮเดรตส่วนใหญ่ไม่เสถียรเมื่อเทียบกับคีโตนที่สอดคล้องกัน สมดุลระหว่างทั้งสองจึงเปลี่ยนไปอย่างมากโดยเอื้อต่อคีโตน ตัวอย่างเช่น ค่าคงที่สมดุลสำหรับการเกิดอะซิโตนไฮเดรตจากอะซิโตนมีค่าเพียง 0.002 หมู่คาร์บอกซิลิกเป็นหมู่ที่มีความเป็นกรดมากที่สุดในสารประกอบอินทรีย์[ 20 ]
ปฏิกิริยาเฉพาะทาง
- เช่นเดียวกับสารประกอบคาร์บอนิลทั้งหมด โปรตอนบนคาร์บอนอัลฟาไม่เสถียรเนื่องจากการเกิดทอโทเมอไรเซชันแบบคีโต-อีโนลดังนั้น คาร์บอนอัลฟาจึงถูกฮาโลเจนได้ง่ายในปฏิกิริยาฮาโลเจนเนชันของเฮลล์-โวลฮาร์ด-เซลินสกี
- ปฏิกิริยาชมิดท์ (Schmidt reaction)เปลี่ยนกรดคาร์บอกซิลิกให้เป็นเอมีน
- กรดคาร์บอกซิลิกจะถูกกำจัดหมู่คาร์บอกซิลออกไปในปฏิกิริยาฮันส์ดีกเกอร์
- ปฏิกิริยาDakin–Westเปลี่ยนกรดอะมิโนให้เป็นอะมิโนคีโตนที่สอดคล้องกัน
- ในการสลายตัวแบบ Barbier–Wielandกรดคาร์บอกซิลิกบนโซ่แอลลิฟาติกที่มีสะพานเมทิลีน อย่างง่าย ที่ตำแหน่งอัลฟา สามารถทำให้โซ่สั้นลงได้หนึ่งคาร์บอน กระบวนการผกผันคือการสังเคราะห์แบบ Arndt–Eistertซึ่งกรดจะถูกแปลงเป็นอะซิลเฮไลด์ จากนั้นจึงทำปฏิกิริยากับไดอะโซมีเทนเพื่อให้ได้เมทิลีนเพิ่มอีกหนึ่งตัวในโซ่แอลลิฟาติก
- กรดหลายชนิด undergoes oxidative decarboxylationเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาเหล่านี้เรียกว่าคาร์บอกซิเลส ( EC 6.4.1) และดีคาร์บอกซิเลส (EC 4.1.1)
- กรดคาร์บอกซิลิกจะถูกรีดิวซ์เป็นอัลดีไฮด์ผ่านทางเอสเทอร์และไดบาลผ่านทางกรดคลอไรด์ในปฏิกิริยารีดิวซ์ของโรเซนมุนด์และผ่านทางไทโอเอสเทอร์ในปฏิกิริยารีดิวซ์ของฟุกุยามา
- ในกระบวนการดีคาร์บอกซิเลชันแบบคีโตนกรดคาร์บอกซิลิกจะถูกเปลี่ยนเป็นคีโตน
- สารรีเอเจนต์ออร์กาโนลิเทียม (>2 เท่า) ทำปฏิกิริยากับกรดคาร์บอกซิลิกเพื่อให้ได้ไดลิเทียม 1,1-ไดโอเลต ซึ่งเป็น สารตัวกลางรูปทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าที่มีเสถียรภาพ และจะสลายตัวให้คีโตนเมื่อผ่านกระบวนการแยกสารด้วยกรด
- ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิ สของโคลเบเป็นปฏิกิริยาไดเมอไรเซชันแบบอิเล็กโทรไลติกที่กำจัดหมู่คาร์บอกซิลออกไป โดยจะกำจัดหมู่คาร์บอกซิลของโมเลกุลกรดสองโมเลกุลออกไป และเชื่อมต่อส่วนที่เหลือเข้าด้วยกัน
หมู่คาร์บอกซิล
อนุมูลคาร์บอกซิล•COOH มีอยู่เพียงชั่วครู่เท่านั้น[ 21 ]ค่าคงที่การแตกตัวของกรดของ •COOH ได้รับการวัดโดยใช้สเปกโทรสโก ปีเรโซ แนนซ์พาราแมกเนติกอิเล็กตรอน[ 22 ]หมู่คาร์บอกซิลมีแนวโน้มที่จะเกิดไดเมอร์เพื่อสร้างกรดออกซาลิก
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- กรดคาร์บอกซิลิก ค่า pH และการไทเทรต– ซอฟต์แวร์ฟรีสำหรับการคำนวณ การวิเคราะห์ข้อมูล การจำลอง และการสร้างแผนภาพการกระจาย
- PHC. เก็บถาวรเมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม 2021 ที่Wayback Machine