Carbonsäuren

Übersicht

Chemie

Strukturmerkmal

Carbonsäure vinyloge Carbonsäure phenyloge Carbonsäure

Definition

  • Verbindungen, die mindestens eine Carboxyl-Gruppe (COOH) enthalten.

Bemerkungen

  • Die Acidität ist abhängig von sterischen und mesomeren Einflüssen des Restes, von Substituenten, etc.
  • Carbonsäuren können mit sich selbst und polaren anderen Stoffen (z.B. Wasser als Lösemittel) Wasserstoffbrücken ausbilden.
  • Alle Carbonsäuren sind brennbar.
  • Gesättigte Carbonsäuren enthalten im Alkylrest nur Einfachbindungen, ungesättigte mindestens eine Mehrfachbindung.
  • Bei vinylogen Carbonsäuren befindet sich mindestens eine weitere Doppelbindung zwischen der Carbonyl- und der Hydroxylgruppe der Säure, bei phenylogen ein Benzolring.
  • Bis zu einer Kettenlänge von C3 riechen Carbonsäuren stechend, bis ca. C10 unangenehm. Längere Carbonsäuren sind wegen zu geringer Flüchtigkeit geruchlos.
  • Carbonsäuren bis C9 sind flüssig, danach sind sie fest.
  • Bereits ab den C4-Säuren nimmt die Mischbarkeit mit Wasser deutlich ab. Spätestens ab ca. C10 sind sie praktisch unlöslich in Wasser.

Darstellung

Carbonsäuren durch direkte Einführung der Carboxylgruppe

Carbonsäuren durch Oxidation

  • Oxidation primärer Alkohole oder Aldehyde
  • Oxidation von Seitenketten an Aromaten
    • Edukte: 
    • Produkte: 
    • Reagenzien: 
      • KMnO4
    • Längere Seitenketten werden nach dem ringständigen C-Atom abgespalten. Die Oxidation erfolgt radikalisch, weshalb Reste ohne benzylständiges H-Atom relativ beständig sind.
  • Oxidation von mehrkernigen Aromaten
    • Aromatische Ringe werden nur unter scharfen Bedingungen angegriffen.
    • Stehen für die Oxidation mehrere Ringe zur Verfügung so wird der elektronenreichere abgebaut, der andere bleibt erhalten
  • Trihalogenierung und Hydrolyse
    • Nach der radikalischen dreifachen Chlorierung einer kernständigen Methylgruppe, stellt diese das Trichlorid der Orthoform einer aromatischen Carbonsäure dar. Diese geht durch saure Hydrolyse in die Carbonsäure über.
    • RT 2-118
  • Willgerodt-Kindler-Reaktion

    • Ar-CO-CH3 Ar-CH2-COOH

  • Oxidative Spaltung von Alkenen
  • Oxidative Spaltung von Ketonen
    • Zu Carbonsäuren
      • Grignard-Reaktion und Salpetersäure anschließende Wasserabspaltung überführt Cycloketone in substituierte Cycloalkene, die oxidativ in langkettige Oxosäuren gespalten werden können. Diese lassen sich nach Wolff-Kishner oder Clemmensen reduktiv in die gesättigten Carbonsäuren überführen.
    • Zu Dicarbonsäuren
      • Die C=C-Doppelbindung der Enolform von Ketonen kann durch Salpetersäure u.a. gespalten werden, dabei entsteht aus Ringketonen meist ausschließlich die offenkettige Dicarbonsäuren

Carbonsäuren durch Hydrolyse von Carbonsäurederivaten

  • Hydrolyse von Estern
  • Hydrolyse von Amiden
    • Edukte:
    • Produkte:
      • Carbonsäuren
    • Reagenzien:
      • Säuren, Basen
    • Carbonsäureamide können nach dem gleichen Mechanismus wie Carbonsäureester hydrolysiert werden. Dies erfordert jedoch schärfere Bedingungen, so z.B. längeres Erhitzen unter Rückfluss mit starken Säuren oder Laugen.
    • Sowohl die alkalische (durch Salzbildung der Carbonsäure), als auch die saure (durch Bildung von Ammoniumsalzen) Hydrolyse sind irreversibel.
  • Hydrolyse von Nitrilen
    • Edukte:
    • Produkte:
      • Carbonsäuren
    • Reagenzien:
      • konz. HCl
    • Nitrile selbst sind schwer zu hydrolysieren. Meist werden sie deshalb durch mehrstündiges Kochen mit konzentrierter Salzsäure in primäre Carbonsäureamide überführt, die dann hydrolysiert werden.

Carbonsäuren durch C-C-Verknüpfung

Carbonsäuren durch Umlagerungen

Carbonsäuren durch sonstige Verfahren

Funktionelle Carbonsäure-Derivate

Analytik

Identität

 

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