Двухосновные карбоновые кислоты (или дикарбоновые кислоты) — это карбоновые кислоты, содержащие две карбоксильные группы —COOH, с общей формулой HOOC—R—COOH, гдеR — любой двухвалентный органический радикал.
Химические свойства Дикарбоновые кислоты проявляют те же химические свойства, что и монокарбоновые — эти свойства обусловлены наличием карбоксильной группы: диссоциация в водных растворах: первая стадия (Ka1): HOOC—X—COOH→ HOOC—X—COO−+ H+ Дикарбоновые кислоты — более сильные кислоты по первой стадии диссоциации, чем соответствующие монокарбоновые: во-первых, из-за статистического фактора (две карбоксильные группы в молекуле), во-вторых, из-за взаимного влияния этих групп (если они находятся недалеко или связаны цепью кратных связей); вторая стадия (Ka2): HOOC—X—COO−→ −OOC—X—COO−+ H+ На второй стадии эти кислоты становятся более слабыми, чем монокарбоновые кислоты (исключение — щавелевая кислота). Отделение катиона водорода второй карбоксильной группы происходит труднее, чем первой, так как требуется больше энергии, чтобы отделить H+ от аниона с зарядом−2, чем при отделении от аниона с зарядом−1; образование солей: в отличие от монокарбоновых кислот, дикарбоновые способны образовывать кислые соли; образование галогенангидридов.
В то же время есть существенные различия, обусловленные наличием второй карбоксильной группы: склонность к образованию хелатов; образование некоторыми кислотами циклических ангидридов; способность образовывать полимеры в реакции с другими полифункциональными соединениями.
Примеры Некоторые насыщенные дикарбоновые кислоты Двухосновные предельные карбоновые кислоты алифатического ряда имеют общую формулу HOOC—(CH2)n—COOH, где Систематические названия двухосновных предельных карбоновых кислот даются по названию соответствующего алкана с добавлением суффикса «-диовая» и слова «кислота».
Тривиальное название Систематическое название Химическая структура pKa1pKa2Молекулярная массаТемпература плавления (°C)Растворимость в воде (г. на 100 г.) при 20 °CЩавелевая кислота Этандиовая кислота HOOC—COOH 1,274,2390.02 189.58.6Малоновая кислота Пропандиовая кислота HOOC—CH2—COOH 2,875,70 104.03135.373.5Янтарная кислота Бутандиовая кислота HOOC—(CH2)2—COOH 4,165,61118.05182.85.8Глутаровая кислота Пентандиовая кислота HOOC—(CH2)3—COOH 4,345,27132.0697.563.9Адипиновая кислота Гександиовая кислота HOOC—(CH2)4—COOH 4,265,30146.81531.5Пимелиновая кислота Гептандиовая кислота HOOC—(CH2)5—COOH 4,475,52160.1105.55.0Субериновая кислота Октандиовая кислота HOOC—(CH2)6—COOH 4,515,40174.111400.16Азелаиновая кислота Нонандиовая кислота HOOC—(CH2)7—COOH 4,555,42188.13106.50.24Себациновая кислота Декандиовая кислота HOOC—(CH2)8—COOH 4,625,59202.4134.50.1Фетисоновая кислота Ундекандиовая кислота HOOC—(CH2)9—COOH 4.65216.27108-110 °C0.51 Не имеет Додекандиовая кислота HOOC—(CH2)10—COOH 4.65230.3 127–129 °C0.004 Брассиловая кислотаТридекандиовая кислота HOOC—(CH2)11—COOH 4.65244.2Не имеет Тетрадекандиовая кислота HOOC—(CH2)12—COOH 4.65258.2125.8Не имеет Пентадекандиовая кислота HOOC—(CH2)13—COOH 4.65272.3113-114 °C Тапсиевая кислотаГексадекандиовая кислота HOOC—(CH2)14—COOH 4.65286.4120-123 °C … … … … Японовая кислотаГенэйкозандиовая кислота HOOC—(CH2)19—COOH 356.5117-118 °C
Некоторые ароматические дикарбоновые кислоты Тривиальное название Систематическое название Химическая структура pKa1 pKa2 Фталевая кислота Бензол-1,2-дикарбоновая кислота 3,54 4,46 Изофталевая кислота Бензол-1,3-дикарбоновая кислота 3,624,60 Терефталевая кислота Бензол-1,4-дикарбоновая кислота Не имеет Нафталин-1,3-дикарбоновая кислота Не имеет Нафталин-1,4-дикарбоновая кислота Не имеет Нафталин-1,5-дикарбоноваякислота Не имеет Нафталин-1,6-дикарбоновая кислота Не имеет Нафталин-1,7-дикарбоновая Не имеет Нафталин-1,8-дикарбоновая кислота Не имеет Нафталин-2,3-дикарбоновая кислота Не имеет Нафталин-2,6-дикарбоновая кислота Не имеет Нафталин-2,7-дикарбоновая кислота Не имеет 1,1-динафтил-8,8-дикарбоновая кислота Гемипиновая кислота 3,4-диметоксибензол-1,2-дикарбоновая кислота
Номенклатура Для карбоновых кислот характерны тривиальные названия, поэтому используют названия природных продуктов, из которых они получены: щавелевая кислота — щавель, янтарная — из янтаря. По номенклатуре ИЮПАК двухосновные кислоты имеют окончания «-диовая» или «-дикарбоновая». Пример: щавелевая — этандиовая кислота, малоновая — пропандиовая или метандикарбоновая.
Применение Используются для получения полиамидов и полиэфиров — например, таких широкоизвестных полимеров, как капрон и полиэтилентерефталат.
*