نبذة عامة
الأحماض الكربوكسيلية هي أحماض عضوية تصنف في ظل وجود مجموعة الكربوكسيل الفعالة COOH)). كما أنها تندرج تحت تصنيف العالمان (برونشتد ولاوري) للأحماض، حيث تقوم بمنح البروتون. صيغتها العامة هي R-COOH. حيث R من الممكن أن تكون إما جذر ألكيلي أوذرة هيدروجين. وهي موجودة في الطبيعة بشكل واسع.
الصفات الفيزيائية
الأحماض الكربوكسيلية هي عبارة عن مـركبات قطبية، بالتالي تستطيع تكوين روابط هيدروجينية بين الجزيئات. في درجات الحرارة المرتفعة، تتواجد الأحماض الكربوكسيلة على شكل مركب مزدوج الصيغة الجـزيئـية. الأحمـاض الكربـوكسـيلية ذات الحجـم الصغيـر (1 - 4 ذرات كربون) ذات قـابـلية الـذوبان في المــاء. بينما ذوات الحجم الأكبر (5 ذرات فأكثر) تقل قابلية الذوبان لديها، وهذا يعود إلى ازدياد عدد ذرات الكربون في المركب. وكما هو معلوم أن ذرات الكربون كارهة للماء، لذلك هي تميل أكثر لأن تذوب في المحاليل الأقل قطبية كالإيـثرات والكحول. فعليًا، تعتبر هذه المركبات أحماضا ً ضعيفة، أي أنها تتفكك وتتحلل جزئيا ً لتعطي H+ وRCOO− في المحاليل المائية.
استقرارية الحمض
إذا ركزنا في التأثير الحثي، نجد أن تفسير حمضية الأحماض الكربوكسيلية يرجع إلى ذرة الأكسجين ذات السالبية الكهربائية. والتي بدورها تقوم بتدمير السحابة الإلكترونية المحيطة على الرابطة O-H وبالتالي إضعافها.
هذي الرابطة الضعيفة تجعل الجزيء أقل استقرارًا، كما تجعل ذرة الهيدروجين أقل استقرارًا وثباتيةً. وبالتالي يسهل تفكها ليعطينا بروتونًا موجبًا H+. (تعريف برونشتد ولاوري للمركبات الحمضية).
وبما أن الحمض غير مستقر، هذا سيؤدي إلى أن التوازن سيتجه لجهة اليمين أكثر.
في حال إضافة ذرات أومجموعات ذات سالبية كهربائية عالية للمركب مثل الكلور وذرة الهيدروكسيل، تزيد من الحامضية بالتأثير الحثي. على سبيل المثال، ثلاثي كلوروحمض الخل (3 ذرات كلور) أقوى حامضية من حمض اللبن (ذرة هيدروكسيل واحدة)، والذي بدوره يعتبر أقوى حامضية من حمض الخل (لا يحتوي على إضافات).
استقرارية القاعدة المقترنة
يمكن تفسير حمضية الأحماض الكربوكسيلية عن طريق التـأثـيـر الـرنيني. فبعد تفكك الحمض الكربوكسيلي ينتج مركب ذات تأثير رنيني ثابت. بحيث يتم التشارك بالإشارة السالبة بين ذرتي الأكسجيــن. ويتواجد في الرابطة بين الكربون والأكسجين ما يعرف بـ (خصائص الرابطة المزدوجة).
فبما أن القاعدة المقترنة مستقرة، إذن فإن سهم التوازن الأعلى يميل إلى جهة اليمين من التفاعل.
طرق تحضير وتصنيع هذه المركبات
يمكن تحضير هذه المركبات بمجموعة من الطرق... منها: أكسدة الكحول الأولية مع الألدهيدات بمؤكسدات قوية. مثل (كاشف تولن، برمنغنات البوتاسيوم). الأكسدة الكلية لذرة ألكيل مرتبطة مع حلقة بنزين. وذلك بغض النظر عن طول سلسلة ذرة الألكيل. تميؤ الاسترات أوالأميدات أوالنيترات بإضافة قاعدة أوحمض. تفاعل كاشف جرينيارد مع ثاني أكسيد الكربون (على الرغم من عدم انتشار هذه الطريقة تجاريًا).
تفاعلاتها
هنا نذكر البعض من تفاعلات الأحماض الكربوكسيلية. تتفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع القواعد لتكون أملاح الحمض. بحيث يتم استبدال ذرة الهيدروجين المتواجدة على الرابطة O-H بمعدن.
CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O كما تتفاعل مع الكحول والأمينات لتنتج الاسترات والأميدات. تفاعلات آرندت إيستيرت، حيث يتم إدخال مجموعة α – ميثيلين للحمض الكاربوكسيلي. تفاعلات إعادة ترتيب كورتيس، تحول الحمض الكاربوكسيلي إلى أيزوسيانيت.
تفاعلات شميديت، تحول الأحماض الكربوكسيلية إلى أمينات. في تفاعلات هندسديكر، يتم انتزاع ذرة كربوكسيل. تفاعلات ديكون ويست، تحول الأحماض الأمينية إلى كيتون أمين مماثــل.
المراجع
kachaf.com
التصانيف
حموض كربوكسيلية مركبات عضوية مجموعات وظيفية أحماض العلوم البحتة العلوم التطبيقية