Carboxylsyre

Carboxylsyrer er sure organiske forbindelser med én eller flere carboxylsyre-grupper (normalt skrevet -COOH), som indgår i fedtsyre. Bemærk at kulstof-atomet er tetravalent, så det ene ilt-atom er forbundet til C-atomet med en dobbeltbinding. OH-gruppen er også direkte bundet til C-atomet med en enkeltbinding. Salte og anioner af carboxylsyrer kaldes generelt carboxylater.

Syrestyrke, elektronfordeling og resonans

Carboxylsyrer RCOOH er en naturligt forekommende stoftype. De er typisk svage syrer med pK_s på ca. 5, der i vandig opløsning er delvist dissocieret til H⁺-kationer og RCOO^- anioner. Carboxylat-anionen R-COO^- navngives normalt med endelsen -oat. Butansyres anion kaldes f.eks. butanoat.

De to elektronegative O-atomer trækker elektronen væk fra H-atomet i OH-gruppen, og dermed kan protonen H⁺ lettere spaltes fra O-atomet. Den tilbageblevne negative ladning fordeles derefter symmetrisk mellem de to O-atomer, og de to C–O-bindinger antager delvist dobbeltbindingskarakter (man siger at ladningen er delokaliseret).

Denne resonansstabilisering skyldes altså bl.a. carbonyl-delen af carboxylsyren, og uden denne stabilisering, ville H⁺-ionen ikke nær så let fraspaltes, og dermed ville denne type stoffer være langt mindre sure (se f.eks. alkohol).

Tilstedeværelsen af elektronegative grupper (såsom -OH eller -Cl) ved siden af carboxylsyregruppen forøger syrestyrken. F.eks. er trichloreddikesyre (Cl₃CCOOH, dvs. tre Cl-atomer) en stærkere syre end mælkesyre (én OH-gruppe) som igen er stærkere end eddikesyre (ingen anionstabiliserende grupper).

Fremstilling

Carboxylsyrer kan fremstilles på mange forskellige måder:

• Fuldstændig oxidation af primære alkoholer eller aldehyder. Dette gøres f.eks. med Jones' reagens eller Tollens' reagens.
• Oxidation af alkener med kaliumpermanganat (KMnO₄).
• Oxidation af alkylbenzener med kaliumpermanganat, hvilket giver benzoesyrer.
• Sur eller basisk hydrolyse af nitriler.
• Hydrolyse af amider og estere.
• Carboxylering af Grignardreagenser med kuldioxid.
• Disproportionering af et aldehyd (Cannizzaro-reaktionen).
• Mindre anvendte metoder til dannelsen af benzoesyrer er von Richter-reaktionen fra nitrobenzener og Kolbe-Schmitt-reaktionen fra phenoler.

Reaktioner

• Carboxylsyrer reagerer med baser og danner derved carboxylat-salte, hvor H-atomet i OH-gruppen er erstattet af en metalion. F.eks. reagerer eddikesyre med natriumbicarbonat under dannelse af natriumacetat, kuldioxid og vand: CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + CO₂ + H₂O
• Carboxylsyregruppen kan også reagere med en primær eller sekundær amin, hvorved der dannes et amid, eller med en alkohol, hvorved der dannes en ester (Fischer-esterificering eller Mitsunobu-reaktion).
• Carboxylsyrer reagerer med thionylchlorid (SOCl₂) under dannelse af syrechlorider. Disse er ekstremt reaktive og meget anvendelige til syntese af andre organiske forbindelser (især til acylering).
• Carboxylsyrer RCOOH kan reduceres til primære alkoholer RCH₂OH med lithiumaluminiumhydrid (LiAlH₄) eller boran (BH₃).
• Ved Arndt-Eistert-syntesen indsættes en α-methylengruppe i carboxylsyren, der dermed forlænges med en CH₂-gruppe.
• Ved en Curtius-omlejring omdannes carboxylsyrer til isocyanater.
• Carboxylsyrer kan decarboxyleres i en Hunsdiecker-reaktion og α-bromineres ved en Hell-Volhard-Zelinsky-halogenering.

Oversigt med eksempler

Repræsentative eksempler på carboxylsyrer:

• Myresyre – HCOOH, findes bl.a. i insektbid (navnet formiat om salte og estere af syren henviser til det latinske ord for myre, formica.)
• Eddikesyre – CH₃COOH, en vigtig bestanddel af eddike
• Propionsyre – CH₃CH₂COOH
• Acrylsyre – CH₂=CHCOOH, meget anvendt i syntese af polymerer
• Mælkesyre – forekommer i sur mælk og dannes under den anaerobe forbrænding
• Sialinsyre - forekommer på glycoproteiner
• MCPA eller 2-methyl-4-chlorophenoxy eddikesyre - et ukrudtsmiddel
• Acetoeddikesyre
• EDTA eller etylen-diamin-tetra-eddikesyre

• Aminosyrer – proteinernes byggesten

• Fedtsyrer – hvor R er en alkan i mættede fedtsyrer og en alken i umættede fedtsyrer
  • Smørsyre – findes i harsk smør
  • Laurinacid – findes i kokosolie

• Aromatiske carboxylsyrer
  • Benzoesyre – C₆H₅COOH. Natriumbenzoat, natriumsaltet af benzoesyre, anvendes som konserveringsmiddel i fødevarer
  • Para-hydroxybenzoesyre - er som ester "paraben" meget anvendt som konserveringsmiddel i kosmetik
  • Salicylsyre – findes i mange hudplejeprodukter og som acetylsalicylsyre et udbredt smertestillende middel
  • Indol-3-eddikesyre -et plantehormon

• Disyrer
  • Oxalsyre – findes i mange fødevarer, bl.a. rabarber
  • Malonsyre
  • Æblesyre – findes bl.a. i æbler
  • Ravsyre, fumarsyre – indgår i citronsyrecyklen
  • Vinsyre
  • Glutarsyre, adipinsyre

• Trisyrer
  • Citronsyre, (HOOCCH₂)₂C(OH)(COOH)

• Mere komplicerede carboxylsyrer
  • Gibberellin
  • Garvesyre eller tannin
  • Cholsyre

Systematik af monovalente carboxylsyrer

Ligekædede, mættede carboxylsyrer Ligekædede mættede monovalente carboxylsyrer har den generelle formel CH₃(CH₂)_n-2COOH, hvor n er det samlede antal af C-atomer i kæden.

Systematik af de divalente carboxylsyrer (disyrer)

Ligekædede, mættede disyrer Ligekædede, mættede divalente carboxylsyrer har den generelle formel HOOC(CH₂)_n-2COOH, hvor n er det samlede antal af C-atomer i kæden.

Se også

• Fedtsyre
• Syrederivat

Wikimedia Commons har medier relateret til: Carboxylsyre