المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
تـشكيـل اتـجاهات المـستـهلك والعوامـل المؤثـرة عليـها
2024-11-27
النـماذج النـظريـة لاتـجاهـات المـستـهلـك
2024-11-27
{اصبروا وصابروا ورابطوا }
2024-11-27
الله لا يضيع اجر عامل
2024-11-27
ذكر الله
2024-11-27
الاختبار في ذبل الأموال والأنفس
2024-11-27

الرهبة تجاه المقدس في المجتمعات البدائية.
2023-04-04
Baxter,s Four-Coloring Constant
19-2-2020
السيد نور الدين ابن السيد نعمة الله الجزائري
12-2-2018
تمييز خيار الرؤية عن خيار الشرط
16-3-2017
Georg Ferdinand Ludwig Philipp Cantor
24-1-2017
Quadratic Surd
4-9-2019

Substitution of the Carboxylic Hydroxyl Group  
  
1468   04:34 مساءً   date: 12-7-2018
Author : William Reusch
Book or Source : Virtual Textbook of Organic Chemistry
Page and Part : ............


Read More
Date: 12-7-2018 790
Date: 23-10-2019 1318
Date: 27-9-2020 1602

Substitution of the Carboxylic Hydroxyl Group

Reactions in which the hydroxyl group of a carboxylic acid is replaced by another nucleophilic group are important for preparing functional derivatives of carboxylic acids. The alcohols provide a useful reference chemistry against which this class of transformations may be evaluated. In general, the hydroxyl group proved to be a poor leaving group, and virtually all alcohol reactions in which it was lost involved a prior conversion of –OH to a better leaving group. This has proven to be true for the carboxylic acids as well. 
Four examples of these hydroxyl substitution reactions are presented by the following equations. In each example, the new bond to the carbonyl group is colored magenta and the nucleophilic atom that has replaced the hydroxyl oxygen is colored green. The hydroxyl moiety is often lost as water, but in reaction #1 the hydrogen is lost as HCl and the oxygen as SO2. This reaction parallels a similar transformation of alcohols to alkyl chlorides, although its mechanism is different. Other reagents that produce a similar conversion to acyl halides are PCl5 and SOBr2.
The amide and anhydride formations shown in equations #2 & 3 require strong heating, and milder procedures that accomplish these transformations will be described in the next chapter.

Reaction #4 is called esterification, since it is commonly used to convert carboxylic acids to their ester derivatives. Esters may be prepared in many different ways; indeed, equations #1 and #4 in the previous diagram illustrate the formation of tert-butyl and methyl esters respectively. The acid-catalyzed formation of ethyl acetate from acetic acid and ethanol shown here is reversible, with an equilibrium constant near 2. The reaction can be forced to completion by removing the water as it is formed. This type of esterification is often referred to as Fischer esterification. As expected, the reverse reaction, acid-catalyzed ester hydrolysis, can be carried out by adding excess water. 
A thoughtful examination of this reaction (#4) leads one to question why it is classified as a hydroxyl substitution rather than a hydrogen substitution. The following equations, in which the hydroxyl oxygen atom of the carboxylic acid is colored red and that of the alcohol is colored blue, illustrate this distinction (note that the starting compounds are in the center).

In order to classify this reaction correctly and establish a plausible mechanism, the oxygen atom of the alcohol was isotopically labeled as 18O (colored blue in our equation). Since this oxygen is found in the ester product and not the water, the hydroxyl group of the acid must have been replaced in the substitution. A mechanism for this general esterification reaction will be displayed on clicking the "Esterification Mechanism" button; also, once the mechanism diagram is displayed, a reaction coordinate for it can be seen by clicking the head of the green "energy diagram" arrow. Addition-elimination mechanisms of this kind proceed by way of tetrahedral intermediates (such as A and B in the mechanism diagram) and are common in acyl substitution reactions. Acid catalysis is necessary to increase the electrophilic character of the carboxyl carbon atom, so it will bond more rapidly to the nucleophilic oxygen of the alcohol. Base catalysis is not useful because base converts the acid to its carboxylate anion conjugate base, a species in which the electrophilic character of the carbon is reduced. 
Since a tetrahedral intermediate occupies more space than a planar carbonyl group, we would expect the rate of this reaction to be retarded when bulky reactants are used. To test this prediction the esterification of acetic acid was compared with that of 2,2-dimethylpropanoic acid, (CH3)3CO2H. Here the relatively small methyl group of acetic acid is replaced by a larger tert-butyl group, and the bulkier acid reacted fifty times slower than acetic acid. Increasing the bulk of the alcohol reactant results in a similar rate reduction.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .