ما هي الأحماض الكربوكسيلية؟
هي أحد المركبات العضوية الضرورية الموجودة في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. حمض الكربوكسيل هو جزء من الأحماض الأمينية، والأحماض الأمينية هي لبنة بناء البروتينات، ولقد سمعنا جميعًا عن الخل، هل تعلم أنّ حمض الأسيتيك أحد أنواع الأحماض الكربوكسيلية وهو المسؤول عن تكوين الخل؟
طرق تحضير الأحماض الكربوكسيلية
تتضمن تقنية التحضير الأولية للأحماض الكربوكسيلية أكسدة أنواع مختلفة من المجموعات الوظيفية، وهناك تقنيات تحضير مهمة مثل: التحضير من الكحوليات الأولية، حيث يمكن للكحولات الأولية وكذلك الألدهيدات أن تخضع لتفاعل أكسدة لتكوين أحماض كربوكسيلية مقابلة بمساعدة عوامل مؤكسدة مثل برمنجنات البوتاسيوم للوسائط المحايدة أو الحمضية أو القلوية ثالث أكسيد الكروم وثنائي كرومات البوتاسيوم.
كما يخضع الكحول الأساسي للأكسدة؛ لإنتاج حمض الكربوكسيل عند إضافة العوامل المؤكسدة، لذلك ينتج عن أكسدة الكحولات الأولية الألدهيدات التي تكرر الأكسدة لإنتاج أحماض كربوكسيلية.
العوامل المؤكسدة القوية بما في ذلك ثنائي كرومات البوتاسيوم وبيرمنغنات البوتاسيوم وثالث أكسيد الكروم يمكنها بسهولة أكسدة الألدهيد؛ لتشكيل أحماض كربوكسيلية، ومع ذلك يمكن أن تخضع العوامل المؤكسدة الخفيفة لخطوة واحدة فقط وتحويل الكحولات الأولية إلى ألدهيدات.
من أمثلة العوامل المؤكسدة الخفيفة ثاني أكسيد المنغنيز وكاشف تولين، وبالتالي فهي ليست قوية بما يكفي للخضوع للأكسدة مرتين، لذلك يتم استخدام العوامل المؤكسدة الخفيفة لتحويل الألدهيدات إلى أحماض كربوكسيلية. من المهم أن نتذكر أنّ العوامل المؤكسدة الحمضية مثل ثنائي كرومات البوتاسيوم وكاشف جونز تؤدي إلى تكوين الإسترات بكميات صغيرة، لذلك يفضل استخدام عوامل محايدة أو قلوية مثل بيرمنغنات البوتاسيوم لطريقة التحضير هذه.
تحضير الأحماض الكربوكسيلية من الألدهيدات
يمكن تحضير حمض الكربوكسيل من العوامل المؤكسدة القوية المعتادة، كما يمكن تكوين الأحماض الكربوكسيلية مع عوامل مؤكسدة خفيفة مثل كواشف تولين وثاني أكسيد المنغنيز.
تحضير الأحماض الكربوكسيلية من – Alkylbenzenes
يمكن تحضير حمض الكربوكسيل العطري من خلال أكسدة ألكيل بنزين. يمكن أن تؤدي الأكسدة القوية لمركب ألكيل بنزين مع بيرمنغنات البوتاسيوم الحمضية أو القلوية أو حمض الكروميك إلى تكوين مركبات حمض الكربوكسيل العطرية، وتحدث أكسدة السلسلة الجانبية الكاملة لمجموعة الكربوكسيل بغض النظر عن طول السلسلة الجانبية.
تختلف المنتجات الجانبية الناتجة عن التفاعل اعتمادًا على مجموعات الألكيل الأولية أو الثانوية، ومع ذلك فإنّ مجموعة الألكيل الثلاثية لا تتأثر، علاوةً على ذلك يمكن أن تخضع الألكينات المستبدلة بشكل صحيح لعملية أكسدة لتكوين أحماض كربوكسيلية بمساعدة هذه العوامل المؤكسدة.
التحضير من النتريل
يخضع النتريل للتحلل المائي لتكوين الأميدات. تخضع الأميدات لمزيد من التفاعل في وجود محفز، يقوم بعد ذلك بتكوين أحماض كربوكسيلية والمحفز لهذا التفاعل هو (H+) أو (OH-)، علاوةً على ذلك يساعد تطبيق حالة التفاعل الخفيف في وقف التفاعل في مرحلة الأميد.
التحضير من الأميدات
يخضع الأميد للتحلل المائي في وجود محفز لتكوين أحماض كربوكسيلية.
التحضير من الكواشف – Grignard
يمكن تكوين حمض الكربوكسيل عن طريق تفاعل كواشف (Grignard)، حيث يؤدي تفاعل كواشف (Grignard) مع الثلج الجاف المسحوق أو ثاني أكسيد الكربون الصلب إلى تكوين أملاح الأحماض الكربوكسيلية، علاوةً على ذلك يؤدي تحمض أملاح حمض الكربوكسيل بالأحماض المعدنية إلى تكوين الأحماض الكربوكسيلية المقابلة، وبالتالي يمكن تحضير كواشف (Grignard) والنتريل من هاليدات الألكيل.
كما تساعد تقنيات التحضير في تحويل هاليدات الألكيل إلى الأحماض الكربوكسيلية المعنية، وسيحتوي حمض الكربوكسيل الناتج دائمًا على ذرة كربون واحدة أكثر من هاليدات الألكيل المقابلة.
التحضير من أسيل هاليدات والأنهيدريدات
ينتج التحلل المائي لكلوريدات الحمض بالماء أحماض كربوكسيلية، بالإضافة إلى ذلك يمكن أن تخضع كلوريدات الحمض بسهولة للتحلل المائي بقاعدة مائية لإنتاج أيونات الكربوكسيل التي تخضع لمزيد من التحميض؛ لتوفير الأحماض الكربوكسيلية ذات الصلة، ومن ناحية أخرى تخضع الأنهيدريدات للتحلل المائي بالماء لإنتاج حمض معين، وهكذا يمكننا أن نلخص التحلل المائي لكلوريدات الحمض بالماء لإنتاج الأحماض الكربوكسيلية، حيث تخضع كلوريدات الحمض لتفاعل مع قاعدة ويؤدي التحمض الإضافي إلى حمض الكربوكسيل، كما يؤدي التحلل المائي لأنهيدريدات الحمض إلى تكوين أحماض كربوكسيلية.
تحضير الأحماض الكربوكسيلية من الإسترات
يؤدي التحلل المائي الحمضي للإسترات إلى تكوين الأحماض الكربوكسيلية، ومع ذلك فإنّ التحلل المائي للقاعدة ينتج كربوكسيلات يتبعه تحمض يؤدي إلى تكوين الأحماض الكربوكسيلية المقابلة، علاوةً على ذلك يتم إجراء التحلل المائي للإسترات باستخدام الأحماض المعدنية أو القلويات لإنتاج حمض الكربوكسيل.
