Karboksilna kislina
Karboksílne kislíne  so organske spojine, ki vsebujejo eno ali več karboksilnih skupin , ki se običajno pišejo kot . So donorji protonov (oddajajo vodikov H+ ion) in potemtakem sodijo med Brønsted-Lowryjeve kisline. Soli in anione karboksilnih kislin imenujemo karboksilati.

Najenostavnejše predstavnice karboksilnih kislin so alkanojske kisline s splošno formulo , v kateri je  vodik ali alkilni radikal.

Fizikalne lastnosti 

Karboksilne kisline so polarne spojine in tvorijo vodikove vezi. Pri visokih temperaturah izparijo. V plinski fazi se običajno nahajajo v dimerni obliki. Nižje karboksilne kisline z 1–5 ogljikovi atomi so zaradi velike polarnosti topne v vodi, z naraščanjem števila ogljikovih atomov pa njihova polarnost pada in postajajo vedno bolj hidrofobne. Višje kisline se zato bolje topijo v manj polarnih topilih, na primer v etrih in alkoholih.

Karboksilne kisline so šibke kisline, se pravi da v vodni raztopini le delno disociirajo na karboksilne in vodikove ione: 

Pri sobni temperaturi v vodni raztopini disociira samo 0,02 % ocetne kisline.

Stabilnost kisline 
Kislost karboksilnih kislin se lahko pojasni ali s stabilnostjo kisline ali s stabilnostjo konjugirane baze, za razlago pa se lahko uporabi ali induktivne ali resonančne pojave v  skupini.

Če se za razlago kislosti uporabi induktivne pojave, se kislost lahko razloži z dvema elektronegativnima kisikovima atomoma, ki odbijata elektronski oblak okoli vezi  in jo s tem oslabita. Šibka vez  zmanjša stabilnost molekule kisline. Vodikov atom je zato bolj stabilen in zlahka disociira v  ione. Ker je kislina nestabilna, je ravnotežje reakcije pomaknjeno v desno. 

Dodatni elektronegativni atomi ali atomske skupine, ki so vezani na kislino, na primer  ali , imajo podoben, vendar manjši vpliv. Prisotnost teh skupin poveča kislost zaradi induktivnega učinka. Primer: trikloroocetna kislina, ki ima tri  atome, je močnejša od mlečne kisline, ki ima eno –OH skupino, ta pa je močnejša od ocetne kisline, ki nima vezane nobene elektronegativne substituente.

Stabilnost konjugirane baze 

Kislost karboksilnih kislin se lahko pojasni tudi z resonančnimi pojavi. 

Z disociacijo karboksilne kisline nastane resonančno stabiliziran produkt, katerega negativni naboj je razdeljen oziroma delokaliziran med dva kisikova atoma. Vsaka vez  ima zato značilnosti tako imenovane delne dvojne vezi. Ker je konjugirana baza stabilna, je ravnotežje reakcije pomaknjeno v desno.

Spektroskopija 
Karboksilne kisline je najlaže identificirati z infrardečo spektroskopijo. Pri valovnih dolžinah od 1680 do 1725 cm-1 je prepoznavno raztezanje vezi C=O, pri 2500 do 3000 cm-1 pa raztezanje vezi O-H v karboksilni skupini. 

V spektroskopiji 1H JMR se na področju 10–13 μm prikaže vodik iz hidroksilne skupine. Vodik je pogosto nejasen ali celo neopazen in se zlahka zamenja s sledovi vode.

Nahajališča 
Karboksilne kisline, njihove soli in estri so zelo razširjeni naravni produkti. 

Nižje alifatske karboksilne kisline z ravnimi verigami, pa tudi tiste z do 18 ogljikovimi atomi, se proizvajajo tudi industrijsko. Ocetna kislina, na primer, se proizvaja iz metanola in ogljikovega monoksida, kisline z velikim številom ogljikovih atomov pa s hidrolizo trigliceridov iz rastlinskih in živalskih maščob. 

Ocetna kislina se proizvaja tudi s fermentacijo etanola in se kot kis uporablja izključno v prehrambeni industriji.

Sinteze

Industrijske sinteze 
 Z oksidacijo primarnih alkoholov in aldehidov z močnimi oksidanti, na primer h kalijevim dikromatom (), kromovo kislino (), kalijevim permanganatom () ali natrijevim kloritom ().
 Z oksidativnim cepljenjem olefinov z ozonolizo, kalijevim permanganatom ali kalijevim dikromatom. V karboksilne kisine se oksidirajo tudi vse alkilne skupine na benzenovem obroču, ne glede na dolžino verige. Na ta način se industrijsko pridobiva benzojeva kislina iz toluena.
 S hidrolizo nitrilov, estrov in amidov v kislem ali bazičnem mediju.
 Z delovanjem Grignardovega reagenta na ogljikov dioksid. Sinteza se v industriji ne uporablja.

Druge sinteze 
Karboksilne kisline se lahko sinetizirajo tudi z naslednjimi reakcijami:

 Z disproporcionacijo aldehidov v Canizzarovi reakciji.
 S prerazporeditvijo diketonov.
 S halogeniranjem in kasnejšo hidrolizo metil ketonov.
 S hidroformiliranjem in kasnejšo hidrolizo alkenov (Kochova reakcija).
 Manj pogoste so sinteze benzojskih kislin iz nitrobenzenov z von Richterjevo reakcijo in fenolov s Kolbe-Schmittovo reakcijo.

Reakcije 
 Karboksilne kisline tvorijo z bazami soli – karboksilate, v katerih je vodik iz hidroksilne skupine () v karboksilni skupini () zamenjan s kovinskim kationom. Primer: ocetna kislina reagira z natrijevim bikarbonatom, pri čemer nastanejo natrijev acetat, ogljikov dioksid in voda:

 V reakcijah z alkoholi in amini nastanejo estri oziroma amidi:

 Hidroksilna skupina v karboksilni skupini se obnaša podobno kot v alkoholih in fenolih in se v reakciji s tionil kloridom () substituira s klorom, pri čemer nastanejo acil kloridi:

 Karboksilna skupina ima zaradi keto-enolne tavtomerije na α-ogljikovem atomu nestabilen proton (), ki se zlahka substituira s halogenom (halogeniranje Hell-Volhard-Zelinsky):

 Arndt-Eistertova sinteza vrine na karboksilno kislino α–metilensko skupino in podaljša ogljikovo verigo za en C atom:

 Curtiusova prerazporeditev pretvori karboksilne kisline v izocianate:

 Schmidtova reakcija pretvori karboksilne kisline v amine:

 Hunsdieckerjeva reakcija pretvori karboksilne kisline v alifatske halogenide:

 Dakin-Westova reakcija pretvori aminokisline v ustrezne amino ketone:

 Barbier-Wielandova degradacija: α–metilenska skupina () v alifatskih karboksilnih kislinah se v nizu stopenjskih reakcij odcepi, tako da se veriga ogljikovih atomov skrajša.
 Adicija karboksilne skupine na neko spojino se imenuje karboksiliranje, eliminacija karboksilne skupine pa dekarboksiliranje. Tovrstne reakcije katalizirajo encimi karboksilaze (EC 6.4.1) in dekarbokslaze (EC 4.1.1.).

Nomenklatura in primeri 

Karboksilne kisline poimenujemo s pripono -ojska (npr. heksanojska kislina). Številne karboksilne kisline, zlasti tiste bolj znane, imajo tudi starejša trivialna imena, ki ne sledijo pravilom nomenklature; nekatera med njimi so se zelo uveljavila in se uporabljajo pogosteje kot IUPAC-imena (mravljična, ocetna, maslena kislina ...). 

Glavne skupine karboksilnih kislin so:
 nenasičene monokarboksilne kisline s kratkimi verigami: akrilna kislina (2-propenojska kislina, ), ki je surovina za sintezo poliakrilatov
 nasičene in nenasičene maščobne kisline s srednje dolgimi in dolgimi verigami s sodim številom ogljikovih atomov: palmitinska, stearinska, oleinska kislina...
 aminokisline – gradniki beljakovin: valin, fenilalanin ...
 ketokisline – biološko pomembne karboksilne kisline s keto skupino: piruvična, acetocetna kislina...
 aromatske karboksilne kisline: benzojska, salicilna kislina ...
 dikarboksilne kisline, ki vsebujejo dve karboksilni skupini: oksalna, malonska, jantarna...
 trikarboksilne kisline, ki vsebujejo tri karboksilne skupine: citronska, akonitinska kislina...
 α-hidroksikarboksilne kisline, ki imajo na ogljikovem atomu ob karboksilni skupini vezano hidroksilno skupino: mlečna kislina...

Reference 

Organske spojine
Funkcionalne skupine
Karboksílne kislíne so organske spojine , ki vsebujejo eno ali več karboksilnih skupin , ki se običajno pišejo kot \ . So donorji protonov ( oddajajo vodikov H+ ion ) in potemtakem sodijo med Brønsted - Lowryjeve kisline . Soli in anione karboksilnih kislin imenujemo karboksilati . Najenostavnejše predstavnice karboksilnih kislin so alkanojske kisline s splošno formulo , v kateri je vodik ali alkilni radikal . Fizikalne lastnosti Karboksilne kisline so polarne spojine in tvorijo vodikove vezi . Pri visokih temperaturah izparijo . V plinski fazi se običajno nahajajo v dimerni obliki . Nižje karboksilne kisline z5 ogljikovi atomi so zaradi velike polarnosti topne v vodi , z naraščanjem števila ogljikovih atomov pa njihova polarnost pada in postajajo vedno bolj hidrofobne . Višje kisline se zato bolje topijo v manj polarnih topilih , na primer v etrih in alkoholih . Karboksilne kisline so šibke kisline , se pravi da v vodni raztopini le delno disociirajo na karboksilne in vodikove ione : Pri sobni temperaturi v vodni raztopini disociira samo02 % ocetne kisline . Stabilnost kisline Kislost karboksilnih kislin se lahko pojasni ali s stabilnostjo kisline ali s stabilnostjo konjugirane baze , za razlago pa se lahko uporabi ali induktivne ali resonančne pojave v skupini . Če se za razlago kislosti uporabi induktivne pojave , se kislost lahko razloži z dvema elektronegativnima kisikovima atomoma , ki odbijata elektronski oblak okoli vezi in jo s tem oslabita . Šibka vez zmanjša stabilnost molekule kisline . Vodikov atom je zato bolj stabilen in zlahka disociira v ione . Ker je kislina nestabilna , je ravnotežje reakcije pomaknjeno v desno . Dodatni elektronegativni atomi ali atomske skupine , ki so vezani na kislino , na primer ali , imajo podoben , vendar manjši vpliv . Prisotnost teh skupin poveča kislost zaradi induktivnega učinka . Primer : trikloroocetna kislina , ki ima tri atome , je močnejša od mlečne kisline , ki ima eno –OH skupino , ta pa je močnejša od ocetne kisline , ki nima vezane nobene elektronegativne substituente . Stabilnost konjugirane baze Kislost karboksilnih kislin se lahko pojasni tudi z resonančnimi pojavi . Z disociacijo karboksilne kisline nastane resonančno stabiliziran produkt , katerega negativni naboj je razdeljen oziroma delokaliziran med dva kisikova atoma . Vsaka vez ima zato značilnosti tako imenovane delne dvojne vezi . Ker je konjugirana baza stabilna , je ravnotežje reakcije pomaknjeno v desno . Spektroskopija Karboksilne kisline je najlaže identificirati z infrardečo spektroskopijo . Pri valovnih dolžinah oddocm - 1 je prepoznavno raztezanje vezi C=O , pridocm - 1 pa raztezanje vezi O - H v karboksilni skupini . V spektroskopiji JMR se na področju13 μm prikaže vodik iz hidroksilne skupine . Vodik je pogosto nejasen ali celo neopazen in se zlahka zamenja s sledovi vode . Nahajališča Karboksilne kisline , njihove soli in estri so zelo razširjeni naravni produkti . Nižje alifatske karboksilne kisline z ravnimi verigami , pa tudi tiste z doogljikovimi atomi , se proizvajajo tudi industrijsko . Ocetna kislina , na primer , se proizvaja iz metanola in ogljikovega monoksida , kisline z velikim številom ogljikovih atomov pa s hidrolizo trigliceridov iz rastlinskih in živalskih maščob . Ocetna kislina se proizvaja tudi s fermentacijo etanola in se kot kis uporablja izključno v prehrambeni industriji . Sinteze Industrijske sinteze Z oksidacijo primarnih alkoholov in aldehidov z močnimi oksidanti , na primer h kalijevim dikromatom ( ) , kromovo kislino ( ) , kalijevim permanganatom ( ) ali natrijevim kloritom ( ) . Z oksidativnim cepljenjem olefinov z ozonolizo , kalijevim permanganatom ali kalijevim dikromatom . V karboksilne kisine se oksidirajo tudi vse alkilne skupine na benzenovem obroču , ne glede na dolžino verige . Na ta način se industrijsko pridobiva benzojeva kislina iz toluena . S hidrolizo nitrilov , estrov in amidov v kislem ali bazičnem mediju . Z delovanjem Grignardovega reagenta na ogljikov dioksid . Sinteza se v industriji ne uporablja . Druge sinteze Karboksilne kisline se lahko sinetizirajo tudi z naslednjimi reakcijami : Z disproporcionacijo aldehidov v Canizzarovi reakciji . S prerazporeditvijo diketonov . S halogeniranjem in kasnejšo hidrolizo metil ketonov . S hidroformiliranjem in kasnejšo hidrolizo alkenov ( Kochova reakcija ) . Manj pogoste so sinteze benzojskih kislin iz nitrobenzenov z von Richterjevo reakcijo in fenolov s Kolbe - Schmittovo reakcijo . Reakcije Karboksilne kisline tvorijo z bazami soli – karboksilate , v katerih je vodik iz hidroksilne skupine ( ) v karboksilni skupini ( ) zamenjan s kovinskim kationom . Primer : ocetna kislina reagira z natrijevim bikarbonatom , pri čemer nastanejo natrijev acetat , ogljikov dioksid in voda : V reakcijah z alkoholi in amini nastanejo estri oziroma amidi : Hidroksilna skupina v karboksilni skupini se obnaša podobno kot v alkoholih in fenolih in se v reakciji s tionil kloridom ( ) substituira s klorom , pri čemer nastanejo acil kloridi : Karboksilna skupina ima zaradi keto - enolne tavtomerije na α - ogljikovem atomu nestabilen proton ( ) , ki se zlahka substituira s halogenom ( halogeniranje Hell - Volhard - Zelinsky ) : Arndt - Eistertova sinteza vrine na karboksilno kislino α –metilensko skupino in podaljša ogljikovo verigo za en C atom : Curtiusova prerazporeditev pretvori karboksilne kisline v izocianate : Schmidtova reakcija pretvori karboksilne kisline v amine : Hunsdieckerjeva reakcija pretvori karboksilne kisline v alifatske halogenide : Dakin - Westova reakcija pretvori aminokisline v ustrezne amino ketone : Barbier - Wielandova degradacija : α –metilenska skupina ( ) v alifatskih karboksilnih kislinah se v nizu stopenjskih reakcij odcepi , tako da se veriga ogljikovih atomov skrajša . Adicija karboksilne skupine na neko spojino se imenuje karboksiliranje , eliminacija karboksilne skupine pa dekarboksiliranje . Tovrstne reakcije katalizirajo encimi karboksilaze ( EC4. 1) in dekarbokslaze ( EC1. 1. ) . Nomenklatura in primeri Karboksilne kisline poimenujemo s pripono - ojska ( npr. heksanojska kislina ) . Številne karboksilne kisline , zlasti tiste bolj znane , imajo tudi starejša trivialna imena , ki ne sledijo pravilom nomenklature ; nekatera med njimi so se zelo uveljavila in se uporabljajo pogosteje kot IUPAC - imena ( mravljična , ocetna , maslena kislina \ . . . ) . Glavne skupine karboksilnih kislin so : nenasičene monokarboksilne kisline s kratkimi verigami : akrilna kislinapropenojska kislina , ) , ki je surovina za sintezo poliakrilatov nasičene in nenasičene maščobne kisline s srednje dolgimi in dolgimi verigami s sodim številom ogljikovih atomov : palmitinska , stearinska , oleinska kislina . . . aminokisline – gradniki beljakovin : valin , fenilalanin \ . . . ketokisline – biološko pomembne karboksilne kisline s keto skupino : piruvična , acetocetna kislina . . . aromatske karboksilne kisline : benzojska , salicilna kislina \ . . . dikarboksilne kisline , ki vsebujejo dve karboksilni skupini : oksalna , malonska , jantarna . . . trikarboksilne kisline , ki vsebujejo tri karboksilne skupine : citronska , akonitinska kislina . . . α - hidroksikarboksilne kisline , ki imajo na ogljikovem atomu ob karboksilni skupini vezano hidroksilno skupino : mlečna kislina . . . Reference Organske spojine Funkcionalne skupine