الحموض الثنائية الكربوكسيل

حموض ثناييه كربوكسيل

Dicarboxylic acids - Acides dicarboxyliques

الحموض الثنائية الكربوكسيل

تشتق هذه الحموض من الأغوال المشبعة الثنائية الغول أي الغليكولات، وذلك بأكسدتها، وهي تحتوي على جذري كربوكسيل، ولها عدة أنواع وذلك بحسب بعد مجموعتي الكربوكسيل عن بعضهما من جهة، وبحسب كون الوظيفتين الحمضيتين مثبتتين على سلسلة لا دورية (مفتوحة) أو دورية (حلقية)، وفيما يأتي أهم هذه الأنواع:

أ - الحموض الثنائية الكربوكسيل - ألفا، وتكون مجموعتا الكربوكسيل فيها متجاورتين وأهمها حمض الحمّاض acide oxalique.

ب - الحموض الثنائية الكربوكسيل - بيتا، وتكون مجموعتا الكربوكسيل فيها مفصولتين بذرة كربون واحدة، وأهمها حمض المالونيك acide malonique.

جـ - الحموض الثنائية الكربوكسيل - غاما، وتكون مجموعتا الكربوكسيل فيها مفصولتين بذرتي كربون وتشمل حمض الكهرباء acide suceinique من الحموض اللادورية وحمض أورتوفتاليك acide o-phtalique من الحموض الدورية.

د - الحموض الثنائية الكربوكسيل - دلتا، وتكون مجموعتا الكربوكسيل فيها مفصولتين بثلاث ذرات من الكربون، وأهمها حمض الفلوتاريك من الحموض اللادورية، وحمض إيزوفتاليك من الحموض الدورية.

هـ - الحموض الثنائية الكربوكسيل وتكون مجموعتا الكربوكسيل فيها أكثر تباعداً مما سبق ومنها حمض الأديبيك acide adipique من الحموض اللادورية، وحمض بارافتاليك acide p-phtalique من الحموض الدورية.

تسميتها

تسمى هذه الحموض بإضافة اللاحقة دي أوييك dioïque (التي تعني ثنائي) إلى اسم الفحم الهدروجيني المقابل للحمض، فحمض الحمّاض مثلاً يدعى (إيتان دي أوييك) لأنه مشتق من الإيتان، وحمض المالونيك يدعى (بروبان دي أوييك) لأنه مشتق من البروبان، إلا أن هناك حموضاً متعددة تسمى بأسمائها الشائعة كحمض الغلوتاريك acide glutarique وحمض الحمّاض وغيرهما.

وجودها في الطبيعة

يصادف كثير من هذه الحموض في المملكة النباتية وأحياناً في المملكة الحيوانية وذلك إما حرة أو بشكل أملاح أو إسترات، ويمكن تحضيرها بالاصطناع بأكسدة مواد متعددة.

خواصها الفيزيائية والكيميائية

هي مواد معظمها مبلور، تنصهر بأعلى من الدرجة 100 ْ سلزيوس، والتي لا يزيد عدد ذرات الكربون فيها على 10، ذوّابة في الماء المغلي والغول، وتنقص نسبة انحلالها في الماء بازدياد وزنها الجزيئي، وتنقص شدة حموضتها بزيادة بُعْد مجموعتي الكربوكسيل فيها عن بعضهما، وهي تكوِّن مع القلويات أملاحاً ذوابة في الماء.

وتختلف صفاتها الكيميائية بحسب موضع مجموعتي الكربوكسيل فيها، فحمض الحمّاض مثلاً يتحلل بتأثير الحرارة إلى غاز الفحم وحمض النمل acide formique الذي يتحلل بدوره إلى أكسيد الكربون وماء:

ويفقد حمض المالونيك بالتسخين غاز الكربون متحولاً إلى حمض وحيد الكربوكسيل:

أما الحموض الثنائية الحمض من النوع غاما ودلتا (حمض الكهرباء وحمض الغلوتاريك مثلاً) فتفقد بالتسخين جزيء ماء وتتحول إلى بلا ماء حمض:

وأما إذا كانت مجموعتا الكربوكسيل مفصولتين بأكثر من (3) ذرات كربون فإن الحمض لا يتفكك بالحرارة كحمض الأديبيك مثلاً الذي يتقطر دون أن يتفكك. وتكوِّن الحموض الثنائية الكربوكسيل نوعين من الأملاح أحدهما معتدل والثاني حامض، كما أنها يمكن أن تكوّن إسترات وحيدة أو مضاعفة.

أنواعها

تشمل الحموض الثنائية الكربوكسيل ثلاث زمر هي الحموض الثنائية الكربوكسيل المشبعة والحموض الثنائية الكربوكسيل غير المشبعة والحموض الثنائية الكربوكسيل الدورية (الحلقية).

أ - الحموض الثنائية الكربوكسيل المشبعة: أهم هذه الحموض حمض الحماض وحمض المالونيك وحمض الكهرباء وحمض الغلوتاريك وحمض الأديبيك.

1 ـ حمض الحماض: صيغته COOH .COOH,2H₂O، استحصل أول مرة من قبل الكيميائي شيل Sheele عام 1776، وهو يوجد في كثير من النباتات كنبات الحمّاض rumex وجذر الفاليريان والجانسيان وقشر القرفة وثمار البندورة، ويحضر بإحدى الطرائق الآتية:

1) بأكسدة السكاروز بحمض الآزوت بوجود أكسيد الفاناديوم وسيطاً:

2) بأكسدة السلولوز بالقلويات الكثيفة بدرجة (200-250 ْ) فيتحول السلولوز إلى حمّاضات oxalate القلوي التي تترسب بحالة حمّاضات الكلسيوم ثم يحرّر حمض الحماض من هذه الأخيرة بحمض الكبريت.

3) بتسخين نملات formiate الصوديوم لدرجة 360 درجة مئوية إما وحدها أو بوجود أثر من أحد القلويات فتتحول إلى حماضات القلوي وينطلق الهدروجين:

ويحرر حمض الحماض من الحماضات الناتجة بحمض الكبريت.

4) بإمرار أكسيد الكربون الجاف على معدن الصوديوم بدرجة 300 درجة مئوية.

ويحرر حمض الحماض من الحماضات الناتجة بحمض الكبريت.

صفاته الفيزيائية والكيميائية: هو جسم مبلور أبيض، عديم الرائحة، طعمه حامض، يتبلور مع جزيئين من الماء، ولا يتزهر. ويفقد ماءه في الهواء الجاف اعتباراً من الدرجة 20 ْ؛ وينصهر بدرجة 101 ْ أما شكله اللامائي فينصهر بدرجة 189.5 ْ. وهو ذواب في الماء والغول، وانحلاله قليل في الإتير. يتحلل حمض الحماض بتسخينه لدرجة عالية من الحرارة إلى مزيج من غاز الفحم وأوكسيد الفحم، وإذا سخن مع حمض الكبريت فإنه يعاني التحلل نفسه، ويتأكسد بتأثير فوق منغنات البوتاسيوم MnO₄K بوجود حمض الكبريت فيتحول إلى غاز الفحم وماء بحسب التفاعل:

ولهذا الحمض أملاح معتدلة وحامضة، وأملاحه مع القلويات هي وحدها الذوابة في الماء.

2 ـ حمض المالونيك: صيغته ويدعى (بروبان دي أوييك) وهو يوجد في الشوندر، ويحضر بمعالجة حمض الخل الكلور بسيانور البوتاسيوم فيتحول الحمض المذكور إلى حمض سياناسيتيك acide cyanacetique وإذا عُرِّض هذا للحلمهة hydrolyse في وسط حمض يتحول إلى حمض المالونيك:

صفاته: هو  بلورات بيضاء ذوابة في الماء والغول، كثافته 1.63. ينصهر في درجة 135  ْ وإذا سخن إلى أعلى من درجة انصهاره يتحلل إلى غاز الفحم وحمض الخل:

وإذا سخن مع بلا ماء حمض الفسفور P₂O₅ لدرجة 150 ْ تقريباً فإنه يفقد جزيئين من الماء ويتحول إلى تحت أكسيد الكربون sous oxyde de carbone وهو سائل رجراج ذو رائحة واخزة.

3 ـ حمض الكهرباء: صيغته COOH .CH₂ .CH₂ .COOH، يصادف هذا الحمض في العنبر الأصفر succin jaune وفي اللينيت lignite كما يوجد في عدة نباتات (الخس - العنب - الفاصولياء الخضراء - الخشخاش) وفي كثير من الأعضاء الحيوانية (الغدة الدرقية - الغدة السعترية - الطحال).

يحضر بطرائق متعددة منها:

1) معالجة الإيتان الثنائي البروم بسيانور البوتاسيوم ثم حلمهة المركّب الناتج:

2) هدرجة حمض المالئيك بوجود النيكل وسيطاً:

3) إرجاع حمض الطرطير acide tartrique وذلك بعرض محول طرطرات الأمونيوم للاختمار بخمائر خاصة فيحصل على مزيج من حمض الكهرباء وحمض الخل، وحينما ينتهي التفاعل يُغلى السائل مع الكلس ثم يرشح وهو حار وتترك الرُشاحة filtrat لتبرد فتتبلور سوكسينات الكلسيوم فتنفصل وتعالج بحمض الكبريت لتحرير حمض الكهرباء.

صفاته: هو جسم مبلور أبيض، طعمه حامض، كثافته 1.56غ/سم³، ينحل في الماء وفي الغول. إذا سخن لدرجة 235  ْ فإنه يتحول إلى بلا ماء حمض الكهرباء. يقاوم هذا الحمض تأثير المؤكسدات كحمض الآزوت وفوق منغنات البوتاس MnO₄K، ويكوّن باتحاده مع القلويات أملاحاً معتدلة أو حامضة، ويستعمل في صناعة الأصبغة والبرنيق[ر] vernis.

4 ـ حمض الغلوتاريك: صيغته COOH .CH₂ .CH₂ .CH₂ .COOH، يوجد في الشوندر إلى جانب حمض المالونيك، ويحضر صناعياً بأكسدة البنتان الحلقي cyclo pentane بحمض الآزوت بوجود أكسيد الفاناديوم:

وهو جسم مبلور ينصهر بدرجة 97-98  ْس، كثافته 1.429غ/سم³.

5 ـ حمض الأديبيك: صيغته HOOC.(CH₂)₄.COOH، يوجد في عصير الشوندر ويحضر صناعياً بأكسدة الهكزانول الحلقي أو الهكزانون الحلقي أو السِكلوهكزنات بحمض الآزوت بدرجة 30-40  ْ مئوية.

وهو جسم مبلور ينصهر بدرجة 153ْ س. يستعمل في صناعة بعض المحضّرات الغذائية بدلاً عن حمض الطرطير لأنه أرخص ثمناً من هذا الأخير ولا يجذب الرطوبة وليس له أي تأثير ضار. وقد ازدادت أهمية حمض الأديبيك كثيراً بعد الحرب العالمية الثانية إذ أن نتريل حمض الأديبيك يمكن أن يُحوَّل بالهدرجة إلى هكزاميتيلين دي آمين H₂N.(CH₂) 6NH₂ وبتـكثيف هذا الأخير مع حمض الأديبيك يُحصل على الألياف التركيبية المسمـاة بولي أميد polyamide أي النايلون nylon.

ب ـ الحموض الثنائية الكربوكسيل غير المشبعة: أهم هذه الحموض حمض المالئيك acide maleique وحمض الفوماريك acide fumarique وهما متماثلان في التركيب أولهما هو المماكب المقرون isomére cis والثاني هو المماكب المفروق isomére trans.

ومن صفات هذه الحموض أنها تبدي تفاعلات انضمام مع أجسام متعددة فهي تثبت الهدروجين والهالوجينات والنشادر والأمينات.

1 ـ حمض الفوماريك: يوجد في كثير من النباتات وخاصة منها أشنة إيسلندا Lichen d’Islande وبعض الفطور. يحضر من حمض الكهرباء الوحيد البروم بتسخينه مع محلول الصود الممدد:

وهو بلورات أو صفيحات إبرية، كثافته 1.625غ/سم³، يتصعد بدرجة 200 ْ. وهو قليل الانحلال في الماء، وينحل في الكلوروفورم وفي البنزن. يستعمل بدلاً عن حمض الطرطير في صناعة بعض المحضرات الغذائية، ويستعمل في دباغة الجلود، وله تأثير مضاد للتأكسد.

2 ـ حمض المالئيك: يحضر بتسخين حمض التفاح acide malique لدرجة 250 ْمئوية فيتحول إلى بلا ماء حمض المالئيك، وهذا يتحول باتحاده مع الماء إلى حمض المالئيك.

وهو بلورات عديمة اللون، كثافته 1.59غ/سم³، وينصهر بدرجة 250 ْ مئوية.

وهو ذواب في الماء بسهولة وكذلك في الغول. وهو أشد حموضة وأشد سمية من حمض الفوماريك. يستعمل في صناعة الألكيدات وفي صبغ الجلود ولتأخير زنخ الدُسُم.

جـ ـ الحموض الثنائية الكربوكسيل الدورية (الحلقية): أكثر حموض هذه الزمرة شيوعاً هو حمض الفتاليك acide phtalique، ولهذا الحمض ثلاثة أنواع هي حمض أورتوفتاليك وحمض ميتافتاليك أي إيزوفتاليك وحمض بارافتاليك أي تِرِفتاليك.

1 ـ الحمض أورتوفتاليك: يحضر هذا الحمض بأكسدة النفتلين naphtaline أو الأورتوكسيلين  O-xylène بأكسجين الهواء بوجود وسيط هو أكسيد الفاناديوم V₂O₅ وبدرجة 350-400 درجة مئوية؛ ويمكن تحضيره أيضاً بأكسدة النفتلين بحمض الكبريت بدرجة 400 درجة مئوية بوجود قليل من الزئبق وأكسيد الفاناديوم، ويحصل في كلتا الحالتين على مزيج من حمض أورتوفتاليك وبلا ماء حمض الفتاليك.

إن بلا ماء حمض الفتاليك أكثر أهمية من حمض الفتاليك نفسه، وهو جسم مبلور، ينصهر بدرجة 130 درجة مئوية، ويؤثر في الأغوال فيكون إسترات وحيدة:

ويكوِّن بلا ماء حمض الفتاليك مع الفِنولات والفنولات المضاعفة - ميتا مواد ملونة (فتالئينات - فلوريسئين - رودامين) ويكوِّن مع النشادر حمض الفتالاميك ثم الفتاليميد.

ويتحول حمض الفتالاميك بتأثير مزيج من البروم مع البوتاس إلى حمض الأنتراينليك acide anthranilique المستعمل في صناعة العطور والملونات، أما الفتاليميد فيستعمل في تحضير الأمينات الأولية. ويكوِّن بلا ماء حمض الفتاليك مع البنزن، بوجود المجففات الشديدة، الأنتراكينون الذي يعدّ أساساً لتحضير ملوِّنات هامة.

2 ـ حمض تِرِفتاليكacide téréphtalique : أطلق على هذا الحمض هذا الاسم لأنه عزل أول مرة حمض الأنترانيليك من زيت التربنتين؛ ولهذا الحمض أهمية صناعية (الحمض أمينو بنزوئيك) كبيرة لأنه يعد مادة أولية في صناعة خيوط البولي إيستر polyester.

يحضر هذا الحمض بأكسدة الباراكسيلن P-Xyléne، وهو بلورات عديمة اللون، قليلة الانحلال في الماء وفي المذيبات العضوية، ويكوِّن بتكثيفه مع الإيتيلين غليكول الألياف النسيجية التركيبية التي يطلق عليها اسم (بولي إستر).

راتب محملجي 

ـ عز الدين الزين، الكيمياء الصيدلانية (مطبوعات جامعة دمشق).

ـ صلاح الدين يحياوي، الكيمياء العضوية (مطبوعات جامعة دمشق).

- Victor Grignard, Chimie organique (Masson, Paris).

- P. Arnaud, Cours de chimie organique (Gauthier-Villars-Paris).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلدالثامن

رقم الصفحة ضمن المجلد : 591

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية