Напишите уравнение специфической реакции, протекающей при нагревании В-оксимасляной кислоты, а также реакции ее окисления

Задание связано с органической химией. Конкретная тема этого задания — это свойства карбоновых кислот и их производных (функциональные производные карбоновых кислот).

Разберём его по частям:

1. В-оксимасляная кислота — это 4-гидроксибутановая кислота (или β-гидроксибутановая кислота), имеющая формулу \( \text{HOCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COOH} \).

I. Уравнение реакции при нагревании

При нагревании β-оксимасляная кислота дегидратируется, то есть теряет молекулу воды. Протекает внутримолекулярная дегидратация, в результате которой происходит образование кратной связи между атомами углерода — образуется ненасыщенная кислота. Этот процесс часто называется реакцией внутримолекулярной дегидратации гидроксикарбоновых кислот или реакцией спиртового брожения.

\[ \text{HO-}(CH_2)_3\text{-COOH} \xrightarrow{\text{нагревание}} H_2O + CH_2=CH\text{-COOH} \]

Продукт реакции: кротоновая кислота (бутеновая кислота, CH₂=CH-CH₂-COOH). В данном случае β-оксимасляная кислота превращается в кротоновую кислоту.

II. Реакция окисления

При мягком окислении β-оксимасляной кислоты можно получить в зависимости от окислителя разные продукты:

• При использовании щелочного раствора перманганата калия (KMnO₄) происходит разрыв углеродной цепи и образование карбоновых кислот. Окисление β-оксимасляной кислоты приводит к образованию уксусной кислоты и щавелевой кислоты (COOH-COOH):

\[ HOCH_2CH_2CH_2COOH + [O] \xrightarrow{\text{KMnO}_4} CH₃COOH + HOOC-COOH \]

Названия продуктов:

• Кротоновая кислота (бутеновая кислота) — продукт дегидратации.
• Уксусная кислота — продукт окисления.
• Щавелевая кислота (оксалат) — продукт окисления (также).

Таким образом, были рассмотрены два процесса: внутримолекулярная дегидратация при нагревании и окисление до получения соответствующих кислот.

Обобщение:

• Специфическая реакция — дегидратация при нагревании: β-оксимасляная кислота → кротоновая кислота.
• Окисление — β-оксимасляная кислота окисляется до уксусной кислоты и щавелевой кислоты.