羧酸及其衍生物
合集下载
有机化学 第九章 羧酸及其衍生物取代酸
RCOOH..第九章 羧酸及其衍生物和取代酸（一COOH ）官能团的化合物，一元饱和脂肪羧酸的通式为C n H 2n O 2 。
羧基中的羟基被其它原子或基团取代的产物称为羧酸衍生物（如酰卤、酸酐、酯、酰胺等），羧酸烃基上的氢原子被其他原子或基团取代的产物称为取代酸（如卤代酸、羟基酸、羰基酸、氨基酸等）。
羧酸是许多有机化合物氧化的最终产物，常以盐和酯的形式广泛存在于自然界，许多羧酸在生物体的代谢过程中起着重要作用。
羧酸对于人们的日常生活非常重要，也是重要的化工原料和有机合成中间体。
§9-1 羧酸一、羧酸的结构、分类和命名 1、羧酸的结构在羧酸分子中，羧基碳原子是sp 2杂化的，其未参与杂化的p 轨道与一个氧原子的p 轨道形成C=O 中的π键，而羧基中羟基氧原子上的未共用电子对与羧基中的C=O 形成p -π共轭体系，从而使羟基氧原子上的电子向C=O 转移，结果使C=O 和C —O 的键长趋于平均化。
X 光衍射测定结果表明：甲酸分子中C=O 的键长（0.123 nm ）比醛、酮分子中C=O 的键长（0.120nm ）略长，而C —O 的键长（0.136nm ）比醇分子中C —O 的键长（0.143nm ）稍短。
RCOOH羧基上的p -π共轭示意图2、羧酸的分类和命名 2.1．羧酸的分类根据分子中烃基的结构，可把羧酸分为脂肪羧酸（饱和脂肪羧酸和不饱和脂肪羧酸）、脂环羧酸（饱和脂环羧酸和不饱和脂环羧酸）、芳香羧酸等；根据分子中羧基的数目，又可把羧酸分为一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸等。
例如：或OOCOOcCOOHHOOC HOOC CH 2COOHCH 2COOHCH 2HOOC CH 3CH C H C OOHCOOH HOOC脂肪羧酸 一元羧酸 脂环羧酸 芳香羧酸二元羧酸多元羧酸2.2．羧酸的命名羧酸的命名方法有俗名和系统命名两种。
俗名是根据羧酸的最初来源的命名。
在下面的举例中，括号中的名称即为该羧酸的俗名。
华中科技大学有机化学第十二章 羧酸及其衍生物
Kochi反应便宜，对一级，二级，三级卤化烷的产率均好。
10.3 羧酸的合成反应
1. 烯或炔烃的氧化。
2. 醇或醛的氧化。 3. 烷基苯的侧链氧化。 4. 甲基酮的氧化(卤仿反应)。 5. 腈化合物的水解。 6. 格氏试剂与二氧化碳反应。 7. 苯酚钠盐与二氧化碳反应。
9.4 羧酸衍生物的结构与命名 1.羧酸衍生物的结构 羧酸衍生物的结构通式为RCOL （L＝ OR , NH2, NHR , NR2, X, OCOR等)．这些化合物都具有酰基(RCO)，因此又称酰基化合物．它们的 结构与羧酸相似，都具有羰基的键。并与L的一对未共用电子共扼．其电 子共轭与共振式如下：
丁二酸和戊二酸在单独加热或与乙酐共热时脱水生成环酐己二酸和庚二酸受热时同时发生脱水和脱羧生成较为稳定的失羧卤化将羧酸与ago反应得羧酸的银盐然后加等摩尔的溴或碘在无水四氯化碳中回流即可失羧得到溴代或碘代烷hunsdiecker反应
第十二章 羧酸及其衍生物
分子中含有羧基(-COOH，carboxyI group)的化合物叫做羧酸 (carboxyIic acid)。羧基是羧酸的官能团，除甲酸(HCOOH)外，羧酸 可看作是烃分子中的氢原子被羧基取代的产物。
生成酸酐的反应机理是一分子羧酸对另一分子羧酸的亲核加成-消去反应
3．生成酯 羧酸和醇或在强酸(硫酸，对甲苯磺酸等)催化下分子间脱水生成酯， 这个反应叫做酯化反应(esterification)。 酯化反应是可逆反应。为了提高产率，一般采用的方法是增加某 一种反应物的用量，或不断从体系中移去某一种产物。 实验证明，羧酸酯化时生成的水分子中的氧原子一般是来自羧酸 的羟基。例如，用同位素标记的醇与羧酸反应，其结果是同位素标记 的氧原子留在酯分子中。
六、二元羧酸受热的反应 二元羧酸受热易脱水、脱羧，生成产物的结构取决于两个 羧基的相对位置。无水草酸在加热时脱羧生成甲酸。
有机化学：12 羧酸及羧酸衍生物
-
C
+
O C O
H
(二)羧基上羟基的取代反应
O 酰卤 O 酸酐 O O 酯 O 酰胺 R C X R C O C R R C O R R C NH2(R)
1.成酯反应
O R C OH + H OR' H
+
O R C OR' + H2O
称酯化反应 反应特点：用酸做催化剂，反应可逆，速率慢
1.成酯反应
(1)诱导效应
HCOOH > CH3COOH > CH3CH2COOH
pKa 3.77 4.76 4.88
(一)酸性
如：卤素的位置——越靠近羧基影响越大
CH3CH2CHCOOH Cl
CH3CHCH2COOH CH2CH2CH2COOH Cl Cl
pKa
2.86
4.41
4.70
卤素的数目——越多，酸性越强
RCH2COOH + RCHCOX
X RCHCOOH
X X 该反应称为赫尔-佛尔哈德-泽林斯基(Hell-VolhardZelinsky)反应。 α-位如果还有H，可以进一步发生卤代反应，直至 所有α-H全部反应完。
问：
COOH CH3COOH 1 COOH 2 H2C COOH COOH 3
CH3COOH+SOCl2
pKa
4.20
3.83
4.09
4.10
2.电子效应的影响
邻位取代：
C和 I 都发挥作用，还有空间效应，情况复杂。
除氨基外，-X、-CH3、-OH、NO2酸性都比间 位或对位取代的强。邻位有取代时，羧基与 苯环不共平面，苯环电子云向羧基偏移少。
C
+
O C O
H
(二)羧基上羟基的取代反应
O 酰卤 O 酸酐 O O 酯 O 酰胺 R C X R C O C R R C O R R C NH2(R)
1.成酯反应
O R C OH + H OR' H
+
O R C OR' + H2O
称酯化反应 反应特点：用酸做催化剂，反应可逆，速率慢
1.成酯反应
(1)诱导效应
HCOOH > CH3COOH > CH3CH2COOH
pKa 3.77 4.76 4.88
(一)酸性
如：卤素的位置——越靠近羧基影响越大
CH3CH2CHCOOH Cl
CH3CHCH2COOH CH2CH2CH2COOH Cl Cl
pKa
2.86
4.41
4.70
卤素的数目——越多，酸性越强
RCH2COOH + RCHCOX
X RCHCOOH
X X 该反应称为赫尔-佛尔哈德-泽林斯基(Hell-VolhardZelinsky)反应。 α-位如果还有H，可以进一步发生卤代反应，直至 所有α-H全部反应完。
问：
COOH CH3COOH 1 COOH 2 H2C COOH COOH 3
CH3COOH+SOCl2
pKa
4.20
3.83
4.09
4.10
2.电子效应的影响
邻位取代：
C和 I 都发挥作用，还有空间效应，情况复杂。
除氨基外，-X、-CH3、-OH、NO2酸性都比间 位或对位取代的强。邻位有取代时，羧基与 苯环不共平面，苯环电子云向羧基偏移少。
有机化学-羧酸及其衍生物
O CH3OC
O
H+
COCH3 + 2HOCH2CH2OH -2CH3OH
酯交换
O
O
O HOCH2CH2 OC
O
CH3OC
COCH3
COCH2CH2OH
HOCH2CH2OH
酯交换
O
O
C
C OCH2CH2O n n=80100
( 涤纶 )
16
4、酰胺的反应
酰胺的反应活性更小，需在酸或碱催化下长时间
加热回流才能水解
O
或 其它试剂
R CH
醛
水解反应 醇解反应 胺解反应
还原反应
11
1、酰氯的取代反应
H—OH O
R—C—Cl + H—OR'
H—NH2
O
R—C—OH O
HCl 水解
R—C—OR' + HCl 醇解
O
R—C—NH2 NH4Cl 氨解
(酰氯活性大是个优良的酰基化试剂)
O CH3CCl + CH3CH2CH2OH
RCH2
O CX
O
O
RCH2 C O C R
O RCH2 C OR'CH C
H
有弱酸性
可加成至 饱和
L
可被亲核 试剂取代
L: 离去基团 (Leaving group)
9
一、羧酸衍生物的取代反应
这类反应是羧酸衍生物与羧酸、以及羧酸衍生物 之间的相互转化。
O RCL
HOH
R C OH
RCOOH
OO
O
RC O C R HOR'
R C OR' RCOOH
第十章 羧酸及其衍生物
O CH3C OH
+ H OC2H5
18
H
+
O CH3C
18
OC2H5 + H2O
酰氧断裂
12
O CH3C OH
:OH
+H
+
OH CH3C OH 加成
-H2O
HOC2H5
OH CH3 C OH HOC2H5
OH CH3 C OC2H5
: : : : : : : :
质子迁 移
-H+
O CH3 C OC2H5
1
I 羧酸
一,结构 烃基与羧基相连的物质叫羧酸:一元羧酸通式为 RCOOH;羧基( COOH)就是羧酸的官能团 RCOOH;羧基(-COOH)就是羧酸的官能团. 就是羧酸的官能团.
O
ห้องสมุดไป่ตู้
中碳为SP 杂化, OH 中碳为SP2 杂化,氧原子与羰基双键间存 在着P― 共扼.由于共扼, P―л 在着P―л共扼.由于共扼,使羧基中的羰基失去了典 型的羰基的性质(如不与NH OH作用 作用) 型的羰基的性质(如不与NH2OH作用);―OH 氧原 子上的电子云向羰基偏移,这有利于―OH氢的离解 氢的离解. 子上的电子云向羰基偏移,这有利于―OH氢的离解.
14
Br2 / P
(2)芳香环的取代反应 (2)芳香环的取代反应
COOH Br2 FeBr3
COOH
Br
5. 二元羧酸的受热反应
乙 二 酸 HOOCCOOH 丙 二 酸 HOOCCH 2COOH 丁二酸 CH 2 COOH CH 2 COOH 戊 二 酸 CH 2 CH 2COOH CH 2COOH
CH 3 COOH + C 2H 5 OH : 1 1 1 : 10
+ H OC2H5
18
H
+
O CH3C
18
OC2H5 + H2O
酰氧断裂
12
O CH3C OH
:OH
+H
+
OH CH3C OH 加成
-H2O
HOC2H5
OH CH3 C OH HOC2H5
OH CH3 C OC2H5
: : : : : : : :
质子迁 移
-H+
O CH3 C OC2H5
1
I 羧酸
一,结构 烃基与羧基相连的物质叫羧酸:一元羧酸通式为 RCOOH;羧基( COOH)就是羧酸的官能团 RCOOH;羧基(-COOH)就是羧酸的官能团. 就是羧酸的官能团.
O
ห้องสมุดไป่ตู้
中碳为SP 杂化, OH 中碳为SP2 杂化,氧原子与羰基双键间存 在着P― 共扼.由于共扼, P―л 在着P―л共扼.由于共扼,使羧基中的羰基失去了典 型的羰基的性质(如不与NH OH作用 作用) 型的羰基的性质(如不与NH2OH作用);―OH 氧原 子上的电子云向羰基偏移,这有利于―OH氢的离解 氢的离解. 子上的电子云向羰基偏移,这有利于―OH氢的离解.
14
Br2 / P
(2)芳香环的取代反应 (2)芳香环的取代反应
COOH Br2 FeBr3
COOH
Br
5. 二元羧酸的受热反应
乙 二 酸 HOOCCOOH 丙 二 酸 HOOCCH 2COOH 丁二酸 CH 2 COOH CH 2 COOH 戊 二 酸 CH 2 CH 2COOH CH 2COOH
CH 3 COOH + C 2H 5 OH : 1 1 1 : 10
有机化学羧酸及其衍生物
Chapter 9 羧酸及其衍生物
Organic Chemistry
Ⅰ羧酸
一、羧酸、羧基的结构 1）羧酸：
H
C O
OH
R
C O
OH
Ar C O
OH
Organic Chemistry
Chapter 9 羧酸及其衍生物
2）羧基的结构：
C O
R
Organic Chemistry
OH
O
..
R C O H
形式上看，羧基由羰基和羟基组成。羟基氧原子的未共用电子对所 占据的 p轨道和羰基的 π键形成 p-π共轭。羟基氧上电子云密度有所 降低，羰基碳上电子云密度有所升高。因此，羧酸中羰基对亲核试 剂的活性降低，不利于HCN等亲核试剂反应。 Organic Chemistry
对于含不饱和键的不饱和羧酸则取包括羧基和不饱和键的最长碳链为主链称某烯酸并注明不饱和键的位置命名含脂碳环羧酸和芳香羧酸时则把脂碳环和芳环当作取代基choh3乙基己酸3丙基4戊烯酸coohchcoohchcoohcoohcooh乙基丙二酸邻苯二甲酸环戊基甲酸四物理性质羧酸的沸点比相近分子质量的其它有机物要高
3—丙基—4—戊烯酸
COOH
COOH
乙基丙二酸
环戊基甲酸
邻苯二甲酸
Organic Chemistry
Chapter 9 羧酸及其衍生物
四、物理性质
羧酸的沸点比相近分子质量的其它有机物要高： 乙 丙 酸（60）：117.9℃ 醛（58）： 48.8℃ 8 ℃
Organic Chemistry
正丙醇（60）： 97.4℃ 甲乙醚（60）：
味道 沸点
酰氯和酸酐都对粘膜有刺激性，酯有香味。 酰氯、酸酐和酯由于不能形成氢键，熔沸点与分子量相近
Organic Chemistry
Ⅰ羧酸
一、羧酸、羧基的结构 1）羧酸：
H
C O
OH
R
C O
OH
Ar C O
OH
Organic Chemistry
Chapter 9 羧酸及其衍生物
2）羧基的结构：
C O
R
Organic Chemistry
OH
O
..
R C O H
形式上看，羧基由羰基和羟基组成。羟基氧原子的未共用电子对所 占据的 p轨道和羰基的 π键形成 p-π共轭。羟基氧上电子云密度有所 降低，羰基碳上电子云密度有所升高。因此，羧酸中羰基对亲核试 剂的活性降低，不利于HCN等亲核试剂反应。 Organic Chemistry
对于含不饱和键的不饱和羧酸则取包括羧基和不饱和键的最长碳链为主链称某烯酸并注明不饱和键的位置命名含脂碳环羧酸和芳香羧酸时则把脂碳环和芳环当作取代基choh3乙基己酸3丙基4戊烯酸coohchcoohchcoohcoohcooh乙基丙二酸邻苯二甲酸环戊基甲酸四物理性质羧酸的沸点比相近分子质量的其它有机物要高
3—丙基—4—戊烯酸
COOH
COOH
乙基丙二酸
环戊基甲酸
邻苯二甲酸
Organic Chemistry
Chapter 9 羧酸及其衍生物
四、物理性质
羧酸的沸点比相近分子质量的其它有机物要高： 乙 丙 酸（60）：117.9℃ 醛（58）： 48.8℃ 8 ℃
Organic Chemistry
正丙醇（60）： 97.4℃ 甲乙醚（60）：
味道 沸点
酰氯和酸酐都对粘膜有刺激性，酯有香味。 酰氯、酸酐和酯由于不能形成氢键，熔沸点与分子量相近
羧酸及羧酸衍生物
R'OH
水解
（1）反应特点:
+ RCOOR' H2O
① 反应可逆(酯化和水解都不能进行完全)。
② 反应速度慢，催化剂同时加速酯化和水解反应。
增大产率：① 增加反应物； ② 减少生成物。
（2）反应历程: ① 伯、仲醇：亲核加成—消除历程 醇中羟基上的氢与羧酸中的羟基结合脱水生成 酯，反应中羧酸的酰氧键断裂。
沸点(162℃)
O
+ R C OH SOCl2
沸点(79℃)
O
+ R C Cl POCl3 制备高沸点酰氯
沸点(107℃)
O
+ + R C Cl SO2 HCl
两种情况均适用
生成酰卤的反应历程
R
O
-HCl
C OH + PCl3
R
O CO
PCl2
Cl- R
O C
O PCl2
b.p. 75℃
Cl
O R C Cl + HO PCl2
攻酰基碳而发生酯化。
O
O
O
+O
+
C-OH
C-OH2
+C
C
CH3
CH3 H2SO4(浓) CH3
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3OH CH3
CH3
OH C-O+ CCHH33
-H+ CH3
CH3
O C-OCH3
CH3
CH3
78%
CH3
CH3
（3）羧酸和醇的结构对酯化反应速率的影响 ① 羧酸α-C上支链愈多，基团愈大，酯化反应 速率愈慢。
水解
（1）反应特点:
+ RCOOR' H2O
① 反应可逆(酯化和水解都不能进行完全)。
② 反应速度慢，催化剂同时加速酯化和水解反应。
增大产率：① 增加反应物； ② 减少生成物。
（2）反应历程: ① 伯、仲醇：亲核加成—消除历程 醇中羟基上的氢与羧酸中的羟基结合脱水生成 酯，反应中羧酸的酰氧键断裂。
沸点(162℃)
O
+ R C OH SOCl2
沸点(79℃)
O
+ R C Cl POCl3 制备高沸点酰氯
沸点(107℃)
O
+ + R C Cl SO2 HCl
两种情况均适用
生成酰卤的反应历程
R
O
-HCl
C OH + PCl3
R
O CO
PCl2
Cl- R
O C
O PCl2
b.p. 75℃
Cl
O R C Cl + HO PCl2
攻酰基碳而发生酯化。
O
O
O
+O
+
C-OH
C-OH2
+C
C
CH3
CH3 H2SO4(浓) CH3
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3OH CH3
CH3
OH C-O+ CCHH33
-H+ CH3
CH3
O C-OCH3
CH3
CH3
78%
CH3
CH3
（3）羧酸和醇的结构对酯化反应速率的影响 ① 羧酸α-C上支链愈多，基团愈大，酯化反应 速率愈慢。
羧酸及其衍生物
羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物Ⅰ 目的要求羧酸是含有羧基(―COOH)的含氧有机化合物，我们平常所说的有机酸就是指的这类化合物。
所谓羧酸衍生物，包括的化合物种类很多，诸如羧酸盐类、酰卤类、酯类(包括内酯、交酯、聚酯等)、酸酐类、酰胺类(包括酰亚胺、内酰胺)等都是羧酸衍生物，有人甚至把腈类也包括在羧酸衍生物的范围之内。
其实，比较常见的而又比较重要的是酰卤、酸酐、酯和酰胺这四类化合物。
羧酸盐与一般无机酸盐在键价类型上没大区别，不作专门介绍。
至于腈类，将放在含氮化合物中加以介绍。
这四类化合物都是羧酸分子中，因酰基转移而产生的衍生物，所以又叫羧酸的酰基衍生物。
羧酸及其衍生物RCOL(L：－OH、－X、－OOCR′、－OR′、－NH2)在许多重要天然产物的构成以及在生物代谢过程中均占有重要地位。
本章将以饱和一元脂肪酸为重点，讨论羧酸及其衍生物的结构和性质。
鉴于乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的重要地位，本章作概括介绍。
希望学生在此基础上，探讨设计合成路线的一般方法。
本章学习的具体要求1、掌握羧酸的结构与性质之间的关系。
2、掌握羧酸衍生物的主要化学性质。
3、了解羧酸衍生物的亲核取代反应机理。
4、掌握羧酸与羧酸衍生物之间相互转变条件。
5、了解卤代酸、羟基酸的特性。
6、掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯的制法、性质和在有机合成上的应用。
这也是本章的重点之一。
Ⅱ 学习提要(一)羧酸一、概述羧酸往往有俗名，希望学生有所了解，尽可能记忆一些，脂肪酸的系统命名原则和醛相β α同。
γCH3－CH－CH2－COOH2 14 3 OH 芳香酸命名是把芳环视作取代基。
76羧酸的沸点比分子量相近的其它有机物高，这是由于羧酸能以氢键缔合。
同时，即使在气态时，羧酸也是双分子缔合的，所以羧酸的沸点比分子量相近的醇还要高。
二、羧酸结构和化学性质亲核取代O 还原R－C－C－O－H α-H反应H 脱羧酸性1、酸性?E O O O +?R－C H + R－C R－C E EO－H O OO O NaOH/Na2CO3/ NaHCO3H2O + R－C E R－C EH+ O－Na O－H应用：①鉴别：与酚不同，与非酸性物质不同。
羧酸及其衍生物
RCOOR’
RCONH2
RCOOH + R’OH
RCOOH + NH3
（催化）
（催化、回流）
醇解：
RCOCl
(RCO)2O + R’OH RCOOR”
RCOOR’ + HCl
RCOOR’ + RCOOH RCOOR’ + R”OH (酯交换反应)
氨解：
RCOCl (RCO)2O + NH3 RCONH2 + HCl RCONH2 + RCOONH4
CH3COOH (C2 H5 )2 CH COOH
CH 3COOH (C2 H 5 ) 2 CH COOH
鉴定羧酸结构一个很有用的概念是中和当量，用酸碱滴定法 可测定中 和当量： 羧酸样品重量（g）× 1000 中和当量 = NNaOH× VNaOH(mL) 利用中和当量可以计算出羧酸的分子量： 羧酸分子量 = 中和当量×羧酸分子中羧基数
Δ
O
+
H2O
O HOOCCH2CH2CH2CH2COOH
Δ
+
O
CO2
+
H2O
HOOCCH2CH2CH2CH2CH2COOH
Δ
+
CO2
+
H2O
乙二酸 乙二酸也称草酸，工业上常采用甲酸钠热解法，即将甲 酸钠快速加热到400℃，制得草酸钠，再用稀硫酸酸化得到草酸。
2HCOONa
400℃ -H2
COONa COONa
羧酸的制备方法较多，常用的有氧化法、水解法和由有机金属化 合物制备等。
1.2.1由烃、醇、醛氧化
常用的氧化剂有K2Cr2O7+H2SO4, KMnO4, HNO3, CrO3 等。 芳烃支链的氧化常用于芳香族羧酸的合成：
第八章羧酸及其衍生物
（2）
解： （1） CH3COOCH2CH2N+(CH3)3OH－
解：
问题 8-7按由易到难排出下列化合物的脱羧顺序：
（1） （2） （3） （4）
解：（1）＞（3）＞（4）＞（2）
问题 8-8命名下列化合物：
解：（1）＜（3）＜（2）＜（4）
问题 8-3按熔点由低到高排出下列化合物的顺序：
（1）乙酸 （2）丙二酸 （3）丁二酸 （4）丙酸
解：（4）＜（1）＜（2）＜（3）
问题 8-4按酸性强弱排出下列化合物的酸性顺序：
（1）草酸 （2）己二酸 （3）丁二酸 （4）丙二酸 （5）甲酸
第八章 羧酸及其衍生物
一、 学习要求
1． 羧酸是有机化合物酸性物质的代表，应掌握其结构和性质的关系及命名。
2． 掌握羧酸衍生物的结构和化学性质。
3． 了解羧酸衍生物的酰基取代反应机制。
4． 了解羧酸及其衍生物的分类方法和在医药卫生保健事业中的重要性。
二、 本章要点
（一） 羧酸
（二） 羧酸酸衍生物
1．结构和命名 羧酸衍生物的结构特点是均含有酰基，因此它们又称为酰基化合物，其通式用
表示。酰卤和酰胺的命名是根据酰基的名称而称为某酰卤、某酰胺；酯的命名是先酸后醇即某酸某醇酯；酸酐的名称是生成酸酐的酸后加酐，即某酸酐。
2．化学性质
（1）亲核取代反应及反应机制：羧酸衍生物的典型化学性质是水解、醇解和氨解，其取代产物可以看作羧酸衍生物中的酰基取代了水、醇（酚）中羟基氢原子和氨（伯、仲胺）中氮上的氢原子，形成羧酸、酯和酰胺，其反应通式为：
(CH3CO)2O CH3COOC2H5 CH3COCl CH3CONH2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
键）。
2018/11/25 11 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
3. 低级饱和脂肪酸 ( 甲酸、乙酸及丙酸 ) 是具有强烈刺激
性气味的液体；
4.中级的(C4～C9)羧酸是带有不愉快气味的油状液体； 5.C10及C10以上的羧酸为无味的蜡状固体，挥发性很低。 脂肪族二元羧酸和芳香族羧酸都是固体。
COOH
2 －丁烯酸 5 －氯－ 3 －戊烯酸
Cl
COOH
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
2018/11/25 8
9-十八碳烯酸（油酸）
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
3.二元羧酸
选含两个羧基的最长碳链为主链，称“X二酸”，如：
COOH COOH
含两个羧基的最长碳链只有两个碳，所以 其名称为“乙二酸”，俗名：草酸
第一节
羧 酸
2018/11/25
2
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
一、羧酸的构造和分类
1.羧酸结构：
O R C O H
p-π共轭
（1）羰基键长：0.123nm（普通羰基 0.120nm)
羟基键长：0.134nm（普通羟基 0.143nm） （2）键长出现平均化，形成了羧基(-COOH)。
2018/11/25
3
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
C
O OH
O 形式上看羧基是由一个 C 和一个OH 组成 实质上并非两者的简单组合
O C
极性减弱，难发生亲核加成反应
P-π共轭
C-O 牢固，难断裂 O-H 易断，比醇酸性强
2018/11/25
4
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
2.羧酸（R-COOH)分类： （1）按烃基R不同：分为脂肪族羧酸、脂环族羧酸、芳 香族羧酸三类。 例如， CH3-COOH CH2=CH-COOH
低，不利于亲核反应，因此不能与HCN、NH2-OH等亲核试剂反应。
2018/11/25 13 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
O R C H C
.. O ..
H
酸性
羟基被取代 脱羧反应
α-氢的反应
羧酸的化学反应包括： (1) O—H键的酸性；(2)—H取代反应；(3) —OH基取代反应； (4) C=O亲核加成；(4)脱羧反应
2018/11/25 14 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
1.酸性
RCOOH
pKa
RCOO +
2 RCOONa RCOONa
H
+
羧酸: 4～5；碳酸：6.35；苯酚：10
2 RCOOH
+ Na2CO3
+ +
CO2 CO2
+ H2O +
H2O
RCOOH + NaHCO3
（※ 羧酸溶于碳酸氢钠溶液，一般酚类不溶，用于两者区别）
于酸名前。
CH3CH2CH2COOH
COOH CH3CHCH2CH3
丁酸
2-甲基丁酸
2018/11/25 7 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
2.不饱和酸
选主链时，应选择同时含有羧基和不饱和键的最长碳
பைடு நூலகம்
链为主链，称为“X烯酸”或“X炔酸”，并需标明不饱
和键的位置。（因羧基必在1位，可不标明）如：
2018/11/25
15
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
（1）饱和脂肪酸中，与羧基碳原子相连的烷基具有供电
子诱导效应（+I），使羧基上的氢较难离解，酸性较甲酸
弱。 例如，甲酸 pKa =3.75 ; 乙酸 pKa =4.75 （2）当卤素取代羧酸分子中烃基上的氢原子后，由于卤
原子（-X）的吸电子诱导效应（-I），卤代酸的酸性将增
2018/11/25
12
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
四、羧酸的化学性质（重点）
O C H O H
p共轭降低了O-H中氧原子上的电子云密度，使O-H键中的共
用电子对更偏向于氧一侧，增强了O-H键的极性，利于质子的电离 而呈现明显的酸性。
p共轭同时还增加了羰基碳上的电子云密度，使其正电性降
2-硝基-5-羟基苯甲酸
NO2
2018/11/25 10 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
三、羧酸的物理性质
1.羧酸的沸点比相对分子质量相近的醇还要高（因羧 酸分子间能以氢键缔合成二聚体）。
O ...... H R C O H ..... O O C R
2.小分子羧酸可和水混溶（羧酸与水分子之间形成氢
强。
例如，三氯乙酸 二氯乙酸 氯乙酸
16
pKa = 0.65； pKa = 1.29； pKa = 2.86
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
2018/11/25
（3）芳香羧酸的酸性强弱同样受取代基的影响
COOH COOH COOH CH2COOH
>
NO2 Cl
>
>
pKa 3.40 4.03 4.20 4.31 （4）吸电子基与羧基离得越近，羧酸酸性越强。 α-氯丁酸 > β-氯丁酸 > γ-氯丁酸 （5）吸电子基的电负性越大，相应羧酸酸性越强。 氟乙酸 > 氯乙酸 > 溴乙酸 > 碘乙酸
概述
1.羧酸（R-COOH）：烃分子中氢原子被羧基（- COOH） 取代后的生成物。 2.羧基（- COOH）：羧酸的官能团。 3.羧酸衍生物：由羧酸分子中羧基(- COOH)上的羟基（OH）被其他原子或原子团取代而形成。 例如，酰卤、酸酐、羧酸酯与酰胺。
2018/11/25
1
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
COOH
乙酸（脂肪族饱和羧酸）
丙烯酸（脂肪族不饱和羧酸） 环己烷羧酸（脂环族羧酸）
COOH
苯甲酸（芳香族羧酸）
2018/11/25 5 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
2.按所含羧基的数目：分为一元酸及多元酸
CH3-COOH
乙酸（醋酸）
乙二酸（草酸）
COOH COOH
CH2COOH CH2COOH
COOH
CH3 COOH
HOOC
丁二酸，俗名：琥珀酸 2-甲基-3-乙基丁二酸
HOOC
CH3CH2
2018/11/25
9
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
4.芳香酸
A.羧基在芳烃侧链上，以脂肪酸为母体。
B.羧基连在芳环上，以芳甲酸为母体。
COOH
COOH
3-苯基丙烯酸 4-苯基戊酸
HO
COOH
丁二酸（琥珀酸）
H
H HOOC
2018/11/25
C
C COOH
6
顺丁烯二酸 （马来酸）
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
二、羧酸的命名
1. 脂肪酸的命名与脂肪醛的命名相似。
选择含有羧基的最长碳链为主链，并按主链碳数称
“X酸”，编号从羧基碳原子开始，用阿拉伯数字标
明取代基的位置，并将取代基的位次、数目、名称写
2018/11/25 11 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
3. 低级饱和脂肪酸 ( 甲酸、乙酸及丙酸 ) 是具有强烈刺激
性气味的液体；
4.中级的(C4～C9)羧酸是带有不愉快气味的油状液体； 5.C10及C10以上的羧酸为无味的蜡状固体，挥发性很低。 脂肪族二元羧酸和芳香族羧酸都是固体。
COOH
2 －丁烯酸 5 －氯－ 3 －戊烯酸
Cl
COOH
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
2018/11/25 8
9-十八碳烯酸（油酸）
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
3.二元羧酸
选含两个羧基的最长碳链为主链，称“X二酸”，如：
COOH COOH
含两个羧基的最长碳链只有两个碳，所以 其名称为“乙二酸”，俗名：草酸
第一节
羧 酸
2018/11/25
2
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
一、羧酸的构造和分类
1.羧酸结构：
O R C O H
p-π共轭
（1）羰基键长：0.123nm（普通羰基 0.120nm)
羟基键长：0.134nm（普通羟基 0.143nm） （2）键长出现平均化，形成了羧基(-COOH)。
2018/11/25
3
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
C
O OH
O 形式上看羧基是由一个 C 和一个OH 组成 实质上并非两者的简单组合
O C
极性减弱，难发生亲核加成反应
P-π共轭
C-O 牢固，难断裂 O-H 易断，比醇酸性强
2018/11/25
4
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
2.羧酸（R-COOH)分类： （1）按烃基R不同：分为脂肪族羧酸、脂环族羧酸、芳 香族羧酸三类。 例如， CH3-COOH CH2=CH-COOH
低，不利于亲核反应，因此不能与HCN、NH2-OH等亲核试剂反应。
2018/11/25 13 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
O R C H C
.. O ..
H
酸性
羟基被取代 脱羧反应
α-氢的反应
羧酸的化学反应包括： (1) O—H键的酸性；(2)—H取代反应；(3) —OH基取代反应； (4) C=O亲核加成；(4)脱羧反应
2018/11/25 14 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
1.酸性
RCOOH
pKa
RCOO +
2 RCOONa RCOONa
H
+
羧酸: 4～5；碳酸：6.35；苯酚：10
2 RCOOH
+ Na2CO3
+ +
CO2 CO2
+ H2O +
H2O
RCOOH + NaHCO3
（※ 羧酸溶于碳酸氢钠溶液，一般酚类不溶，用于两者区别）
于酸名前。
CH3CH2CH2COOH
COOH CH3CHCH2CH3
丁酸
2-甲基丁酸
2018/11/25 7 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
2.不饱和酸
选主链时，应选择同时含有羧基和不饱和键的最长碳
பைடு நூலகம்
链为主链，称为“X烯酸”或“X炔酸”，并需标明不饱
和键的位置。（因羧基必在1位，可不标明）如：
2018/11/25
15
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
（1）饱和脂肪酸中，与羧基碳原子相连的烷基具有供电
子诱导效应（+I），使羧基上的氢较难离解，酸性较甲酸
弱。 例如，甲酸 pKa =3.75 ; 乙酸 pKa =4.75 （2）当卤素取代羧酸分子中烃基上的氢原子后，由于卤
原子（-X）的吸电子诱导效应（-I），卤代酸的酸性将增
2018/11/25
12
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
四、羧酸的化学性质（重点）
O C H O H
p共轭降低了O-H中氧原子上的电子云密度，使O-H键中的共
用电子对更偏向于氧一侧，增强了O-H键的极性，利于质子的电离 而呈现明显的酸性。
p共轭同时还增加了羰基碳上的电子云密度，使其正电性降
2-硝基-5-羟基苯甲酸
NO2
2018/11/25 10 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
三、羧酸的物理性质
1.羧酸的沸点比相对分子质量相近的醇还要高（因羧 酸分子间能以氢键缔合成二聚体）。
O ...... H R C O H ..... O O C R
2.小分子羧酸可和水混溶（羧酸与水分子之间形成氢
强。
例如，三氯乙酸 二氯乙酸 氯乙酸
16
pKa = 0.65； pKa = 1.29； pKa = 2.86
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
2018/11/25
（3）芳香羧酸的酸性强弱同样受取代基的影响
COOH COOH COOH CH2COOH
>
NO2 Cl
>
>
pKa 3.40 4.03 4.20 4.31 （4）吸电子基与羧基离得越近，羧酸酸性越强。 α-氯丁酸 > β-氯丁酸 > γ-氯丁酸 （5）吸电子基的电负性越大，相应羧酸酸性越强。 氟乙酸 > 氯乙酸 > 溴乙酸 > 碘乙酸
概述
1.羧酸（R-COOH）：烃分子中氢原子被羧基（- COOH） 取代后的生成物。 2.羧基（- COOH）：羧酸的官能团。 3.羧酸衍生物：由羧酸分子中羧基(- COOH)上的羟基（OH）被其他原子或原子团取代而形成。 例如，酰卤、酸酐、羧酸酯与酰胺。
2018/11/25
1
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
COOH
乙酸（脂肪族饱和羧酸）
丙烯酸（脂肪族不饱和羧酸） 环己烷羧酸（脂环族羧酸）
COOH
苯甲酸（芳香族羧酸）
2018/11/25 5 中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
2.按所含羧基的数目：分为一元酸及多元酸
CH3-COOH
乙酸（醋酸）
乙二酸（草酸）
COOH COOH
CH2COOH CH2COOH
COOH
CH3 COOH
HOOC
丁二酸，俗名：琥珀酸 2-甲基-3-乙基丁二酸
HOOC
CH3CH2
2018/11/25
9
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
4.芳香酸
A.羧基在芳烃侧链上，以脂肪酸为母体。
B.羧基连在芳环上，以芳甲酸为母体。
COOH
COOH
3-苯基丙烯酸 4-苯基戊酸
HO
COOH
丁二酸（琥珀酸）
H
H HOOC
2018/11/25
C
C COOH
6
顺丁烯二酸 （马来酸）
中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃
二、羧酸的命名
1. 脂肪酸的命名与脂肪醛的命名相似。
选择含有羧基的最长碳链为主链，并按主链碳数称
“X酸”，编号从羧基碳原子开始，用阿拉伯数字标
明取代基的位置，并将取代基的位次、数目、名称写