第一节羧酸的分类和命名

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大学有机化学课件- 羧酸

大学有机化学课件- 羧酸

H
O C=O
O
H
=
=
CH2
[ CH3 C ] = CH2
O CH3—C—CH3
=
27
3、通过自由基进行脱羧(p12)
羧酸钾或钠盐溶液的电解、其他羧酸金属盐的热 分解则是通过自由基历程进行脱羧。 ⑴、柯尔贝(kolbe)电解
2 RCOONa H2O R R CO2 H2 NaOH
O
阳极: 2R C O
通过空间传递的电子效应叫场效应。
H CO2H Cl COOH
δ
δ δ
H O C
Cl
O
pka
6.04
6.25
11
3、对芳羧酸酸性的影响
取代基具有+C、-I效应时:
( HO NH2
酸性: 邻
CH3O

X )
>
>

取代基具有-C、-I效应时:
(NO2.
酸性:
CN CHO COR )

>

>

12
分析: 邻位: 诱导效应、共轭效应、 间位:以诱导效应为主,共轭效应很小 对位:以共轭效应为主,诱导效应较小
13
第四节:羧酸的化学性质
还原反应
O
脱羧反应
R C C O H H
酸性
羧羟基被取代(加成.消除) 转化成羧羟衍生物的反应. α-H被取 代的反应
14
一、与碱反应——羧酸的酸性
2e
阳极 O
阴极
2R
C
O.
2R.
O 2 C=O R R
=
阴极: 2 Na
=
+
=

有机化学:12 羧酸及羧酸衍生物

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。

有机化学-羧酸及其衍生物

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

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

羧酸及衍生物

羧酸及衍生物
O COOH O COOH prostaglandin A2 OH juvenile hormone
H HOOC
H
chrysanthemic acid (pyrethrin)
二、物理性质(physical properities)
沸 点:
CH3CH2CH2OH CH 3CO OH
2OH
HCOO H
+ H2O
COOH 230℃ COOH
丁二 酸 酐 二 丁 CO 酸 酐 O
KMnO4 H2SO4
O
COOH COOH
P2O5

O
O + H2OFra bibliotek⑷ 酰卤 (acyl halide)的生成:
O R C O OH + Cl S Cl 亚硫酰氯 氯化亚砜 O
R
C
Cl + HCl + SO2
卤化试剂:PCl3, PCl5, SOCl2, PBr3
COOH
A-CH2-COOH
加热 ,碱
CH
ACH3 + CO2
在结构上,两个吸电子基连在同一个碳上的 化合物,热力学上是不稳定的,受热易脱羧。
HOOCCH2COOH
CH3COOH + CO2
当-碳上连有吸电子基团时,羧酸受热易发生脱 羧反应。
O O CH3 C C O H
-CO2
O CH3 C H
合成题:
COOH CH2Br
解:
COOH 1).LiAlH4 2).H3O+
HBr CH2Br
CH2OH
4. 脱羧反应(decarboxylation)
—羧酸失去羧基的反应,即脱去一分子CO2。

《羧酸及其衍生物》 知识清单

《羧酸及其衍生物》 知识清单

《羧酸及其衍生物》知识清单一、羧酸羧酸是一类含有羧基(COOH)的有机化合物,羧基是羧酸的官能团。

(一)羧酸的分类1、根据羧基所连接的烃基不同,可分为脂肪酸(如乙酸、丙酸)和芳香酸(如苯甲酸)。

2、根据分子中羧基的数目,可分为一元酸(如甲酸)、二元酸(如草酸)和多元酸(如柠檬酸)。

(二)羧酸的命名1、俗名:一些常见羧酸有通俗的名称,如甲酸叫蚁酸,乙酸叫醋酸。

2、系统命名法:选择含有羧基的最长碳链作主链,从羧基碳开始编号,按照“某酸”来命名。

(三)羧酸的物理性质1、状态:低级脂肪酸(C1 C3)是液体,具有刺激性气味;中级脂肪酸(C4 C10)为油状液体,有难闻的气味;高级脂肪酸(C10 以上)是蜡状固体,无味。

2、溶解性:羧酸分子中的羧基是极性基团,能与水分子形成氢键,所以低级羧酸能与水混溶,随着碳链增长,在水中的溶解度逐渐减小。

(四)羧酸的化学性质1、酸性羧酸具有酸性,能与碱发生中和反应。

其酸性强弱取决于羧基的结构,一般来说,脂肪酸的酸性比碳酸强,能与碳酸钠、碳酸氢钠反应生成二氧化碳。

2、酯化反应羧酸与醇在一定条件下发生酯化反应,生成酯和水。

这是一个可逆反应,通过增加反应物浓度或除去生成物,可以使平衡向生成酯的方向移动。

3、脱羧反应某些羧酸在特定条件下会发生脱羧反应,失去羧基生成烃。

(五)重要的羧酸1、甲酸(HCOOH)具有醛基和羧基的双重性质,能发生银镜反应等醛类的特征反应。

2、乙酸(CH3COOH)是食醋的主要成分,具有酸味,在有机合成中应用广泛。

二、羧酸衍生物羧酸衍生物是指羧酸分子中羧基上的羟基被其他原子或基团取代后的产物,主要包括酰卤、酸酐、酯和酰胺。

(一)酰卤1、定义:羧酸中的羟基被卤素原子(如氯、溴)取代后的产物。

2、命名:根据相应的羧酸来命名,将“酸”字改为“酰卤”,如乙酰氯(CH3COCl)。

(二)酸酐1、定义:由两个羧酸分子脱去一分子水形成的化合物。

2、命名:根据形成酸酐的羧酸来命名,称为“某酸酐”,如乙酸酐((CH3CO)2O)。

羧酸及羧酸衍生物

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。

羧酸的结构分类和命名

羧酸的结构分类和命名
O + + H R C OH
OH slow R C OH
HO R'
+
OH R C OH R'O+ H
- H+ O R C OR'
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OH + OH fast + R C OH2 R C OR' 消除 H 2O OR'
..
..
加成
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问题: 解释酯化反应的活性顺序
不同醇的酯化反应由易到难:
CH3OH > CH3CH2OH > (CH3)2CH-OH > (CH3)3C-OH
不同酸的酯化反应由易到难:
HCO2H > CH3CO2H > (CH3)2CHCO2H > (CH3)3CCO2H
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4.酰胺的生成
羧酸与氨(或胺)反应首先形成铵盐, 然后加热脱水得到酰胺 (amide)。
RCOOH
O NH3 R-C-O-NH4+

-H2O △
O R-C—N H2
酰胺键
COOH
浓H2SO4
乙酸乙酯
O O H2SO4 C6H5-C—OH + H O-CH3 C6H5-C—O-CH3 +H2O
苯甲酸甲酯 (85-95%)
增加反应物之一,或不断从反应体系中移去 一种生成物,可促使平衡右移,提高酯的收率。
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伯醇、仲醇与羧酸的酯化反应,通常 是按酸脱羟基醇脱氢的方式生成酯。 O O CH3-C—OH + H O18-C2H5 CH3-C—O18-C2H5 + HO-H
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(三) 羧酸的命名
脂肪族和芳香族羧酸均以脂肪酸作母体命名。

第10章羧酸

第10章羧酸
O C O H O H -H+ O C O H O
总结: 芳香羧酸的酸性
取代基具有吸电子共轭效应时,酸性强弱顺序为: 邻 > 对 > 间
取代基具有给电子共轭效应时,酸性强弱顺序为:
邻 > 间 > 对 具体分析: 邻 位(诱导、共轭、场、氢键效应、空间效应 均要考虑。)
对 位(诱导很小、共轭为主。)
间 位(诱导为主、共轭很小。)
二、羧基中羟基的取代反应——羧酸 衍生物的生成
O R C OH
生成酰卤 生成酸酐 生成酯 生成酰胺
O R C L
O
1、生成酰卤(acyl halide ) R C X O PCl3 R C Cl + H3PO3 bp:200℃ O O PCl5 R C Cl + POCl3 + HCl R C OH
ClCH2COOH 2.86
BrCH2COOH 2.89
ICH2COOH
3.16
(2)供电子诱导效应使酸性减弱
• CH3COOH > CH3CH2COOH > (CH3)3CCOOH pKa: 4.76 4.87 5.05
(3)吸电子基增多酸性增强
ClCH2COOH>Cl2CHCOOH>Cl3CCOOH pKa: 2.86 1.29 0.65
O CH3C-OH + H-O (CH2)5CH3 CH3 H O CH3C-O (CH2)5CH3 CH3 H
H+
R
构型不变
R
酯化反应的机理
*(1) 加成--消除机理
O CH3C-OH
+
双分子反应一 步活化能较高
H+
OH
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原因:⑴p—π共轭使羟基氧上的电子云密度降低,使羟基之间的电子更靠近氧原子,O-H键减弱,H+易离去。⑵-COOH中的H+离去后,(-CO2-)P—π 共轭更完全,键长平均化(甲酸钠的X射线测定表明,碳氧键长均等)使体系更稳定,因此,羧酸的H+更易离去 ,生成更稳定的羧酸负离子。
一、酸性:
在水溶液中可建立如下平衡:
自然界中还存在许多特殊的羧酸(或其酯)。如胆汁中的胆甾酸以及动植物激素,如前列腺素:
以及动植物激素,如前列腺素:
二.制备:
㈠氧化法
①烃的氧化
②伯醇和醛的氧化
③酮的氧化
㈡羧化法
①插入CO2(羧基化)
②插入CO(羰基化)
(三)水解法
第四节重要的一元羧酸(自学)
甲酸有酸性和还原性。苯甲酸(食品防腐剂)
第五节二元羧酸
⑵除去反应的水。在酯化过程中采用共沸点等方法,随时把水蒸出除去,使平衡向生成酯的方向移动。
酯化反应的两种途径:
大多数情况下反应是按⑴式进行的。例如:
反反应历程:
一般一级、二级醇按此历程进行。少数情况下也有按⑵式进行的。如:第三醇酯化时,在酸催化下叔醇容易产生碳正离子。
碳正离子与羧酸生成(烊)盐,再脱去质子生成酯。
⑴当一元羧酸的α—碳原子上有强吸电子基团时,加热100—200℃很容易脱羧。
丙二酸的脱酸机理可能如下:
⑵羧酸游离基很容易脱羧:
⑶koble反应(科尔贝反应)
⑷Hunsdiecker反应(洪赛迪克尔反应)
此反应是用羧酸的银盐在溴或氯存在下变成卤代烃,用来合成少一个碳原子的卤代烃。可能历程:
四、α—H卤代:
α溴代酸酯,在无水乙醚中以金属锌处理,α溴酮加成,不与酯反应:
有机锌化物适用于(芳香醛,脂肪醛,以及不同的酮。醛和酮的结构几乎不受限制)各种醛酮。
(2)卤代酸水解
(3)氢醇水解
(4)水杨酸的制备
三.个别二元羧酸(自学)
草酸:己二酸
一、酸性:
形成三键,稳定,故K1大,H+不易离去,K2小。
一、反应:
1.草酸,丙二酸受热后容易失酸:
2.丁二酸,戊二酸受热失水,形成稳定的五元环或六元环
3.己二酸和庚二酸受热同时失水,失酸,生成较稳定的五元环和六元酮。
4.二元酸和二元醇发生反应生成环酯,只限于五元环或六元环。
(I)羟基酸的制备。
a.瑞福马斯基(Reformatsky)反应:
第十二章 羧酸
第一节羧酸的分类和命名
分子中具有羧基 的化合物,称为羧酸。它的通式为RCOOH。
⒈分类:
⒉命名:
由它的来源命名:甲酸最初是由蚂蚁蒸馏得到的,称为蚁酸。乙酸最初是由
食用的醋中得到,称为醋酸。还有草酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸。
系统命名:含羧基最长的碳链作为主链,根据主链上碳原子数目称为某酸.
羧基和羰基一样,能使α—H活化,单致活作用比羰基小。但α—H在光、碘、硫或红磷等催化剂存在下被卤素取代。
只要控制氯的用量,等到氯增加达到一定的重量时,把反应停止,就可以得到新制的氯代酸。
红磷的作用是生成卤代磷。卤代磷的催化剂作用是让羧酸生成酰卤。
羧酸首先生成酰溴,酰溴α氢互变异构,形成等量的烯醇异构体,使α碳上受到极性的卤素正离子的进攻,而卤素负离子则与质子结合。α-溴代酰卤再和未反应的羧酸交换一个溴原子,生成α-溴代酸与酰溴,酰溴可以循环使用。
五、还原:
①羧酸很难用催化氢化法还原,用氢化锂铝能顺利地把羧酸直接还原为一级醇,且双键不受影响。
氢化锂铝还原时常用溶剂是无水乙醚、四氢呋喃。
②用锂—甲胺还原羧酸
第三节羧酸的来源和制备
一、来源:
羧酸广泛存在自然界。自然界的羧酸大都以酯的形式存在于油、脂、蜡中。油、脂、蜡水解后可以得到多种脂肪酸混合物。
编号从羧基开始.
3,4-二甲基戊酸
3-甲基-2-丁烯酸
芳香族羧酸可以作为脂肪酸的芳基取代物命名:
羧酸常用希腊字母来标名位次,即与羧基直接相连的碳原子为α,其余位次
为β、γ…,距羧基最远的为ω位。
Δ表示烯键的位次,把双键碳原子的位次写在Δ的右上角。
二元酸命名:
第二节羧酸的化学性质
-COOH中的C=O失去了典型的羰基的性质。p—π共轭使羰基碳正性减弱,如与羰基试剂HONH2不发生反应。-OH的酸性比醇的O-H酸性强。
羧酸中和当量:用标准碱进行滴定所测得的酸得当量。
中和当量=羧酸分子量/分子中羧酸数目
羧酸的中和当量=羧酸样品重量(g)乘上1000
二、羧基上-OH的取代反应:
羧酸中的羟基被-OR,-NH2,-X, 取代可生成酯、酰胺、酰卤、酸酐。
⒈成酯反应:
这个反应的特点是可逆反应。提高酯的产量的措施:
⑴增加反应物的浓度。用过量的醇或用过量的酸都能完全酯化。有机合成中,常常选择合适的原料比例,以最低经济的价格,来得到最好的产率。
故第三醇的酯化是按烷氧键断裂方式进行。
⒉成酰卤反应:
⒊成酸酐反应:
⑴用脱水剂(如P2O5)作用或加热失水成酐
⑵将羧酸与乙酸酐共热,生成较高级的酸酐
⑶五元环或六元环的酸酐,可由二元羧酸加热分子内失水而得
⒋成酰胺反应:
三、脱羧反应:
除甲酸外,乙酸的同系物直接加热都不容易脱去羧基。在特殊条件下也可以发生脱羧反应。如:
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