羧酸、羟基酸和酮酸
羧酸及取代羧酸—羟基酸和酮酸(基础化学课件)
O △
CH3CCH2COOH
O CH3CCH3 + CO2
β-丁酮酸、β-羟基丁酸和丙酮三者在医学上合称为酮体。
鉴别方法：（1）亚硝酰铁氰化钠和氢氧化钠溶液（2）碘仿反应
五倍子
羟基酸的性质
1.酸性 羟基是吸电子基，故醇酸的酸性比相应的羧酸强，
羟基距羧基越近，酸性越强。 α-羟基酸>β-羟基酸>γ-羟基酸
2.氧化反应 醇酸中的羟基比醇中的羟基易被氧化。稀硝酸不
能氧化醇，但能氧化醇酸。托伦试剂可将α-醇酸氧 化为α-酮酸（鉴别方法）。
羟基酸的性质
稀HNO3 CH3CHCH2COOH
CH3CHCOOH
OH
重要的羟基酸
2.苹果酸 又名羟基丁二酸。苹果酸是糖代谢的中间产物， 在酶的
催化下 ，脱氢氧化生成草酰乙酸。
HO CHCOOH 酶 O CCOOH
CH2COOH -2H
CH2COOH
重要的羟基酸
3.水杨酸 又名邻-羟基苯甲酸，又名柳酸 。水杨酸具有酚和羧酸的
一般性质，具有清热、解毒和杀菌作用。由于水杨酸对胃有 刺激作用，不易内服，治疗时，多用水杨酸的衍生物。
CH3CCH2COOH
OH
托伦 试 剂
CH3CH2CHCOOH △ OH
O CH3CH2CCOOH + Ag
O
羟基酸的性质
3．醇酸的脱水反应
（1）α-羟基酸
两分子α-羟基酸相互酯化，生成交酯。
O
O
CH3CH C OH H
H+ CH3CH C O
O
O
△
H HO C CHCH3
+ 2H2O O C CHCH3
羟基酸和酮酸
第10 章羟基酸和酮酸本章重点介绍羟基酸和酮酸命名，相互影响的性质、酸性；脱水反应；转氨作用；脱羧反应；酮酸分解反应；醇酸和酮酸的体内化学过程；前列腺素的结构；酮式- 烯醇式互变异构羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代所形成的化合物称为取代羧酸( substituted carboxylic acid )。
根据取代基的种类不同，取代羧酸可分为卤代羧酸( halogeno acid)、羟基酸(hydroxy acid )、羰基酸(carbonyl acid )以及氨基酸( amino acid )等几类；羟基酸又可分为醇酸(alcoholic acid )和酚酸(phenic acid),羰基酸又可分为醛酸(aldehydo acid)和酮酸(keto acid )。
取代羧酸分子中除含羧基外，还含其它官能团，因此它是一类具有复合官能团的化合物。
各官能团除具有其特有的典型性质外，由于不同官能团之间的相互影响，还具有某些特殊反应和生物活性。
卤代酸不作专题介绍，氨基酸将在第17 章中讨论，本章只讨论羟基酸和酮酸。
羟基酸广泛存在于动植物体内，它们中有的是动植物体内进行生命活动的物质，有的是合成药物的原料，有的可作为食品的调味剂。
酮酸是人体内糖、脂肪和蛋白质等代谢过程中产生的中间产物。
因此在有机合成及生物代谢中羟基酸和酮酸都是极其重要的化合物。
你在学完本章以后，应该能够回答以下问题：1．氨基酸的结构特点是什么？可分为几类？如何命名？2．酸的结构特点分别是什么？可分为几类？如何命名？3．羟基酸和酮酸的重要化学性质是什么？4．哪些因素影响羟基酸酸性？5 . a-酮酸的分解为什么比3-酮酸难解？6．何为酮式—烯醇式互变异构现象？酮式—烯醇式互变异构现象产生的原因及条件是什么？7 . a-酮酸氨基化反应的生物学意义是什么?10. 1羟基酸的结构和命名温习提示：羧酸的命名及结构羟基酸是分子中既含有羟基又含羧基两种官能团的化合物。
10-第十章_羟基酸和酮酸
-I
OH
-I +C
OH
Pka 4.17
3.00
4.12
4.54
酸性： o-＞m-＞p-
第十章 羟基酸和酮酸
9/40
C O O O H
解释：
C O
OH O H
+ H
水杨酸
水杨酸阴离子
a.o-羟基苯甲酸可形成分子内氢键，增大O-H极性， 利于H+离解，形成稳定的-COO (分散负电荷)。 b.o-羟基苯甲酸结构中，由于空阻使-COOH与苯环 不共面，+C效应弱，能形成稳定的-COO ，酸性↑。 c.m-羟基甲酸，+C效应传递受阻，-I起作用，使 传递距离较大，-I效应较弱，酸性略大于苯甲酸。 d.p-羟基苯甲酸，+C＞-I，使O-H极性减小，电 离度↓，酸性＜苯甲酸。
CH3-CH-COOH OH
2(α)－羟基丙酸
2(α)-hydroxy propanoic acid
HOOCCH2CHCOOH OH 羟基丁二酸(苹果酸)
malic acid
乳酸 lactic acid
羟基 (hydroxy)
第十章 羟基酸和酮酸
5/40
OH OH HOOCCH-CHCOOH 2,3-二羟基丁二酸 (酒石酸)
第十章 羟基酸和酮酸
19/40
CH3COCOOH
2-氧代丙酸 (丙酮酸)
pyruvic acid (acetone acid)
CH3COCH2COOH 3(β)-氧代丁酸 3(β)-丁酮酸
(β-butanone acid)
乙酰乙酸
acetoacetic acid
O HOOCCCH2COOH 2-氧代丁二酸 丁酮二酸 butanone diacid 草酰酸
有机化学课件——Chapter 10 羟基酸和酮酸
第十章 羟基酸和酮酸
Hydroxy Acids and Keto Acids
1
导言
¾ 取代羧酸: 羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或官能团取代 后的化合物.
¾ 常见取代羧酸: 卤代酸、羟基酸、氧代酸(酮酸)和氨基酸.
R CH COOH
X
卤代酸(halogeno acid)
烯醇型分子存在的条件
OO CH3CCH2COCH2CH3
酮型（93％）
H
O
O
C
C
CH2CH3
H3C
CH
O
烯醇型（7％）
分子中的亚甲基氢受两个吸电子基团影响而酸性增强。 形成烯醇型产生的双键应与羰基形成π－π共轭，使共 轭体系有所扩大和加强，能量有所降低。 烯醇型可形成分子内氢键，构成稳定性更大的环状螯合物。
NADH + H+
NAD+ + H2O
NH3+
HOOCCH2CH2COCOOH + NH3 α -酮戊二酸
谷氨酸脱氢酶
-OOCCH2CH2CHCOO谷氨酸
有机化学课件
31
第10章 羟基酸和酮酸
4. 酶催化下醇酸和酮酸的相互转化
OH
苹果酸脱氢酶
HOOCCH2CHCOOH
苹果酸
O HOOCCH2CCOOH
O
= =
OH HO-C
R-CH +
HC-R
C OH HO
-2H2O △
O
¾ β-醇酸分子内脱水成共轭烯酸
O
O=
R-CH C
交酯
O=C CH-R
O
CH3CH2CHCH2COOH OH COOH H OH
羧酸羟基酸和酮酸
在室温下，10个碳原子以下的饱和一元 羧酸是液体；4-9个碳原子的脂肪酸具有 腐败恶臭、动物的汗液和奶油发酸变坏 的气味；10个以上碳原子的羧酸为石蜡 固体，挥发性很低，无气味。
2.水溶性
低级脂肪酸易溶于水，但随分子量的增 高而降低。
第15页/共60页
二、性质
3.沸点
饱和一元羧酸的沸点比相对分子质量 相似的醇还要高。
▪
1.46
3.76
饱和一元羧酸中甲酸的酸性最强
第19页/共60页
（二）化学性质(3)酸性强 Nhomakorabea比较无机酸 > RCOOH > H2CO3 > C6H5OH > H2O > ROH
▪ 1～2
4～5
6.4
9～10 15.7 16～17
甲酸 > 苯甲酸 > 其它饱和一元酸（乙酸）
▪ 3.76 4.17
二元羧酸（乙二酸最强） > 饱和一元羧酸（甲酸最强）
4.熔点
饱和一元羧酸的熔点随分子中碳原子 数目的增加呈锯齿状的变化。
▪ 羧酸的双分子聚合体
O HO
RC
CR
OH O
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二、性质
羧酸的化学性质
α-
碳氧双键加氢还原
氢
HO
的 取 代
R
? C
C
氢氧键断裂呈酸性
反
OH
应
H
亲核试剂取代羟基
生成羧酸衍生物 脱羧反应
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（二）化学性质
COOH
CH2CH2CH2COOH
环己基甲酸
4-环己基丁酸
第12页/共60页
一、结构、分类、命名
《羟基酸和酮酸》课件
化工原料
某些酮酸可用作化工原料，如丙二酸、丁二酸 等，用于生产塑料、合成纤维等。
农业应用
酮酸可以作为植物生长调节剂，促进植物生长和发育。
羟基酸和酮酸的比较与选择
性质差异
羟基酸具有亲水性，而酮酸具有亲脂性，因此两者在溶解性和化学 性质上有所不同。
应用领域
羟基酸主要应用于护肤、食品和制药领域，而酮酸则更多应用于生 物合成、化工和农业领域。
选择依据
根据实际需求选择合适的羟基酸或酮酸。例如，在护肤品中通常选择 羟基酸，而在制药工业中可能更倾向于使用酮酸作为合成原料。
04 羟基酸和酮酸的合成方法
羟基酸的合成方法
醛酸合成法
利用醛和羧酸在催化剂作用下合成醛酸，是工业上广泛应用的方 法。
酯化法
通过羧酸与醇的酯化反应生成酯，再经水解得到羟基酸。
羧酸酯还原法
将羧酸酯在还原剂作用下还原成羟基酸，常用的还原剂有氢气、 金属钠等。
酮酸的合成方法
羧酸酯氧化法
将羧酸酯在氧化剂作用下氧化成酮酸，常用 的氧化剂有过氧化氢、硝酸等。
酮酯合成法
利用酮与羧酸酯在催化剂作用下合成酮酯， 再经水解得到酮酸。
羧酸还原法
将羧酸在还原剂作用下还原成酮酸，常用的 还原剂有氢气、金属钠等。
羟基酸和酮酸作为重要的有机化合物，其研究和 应用领域将继续拓展，特别是在生物医药、环保 、新能源等领域。
2
随着技术的进步，羟基酸和酮酸的制备工艺将不 断优化，提高生产效率和降低成本。
3
针对羟基酸和酮酸的生理活性研究将更加深入， 有望发现更多新的应用领域和用途。
THANKS 感谢观看
不同种类的羟基酸具有不同的颜色和外观，可用于初 步鉴别。
羟基酸的化学性质
第十章 羟基酸和酮酸
Organic Chemistry
第十章 羟基酸和酮酸
Hydroxy Acid and Carbonyl Acid
[重点]
1、羟基酸和酮酸分类和命名。
2、醇酸、酚酸和酮酸的酸性。
3、β-醇酸的脱水；α-醇酸、α-酮酸与
Tollens试剂的反应；β-酮酸的分解。
4、酚酸与FeCl3的显色。
P257-258习题：1(1,2,3,4,5,6)、2(1,4,6)、3、
OH
排序： ③ ② ① ⑤ ④ 2、①CH3COOH ② F3CCOOH ③ HCOOH ④Cl3CCOOH 排序： ② ④ ③ ① 3、① ② ③
OH
CH2OH COOH
④ H2CO3 排序： ② ④ ③ ①
二、用化学方法鉴别下列化合物： 1、草酸
乙酸 托伦试剂 甲酸 乙醛 × KMnO4/H+ 褪色(草酸) × Ag Ag × (乙酸)
4.
CH3COCH2COOC2H5
(5)α-戊酮二酸(3-草酰丙酸)
(6)β-羟基戊酸
2、 1. CH3CHCH2COOH
1.
PBr3
CH3CHCH2COBr Br
OH
O (4) HOOCCH2COCOOH
OH COOH
CH3CCOOH + CO2
O O C COOH CH3
(6)
+ CH3COCl
+ HCl
3、
1. 乙酰水杨酸 水杨酸 水杨酸甲酯 乙酰乙酸乙酯 NaHCO3
CO2 CO2 (-) (-)
FeCl3
(-) 紫色 (-) 黄色
(-) 紫色 紫色 (-)
I2 / NaOH
2. 丙酮酸 草酰乙酸甲酯 2，4 - 戊二酮 丙酮 NaHCO3
第九章 羟基酸 酮酸
酮式（92.5％）
烯醇式（7.5％）
互变异构现象 互变异构体
52
CH3
O O C CH2 C OC2H5
Br2/CCl4
CH3
OH O C CH C OC2H5
FeCl3溶液
CH3
OH H C C
Br Br
O C OC2H5
紫红色络合物
酮式和烯醇式互变的本质是α-H 的转移
53
烯醇型结构能稳定存在的条件：
48
1863年 Geuther 提出烯醇式结构
OH C O C H C OC2H5 H3C
1865年 Frankland 提出酮式结构
O C H3C H2 C O C OC2H5
1911年 Knorr
-78℃ 得到酮式晶体， 分离得到 烯醇式油状物。
49
1.与氢氰酸、亚硫酸氢钠加成，与羟胺、
苯肼试剂生成肟或腙。
对-羟基苯甲酸
8
三、羟基酸的物理性质（了解）
四、羟基酸的化学性质（掌握）
（一）醇酸的化学性质
共性：羟基酸具有羟基和羧基的典型反应。
特性：反应产物常根据羟基和羧基的相对位置
不同而有所不同。
9
1．酸性
CH3CH2CH2COOH pKa 4.83 CH3CH2CHCOOH OH 3.65 CH3CHCH 2COOH OH 4.41
16
维生素C分子结构
17
4. α-醇酸的分解反应
R-CH-COOH OH 稀硫酸 △
R-C-H + HCOOH O
醛
R 稀硫酸 R-C-COOH △ OH
R-C-R + HCOOH O
酮
18
（二）酚酸的化学性质
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第十二章 羧酸、羟基酸和酮酸
一、名词解释
1、酯化反应：
2、脱羧反应：
二、填空
1、羧酸分子中去掉羧基上的羟基，剩下的部分叫做 。
醇分子中去
掉羟基上的氢，剩下的部分叫做 。
2、在医学上 、 和 三者合称为酮体。
3、水杨酸分子中含有 基，所以能与 溶液发生显色反应。
4、从甲酸的结构上看，它既含有羧基，有含有 基，所以甲酸除具有羧酸的
性质外，还具有 ，容易和 起反应。
三、选择题
1、既能发生银镜反应，又能发生酯化反应的物质是 （ ）
A 、甲酸
B 、乙醇
C 、乳酸
D 、甲醛
E 、乙醛
2、下列物质属于酮酸的是 （ ）
A 、
B 、
C 、
O
D 、
E 、
3、下列物质既有酸性又有还原性的是 （ ）
A 、丙烯
B 、丙醛
C 、甲酸
D 、乙酸
E 、乙醛
4、酯化反应中加入少量浓硫酸，其作用是 （ ）
A 、干燥剂
B 、脱水剂
C 、氧化剂
D 、还原剂
E 、催化剂
5、乙酸和乙醇在浓硫酸作用下的反应主产物是 （ ）
A 、
B 、
C 、
D 、
E 、
6、被蚂蚁和蜂类昆虫蛰咬后，皮肤红肿、疼痛主要是因为甲酸具有（ ）
A 、吸水性
B 、腐蚀性
C 、还原性
D 、氧化性
E 、溶解性
7、人在剧烈运动后，感到全身酸痛，是因为肌肉中 （ ）
A 、柠檬酸含量增高
B 、碳酸含量增高
C 、苹果酸含量增高
D 、乳酸含量增高
E 、酒石酸含量增高
CH 3—O —CH 2—CH 3
3
8、临床上常用补血剂的是 （ ）
A 、乳酸
B 、柠檬酸
C 、柠檬酸钠
D 、苹果酸
E 、柠檬酸铁铵
9、具有防止血液凝固作用的是 （ ）
A 、乳酸钠
B 、草酰乙酸
C 、水杨酸钠
D 、柠檬酸钠
E 、碳酸氢钠
10、可用来区别甲酸和乙酸的物质是 （ ）
A 、钠
B 、甲基橙指示剂
C 、土伦试剂
D 、固体碳酸钠
E 、浓氨水
11、检验患者尿中是否含有酮体，应使用 （ ）
A 、三氯化铁溶液
B 、氢氧化钠溶液
C 、浓氨水
D 、亚硝酰铁氰化钠溶液
E 、亚硝酰铁氰化钠溶液和氢氧化钠溶液
12、下列化合物中，酸性最强的是 （ ）
A 、苯酚
B 、乙酸
C 、碳酸
D 、乙醇
E 、乙二酸
13、不属于多元酸的是 （ ）
A 、苹果酸
B 、草酸
C 、乳酸
D 、柠檬酸
E 、酒石酸
14、不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是 （ ）
A 、草酸
B 、苯甲醛
C 、甲酸
D 、乙酸
E 、甲苯
四、命名下列化合物
1、 2、 3、
5、
6、 7、
五、写出下列化合物的结构简式
1、乳酸（α—羟基丙酸）
2、乙二酸（草酸）
3、苯甲酸
4、丙酮酸
5、乙酰乙酸
6、 3.3-二甲基-2-乙基戊酸
4、
8、
六、问答题
（一）写出下列反应方程式（16分）
1、乙酸+ 乙醇
2、丙酸+ 氢氧化钠
3、碳酸钠+ 丙酸
4、碳酸氢钠+ 丙酸
5、草酸（固）——→
（二）鉴别
1、乙酸和苯酚
2、甲酸和乙酸。