《中科大有机化学》PPT课件
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《有机化学》第二版全册教材完整课件
在强碱作用下，卤代烃的卤素原子可被亲核 试剂取代。
与金属反应
卤代烃可与金属镁、锌等反应生成相应的有 机金属化合物。
醇的结构和命名
醇的通式
R-OH，其中R为烷基。
命名规则
选择含有羟基的最长碳链作为主链，将羟基作为取代基进行编号，并注明羟基 的位置。
醇的物理性质
密度比水小。
能与水以任意比例互溶。
低级醇为无色液体，高级 醇为白色固体。
稠环芳烃的命名
以共用碳原子数最少的苯环 为母体进行命名，如萘、蒽 等。
稠环芳烃的结构
具有多个共轭的苯环结构， 稳定性较高。
稠环芳烃的物理性质
稠环芳烃的外观
通常为无色或淡黄色固体，具有特殊的气味 。
稠环芳烃的溶解性
不溶于水，易溶于有机溶剂如乙醇、乙醚等 。
稠环芳烃的熔沸点
随着分子量的增加和共轭体系的扩大，熔沸 点逐渐升高。
物理性质各异，多为无色或淡黄色液体或固体 具有不同的气味和溶解性
羧酸衍生物的化学性质
酰卤易水解生成羧酸和卤 化氢
酯在酸性或碱性条件下可 发生水解反应生成羧酸和 醇
酸酐易水解生成羧酸
酰胺在酸性或碱性条件下 可发生水解反应生成羧酸 和胺
谢谢聆听
在空气中完全燃烧生成二氧化碳和水。
03 烯烃和炔烃
烯烃的结构和命名
烯烃的通式
CnH2n，其中n≥2
烯烃的结构
含有一个或多个碳-碳双键的烃
烯烃的命名
选取含有双键的最长碳链作为主 链，从靠近双键的一端开始编号 ，双键的位置用阿拉伯数字表示 ，并用“烯”字结尾
烯烃的物理性质
常温下的状态
随着分子量的增加，由气态逐渐过渡到液态、固态
稠环芳烃的化学性质
与金属反应
卤代烃可与金属镁、锌等反应生成相应的有 机金属化合物。
醇的结构和命名
醇的通式
R-OH，其中R为烷基。
命名规则
选择含有羟基的最长碳链作为主链，将羟基作为取代基进行编号，并注明羟基 的位置。
醇的物理性质
密度比水小。
能与水以任意比例互溶。
低级醇为无色液体，高级 醇为白色固体。
稠环芳烃的命名
以共用碳原子数最少的苯环 为母体进行命名，如萘、蒽 等。
稠环芳烃的结构
具有多个共轭的苯环结构， 稳定性较高。
稠环芳烃的物理性质
稠环芳烃的外观
通常为无色或淡黄色固体，具有特殊的气味 。
稠环芳烃的溶解性
不溶于水，易溶于有机溶剂如乙醇、乙醚等 。
稠环芳烃的熔沸点
随着分子量的增加和共轭体系的扩大，熔沸 点逐渐升高。
物理性质各异，多为无色或淡黄色液体或固体 具有不同的气味和溶解性
羧酸衍生物的化学性质
酰卤易水解生成羧酸和卤 化氢
酯在酸性或碱性条件下可 发生水解反应生成羧酸和 醇
酸酐易水解生成羧酸
酰胺在酸性或碱性条件下 可发生水解反应生成羧酸 和胺
谢谢聆听
在空气中完全燃烧生成二氧化碳和水。
03 烯烃和炔烃
烯烃的结构和命名
烯烃的通式
CnH2n，其中n≥2
烯烃的结构
含有一个或多个碳-碳双键的烃
烯烃的命名
选取含有双键的最长碳链作为主 链，从靠近双键的一端开始编号 ，双键的位置用阿拉伯数字表示 ，并用“烯”字结尾
烯烃的物理性质
常温下的状态
随着分子量的增加，由气态逐渐过渡到液态、固态
稠环芳烃的化学性质
《有机化学课件》ppt课件
04
含氮有机化合物
胺类化合物结构与性质
胺类化合物的结构特点
含有氨基(-NH2或-NHR或-NR2)的有机化合物，根据氨基的数目 可分为伯胺、仲胺和叔胺。
胺类化合物的物理性质
低级胺具有刺激性气味，易溶于水，高级胺为固体，难溶于水。
胺类化合物的化学性质
具有碱性，能与酸反应生成盐；易被氧化成相应的醛、酮或羧酸； 能与卤代烃发生亲核取代反应生成季铵盐。
反应机理探讨及实例分析
1 2
反应机理类型
包括亲核反应、亲电反应、自由基反应等，每种 类型都有其独特的反应条件和机理。
反应实例分析
通过具体实例，如酯化反应、酰胺化反应等，详 细解析反应过程、反应条件及影响因素。
3
反应选择性和立体化学
探讨反应中的选择性问题，如区域选择性、立体 选择性等，糖 分子脱水缩合而成的高分子化
合物。
糖类化合物的性质
具有还原性、成苷反应、氧化 反应等。
脂类化合物结构与性质
脂肪
由甘油和脂肪酸组成的三酰甘 油酯，是生物体内重要的储能
物质。
磷脂
含有磷酸基团的脂类化合物， 是构成生物膜的重要成分。
固醇
一类具有环戊烷多氢菲母核的 化合物，包括胆固醇、维生素D 等。
有机化合物特点与分类
特点
有机化合物通常含有碳元素，具有多 样性、复杂性和可变性等特点。
分类
根据碳骨架的不同，有机化合物可分 为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等；根 据官能团的不同，可分为醇、酚、醚 、醛、酮、羧酸、酯等。
有机化学研究意义
揭示生命现象
有机化学是生命科学的基础，通 过研究生物体内的有机化合物， 可以揭示生命现象的本质和规律
含有嘧啶环的有机化合物，具有多种 生物活性，如抗病毒、抗肿瘤等。
大学有机化学总ppt课件
03 胺的化学性质
包括碱性、亲核性、还原性、 氧化性以及酰化反应等。
0 胺的制备方法 4可通过氨或胺的烷基化、酰胺
还原、腈的还原以及含氮化合 物的重排等方法制备。
重氮和偶氮化合物
重氮化合物的结构和性质 重氮化合物含有重氮基团，具有不稳 定性，易放出氮气。
偶氮化合物的结构和性质
偶氮化合物含有偶氮基团，具有颜色， 并可用于染料和指示剂等。
医药领域中的有机化学知识应用举例
药物合成
有机化学在药物合成中发挥着重 要作用，许多药物都是通过有机
合成方法制备得到的。
药物分析
药物分析中的许多方法都涉及到 有机化学知识，如色谱法、光谱 法等，这些方法可以用于药物的
定性和定量分析。
药物代谢
药物在体内的代谢过程也涉及到 有机化学知识，如药物的吸收、来自分布、代谢和排泄等。07
有机化学在日常生活中的应用
食品中的有机化学知识应用举例
食品添加剂
许多食品添加剂都是有机化合物， 如防腐剂、色素、香料等，它们 能够改善食品的色、香、味和保 质期。
营养强化剂
维生素、矿物质等营养强化剂也常 是有机化合物，添加到食品中可以 提高食品的营养价值。
食品包装材料
食品包装材料中常使用有机高分子 化合物，如聚乙烯、聚丙烯等，它 们具有良好的加工性能和保护性能。
环境问题中的有机化学知识应用举例
1 2 3
大气污染 大气中的许多有机污染物都是有机化合物，如挥 发性有机物、多环芳烃等，它们对环境和人体健 康都有危害。
水体污染 水体中的有机污染物也常是有机化合物，如农药、 染料、酚类等，它们会导致水质恶化并危害水生 生物。
土壤污染 土壤中的有机污染物包括农药、多氯联苯等有机 化合物，它们会在土壤中积累并通过食物链危害 人类健康。
chapt02烷烃中科大有机化学
的规定，改为按英文名称第一个字母的次序列出 取代基（mono, di, tri, tetra, penta, hexa, 及 n, sec, t 等词头不参加排序；但iso, neo参加排序） 中英文命名比较：
C
CC C
C C C 4C
1 23
C
CC
56
CCC
7
8
9
C
中文名: 3-甲基-4-乙基-5-丙基壬烷
+
2S
2Pz
2Px
2Py
+
量子力学计算表明：
++ +
SP3 杂化
SP3杂化轨道比单纯的S或P轨道的成键能力都明显增强
轨道 ： S P
SP SP2 SP3
成键能力 1 1.732 1.933 1.991 2
§4、烷烃的构象
SP等性杂化轨道之间夹角的量子力学计算公式:
COSθ= 对于SP3
(代表轨道中的S成分） 1-
例
1
2
3
4
56
7 89
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH3
CH3
CH2 CH3
3、取代基的列出次序：
含有几个不同取代基时，按顺序规则由小到大依次列出； (原子优先顺序：I＞Br＞Cl＞S＞P＞F＞O＞N＞C＞D＞H)
含有几个相同取代基时，合并列出，取代基数目用二、三、四 …..等中文数字表示，写在取代基名称前面，其位次用阿拉伯 数字逐个表明，位次之间用“，”隔开；
1
COSθ=
4 =- 1
11
3
4
θ = 109o28'
烷烃中碳原子都成SP3杂化，键角109o28’,故烷烃 中碳链实际上不是直链，而是呈锯齿状：
C
CC C
C C C 4C
1 23
C
CC
56
CCC
7
8
9
C
中文名: 3-甲基-4-乙基-5-丙基壬烷
+
2S
2Pz
2Px
2Py
+
量子力学计算表明：
++ +
SP3 杂化
SP3杂化轨道比单纯的S或P轨道的成键能力都明显增强
轨道 ： S P
SP SP2 SP3
成键能力 1 1.732 1.933 1.991 2
§4、烷烃的构象
SP等性杂化轨道之间夹角的量子力学计算公式:
COSθ= 对于SP3
(代表轨道中的S成分） 1-
例
1
2
3
4
56
7 89
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH3
CH3
CH2 CH3
3、取代基的列出次序：
含有几个不同取代基时，按顺序规则由小到大依次列出； (原子优先顺序：I＞Br＞Cl＞S＞P＞F＞O＞N＞C＞D＞H)
含有几个相同取代基时，合并列出，取代基数目用二、三、四 …..等中文数字表示，写在取代基名称前面，其位次用阿拉伯 数字逐个表明，位次之间用“，”隔开；
1
COSθ=
4 =- 1
11
3
4
θ = 109o28'
烷烃中碳原子都成SP3杂化，键角109o28’,故烷烃 中碳链实际上不是直链，而是呈锯齿状：
有机合成-有机化学PDF课件-中国科技大学-21
学
用
Organic Chem
许多结构复杂的天然化合物已相继被合成，像海葵 毒素(含68个手性中心)都能立体选择性合成。 (1994 . Y .Kishi)， 设计合理的合成路线：
例：颠茄酮的合成.
NH O O
17步，总产率为0.75% . Willstatter (1896) COO CHO H2C + NH2CH3 + O Cu NH O Cu H2C CHO COO COO 总收率90%， （1917，R . Robinson） COO
+ CH3 CH CH3 O AlCl3 + R C Cl + HCHO + HCl
H
Organic Chem
2、碳链的缩短
（1）、脱羧
CH2（COOHC2H5)2 NaOEt RX RCH（COOHC2H5)2
Байду номын сангаас1) OH/H2O
-
2) H ,
+
RCH2COOH
RCOOAg + Br2 O RCNH2 Br2, OH
RBr + AgBr + CO2
Hunsdiecker 反应
RNH2 + CO2
Hoffmann 降解
（2）、卤仿反应： （3）、烯的氧化： （4）、酮的氧化：
O NaOH,I2 R C CH3 RCH CHR' O R C R'
RCOO + CH3I RCHO + R'CHO
O3/Zn+H2O
RCOOH + R'COOH KMnO4 ,H O RCOOOH R C OR' Baeyer-villiger
有机化学ppt课件完整版
重排反应通常发生在含有不稳 定结构或官能团的化合物中， 需要加热或加入催化剂。在重 排过程中，分子的骨架结构可 能发生变化。
重排反应在有机合成中具有重 要的应用价值，可以用于合成 具有特定结构或官能团的有机 化合物。同时，重排反应也是 研究有机化合物结构和性质的 重要手段之一。
08
有机化学在生活中的应 用
定义
特点
加成反应在有机合成中具有重要的应用价值，可以用 于合成各种烯烃、醇、醛、酮等有机化合物。
应用
加成反应通常发生在分子中的不饱和键上，需要一定 的反应条件和催化剂。
消除反应
定义
消除反应是指有机化合物分子中 失去一个小分子（如水、卤化氢
等），形成不饱和键的反应。
种类
包括脱水消除、脱卤化氢消除、 热消除等。
反应。此外，醇还可以与酸反应生成酯，是重要的有机合成原料。
酚类化合物结构与性质
结构特点 酚类化合物的分子中含有苯环和羟基（-OH）官能团，通 式为Ar-OH，其中Ar为苯基或其衍生物。
物理性质 酚类化合物一般为无色或淡黄色的固体或液体，具有特殊 的气味和较强的毒性。酚的熔点和沸点较高，易溶于有机 溶剂。
化学性质
03
可发生加成、氧化、还原等反应，如与氢气加成生成醇，被弱
氧化剂氧化成酸。
酮类化合物结构与性质
结构特点
羰基(C=O)两侧连接烃基或芳基，无双键性质。
物理性质
沸点较高、难溶于水、易溶于有机溶剂。
化学性质
主要发生加成和还原反应，如与氢气加成生成醇，被还原剂还原 成仲醇。
醌类化合物结构与性质
结构特点
04
醇、酚、醚类化合物
醇类化合物结构与性质
01
结构特点
2024版大学有机化学ppt课件
反应条件影响
不同反应机理需要不同的反应条件，如温度、 压力、溶剂等。
反应选择性
同一原料在不同条件下可能生成不同产物，反 应机理决定了产物的选择性。
反应速率控制
反应机理中的关键步骤决定了整个反应的速率。
常见有机反应及其机理
取代反应 有机化合物分子中某些原子或基 团被其他原子或基团所取代的反 应。包括亲核取代、亲电取代和 自由基取代等。
02
烯烃的结构与性质
阐述烯烃的结构特点，包括碳碳双键的杂化方式、键角、键能等，以及
烯烃的物理性质和化学性质，如熔沸点、密度、溶解性、稳定性等。
03
烯烃的反应
列举烯烃的主要反应类型，如加成反应、氧化反应、聚合反应等，并解
释其反应机理和条件。
炔烃
炔烃的通式与命名 介绍炔烃的通式、命名原则及常见炔烃的名称。
羧酸衍生物的分类和命名
羧酸衍生物包括酰卤、酸酐、酯、酰胺等。它们的命名遵循系 统命名法，其中酰卤和酸酐的命名以相应的羧酸为基础，酯的 命名以醇和酸为基础，酰胺的命名以胺和酸为基础。
04 含氮化合物
胺类
胺类的定义和分类
包括伯胺、仲胺和叔胺等。
胺类的命名
遵循IUPAC命名法，以-amine为 后缀。
卤代烃的物理性质
卤代烃多为无色液体，具有特殊的气味。它们的沸点随着相对分子 质量的增加而升高，密度则随着相对分子质量的增加而增大。
卤代烃的化学性质
卤代烃在一定条件下可发生亲核取代反应、消除反应以及还原反应等。
醇、酚、醚
醇的分类和命名
根据羟基所连碳原子的不同，醇可分为伯醇、仲醇和叔醇。醇的命名遵循系统命名法。
酮的分类和命名 酮是羰基与两个烃基相连的化合物。根据羰基所 连烃基的不同，酮可分为脂肪酮和芳香酮。酮的 命名遵循系统命名法。
波谱分析-有机化学PDF课件-中国科技大学-06
振
1 2 k
m1 .m2 m1 m2
式中：k — 化学键的力常数，单位为N.cm-1 μ — 折合质量，单位为 g
力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长 ↓(短)，k↑。
化学 键 C― C C＝ C C≡ C 键长 （nm） 0.154 0.134 0.116 键能 （KJ mol-1） 347.3 610.9 836.8 力常数 k（N.cm-1） 4.5 9.6 15.6 波数范围 （cm-1） 700～1200 1620～1680 2100～2600
产生红外光谱的必要条件是： 1. 辐射光的频率与分子振动的频率相当。 2. 能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外收。 三、有机化合物的红外光谱解析 （一） 特征谱带区、指纹区和相关峰
1、4000-1400cm-1 特征谱带区 H-X (X=O、N、C) 主要是左边各化学键 的伸缩振动吸收 C=X (X=O、N、C) 峰少，易辨认，用于 C X (X=N、C) 鉴定某功能团的存在
γH ν= 2π 0
质子实际感受到的磁场并不是H0，而是:
H = H0 + H’ = H0 +σH0 =H0(1+ σ)
σ 为屏蔽常数
当H’在质子处与H0反向，质子感受到的磁场减弱—屏蔽 当H’在质子处与H0同向，质子受到的磁场增强—去屏蔽 不同质子所处的环境不同，产生的H’不同；尽管实 现共振的实际磁场 H是一样的，但共振时观察到的外 加磁场H0不同—这种由于电子屏蔽或去屏蔽引起的共 振吸收位置的移动称为化学位移
二、红外光谱 的基本原理 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动：
沿轴振动，只改变键长，不改变键角
C
对称伸缩振动(νs) -1 (2853 cm )
1 2 k
m1 .m2 m1 m2
式中：k — 化学键的力常数，单位为N.cm-1 μ — 折合质量，单位为 g
力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长 ↓(短)，k↑。
化学 键 C― C C＝ C C≡ C 键长 （nm） 0.154 0.134 0.116 键能 （KJ mol-1） 347.3 610.9 836.8 力常数 k（N.cm-1） 4.5 9.6 15.6 波数范围 （cm-1） 700～1200 1620～1680 2100～2600
产生红外光谱的必要条件是： 1. 辐射光的频率与分子振动的频率相当。 2. 能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外收。 三、有机化合物的红外光谱解析 （一） 特征谱带区、指纹区和相关峰
1、4000-1400cm-1 特征谱带区 H-X (X=O、N、C) 主要是左边各化学键 的伸缩振动吸收 C=X (X=O、N、C) 峰少，易辨认，用于 C X (X=N、C) 鉴定某功能团的存在
γH ν= 2π 0
质子实际感受到的磁场并不是H0，而是:
H = H0 + H’ = H0 +σH0 =H0(1+ σ)
σ 为屏蔽常数
当H’在质子处与H0反向，质子感受到的磁场减弱—屏蔽 当H’在质子处与H0同向，质子受到的磁场增强—去屏蔽 不同质子所处的环境不同，产生的H’不同；尽管实 现共振的实际磁场 H是一样的，但共振时观察到的外 加磁场H0不同—这种由于电子屏蔽或去屏蔽引起的共 振吸收位置的移动称为化学位移
二、红外光谱 的基本原理 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动：
沿轴振动，只改变键长，不改变键角
C
对称伸缩振动(νs) -1 (2853 cm )
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+ H2O
O
CH3
2. 旋光标记: CH3 C OH + H O *C H (CH2)5CH3
O
CH3
CH3 C O *C H
+ H2O
说明反应是按a式进行的
(CH2)5CH3
编辑ppt
18
Organic Chem
下列羧酸与甲醇的酯化相对速度如下：
CH3COOH
1
羧酸的pKa相近
CH3CH2COOH 0.84 与同种醇酯化速度相差很大
一元酸 mono二元酸 di多元酸 poly-
➢ 根据R的性质
芳香酸 脂肪酸
编辑ppt
饱和酸 不饱和酸
2
Organic Chem
2. 命名
a) 俗名
HCOOH 蚁酸
COOH HC OH HC OH
COOH 酒石酸
CH3 HC OH
COOH
乳酸
C H 3C O O H
醋酸
编辑ppt
COOH HC OH H2C COOH
α-H的酸性比醛酮弱
P-π共轭 C=O键增长：120 的证据： C-O键缩短：143
编辑ppt
9
123 pm 136 pm
Organic Chem
1. 酸性
酸根负电荷平均分布在两个O原子上——稳定
RCOOH + H2O
δO R C + H3+O
O δ-
酸性大小：
大多无机酸> 羧酸 > H2CO3 > 苯酚 > ROH
(CH3)2CHCOOH 0.33 (CH3)3CCOOH 0.037
进一步支持按a反应机理
因为速控步骤是加成一步，
(C2H5)3CCOOH
编辑ppt
0.00016
酰基体积大不利于醇的亲核
进攻
19
Organic Chem
完整反应历程可以表示如下：
O R C OH + H+
..
OH
fast
R C OH
C1—C4 的酸与水混溶，R增大，水溶性↓
编辑ppt
5
Organic Chem
2. 波谱性质
IR：特征吸收：
νC=O：
缔合 共轭
1710～1760cm-1 游离 1690～1720cm-1
νO-H：缔合 2500 3~000～3550cm-1游离
辅助：ν C-O： 1210～1320cm-1
编辑ppt
编辑ppt
16
O O
83%
Organic Chem
反应机理：
两种可能
O a. RCO H+ HOR'
O b. RCOH+H OR'
O RCO R' +H 2O
O RCO R' +H 2O
编辑ppt
17
Organic Chem
实验事实：
O 1. 同位素标记: R C OH + H18O R'
O R C18OR'
OR'
反应慢，H+催化
可逆，难进行完全
乙酸 + 乙醇 K=2/3
O R C OR' + H2O
使反应进行到底：
①反应物之一过量
②除去产物之一（常是H2O）使平衡向左移动
编辑ppt
15
Organic Chem
例：
O CH3 OH
+ HH
H+ (TsOH) 苯, ref. (-H2O)
HOCH2 CH2 CH2CH3
有
机 化
第十二章
学
羧酸及其衍生物 Carboxylic acids and derivatives
通式 :RCOOH
Carboxyl group
University of Science and Technology of China
编辑ppt
1
一、羧酸的分类和命名
1. 分类 ➢ 根据分子中羧基的数目
结构与反应性
δ- IV．失羧反应 III．α-H反应 H O ..
R CH C O H
δ+ I．酸性反应
..
Nu II．亲核加成-消除 = 取代（OH）
编辑ppt
8
Organic Chem
OH氧上带孤对电子，与C=O的π键共轭
结果：O-H键极化加大，H+ 易离去 酸性
使得羧基碳原子上的正电性削弱 亲核加成比醛酮难
苹果酸
3
H 2C COOH HO C COOH
H 2C COOH 柠檬酸
Organic Chem
b) IUPAC命名法
选取含羧基的最长碳链——主链 从靠近羧基的一端开始编号 取代基、重键的位置用阿拉伯数字标出
CH3 C CH COOH CH3
3-甲基-2-丁烯酸
CH3CH2CHCH2COOH
编辑ppt
H+
13
O R C OR' + H2O
Organic Chem
共同的反应历程：
O
..
R C OH + Nu
加成
OR C OH
Nu
消除
O R C Nu + -OH
取代产物
..
O
Nu=X-, R C O- , -NH2, -OR'
编辑ppt
14
Organic Chem
1）酯化
O
H+
R C OH + HOR'
COOH
pKa ：编辑ppt 6.04
12
6.25
Organic Chem
2. 羧基中羟基被取代的反应
PCl3 回流
PCl5
SOCl2
O
H3PO3
C
+ POCl3 + HCl
R
Cl
SO2 + HCl
O R C OH +
O
P2O5
HO C R'
OO R C O C R'
H NH2
O R C NH2
H OR'
pKa（甲酸3.75） 4.75-5 6.37 9.98 16-17
溶于Na2CO3
编辑ppt
10
不溶
Organic Chem
电子效应对酸性的影响
诱导效应：X-CH2COOH
➢ -I使酸性增强 X= F Cl Br
pKa 2.66 2.86 2.90
I CHO
3.18 3.53
NO2
1.68
N+(CH3)3
6
Organic Chem
O
NMR: CH2 C O H
δ： 2~3 10~13
MS：
饱和脂肪酸 M+小
芳香酸
M+ 大
最主要的裂解方;.
γCH
O
H2C β αCH
OH
R'
编辑ppt
+.OH
R
CH + HC OH
CH2
R'
M/Z=60+14n
7
Organic Chem
三、羧酸的化学性质
CH3
β-甲基戊酸（3-甲基戊酸）
编辑ppt
4
COOH
NO2 3-硝基苯甲酸（或间-）
Organic Chem
二、羧酸的物理性质
1. 分子中有两个部位可形成H-键，常以二聚体存在
O HO
RC
CR
OH O
1） b.p很高（比M相近的醇高）
例：
M甲酸 = M乙醇，
b.p 100.7℃ 78.5℃
2） 与水形成H-键=>易溶于水
1.83
➢ +I使酸性减弱 HCOOH
pKa 3.75
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CH3COOH (CH3)2CHCOOH
4.76
4.86
11
Organic Chem
共轭效应：
X
COOH
X= OH OCH3 pKa 4.57 4.47
CH3 H
Cl NO2
4.38 4.20 3.97 3.42
场效应：
H
COOH Cl
O
CH3
2. 旋光标记: CH3 C OH + H O *C H (CH2)5CH3
O
CH3
CH3 C O *C H
+ H2O
说明反应是按a式进行的
(CH2)5CH3
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18
Organic Chem
下列羧酸与甲醇的酯化相对速度如下：
CH3COOH
1
羧酸的pKa相近
CH3CH2COOH 0.84 与同种醇酯化速度相差很大
一元酸 mono二元酸 di多元酸 poly-
➢ 根据R的性质
芳香酸 脂肪酸
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饱和酸 不饱和酸
2
Organic Chem
2. 命名
a) 俗名
HCOOH 蚁酸
COOH HC OH HC OH
COOH 酒石酸
CH3 HC OH
COOH
乳酸
C H 3C O O H
醋酸
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COOH HC OH H2C COOH
α-H的酸性比醛酮弱
P-π共轭 C=O键增长：120 的证据： C-O键缩短：143
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9
123 pm 136 pm
Organic Chem
1. 酸性
酸根负电荷平均分布在两个O原子上——稳定
RCOOH + H2O
δO R C + H3+O
O δ-
酸性大小：
大多无机酸> 羧酸 > H2CO3 > 苯酚 > ROH
(CH3)2CHCOOH 0.33 (CH3)3CCOOH 0.037
进一步支持按a反应机理
因为速控步骤是加成一步，
(C2H5)3CCOOH
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0.00016
酰基体积大不利于醇的亲核
进攻
19
Organic Chem
完整反应历程可以表示如下：
O R C OH + H+
..
OH
fast
R C OH
C1—C4 的酸与水混溶，R增大，水溶性↓
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5
Organic Chem
2. 波谱性质
IR：特征吸收：
νC=O：
缔合 共轭
1710～1760cm-1 游离 1690～1720cm-1
νO-H：缔合 2500 3~000～3550cm-1游离
辅助：ν C-O： 1210～1320cm-1
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16
O O
83%
Organic Chem
反应机理：
两种可能
O a. RCO H+ HOR'
O b. RCOH+H OR'
O RCO R' +H 2O
O RCO R' +H 2O
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17
Organic Chem
实验事实：
O 1. 同位素标记: R C OH + H18O R'
O R C18OR'
OR'
反应慢，H+催化
可逆，难进行完全
乙酸 + 乙醇 K=2/3
O R C OR' + H2O
使反应进行到底：
①反应物之一过量
②除去产物之一（常是H2O）使平衡向左移动
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15
Organic Chem
例：
O CH3 OH
+ HH
H+ (TsOH) 苯, ref. (-H2O)
HOCH2 CH2 CH2CH3
有
机 化
第十二章
学
羧酸及其衍生物 Carboxylic acids and derivatives
通式 :RCOOH
Carboxyl group
University of Science and Technology of China
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1
一、羧酸的分类和命名
1. 分类 ➢ 根据分子中羧基的数目
结构与反应性
δ- IV．失羧反应 III．α-H反应 H O ..
R CH C O H
δ+ I．酸性反应
..
Nu II．亲核加成-消除 = 取代（OH）
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8
Organic Chem
OH氧上带孤对电子，与C=O的π键共轭
结果：O-H键极化加大，H+ 易离去 酸性
使得羧基碳原子上的正电性削弱 亲核加成比醛酮难
苹果酸
3
H 2C COOH HO C COOH
H 2C COOH 柠檬酸
Organic Chem
b) IUPAC命名法
选取含羧基的最长碳链——主链 从靠近羧基的一端开始编号 取代基、重键的位置用阿拉伯数字标出
CH3 C CH COOH CH3
3-甲基-2-丁烯酸
CH3CH2CHCH2COOH
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H+
13
O R C OR' + H2O
Organic Chem
共同的反应历程：
O
..
R C OH + Nu
加成
OR C OH
Nu
消除
O R C Nu + -OH
取代产物
..
O
Nu=X-, R C O- , -NH2, -OR'
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14
Organic Chem
1）酯化
O
H+
R C OH + HOR'
COOH
pKa ：编辑ppt 6.04
12
6.25
Organic Chem
2. 羧基中羟基被取代的反应
PCl3 回流
PCl5
SOCl2
O
H3PO3
C
+ POCl3 + HCl
R
Cl
SO2 + HCl
O R C OH +
O
P2O5
HO C R'
OO R C O C R'
H NH2
O R C NH2
H OR'
pKa（甲酸3.75） 4.75-5 6.37 9.98 16-17
溶于Na2CO3
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10
不溶
Organic Chem
电子效应对酸性的影响
诱导效应：X-CH2COOH
➢ -I使酸性增强 X= F Cl Br
pKa 2.66 2.86 2.90
I CHO
3.18 3.53
NO2
1.68
N+(CH3)3
6
Organic Chem
O
NMR: CH2 C O H
δ： 2~3 10~13
MS：
饱和脂肪酸 M+小
芳香酸
M+ 大
最主要的裂解方;.
γCH
O
H2C β αCH
OH
R'
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+.OH
R
CH + HC OH
CH2
R'
M/Z=60+14n
7
Organic Chem
三、羧酸的化学性质
CH3
β-甲基戊酸（3-甲基戊酸）
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4
COOH
NO2 3-硝基苯甲酸（或间-）
Organic Chem
二、羧酸的物理性质
1. 分子中有两个部位可形成H-键，常以二聚体存在
O HO
RC
CR
OH O
1） b.p很高（比M相近的醇高）
例：
M甲酸 = M乙醇，
b.p 100.7℃ 78.5℃
2） 与水形成H-键=>易溶于水
1.83
➢ +I使酸性减弱 HCOOH
pKa 3.75
编辑ppt
CH3COOH (CH3)2CHCOOH
4.76
4.86
11
Organic Chem
共轭效应：
X
COOH
X= OH OCH3 pKa 4.57 4.47
CH3 H
Cl NO2
4.38 4.20 3.97 3.42
场效应：
H
COOH Cl