羧酸的结构.
羧酸及其衍生物和取代酸
O R1 C NH2 NH3
3.氨解：产物为酰胺。
O R1 C Cl NH4Cl
O R1 C O
O C R2 R4 R3 N H O R1 C R4 N R3 ＋
O R2 C ONH4
O R1 C O R2 R 2 OH
O R1 C NH2 NH3
4.克莱森（Claisen）缩合反应：得到β-羰基酯 例如：
⑷ 酰胺的生成：
O R 1 C OH O O
＋
NH3
R 1 C O NH4
△ －H2O
O
R 1 C O─NH2
△ －H2O
R1 C
＋H2O N
R 1 C NH2
二元酸也有上述反应。 3.还原：用催化氢化法（H2/Pt）难以还原，LiAlH4可以还原羧基为羟基。
O R C OH LiAlH4 R CH2 OH
O CH2 CH2 C O Cl
PCl5 H3C （ CH 2） 6 COOH H3C （ CH 2） 6 C Cl
⑶ 酯的生成：
O R1 COOH
＋
R2 OH
浓 H2SO4
△
R1 C
O
R2
＋H2O
上述反应为可逆反应。提高反应速度的措施有两个: a 加入酸作为催化剂； b 升高温度。 提高反应的产率的措施有两个：a 增加反应物醇（一方面是因为副反应主要 来自于醇另一方面是因为醇相对于酸来说较为便宜）；b 移去产物，使平衡向 右移动。
名称（俗名） 熔点 沸点 溶解度（克/100克水） PKa
甲酸（蚁酸） 乙酸(醋酸) 苯甲酸(安息香酸) 乙二酸(草酸) 丙二酸(缩苹果酸) 丁二酸(琥珀酸) 顺丁烯二酸(马来酸) 反丁烯二酸(延胡索酸) 邻苯二甲酸(酞酸)
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。
第十三章 羧酸
O
BrCH2CH2CH2COOH CH3CH CHCH2CH2C OH
4–溴丁酸 溴 (4-bromobutanoic acid)
COOH
1 5 4 2 3
4–己烯酸 己烯酸 (4-hexenoic acid)
COOH
1–环戊烯甲酸 环戊烯 环戊 (1-cyclopentenecarboxylic acid)
O H C O
O H C O
-
1.27Å
两个碳氧键等长，完全离域。 两个碳氧键等长，完全离域。
羧酸的分类： 羧酸的分类：
O R C OH
按羧基数目分：一元，二元，三元， 按羧基数目分：一元，二元，三元，多元酸 按烃基类型分：脂肪酸，芳香酸，饱和酸， 按烃基类型分：脂肪酸，芳香酸，饱和酸，不饱和酸
13.1.2 一元羧酸的命名
羧酸的命名： 羧酸的命名：
• 选择含羧基的最长的C链为主链，称“某酸”。 选择含羧基的最长的C链为主链， 某酸” • 含脂环和芳环的羧酸：当羧基直接与环相连时，“环的 含脂环和芳环的羧酸：当羧基直接与环相连时， 甲酸” 当羧基与侧链相连时，环作为取代基； 名称 + 甲酸”；当羧基与侧链相连时，环作为取代基；当 环上和侧链都连有羧基时，以脂肪酸为母体。 环上和侧链都连有羧基时，以脂肪酸为母体。 • 英文命名：将烷烃命名的后缀“e”改为“oic acid”。 英文命名：将烷烃命名的后缀“ ”改为“ ”
O R-C-O
-
O
NH4+
t
室温
RC-OH + NH3
P2O5 t
t -H2O
O RC-NH2
RC≡N + H2O ≡
反应是可逆的，加热、脱水有利于正反应， 反应是可逆的，加热、脱水有利于正反应， 为了使正反应顺利进行，常采用苯、 为了使正反应顺利进行，常采用苯、甲苯带水的 方式除去反应体系中产生的水。 方式除去反应体系中产生的水。
第3章 第四节 第1课时 羧酸
第四节 羧酸 羧酸衍生物第1课时 羧酸〖核心素养发展目标〗 1. 能从羧基的成键方式的角度，了解羧酸的结构特点和分类，理解羧酸的化学性质及官能团与反应类型之间的关系。
2.能根据酯化反应的原理优化乙酸乙酯制备的方案，提高乙酸乙酯的产率。
一、羧酸的结构与分类1．羧酸的组成和结构(1)羧酸：由烃基(或氢原子)与羧基相连而构成的有机化合物。
官能团为—COOH 或。
(2)通式：一元羧酸的通式为R —COOH ，饱和一元羧酸的通式：C n H 2n O 2或C n H 2n ＋1COOH 。
2．羧酸的分类(1)按分子中烃基的结构分类羧酸⎩⎪⎨⎪⎧脂肪酸：如乙酸、C 17H 35COOH 芳香酸：如(2)按分子中羧基的个数分类羧酸⎩⎪⎨⎪⎧一元羧酸：如乙酸二元羧酸：如草酸HOOC —COOH 多元羧酸：如柠檬酸(3)按分子中烃基所含碳原子数多少分类 羧酸⎩⎪⎨⎪⎧高级脂肪酸⎩⎪⎨⎪⎧ 硬脂酸C 17H 35COOH 软脂酸C 15H 31COOH 油酸C 17H 33COOH低级脂肪酸：如甲酸、乙酸等3．常见的羧酸典型羧酸 物理性质主要用途甲酸(蚁酸)HCOOH无色、有刺激性气味的液体，有工业上可用作还原剂，是合成腐蚀性，能与水、乙醇等互溶医药、农药和染料等的原料苯甲酸(安息香酸) 无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇用于合成香料、药物等，其钠盐是常用的食品防腐剂乙二酸(草酸) HOOC—COOH 无色晶体，通常含有两分子结晶水，可溶于水和乙醇化学分析中常用的还原剂，也是重要的化工原料4.羧酸的物理性质甲酸、乙酸等分子中碳原子数较少的羧酸能够与水互溶。
随着分子中碳原子数的增加，一元羧酸在水中的溶解度迅速减小，甚至不溶于水，其沸点也逐渐升高。
高级脂肪酸是不溶于水的蜡状固体。
羧酸与相对分子质量相当的其他有机化合物相比，沸点较高，这与羧酸分子间可以形成氢键有关。
(1)乙酸的分子式为C2H4O2，所以乙酸属于四元酸()(2)乙酸可看作乙烷中的一个氢原子被羧基取代后的产物()(3)软脂酸C15H 31COOH属于饱和高级脂肪酸()(4)羧基官能团可以简写成—COOH或者HOOC—()(5)乙酸、草酸、硬脂酸和石炭酸均属于羧酸类有机物()〖答案〗(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×1．将下列化合物按沸点由大到小排序。
羧酸及羧酸衍生物
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。
羧酸高中知识点总结
羧酸高中知识点总结
1. 羧酸的结构
羧酸的结构通常由一个羧基（COOH）和一个碳链或环组成。
羧基是由一个碳原子与一个
氧原子共享一个双键而形成的，而另外一个氧原子与一个氢原子结合。
羧酸的结构可以根
据碳链或环的不同而有所变化，比如在脂肪酸中，羧基连接在一个长碳链上，而在柠檬酸中，羧基连接在一个环结构上。
2. 羧酸的性质
羧酸通常具有酸性，因为羧基中的氧原子能够释放质子（H+），形成羧酸离子（COO-）。
羧酸的酸性可以通过pKa值来表示，pKa值越小，酸性越强。
羧酸还可以发生酯化、酰化等化学反应，生成相应的酯、酰基等化合物。
3. 羧酸的生物学作用
羧酸在生物体内起着重要的生物学作用，比如在葡萄糖代谢中，磷酸化产生了甲酰辅酶A，从而参与三羧酸循环。
在脂肪酸代谢中，羧酸作为脂肪酸的一部分，参与能量代谢。
此外，羧酸还是氨基酸的一部分，比如天门冬氨酸和谷氨酸等都含有羧基。
4. 羧酸的相关实验方法
对于羧酸的检测和分离常使用pH指示剂法、酮酸法、红外光谱法、质谱法等实验方法。
这些方法可以帮助科学家们快速准确地检测出羧酸的存在和浓度，对于研究生物体内羧酸
的代谢和功能具有重要的意义。
以上就是羧酸的一些主要知识点的总结，通过学习这些知识点，可以帮助学生更好地理解
羧酸在生物体内的重要作用，以及在生物学实验中的应用。
同时，也可以引发学生对羧酸
和生物体内其它有机化合物生物学作用的探索和思考。
第12章 羧酸
第12章 羧酸§12.1 羧酸的分类、结构与命名12.1.1 结构和分类 1、定义分子中含有C OH O基团(羧基)的有机化合物称为羧酸。
2、羧酸的结构通式：R-COOH (-R=烷基或芳基) 3、羧酸(RCOOH)的分类方法☐ 按照羧基连的烃基构造： ☐ 按照分子中羧基的数目：脂肪族羧酸（饱和及不饱和） 一元羧酸 脂环族羧酸 二元羧酸 芳香族羧酸 多元羧酸其中链状的一元羧酸（包括饱和的及不饱和的）通称为脂肪酸12.1.2 命名 1、系统命名法A 、饱和脂肪酸的命名1）选择含有羧基的最长碳链为主链，并按主链碳数称“某酸”； 2）从羧基碳原子开始编号，用阿拉伯数字标明取代基的位置； 3）并将取代基的位次、数目、名称写于酸名前。
如：C H 3 C H 2 C H 2 CO O H丁酸 C H 3 C H C H 3 C H C H 3C H 2 C O O H 3 , 4 - 二甲基戊酸 β , γ - 二甲基戊酸12 3 4 5 α β γB 、不饱和脂肪酸的命名1）选择包括羧基碳原子和各C=C 键的碳原子都在内的最长碳链为主链，根据主链上碳原子的数目称“某酸”或“某烯（炔）酸”；2）从羧基碳原子开始编号；3）在“某烯（炔）酸”前并注明取代基情况及双键的位置。
如：CH 3CCHCH CH 3CH 3COOHC CCOOHHOOCH H2, 4–二甲基–3–戊烯酸 (E ) –丁烯二酸 3-苯基丙烯酸C 、脂环族羧酸的命名1）羧基直接连在脂环上时，可在脂环烃的名称后加上“羧酸或二羧酸”等词尾； 2）不论羧基直接连在脂环上还是在脂环侧链上，均可把脂环作为取代基来命名。
如：D 、芳香族羧酸的命名1）以芳甲酸为母体；2）若芳环上连有取代基，则从羧基所连的碳原子开始编号，并使取代基的位次最小。
如：E 、二元酸的命名选包括两个羧基碳原子在内的最长碳链作为主链，按主链的碳原子数称为“某二酸”。
羧酸的结构
与相对分子质量相近的其它类型有机物 相比, 羧酸具有特别高的沸点：
CH3CO2H CH3CHCH3 CH3-CO-CH3 CH3-C=CH2
OH
CH3
MW 60
60
58
56
Bp/℃ 117.9
82.3
56.5
-6.9
O H—O
形成双分子氢键缔合体 CH3-C
C-CH3
O—H O
问题:
上页 下页 首页
羧酸的系统命名法与醛相似。对于简单 的脂肪酸也常用 α、β、γ 等希腊字母表示取 代基的位次；羧基永远作为C-1。
CH3
CH3-CH2-CH-CH2-CO2H
54 3 2 1 gb a
3-甲基戊酸 β-甲1 g ba
2-甲基-4-溴丁酸 α-甲基-γ-溴丁酸
9-10
15.7
16-19
羧酸的酸性强弱与羧酸分子的电子 效应、立体效应和溶剂化效应相关。
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(一) 羧酸的酸性与成盐
Ka: 10-4~10-5
可用pH试纸或石蕊试纸检验出其水溶液的酸性。 共轭大π键的形成使羧酸根的键长完全平均化,
增加了羧基负离子的稳定性,有助于H+的离解。
127pm
RR
RR
+ H+
HH
127pm
上页 下页 首页
羧酸能与碱中和生成羧酸盐和水。利用羧酸与 NaHCO3反应放出CO2,可以鉴别、分离苯酚和羧酸。
HO2CCH2CH2CO2H C6H5CH=CHCO2H
甲酸 (蚁酸 Formic acid) 乙酸 (醋酸 Acetic acid) 丁酸 (酪酸 Butyric acid) 乙二酸(草酸 Oxalic acid) 丁二酸(琥珀酸 Succinic acid) 肉桂酸 (Cinnamic acid)
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RC sp2 杂化
O OH
O RC
OH
O HC
OH
O RC
O
O 0.127nm HC
O 0.127nm
O RC
O
O HC
O
二、羧酸的分类
1、分子中含有羧基的数目
一元羧酸
COOH CH3COOH
二元羧酸 HOOCCH2COOH HOOC
HOOC
多元羧酸
COOH
HOOC
COOH
2、羧基所连烃基的类别
CH 3
COOH
3、伯醇和醛的氧化
KMnO 4 or Na 2Cr2O7
RCH 2OH RCO 2H
RCHO
RCO 2H
CH3CH=CHCHO
Ag(NH3)2+ CH3CH=CHCOOHHCHOFra bibliotekC=C
CH3CH2
CH3
Ag(NH3)2+
HCl
H
COOH
C=C
CH3CH2
CH3
2
CHO NaOH（浓）
CH2OH +
COONa
4、甲基酮的卤仿反应
RCOCH3 NaOX or NaOH/X2
RCO2Na H+/H2O RCO2 H
(CH3)3CCOCH3 + NaOX
(CH3)3CCOONa 70%
COCH3
+ Cl2
NaOH H2O
H+
COOH 87%
(CH3)2C=CHCOCH3
+
Cl2
NaOH H2O
2、核磁共振氢谱 -COO-H δ= 9.5 ~ 13
R1 RCHCOOH
δ 2~3 ppm
一、氧化法
§3 羧酸的制备
1、烯烃和炔烃的氧化
KMnO4
RCH=CH2 RCO2H
RC≡ CH RCO2H
KMnO4 H+
HOOCCH2CH2CH2CH2COOH
CH2=CHCH3 + O2
磷酸铋
550~750℃ 0.7~1.4MPa
二、羧酸的光谱性质 1、红外光谱
反映出-C=O和-OH的两个官能团 （1）、O-H的伸缩振动吸收峰
3000-2500cm-1 强的吸收谱带； 气态时游离-O-H的伸缩振动峰在3550cm-1；
大约在1400 cm-1和925 cm-1区域内有两个强又变的 弯曲振动 的吸收峰。
（2）、C=O的伸缩振动吸收峰
脂肪族二元羧酸和芳香族羧酸都是结晶固体
2、沸点
饱和的一元羧酸的沸点都是随着分子量的增加 而增加，其沸点比分子量相应的醇要高 。
O HO
R-C
C-R
O HO
CH3COOH
Wt 60
CH3CH2CH2OH Wt 60
bp 118℃ bp 97℃
3、溶解度
甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和水相互溶解，随着 R-结构的增大，疏水的烃基比重越来越大，羧酸在 水中的溶解度也必然越来越小。二元羧酸易溶解于 水；羧酸可溶解于一般的有机溶剂中。
COOH
OH
3-羟基苯甲酸
CHCH2COOH CH3
3-苯基丁酸 CH2COOH
CH=CHCOOH
3-苯基丙烯酸
1-萘乙酸
§ 2 饱和一元羧酸的物理性质和光谱性质
一、物理性质 1、物态 饱和一元羧酸： C1-C3 具有强烈的酸味和刺激性的液体； C4-C9 具有腐败恶臭的油状液体（动物汗液和奶油
发酵变坏就含有少量C3H7COOH） C10 以上 石蜡状固体，没有气味。
CH2=CHCOOH
2、芳环侧链氧化 ArR KMnO 4 or Na 2Cr2O7 ArCO2 H
CH 2CH 3
CH 3 CH
CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3
KMnO4/H+
COOH
不论烃基的长短，氧化 产物都为羧酸。
CH 3 CH3 C
CH 3
CH2CH3 KMnO4/ H+
CH 3 CH3 C
十六碳酸 软脂酸 十八碳酸 硬脂酸
HOOCCOOH 草酸
2、系统命名法
羧酸是氧化态较高的化合物，一般以其为母体， 选择含有羧基最长的碳链，编号从羧基开始，如果 分子中含有双键或者三键，则应该选择包含双键或 者三键在内的最长碳链为主链。羧酸的命名，类同 于醛类化合物的命名。
CH3 CH3CCOOH
2,2-二甲基丙酸
(CH3)2C=CHCOONa
COCH3
NaOH X2
H+
COOH
二、水解法
1、腈的水解
RX NaCN 醇
H /H2O RCN
RCOOH
CH3
Cl2 光照
CH2Cl NaCN C2H5OH
HCl CH2CN
CH2COOH
HOCH2CH2CH2Cl
NaCN C2H5OH
HOCH2CH2CH2CN
HCl HOCH2CH2CH2COOH
NaCN (CH3)3CCl
CO2 (CH3)3CMgBr
§ 4 羧酸的化学性质
H RC
H α H 的反应
O C
O
脱羧反应 羟基断裂呈酸性
脂肪族羧酸
饱和羧酸 不饱和羧酸 脂环族羧酸
芳香族羧酸
取代羧酸
取代基的不同
卤代酸 羟基羧酸 氨基酸
三、羧酸的命名
1、俗名
HCOOH 蚁酸 最初在蒸馏蚂蚁得到的
CH3COOH 醋酸 存在与食醋中
HOOCCHOHCHOHCOOH 酒石酸 以结晶形状析出，故名酒石酸
葡萄汁发酵时，
PhCOOH 安息酸 存在于安息树的树脂或芍药的根中
羧酸
RH
RCOOH
§1 羧酸的结构、分类、命名
一、羧基结构
O C
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
醛酮中 醇中
CO 键长 0.122nm
C OH 键长 0.143nm
O HC
OH
（甲酸）
0.1245nm 0.1312nm 电子衍射实验证明
O RC
O-H
P-π 共轭体系
一般吸收峰在1725-1700 cm-1范围内； RCOOH单体，羰基吸收一般在1750-1770 cm-1内，如果
双键和羰基共轭，吸收位置向低波数的位移。 （3）、C-O的伸缩振动吸收峰
一般在1250cm-1 区域内； RCOOM 含有两的C-O的伸缩振动吸收峰， 1610~1550cm-1，1420~1300cm-1
2、羧酸衍生物的水解
RCOL H2O RCOOH
三、格氏试剂合成法
R MgX + CO2
H RCOOMgX
H2O
RCOOH
MgBr CH3CH2CHCH3 + CO2
Br Mg CO2 Et2O
COOH H2HSO2O4（稀）CH3CH2CHCH3 80%
COOH H+
70%
(CH3)3CCOOH
CH3
CH2=CHCH=CHCOOH 2,4-戊二烯酸
CH3C=CHCH2CH2COOH 5-甲基-4-己烯酸 CH3
CH3CHCH2COOH OH COOH
COOH
CH3
3-羟基丁酸 苯甲酸 间甲基苯甲酸
COOH
COOH H3C
COOH
环己基甲酸
环丁基甲酸 4-甲基环己基甲酸
CH2COOH
苯乙酸