羧酸及羧酸衍生物 (2)优秀课件
Organic Chem
15.2.2羧酸的化学性质
结构与反应性
3、—H反应
R
H
O
CH C +
Nu
4、失羧反应
OH
1、酸性反应
2、亲核加成—消除=取代（OH） （与金属化合物的反应）
Organic Chem
1、酸性：
电负性平均分布在两个O原子上——稳定
酸性大小：
大多无机酸> 羧酸 > H2CO3 > 苯酚 > ROH pKa（甲酸3.75） 4.75-5 6.37 9.98 16-17
α-C上有强吸电子基的一元羧酸不稳定 100-200。 CCO2
HCOOO —CH2—COOH CH3—C—CH2—COOH
CH3COOH + CO2 CH3—C—CH3 + CO2
Cl3C—COOH
CHCl3 + CO2
Organic Chem
5、羧酸的还原反应
CH2 CH— CH2COOHLiAlH4 H2O CH2 CH— CH2H2COH(不 影 响 双 键 ）
溶于Na2CO3
不溶
Organic Chem
2、羧基中羟基被取代的反应：
PCl3 回流
PCl5
H3PO3(200C分解） R—C—Cl +POCl3 +HCl
O R—C—OH +
SOCl2 O
HO—C—R' P2O5
SO2 +HCl OO R—C—C—R'
O
H —NH2
R—C—NH2
HOR'
共同的反应历程：
CH3
β-甲基戊酸（3-甲基戊酸）
Organic Chem
15.1.2.1羧酸的物理性质
O H-O
R-C
C-R
O
O-H
1、分子中有两个部位可形成H-键，常以二聚 体存 在。
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
C1—C4 的酸与水混溶，R增大，水溶性↓
羧酸及羧酸衍生物 (2)优秀 课件
University of Science and Technology of China
基本要求
1．掌握系统命名法,熟悉某些来源名。 2．理解羧酸的物理性质规律。 3．掌握羧酸的化学性质：酸性；酯、酰
卤及酰胺的生成；脱羧反应；α—卤代 的条件和应用；还原等。
Organic Chem
X→NH2,CN,OH等。→多功能基化合物。
4、脱羧反应（略）
其中汉斯狄克(Humsdiecher)反应：
R C O O A g + B r 2C C l4 R B r+ C O 2+ A g B r
改 进 法 ： 2 C O O H + H g O + 2 B r 2C C l4
B r+ H g B r 2 + 2 C O 2
NO2
COOH (BH3)/THF 0。 C
H2ONO2
O
O
79%
不 还 原 ， CN,NO2,COOR， — C— Cl但 还 原 双 键
CH2O H
Organic Chem
二元酸的酸性
COOH Ka1
(CH2)n COOH
COOH+ + (CH2)n
COOH
பைடு நூலகம்
COOKa2
(CH2)n COOH
COOH+ + (CH2)n
8 3 %
Organic Chem
2）、生成酰卤的反应：
O
O
PC l3
R — C — C l + H 3PO 3 (200。 C 分 解 ） O
R — C — O H+ PC l5
R — C O — C l +PO C l3(b.p107。 C+H C l
SO C l2
R — C — C l +SO 2 + H C l （ 应 用 最 多 ， 产 物 纯 化 较 方 便 ）
乙酸 — 醋酸 OH
CH3-CH-COOH 乳酸
Organic Chem
b) IUPAC命名法：
选取含取代基的最长碳链——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
4
32 1
CH3-C CH-COOH
CH3
COOH N O2
3-甲基-2-丁烯酸
3-硝基苯甲酸（或间-）
CH3CH2CHCH2COOH
历程：
O
O O+HCl
O
R— C— O H+SO Cl2
R— C— O — S Cl
R— C— Cl +SO 2
3）、生成酸酐的反应：
O
OO
2R — C — O H P 2 O 5 R — C — O — C — R+H 2 O
O
OO
O
O
O
常 用 2R — C — O H +C H 3 — C — O — C — C H 3
反应慢 ，H 催化
可逆，难进行完全。乙酸+乙醇K=2/3
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
例：
O
H
C H 3 — C — O H +H O C H 2 — C H 2
H
O
H ( T s O H )
C H 2 C H 3苯 ,R e f ( - H 2 O ) C H 3 — C — O
O H+
R—C—OR' + H2O
O
O
O
R — C — O H + N u
R — C — O H
R — C — N u +O H
O
消 除 取 代 产 物
N u=X , R — C — O, N H 2 , O R '
Organic Chem
1）、酯化：
O
H+
R—C—OH + HOR'
O
R—C—OR + H2O
15.1.1分类和命名：
一、分类：
➢ 根据分子之中羧基的数目：
一元酸 mon二元酸 di多元酸 pl-
➢ 根据R的性质：
芳香羧酸
饱和羧酸
脂肪羧酸
不饱和羧酸
Organic Chem
二、命名
a)俗名：
甲酸 — 蚁酸
OH OH HOOC-CH-CH-COOH
酒石酸
OH CH3-CH-CH2-COOH
苹果酸
COO-
讨论： （1）二元羧酸的酸性较一元羧酸强，即Ka1 ＞一元酸Ka2；
（2）二元羧酸的第一个羧基的电离常数较第二个羧 基的大（Ka1＞Ka2），为什么？
（3）第二个羧基难于离解，一般Ka2＜一元酸Ka1。
Organic Chem
二元酸脱羧
HOOC－(CH2)n－COOH n＝0，1，2，3，…… n＝0，1 羧基的吸电子作用，使脱羧反应易于进行。
R — C — O — C — R+ 2C H 3 — C — O H Organic Chem
3、α-H的取代反应
羧酸的α-H不如醛酮的活泼，需红磷（光，碘，硫等）催化：
C H 3 C O O H B r 2 + P B r C H 2 C O O H
B r 3 C C O O H
α-卤代酸在合成上很有用：
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羧酸和其衍生物名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件
10
第10页
第一节、羧酸
1.2、羧酸物理性质
2. 溶解度 低级酸易溶于水
H
OHO
R
H
OHO
H
H
HO
高级羧酸随分子量增大( R↑) 而在水中溶解度 减小。
多元羧酸水溶性大于相同碳原子一元羧酸。
11
第11页
第一节、羧酸
1.2、羧酸物理性质
3. 沸点 羧酸在固态或液态时，普通以二聚体形式
存在。所以羧酸沸点比相对分子质量相当醇 高。
1.1、羧酸结构、分类和命名 1. 羧酸结构
p-π共轭体系 123pm
p-π共轭结果造成键
O
O
长平均化：C=O键键长
R
R
C
比普通羰基C=O键略长；
OH
OH
而C-O键键长比醇C-O
136pm
键略短。
3
第3页
第一节、羧酸
1.1、羧酸结构、分类和命名 1. 羧酸结构
1
O2
-
RC
O
1 2
-
127pm 127pm
27
第27页
1. 羧基中氢性质
(2) 羧酸盐
羧酸可与NaOH，NaHCO3，Na2CO3水溶液 反应成盐。
RCOOH + NaOH
RCOONa + H2O
RCOOH + NaHCO3
RCOONa + CO2 + H2O
28
第28页
1. 羧基中氢性质 (2) 羧酸盐
因为羧酸转变成盐后水溶性增大，所以有较为 广泛应用。
3.85
4.02
3.49
3.42 26 第26页
(1) 羧酸酸性
第10页
第一节、羧酸
1.2、羧酸物理性质
2. 溶解度 低级酸易溶于水
H
OHO
R
H
OHO
H
H
HO
高级羧酸随分子量增大( R↑) 而在水中溶解度 减小。
多元羧酸水溶性大于相同碳原子一元羧酸。
11
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第一节、羧酸
1.2、羧酸物理性质
3. 沸点 羧酸在固态或液态时，普通以二聚体形式
存在。所以羧酸沸点比相对分子质量相当醇 高。
1.1、羧酸结构、分类和命名 1. 羧酸结构
p-π共轭体系 123pm
p-π共轭结果造成键
O
O
长平均化：C=O键键长
R
R
C
比普通羰基C=O键略长；
OH
OH
而C-O键键长比醇C-O
136pm
键略短。
3
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第一节、羧酸
1.1、羧酸结构、分类和命名 1. 羧酸结构
1
O2
-
RC
O
1 2
-
127pm 127pm
27
第27页
1. 羧基中氢性质
(2) 羧酸盐
羧酸可与NaOH，NaHCO3，Na2CO3水溶液 反应成盐。
RCOOH + NaOH
RCOONa + H2O
RCOOH + NaHCO3
RCOONa + CO2 + H2O
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1. 羧基中氢性质 (2) 羧酸盐
因为羧酸转变成盐后水溶性增大，所以有较为 广泛应用。
3.85
4.02
3.49
3.42 26 第26页
(1) 羧酸酸性
羧酸及羧酸衍生物(2)
C u或 Z n等
RCO +H O 2 H300~400℃ RC 2OH H
高 压
编辑ppt
23
2021/1/3
青岛理工大学
23
有 机化学 5
R
H C
C =O
脱羧反应
H OH
编辑ppt
24
2021/1/3
青岛理工大学
24
有 机化学 5
6.3.4 脱羧反应
羧酸在一定条件下受热可发生脱羧反应 无水醋酸钠和碱石灰混合后强热生成甲烷，是实验室制取甲 烷的方法。
300℃
△
CH2 COOH H2C
CH2 COOH
300℃
△
O CH2 C
O ＋ H2O
CH2 C O
O
CH2 C
H2C
O
CH2 C O
＋ H2O
编辑ppt
28
2021/1/3
青岛理工大学
28
有 机化学 5
1，6-二羧酸，1，7-二羧酸在氢氧化钡存在下加热。发生失 水失羧的反应形成环酮。
一、分类 二、命名 但要注意三点：
系统命名与俗名的联系，如苯甲酸俗名为安息香酸、丁二酸的 俗名为琥珀酸等。
用希腊字母表示取代基位次的方法。 含十个碳以上的直链酸命名时要加一个碳字。
编辑ppt
2
2021/1/3
青岛理工大学
2
有 机化学 5
C H 3 O H 3C C HC H 2C O H
4321
O H 3C C HC HC O H
编辑ppt
9
2021/1/3
青岛理工大学
9
有 机化学 5
6.3.1 酸性
羧酸具有弱酸性，在水溶液中存在着如下平衡：
羧酸及其衍生物ppt课件
RCOCl + R'MgCl
RCOOR"+ R'MgCl
RCOR' (fast)
RCOR'
(1) R'MgCl (2) H2O
R' R C OH R'
酸酐与Grignard 试剂的反应在低温下也可得到酮。
2.2.3 还原
催化氢化或用LiAlH4作还原剂，酰卤、酸酐、酯可被还原成醇，酰胺 则被还原成胺。 2.2.4 酯的缩合反应 • Claisen缩合:
2.2 化学性质 2.2.1 亲核取代反应 （水解、醇解、氨解等）
O R C
L
O O
+
Nu
R
C Nu
L
RCNu
+
L
反应活性： RCOCl > (RCO)2O > RCOOR’ > RCONH2 > RCONR’2
水解： RCOCl (RCO)2O RCOOR’ RCONH2 醇解： RCOCl (RCO)2O + R’OH RCOOR’ + HCl RCOOR’ + RCOOH + H2O RCOOH + HCl 2 RCOOH (加热) （催化） （催化、回流） RCOOH + R’OH RCOOH + NH3
一元羧酸：
HCOOH 甲酸
CH3COOH 乙酸
CH3CHCH2COOH
COOH
CH3C CH3
CHCOOH
Cl
3-甲基-2-丁烯酸
3-（对-氯苯基）丁酸
苯甲酸
二元羧酸：
COOH
CHCOOH
HOOCCOOH
RCOOR"+ R'MgCl
RCOR' (fast)
RCOR'
(1) R'MgCl (2) H2O
R' R C OH R'
酸酐与Grignard 试剂的反应在低温下也可得到酮。
2.2.3 还原
催化氢化或用LiAlH4作还原剂，酰卤、酸酐、酯可被还原成醇，酰胺 则被还原成胺。 2.2.4 酯的缩合反应 • Claisen缩合:
2.2 化学性质 2.2.1 亲核取代反应 （水解、醇解、氨解等）
O R C
L
O O
+
Nu
R
C Nu
L
RCNu
+
L
反应活性： RCOCl > (RCO)2O > RCOOR’ > RCONH2 > RCONR’2
水解： RCOCl (RCO)2O RCOOR’ RCONH2 醇解： RCOCl (RCO)2O + R’OH RCOOR’ + HCl RCOOR’ + RCOOH + H2O RCOOH + HCl 2 RCOOH (加热) （催化） （催化、回流） RCOOH + R’OH RCOOH + NH3
一元羧酸：
HCOOH 甲酸
CH3COOH 乙酸
CH3CHCH2COOH
COOH
CH3C CH3
CHCOOH
Cl
3-甲基-2-丁烯酸
3-（对-氯苯基）丁酸
苯甲酸
二元羧酸：
COOH
CHCOOH
HOOCCOOH
羧酸 羧酸衍生物ppt课件
乙酸是一种弱酸，具有酸的共同性质。
与指示剂、H前金属、碱、碱性氧化物、盐反应
【问题3-2】羧酸的化学性质与乙酸的相似，如何通过实验证明其他羧酸也 具有酸性呢？ 以甲酸为例设计实验。
【证据推理】
实验内容
实验现象
【问题3-3】如何通过实验进一步比较乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱呢？
利用下图所示仪器（可重复使用）和药品（乙酸、碳酸钠固体、碳酸氢钠溶液、苯酚 钠溶液），设计一个简单的一次性完成的实验装置。
2．某有机物的结构简式为
，下列关于它的性质的叙述 C
中不正确的是( )
A．该有机物具有酸性，能与纯碱反应
B．该有机物可以水解，且水解产物只有一种
C．1 mol该有机物最多能与7 mol NaOH反应
D．该有机物能与溴水发生取代反应
解析：该物质的苯环上连有羧基，因此具有酸性，羧基和酚羟基均能与纯碱反应，A选 项正确；该物质中含有酯基，因此可以发生水解反应，且水解产物只有一种(3,4,5三羟基 苯甲酸)，B选项正确；能与NaOH反应的有5个酚羟基、1个酯基、1个羧基，其中酯基水 解后生成1个羧基和1个酚羟基，所以1 mol该有机物最多能与8 mol NaOH反应，故C选项 错误；酚羟基的邻位和对位上的氢原子易被溴取代，故该有机物能与溴水发生取代反应， D选项正确。
也可以被酸性KMnO4溶液氧化；因为含有—COOH，所以可与2丁醇发生
酯化反应，也可与Na2CO3反应。
5.已知某有机化合物的结构简式为
请回答下列问题:
(1)当和 NaHCO3 反应时,可转化为
NaOH(或Na2CO3)
(2)当和
反应时,可转化为
(3)当和 Na 反应时,可转化为
NaHCO3和
《羧酸及衍生物》PPT课件
2,3- 二甲基戊酸 (α,β-二甲基戊酸)
（2）不饱和羧酸
2 -甲基-3-戊烯酸
5 -甲基-4 -乙基 己酸 (δ -甲基- γ -乙基 己酸)
2,4 -戊二烯酸
（3）脂肪族二元酸或多元酸：主链含两羧基，称 “某二酸”。
3 - 羧基 -3- 羟基戊二 酸
（4）脂环族和芳香族羧酸：环作为取代基
COOH COOH
9.1.2 羧酸的物理性质
1、水溶性： 低级脂肪酸易溶于水，芳香羧酸不溶于水 分子量增加，溶解度减小
2、沸点： 羧酸 > 醇、酚 > 醛、酮 > 烷、醚（相对分 子质量相近） 原因：羧酸分子间以两个氢键形成双分子缔合 体，比醇分子间氢键更稳定。
四、羧酸的化学性质
1. 羧酸的酸性
p-π共轭体系，氧的电子云移向羰基，使O-H极性 增大，酸性↑
第 9 章 羧酸及其衍生 物
9.1 羧酸
羧酸：可以看作是烃分子中的氢原子被羧基
（ - COOH ）取代后生成的化合物 通式：RCOOH
羧酸衍生物：羧基中的羟基被其它原子团取代
1. 羧酸的分类和命名
分类 脂 饱和羧 肪酸 族 羧 不饱和 酸 羧酸
一元羧酸
CH2COOH 乙酸（醋酸） CH2=CH-COOH
CH2=CH-CH2-COOH CH2=CH-CH2-COOH
LiAlH4
CH2=CH-CH2-CH2OH
H2/Pt
CH3CH2CH2COOH
5. 脂肪酸α-H的卤代反应
• 羧基能活化α-H，其致活作用比羰基小得多。α-H 卤代反应较慢，需三卤化磷或红磷等催化。
α-卤代酸是重要的合成中间体 可合成α-羟基酸、α-氨基酸等多种α-取代酸
有机化学羧酸及其衍生物PPT课件
C4H10O26, M醋P酸a，盐1(或50环~2烷50酸℃钴)CH3COOH+HCOOH+CH3CH2COOH
2021
9
3. 烯烃制备羧酸——双键断裂 RCH=CHR’ + 4[O] K2Cr2O7+H2SO4 RCOOH + R’COOH
4. 环状烯烃制备——二元羧酸
+ 4[O]
5. 丙烯酸的制备
2021
C O O H
13
13.2.4 从格利雅试剂制备
• 得到增加一个碳原子的羧酸
2021
14
13.3 羧酸的物理性质
• 低级羧酸是具有臭味的液体，高级羧酸是无臭固体。 • 羧酸的沸点高于质量相近的醇——双分子缔合。 • 低级羧酸溶于水，但高级羧酸不溶于水，能溶于
酒精，乙醚等有机溶剂。
•羧酸溶于水——与水分子氢键缔合 (如甲酸与水)
4
• 脂肪族二元羧酸的命名
• 选择分子中含有两个羰基的碳原子在内的最长碳链 作主链,称为某二酸.
COOH
H C O O HC -H2C -O O H
COOH
乙二酸（草酸）
丙二酸（胡萝卜酸）
H COOH CC
HOOC H
富 马 酸
HH CC
HOOC COOH
马 来 酸
(反丁烯二酸） 2021
(顺丁烯二酸） 5
• 用“羧酸”或“甲酸”作字尾，其它作为取 代基
COOH
COOH
COOH
COOH
对苯二羧酸
环己烷羧酸
（对苯二甲酸，1,4-苯二甲酸）（环己烷甲酸）
-萘羧酸 -萘甲酸;1- 萘甲酸
2021
7
13.2 羧酸的制法 13.2.1 从伯醇或醛制备羧酸
《羧酸及羧酸衍生物》课件
酰胺
由羧酸和胺反应得到，广泛应用于药物和化妆品制 备。
应是羧酸与醇反应，通过酸催化发生。
2
步骤一
酸催化下，羧酸与醇发生酯化反应，生成酯和水。
3
步骤二
反应达到平衡状态，酯与水分子间形成酯水平衡。
美拉德反应的原理和应用
1
反应机制
美拉德反应是羧酸与胺或胺盐反应，形成酰
原理
2
步骤一
羧酸经过羰基化反应，碳氧化物离子（COX）作为中间体。
3
步骤二
COX中间体与亲电试剂反应，形成酰化产物。
羧酸衍生物在医学上的应用
药物
羧酸衍生物广泛应用于药物制备中，如酰胺类和酯 类药物。
缓控释技术
羧酸衍生物可以用于缓慢释放药物的技术。
抗生素
许多抗生素中含有羧酸结构，用于治疗细菌感染。
抗氧化剂
医药行业
羧酸被用于制药中的药物合成和 酯化反应。
农业领域
羧酸作为农药、杀菌剂等的主要 成分，用于作物保护。
食品工业
羧酸用作食品添加剂、防腐剂等， 延长食品的保鲜期。
羧酸衍生物的分类
酯
由羧酸和醇反应得到，广泛应用于溶剂、香精等领 域。
酸酐
羧酸的缩合物，常用于有机合成中的酯化反应。
酰氯
由羧酸和PCl5反应得到，用于有机合成和涂料制备。
溶解性
羧酸在水中可溶，其溶解度受羧基 和碳链长度的影响。
酸性
羧酸具有酸性，可通过释放H+离子 作为酸的一种。
羧酸的命名方法
1 系统命名法
2 常规命名法
3 官能团命名法
根据羧基的碳数和包含的取 代基，使用规则命名。
根据常用名称给予命名，如 乙酸、苹果酸等。
由羧酸和胺反应得到，广泛应用于药物和化妆品制 备。
应是羧酸与醇反应，通过酸催化发生。
2
步骤一
酸催化下，羧酸与醇发生酯化反应，生成酯和水。
3
步骤二
反应达到平衡状态，酯与水分子间形成酯水平衡。
美拉德反应的原理和应用
1
反应机制
美拉德反应是羧酸与胺或胺盐反应，形成酰
原理
2
步骤一
羧酸经过羰基化反应，碳氧化物离子（COX）作为中间体。
3
步骤二
COX中间体与亲电试剂反应，形成酰化产物。
羧酸衍生物在医学上的应用
药物
羧酸衍生物广泛应用于药物制备中，如酰胺类和酯 类药物。
缓控释技术
羧酸衍生物可以用于缓慢释放药物的技术。
抗生素
许多抗生素中含有羧酸结构，用于治疗细菌感染。
抗氧化剂
医药行业
羧酸被用于制药中的药物合成和 酯化反应。
农业领域
羧酸作为农药、杀菌剂等的主要 成分，用于作物保护。
食品工业
羧酸用作食品添加剂、防腐剂等， 延长食品的保鲜期。
羧酸衍生物的分类
酯
由羧酸和醇反应得到，广泛应用于溶剂、香精等领 域。
酸酐
羧酸的缩合物，常用于有机合成中的酯化反应。
酰氯
由羧酸和PCl5反应得到，用于有机合成和涂料制备。
溶解性
羧酸在水中可溶，其溶解度受羧基 和碳链长度的影响。
酸性
羧酸具有酸性，可通过释放H+离子 作为酸的一种。
羧酸的命名方法
1 系统命名法
2 常规命名法
3 官能团命名法
根据羧基的碳数和包含的取 代基，使用规则命名。
根据常用名称给予命名，如 乙酸、苹果酸等。
[精选]第十章羧酸及其衍生物资料PPT课件
C H3 H H 2 2 S O4 OH3 C
O C OH C H3
MgBr
+O C O
CO 2MgBr H+ H2O
COOH
02.11.2020
Organic Chemistry
13
§13.2 羧酸的制法
四、醇、醛的氧化
[ O ]
O [ O ] O
R O H
RH
R O H
如：
OH
K M n O 4 + H 2 S O 4
羰基的亲核加成，然 后再消除（表现为羟 基的取代）。
02.11.2020
Organic Chemistry
19
§13.4 羧酸的化学性质
一、酸性
1、酸性与成盐
羧酸衍生物
• §13.6 分类命名 • §13.7 制法 • §13.8 物理性质 • §13.9 化学性质 • §13.10 重要的衍生物
02.11.2020
Organic Chemistry
2
§13.1 羧酸的分类和命名
02.11.2020
Organic Chemistry
3
§13.1 羧酸的分类和命名
p-π共轭使羧酸
分子中既不存在
典型羰基，也不
存在典型羟基。
Organic Chemistry
18
§13.4 羧酸的化学性质
O
O C
形 式 上 看 羧 基 是 由 一 个 C和 一 个 O组 H 成
OH 实 质 上 并 非 两 者 的 简 单 组 合
酸性
O
R CCOH
H
-活泼H的反应
羰基的亲核加 成，还原。
H 2C CH COOH