羧酸及其取代酸ppt课件
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羧酸及取代羧酸
C3~8-COOH
腐烂味液体
C>9-COOH
固体， 固体，石蜡状
-COOH
HOOC-R-COOH
晶体
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由于分子间可以形成双氢键,羧酸的沸点比分子量相近的其 由于分子间可以形成双氢键 羧酸的沸点比分子量相近的其 它含氧化合物的沸点要高。 它含氧化合物的沸点要高。 O R-C 波谱性质： 波谱性质： １.红外光谱（Ｉ ） 红外光谱（Ｉ 红外光谱（ＩR） νO －H：气态或在非极性溶剂的稀溶液中，游离羧酸在3550 气态或在非极性溶剂的稀溶液中，游离羧酸在 处有一弱的锐峰，液体或固体的羧酸为二聚体， 处有一弱的锐峰，液体或固体的羧酸为二聚体，在 2500~3300范围内出现强的宽谱带 范围内出现强的宽谱带 νC=O：游离羧酸在1750~1770处有一强吸收峰，若为二聚体 处有一强吸收峰， 游离羧酸在 处有一强吸收峰 返回 或羰基与苯环、碳碳双键发生共轭，则出现在1680~ 或羰基与苯环、碳碳双键发生共轭，则出现在 1700 O-H H-O O C-R
O O R－C O H R－C O ：： H
SP2
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羧酸的分类: 羧酸的分类
①根据羧基所连接的烃基种类分 脂肪族羧酸 脂环族羧酸 芳香族羧酸 ②按烃基是否饱和分 饱和羧酸 不饱和羧酸
CH3COOH CH3CHCHCOOH CH3CH=CHCOOH
-COOH
-CH2COOH
-COOH -NO2
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∴酸性为 RCOOH>H2CO3>
RCOOH + NaHCO3
反应
RCOONa + HCl RCOOH + NaCl
而
OH
+ NaHCO3
第12章羧酸和取代羧酸
• 给主链编号 • 书写母体化合物名称，羧基总在第1位，不必标出。 • 标明构型及取代基情况
CH3CH2CHCOOH CH3
CH2CH3 HOOCCHCOOH
2-甲基丁酸
2-乙基丙二酸
HOOCCH=CHCOOH
丁烯二酸
顺丁烯二酸：马来酸 反丁烯二酸：富马酸
CO2H CO2H
环己烷羧酸 2-环戊烯羧酸
H+
O R C OR'
H2O
a. 影响酯化反应速度的因素 1OROH，2OROH酯化时按加成--消除机制进行， 且反应速率为：
醇：CH3OH>伯醇 > 仲醇 酸：HCO2H > CH3CO2H > RCH2CO2H
> R2CHCO2H > R3CCO2H
Cl2CHCOOH > ClCH2COOH > CH3COOH
第三节
结构和酸性
一、结构和酸性的关系
O R C O sp2
H
O
0.123nm
H
C
0.136nm
OH
羧酸、醛酮及醇的典型键长比较：
键长 化合物 羧酸 醛酮 醇 C=O 0.123nm 0.12nm 0.143nm C O 0.136nm
R
C
=
O O H 羧 酸 R C
O R OH O H 醇
RCOOH + CH3OH CH3COOH CH3CH2COOH (CH3)2CHCOOH (CH3)3CCOOH
H
+
相对速率 1 0.84 0.33 0.037 0.00016
(CH3CH2)3CCOOH
b.
反应机理的证明
①羧酸与光活性醇的反应实验 ②同位素跟踪实验
《羧酸及取代羧酸》课件
取代羧酸中的取代基可能参与还原反应，影响其 化学性质。
取代羧酸可通过取代基的亲核作用与其他分子发 生反应。
Hale Waihona Puke 羧酸的脱羧反应羧酸可脱去羧基，生成相应的 醛或酮化合物。
羧酸的应用
1 食品工业
羧酸可用作食品酸味剂和抗氧化剂。
2 药物工业
羧酸是制备药物的重要原料，可调控药物的性质和稳定性。
3 洗涤品工业
羧酸可用作洗涤剂的表面活性剂，改善洗涤效果。
什么是取代羧酸？
取代羧酸是指羧酸分子中的一个或多个氢被其他原子或基团取代的化合物，具有类似羧酸的化学性质，但性质 和用途也有所不同。
不同的取代基赋予取代羧酸不同的功能，影响其在化学和生物领域的应用。
取代羧酸的物性质
溶解性
取代羧酸的溶解性依赖于取 代基的性质和溶剂的性质。
熔点和沸点
取代羧酸的熔点和沸点受取 代基和羧酸的影响。
分子构型
取代羧酸的立体构型由取代 基的空间位阻决定。
取代羧酸的化学性质
酸性 还原性
亲核性
取代羧酸可通过脱质子反应表现出酸的性质。
羧酸的物理性质
• 羧酸通常呈液体或固体，具有特定的熔点和沸点。 • 具有酸性，可以与碱发生中和反应。 • 一些羧酸具有特殊的气味，例如柠檬酸和醋酸。
羧酸的化学性质
羧酸的酯化反应
羧酸与醇反应生成酯，常用于 有机合成和食品调味中。
羧酸的酰氯化反应
羧酸与酰氯反应生成酰氯，用 作有机合成中的重要中间体。
取代羧酸的命名方式
取代羧酸的命名方式与羧酸类似，根据取代基的种类和位置进行命名。例如，“氨基乙酸”代表乙酸的一个氨基 取代物。
取代羧酸的化学特性
1
取代基的电子效应
取代羧酸可通过取代基的亲核作用与其他分子发 生反应。
Hale Waihona Puke 羧酸的脱羧反应羧酸可脱去羧基，生成相应的 醛或酮化合物。
羧酸的应用
1 食品工业
羧酸可用作食品酸味剂和抗氧化剂。
2 药物工业
羧酸是制备药物的重要原料，可调控药物的性质和稳定性。
3 洗涤品工业
羧酸可用作洗涤剂的表面活性剂，改善洗涤效果。
什么是取代羧酸？
取代羧酸是指羧酸分子中的一个或多个氢被其他原子或基团取代的化合物，具有类似羧酸的化学性质，但性质 和用途也有所不同。
不同的取代基赋予取代羧酸不同的功能，影响其在化学和生物领域的应用。
取代羧酸的物性质
溶解性
取代羧酸的溶解性依赖于取 代基的性质和溶剂的性质。
熔点和沸点
取代羧酸的熔点和沸点受取 代基和羧酸的影响。
分子构型
取代羧酸的立体构型由取代 基的空间位阻决定。
取代羧酸的化学性质
酸性 还原性
亲核性
取代羧酸可通过脱质子反应表现出酸的性质。
羧酸的物理性质
• 羧酸通常呈液体或固体，具有特定的熔点和沸点。 • 具有酸性，可以与碱发生中和反应。 • 一些羧酸具有特殊的气味，例如柠檬酸和醋酸。
羧酸的化学性质
羧酸的酯化反应
羧酸与醇反应生成酯，常用于 有机合成和食品调味中。
羧酸的酰氯化反应
羧酸与酰氯反应生成酰氯，用 作有机合成中的重要中间体。
取代羧酸的命名方式
取代羧酸的命名方式与羧酸类似，根据取代基的种类和位置进行命名。例如，“氨基乙酸”代表乙酸的一个氨基 取代物。
取代羧酸的化学特性
1
取代基的电子效应
第十章羧酸及其衍生物和取代酸详解演示文稿
保留双键
第十七页，共53页。
4、 羧酸的受热分解-脱羧反应
羧酸分子脱去CO2的反应叫脱羧反应,根据羧酸结构不同可以得 到不同产物
(1) 一元羧酸
R – COONa NaOH-CaO
共熔
R - H + Na2CO3
羧酸的α位上有强吸电子基团时,容易脱羧
CCl3 – COOH
△
CHCl3 + CO2↑
R'
浓H2SO4
R
O C
O
△
R' + H2O
CH2COOH 浓H2SO4
OH
CH2
CO O
H3O+
CH2COOH OH
第十六页，共53页。
3、 还原
用LiAlH4可以将羧酸还原为醇，该还原剂不影响化合物中的
不饱和键.
O R C OH
LiAlH4
R CH2 OH 伯伯醇醇
H2C CH CH2 COOH LiAlH4 H2C CH CH2 CH2 OH
⑴ 酰氯、酰胺：将相应的“酸”改为酰氯、酰胺即可。例如：
第二十七页，共53页。
⑵ 酸酐
由相应的酸来命名
两分子酸相同：
O CH3 C
O CH3 C
O
乙酸酐
O CH3 CH2 C
O CH3 CH2 C
O
丙酸酐
O C
O
C O
苯甲酸酐
两分子酸不同：
O CH3 C
O
CH3 CH2 C O
乙（酸）丙（酸）酐
第二十八页，共53页。
3、苯甲酸 安息香酸,苯甲酸钠作为防腐剂. 4、乙二酸 草酸,酸性最强的二元酸.具有很强的配位能力.在定量分析中
第十七页，共53页。
4、 羧酸的受热分解-脱羧反应
羧酸分子脱去CO2的反应叫脱羧反应,根据羧酸结构不同可以得 到不同产物
(1) 一元羧酸
R – COONa NaOH-CaO
共熔
R - H + Na2CO3
羧酸的α位上有强吸电子基团时,容易脱羧
CCl3 – COOH
△
CHCl3 + CO2↑
R'
浓H2SO4
R
O C
O
△
R' + H2O
CH2COOH 浓H2SO4
OH
CH2
CO O
H3O+
CH2COOH OH
第十六页，共53页。
3、 还原
用LiAlH4可以将羧酸还原为醇，该还原剂不影响化合物中的
不饱和键.
O R C OH
LiAlH4
R CH2 OH 伯伯醇醇
H2C CH CH2 COOH LiAlH4 H2C CH CH2 CH2 OH
⑴ 酰氯、酰胺：将相应的“酸”改为酰氯、酰胺即可。例如：
第二十七页，共53页。
⑵ 酸酐
由相应的酸来命名
两分子酸相同：
O CH3 C
O CH3 C
O
乙酸酐
O CH3 CH2 C
O CH3 CH2 C
O
丙酸酐
O C
O
C O
苯甲酸酐
两分子酸不同：
O CH3 C
O
CH3 CH2 C O
乙（酸）丙（酸）酐
第二十八页，共53页。
3、苯甲酸 安息香酸,苯甲酸钠作为防腐剂. 4、乙二酸 草酸,酸性最强的二元酸.具有很强的配位能力.在定量分析中
《羧酸与取代羧酸》PPT课件
精选PPT
26
甲
酸
O
的
H C OH
特
殊 醛基
性
羧基
羧酸的一般性质
醛的一般性质：银镜反应（还原性）
精选PPT
27
第二节 取代羧酸
重要取代羧酸
卤代羧酸（halogeno acid）
ClCH2COOH
羟基酸（hydroxy acid） 醇酸（alcoholic acid） 酚酸（phenolic acid）
HCO2H > C6H5CO2H > CH3COOH > C2H5CO2H ≈ n-C3H7CO2H
pKa 3.75
4.19
4.76
4.87
4.82
当苯环上连有取代基时，其种类及位置会影响取代苯甲酸的酸性。 吸电子共轭效应基团：
-NO2, -CN, -COOH, -CHO, -COR , X 等，使酸性增加 给电子共轭效应基团：
第十二章 羧酸和取代羧酸 (Carboxylic Acids)
精选PPT
1
主要内容：
羧酸的结构、命名 羧酸的物理和化学性质
1) 酸性(Acidity ) 和成盐 2) -OH的取代(Substitution ) ：羧酸衍生物的生成 3) 脱羧（Decarboxylation）
二元羧酸热解(pyrolysis) 4) 还原（Reduction) 取代酸(羟基酸、酮酸)的物理和化学性质
O
H
O RC
O
p-π共轭
p-π共轭
羰基亲核性比
O-H键极性增强，
醛酮的亲核性
酸性比水、醇的酸
降低
精选PPT 性要强
7
羰基不饱和, 可加成、还原
第12章 羧酸和取代羧酸
b-酮酸
芳香酸的脱羧反应较脂肪酸容易，尤其是邻、对位 上连有吸电子基，如：
NO 2 O 2N CO2H NO 2
H2O
NO 2 O 2N NO 2 + CO2
六）二元酸的热解反应
二元酸受热后，由于两个羧基的位置不同，而发生不同的 化学反应，有的失水，有的失羧，有的同时失水失羧。
1、乙二酸和丙二酸------脱羧
3、烷基苯氧化：制备苯甲酸及其部分衍生物
CH3 KMnO4 Cl COOH Cl
4、格氏试剂与CO2反应后水解
O RMgX + O=C=O RCOMgX H 3 O+
RCOOH
5、羧酸衍生物水解：酰卤、酸酐、酯、酰胺、腈
O RC L H 2O O L=X, OCR, OR, NH2(R) O RC OH + HL
系统命名法原则与醛相同。
1. 选择含羧基在内的最长碳链为主链
2. 从羧基碳原子开始用阿拉伯数字标明取代基等的位置 3. 按所含碳原子数目称为某酸，取代基及位次写在某酸 之前。
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
15.7 16-19
羧酸酸性的强弱决定于电离后所成的羧酸根负离子 (即共轭碱)的相对稳定性。
诱导效应、共轭效应对酸性的影响
1. 诱导效应的影响
G CH2COOG
酸性增强
CH2COO-
酸性减弱
G CH2COO-
各取代基的吸电子诱导效应的强弱次序：
NO2> CN> F> Cl> Br> I> C≡CH> OCH 3> OH > C6H5> CH=CH2> H
羧酸和取代羧酸
−CH3
4.34
钝化
−CN
3.55 −OCH3 4.46
活化 基团
基团
−CHO
3.75
−OH
4.48
−Cl
4.0
−H
4.19
有机化学（第9版）
三、化学性质
（一）酸性与成盐反应
3. 二元酸：其酸性与两个羧基的相对距离和空间位置有关，低级二元酸的
pKa2 ＞pKa1。
二元酸
pKa1
HOOCCOOH
1.46
一、羟基酸
（三）化学性质
3. 醇酸的脱水反应：δ、γ-羟基酸加热失水生成内酯。
有机化学（第9版）
一、羟基酸
（三）化学性质
4. 酚酸的脱羧反应：邻位或对位的酚酸加热至熔点以上时，易分解脱羧形成 相应的酚。
有机化学（第9版）
二、酮酸
（一）命名
2-氧丙酸 (α-丙酮酸) 2-oxopropanoic acid
HOOCCH2COOH HOOCCH2CH2COOH HOOC(CH2)3COOH HOOC(CH2)4COOH
2.80 4.17 4.33 4.4
有机化学（第9版）
三、化学性质
（一）酸性与成盐反应
4. 成盐：羧酸可与NaOH、NaHCO3、Na2CO3等碱反应成盐。
有机化学（第9版）
三、化学性质
(malic acid)
3-羧基-3-羟基戊二酸 (柠檬酸) 2-hydroxypropane-1,2,3-
tricarboxylic acid (citric acid)
有机化学（第9版）
一、羟基酸
（二）物理性质
醇酸比相应的羧酸或醇更易溶于水，酚酸为晶体，多以盐、酯等形式存在 于植物中，大多微溶于水。羟基酸的熔点比相同碳原子数的羧酸高。
第10章 羧酸和取代羧酸ppt课件
两种或两种以上的异构体能相互转变，并共存 于一动态平衡中，这种现象称为互变异构现象， 各异构体称为互变异构体。
从理论上讲，凡具有
基本结构的
化合物都可能有酮式和烯醇式两种互变异构体
存在。
不同化合物酮式和烯醇式存在的比例大小主要 取决于分子结构，要有明显的烯醇式存在，分 子必须具备如下条件:
1．分子中的亚甲基氢受两个吸电子基团影响 酸性增强。2．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， 内能有所降低。3．烯醇型可形成分子内氢键， 构成稳定性更大的环状物。
第一节 羧酸 羧酸(carboxylic acid)的官能团是羧基(carboxyl)(COOH)，除甲酸外，它们都可以看作是烃中的 氢被羧基取代后的烃的衍生物，其通式为：
一 羧酸的结构、分类和命名 （一）羧酸的结构
羧基中碳原子为 sp2杂化，三个杂化轨道分别与 羰基氧、羟基氧和a－碳原子或氢原子形成在同 一平面的三个s－键，键角接近为120º，未参与 杂化的碳原子的p轨道与两个氧原子的p轨道重 迭形成p－p共轭体系
分子中含有羧基(-COOH)的化合物，称为羧酸
羧酸分子中烃基上的氢被其它原子或原子团取代 的化合物，称为取代羧酸
取代羧酸包括卤代酸、羟基酸、氧代酸和氨基酸 等
自然界中，羧酸常以游离态、羧酸盐或羧酸 衍生物的形式广泛存在于动植物体中；它们有些 参与动植物代谢的生命过程，有些具有显著的生 物活性，有些是有机合成、工农业生产和医药工 业的原料。
2.羧酸衍生物的生成 (1) 酰卤的生成
(2) 酸酐的生成 羧酸在脱水剂（如P2O5）作用下或加热，羧基间 失水生成酸酐（acid anhydride）
具有五元环或六元环的酸酐，可由二元酸加热分 子内失水而得，如邻苯二甲酸酐可由邻苯二甲酸 加热得到
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R—COOH + NaOH R—COONa + H2O
例如 CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O
又如 硬脂酸（十八碳酸）和NaOH中和生成硬脂 酸钠（肥皂）：
C17H35COOH + NaOH C17H35COONa + H2O
2.酯化反应：羧酸和醇脱去一分子水而成酯。
O
O
酯化
又名醋酸、冰醋酸。
2.苯甲酸
COOH
俗名安息香酸。
3.丁二酸： CH2COOH
CH2COOH 俗名琥珀酸。
4.乙二酸： C O O H COOH
俗名草酸。
5.必需脂肪酸:
不能在体内合成，必须由食物提供的脂肪酸。
CH3（CH2）4CH=12CHCH2CH=9CH（CH2）7COOH
9，12-十八碳二烯酸 （亚油酸） Δ9，12十八碳二烯酸
-丁烯酸
③ 、 醇酸脱水，产物为内酯。
C H2COOH C H2CH2OH
O CH2-C O CH2 -CH2
-羟基丁酸
-丁内脂
+ H2O
-羟基戊酸
相同原子或原子团同在一侧称为顺式（cis）； 另一种排列方式是分处两侧称为反式（trans）。 例如：丁烯二酸（HOOC—CH=CH—COOH）
顺-丁烯二酸 Cis-丁烯二酸
（缩水苹果酸）
反-丁烯二酸 trans-丁烯二酸
（延胡索酸）
不是所有的双键化合物都有顺反异构现象。
a-c-a
a-c-b
(1)
CH3—C—OH + H—O—CH3 水解 CH3—C—O—CH 3+ H2O
3.脱羧反应：在脱羧酶的催化下，羧酸失去
羧基中的二氧化碳的反应。*
O R—C—O—H
R—H + CO2
脱羧酶
草酰乙酸
丙酮酸
乙酰乙酸
脱羧酶
脱羧酶
5-羟基色氨酸
5-羟色胺（5-HT）
三、重要的羧酸*
1.乙酸 CH3 COOH
反- -氯-2-丁烯酸
第二节 羟基酸
分子中同时含羟基和羧基两种功能基的化合 物。
OH
醇性羟基
CH3CHCOOH 乳酸(醇酸）
酚性羟基
OH COOH
水杨酸（酚酸）
一、命名*
1.以羧酸为母体，以羟基为取代基。 2.选择含-COOH和-OH的最长链为主链。 3.编号从-COOH端开始，习惯上用-、-、
•按照羧酸分子中含有羧基的数目，羧酸可分 为一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸。
•羧酸的系统命名法：*
（一）烷酸的命名 1.首先选择含羧基的最长碳链为主链，按主
链的碳原子数目称为“某酸” ； 2.主链碳原子从羧基一端开始编号。
二、羧酸的化学性质
羰基：不易起亲核加成反应 羧 基
羟基：具有明显的酸性
CH3CH2CH=15CHCH2CH=12CHCH2CH=9CH（CH2）7COOH 9，12，15-十八碳三烯酸 （亚麻酸） Δ9，12，15十八碳三烯酸
CH3（CH2）4CH=14CHCH2CH=11CHCH2CH=8CHCH2CH=5CH（CH2）3COOH 5，8，11，14-廿碳四烯酸 （花生四烯酸） Δ5，8，11，14廿碳四烯酸
a-c-a
d-c-b
(2)
a-c-b
a-c-b
(3)
a-c-b
e -c -d
(4)
例如：1，4-环己烷二羧酸
易溶于水
难溶于水
产生顺反异构的条件： *
（1）分子中存在限制碳原子自由旋转的因素， 如双键或脂环，即存在着刚体结构。
（2）每个不能自由旋转的碳原子连接的两个 原子或原子团必须不相同。
3.顺反异构体的命名
第六章 羧酸及其取代酸
第一节 第二节 第三节
羧酸 羟基酸 酮酸
• 羧酸定义：分子中烃基跟羧基相连而构 成的化合物。
• 羧基:
O
- C - OH
羧酸通式：
羧酸
乙 酸 : 分 子 式 :C 2 H 4 O 2
O . .
结 构 式 :C H 3- C - O H
第一节 羧酸
一、羧酸的分类和命名
•根据羧酸分子中烃基R的不同，羧酸可分为 脂族羧酸、脂环族羧酸和芳香族羧酸；脂 肪族羧酸又可分为饱和羧酸和不饱和羧酸。
α-羟基酸中的-OH比醇中-OH易被氧化。
CH3CHCOOH 2H CH3CCOOH
OH
+2H+
O
乳酸
丙酮酸
3.脱水反应
① 醇酸脱水，产物为交酯。
乳酸
丙交酯
② 醇酸脱水，产物为烯酸。
C H 3 C H - C H 2 - C O O H O H
-羟基丁酸
C H 3 - C H = C H - C O O H + H2 O
由于p~ 效应：
（1）羟基中氧原子的电子云密度降低，羟基中的 共用电子对就更偏向氧原子，从而使氢原子容易 成为氢离子而解离出来，故羧酸表现明显的酸性。
（2）羧基碳原子的电子云密度增高，使其正电性 降低，故羧基不易与亲核试剂发生加成反应。
脂肪羧酸的主要化学性质：*
1.酸性和成盐：
R—COOH
R—COO - + H+
COOH
COOH
二、羟基酸的化学性质*
羟基酸既具有羧酸性质（酸性、成盐 等），又具醇的典型反应（氧化，脱水 等），还具有由于羟基与羧基相互影响 的一些特殊性质。
1. 酸性：强于相应羧酸。
C H 3 C H C O O H>C H 3 C H 2 C O O H>H 2 C O 3 O H
2.氧化反应
（1）顺反构型命名法： *
若C=C的两个碳原子所连的原子或原子团彼此有相同 的，则相同的在同侧称顺式构型；在两侧的为反式构 型。
当a-c-b类型的结构，即C=C的两个碳原子所连的
e-c-d
原子或原子团都不相同，则一般选择两个比较相似的 原子或原子团在同侧的作为顺式，另一个作为反式。
顺- -氯-2-丁烯酸
-、-等表示-OH位置。
• 举例：
OH CH3CHCOOH
HO - CH - COOH
HO - CH2CH2COOH
CH2-COOH
α - 羟 基 丙 酸 （ 乳 酸 ） β - 羟 基 丙 酸 α - 羟 基 丁 二 酸 （ 苹 果 酸 ）
酚酸是以羧基为主要功能基并根据羟基在苯 核上的位置来命名的。
四、顺反异构
立体异构：指化合物的结构式相同，但分子中的原 子或原子团在空间排列不同而产生的异构现象 。 顺反异构：有机分子中键的自由旋转，由于某种原 因（如双键或环的存在）而受到阻碍时，就可使其 原子或原子团在空间具有固定的排列方式（即一定 的构型），由此而产生的异构称为顺反异构（几何
异构）。*
1.产生顺反异构的条件：