复旦有机化学课件11-羧酸及取代羧酸
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羧酸及取代羧酸 PPT
羧 酸 Carboxylic Acid
8、1、2 羧酸的重要化学性质
O RC
OH
sp2 R
O C
OH
O
R R C C pO-π共轭 O OHH
p-π共轭的结果使羧羰基碳原子上的正电荷 减少,羧羟基极性增加,C-O键得到加强。
羧 酸 Carboxylic Acid
O R=H时键长
RC
0.123nm 0.136nm
CH3 CH2 CH2 COOH
Cl
(4、52)
(4、82)
羧 酸 Carboxylic Acid
常见取代基诱导效应的强弱 NO2> CN>Cl>Br> CCH > OCH3> OH> Ph > CH=CH2 >H > CH3> CH(CH3)2>C(CH3)3 芳酸酸性>脂肪酸(但HCOOH除外？)
O RC
O-
ORC
O
0.127nm O ≡R C
0.127nm O
羧 酸 Carboxylic Acid
羧酸的性质可从结构上预测,主要有以下两 个重要特征:①氢氧键的极性增强,故羧酸显 示了明显的酸性。②羧基中碳氧双键上碳原 子的正电性降低,故不易进行类似醛、酮羰基 上的亲核加成反应。
H RC
H α H 的反应
O2N
COOH
(1)B2H6 ， O (2)H3O+
O2N
CH2OH
羧 酸 Carboxylic Acid
8、1、2、4 脱羧反应分子内失去羧基,放出CO2
CH3 CO2Na + NaO H(CaO)
碱石灰
CH4 +Na2CO3
复旦大学考研有机化学英文版-11章 羧酸与取代羧酸.ppt
pKa 0.88
1.29
2.81
O H 3CH 2CHC C O H
Cl
O H 3CHCH 2C C O H
Cl
O H 2CH 2CH 2C C O H
Cl
pKa 2.86
4.41
4.70
偶极矩、酸性
-I: N O 2 > C N > F > C l > B r > I > C =C > OCH 3 > C 6H 5 > CH=C H 2 > H
γ
β H
α H2
O
commonname: β -aminobutyricacid
H3C 4
3C
C 2
NH2
C 1
OH
IUPAC name:
3-aminobutanoic acid
③ tw o carboxy group
OO HO C C O H
oxalic acid
④ arom atic caroxylic acid
+C : -N H 2, - N H R , -OH , - O R , -O C O R , - C l, B r et c
para-
COOH
COOH
COOH
m eta-
pKa 4.17
COOH
pK a 4.17
NO2
3.4 -C
COOH
NO2
3 .4 9
-I
OCH3
4.47 +C
COOH
OCH3
+I : ( C H 3)3C > (C H 3)2C H > C H 3C H 2 > C H 3>H 周期表中位置、基团结构
《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
第十一章 羧酸和取代羧酸文稿演示
增加了羧基负离子的稳定性,有助于H+的离解。
127pm
R R
R R
+H+
H H
127pm
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。
NaOH
CO2H NaHCO3
COONa H2O
C O 2N a H 2OC O 2
羧酸盐与强的无机酸作用, 又可转化为原来的羧酸。
4．酰胺的生成
羧酸与氨(或胺)反应首先形成铵盐, 然后加热脱水得到酰胺 (amide)。
O R C O O HN H 3 R -C -O -N H 4+
-H2O △
O R-C—NH2
酰胺键
C O O HN H 3 △
O C -N H 2 H 2 O
酰胺是一类很重要的化合物, 很多药物 和化工产品的分子中都含有酰胺键 。
酐键 C H 3 乙 O C 酸 O HH O 乙 O C 酸 C H 3或 P 强 2 O 热 5C H 3O C 乙 O 酸 酐 O C C H 3 H 2 O
3．酯的生成
羧酸与醇在酸催化下加热反应生成酯(ester)和水，这 个反应称为酯化反应(esterification)。同样条件下，酯水 解又可生成羧酸和醇。所以酯化反应是可逆反应。
C H 3C O O HC 2H 5O H1浓 10 H ～ 21 S 2 O 0℃ 4 CH3O C-O-C2H5酯键H2O
乙酸乙酯
O
H2SO 4
O
C6H5-C— O H+HO -CH3 C6H5-C— O-CH3+H2O
苯甲酸甲酯 (85-95%)
增加反应物之一，或不断从反应体系中移去 一种生成物,可促稿演示
127pm
R R
R R
+H+
H H
127pm
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。
NaOH
CO2H NaHCO3
COONa H2O
C O 2N a H 2OC O 2
羧酸盐与强的无机酸作用, 又可转化为原来的羧酸。
4．酰胺的生成
羧酸与氨(或胺)反应首先形成铵盐, 然后加热脱水得到酰胺 (amide)。
O R C O O HN H 3 R -C -O -N H 4+
-H2O △
O R-C—NH2
酰胺键
C O O HN H 3 △
O C -N H 2 H 2 O
酰胺是一类很重要的化合物, 很多药物 和化工产品的分子中都含有酰胺键 。
酐键 C H 3 乙 O C 酸 O HH O 乙 O C 酸 C H 3或 P 强 2 O 热 5C H 3O C 乙 O 酸 酐 O C C H 3 H 2 O
3．酯的生成
羧酸与醇在酸催化下加热反应生成酯(ester)和水，这 个反应称为酯化反应(esterification)。同样条件下，酯水 解又可生成羧酸和醇。所以酯化反应是可逆反应。
C H 3C O O HC 2H 5O H1浓 10 H ～ 21 S 2 O 0℃ 4 CH3O C-O-C2H5酯键H2O
乙酸乙酯
O
H2SO 4
O
C6H5-C— O H+HO -CH3 C6H5-C— O-CH3+H2O
苯甲酸甲酯 (85-95%)
增加反应物之一，或不断从反应体系中移去 一种生成物,可促稿演示
《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
羧酸及其取代酸ppt课件
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
《羧酸和取代羧酸》课件
羧酸盐与强的无机酸作用, 又可转化为原来的羧酸。
RCOONa HCl
RCOOH NaCl
2) 羧酸能与Na2CO3、NaHCO3和NaOH等物质反应生成 易溶于水的盐。
临床应用：增加其水溶性
CHCONH NH2 O
S N
CH3
CH3 CCOOOOHNa
氨苄青霉素 （氨苄西林）
羧酸的碱金属盐——易溶于水
11
三、化学性质
• 由于共轭作用，羧基中既不存在典型的羰基，也不 存在着典型的羟基，而是两者互相影响的统一体。
• 羧酸的性质可从结构上预测，有以下几类：
H
脱羧反应
O
RCC
H
OH
酸性
α H 的反应
羟基被取代的反应
12
（一）. 酸性及成盐
RCOOH + H2O
δO R C + 子上——稳定
第十章 羧酸和取代羧酸
第一节 羧 酸 第二节 取代羧酸
一、结构分类命名 二、物理性质 三、化学性质
二、羰基酸 一、羟基酸
1
有 机 分 子 中 含 有 羧 基 的 化 合 物 称 为 羧 酸 (carboxylic acids)。
O
O
R—C—OH Ar—C—OH RCOOH ArCO2H
羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或基团取代的 化合物称为取代羧酸(substituted carboxylic acids)。
COOH COOH
CH2COOH CH2COOH
乙二酸
丁二酸
草酸
琥珀酸
8
1- 4 C 4- 9 C 9以上 C
二、结构
O
RC OH
p-π共轭
:
胡勇-有机化学教学 第十一章 羧酸和取代羧酸 104页PPT文档
羧酸酸性的强弱取决于电离后所形成的羧酸根负 离子(即共轭碱)的相对稳定性 。
H C O O H C H 3 C O O H C l C H 2 C O O H C H 3 C H 2 C O O H C 6 H 5 C O O H
3 . 7 7 4 . 7 4
2 . 8 6
4 . 8 8
4 . 2 0
41
2 反应机理
这步反应 不会逆转
RCH2COOH PBr3
O
互变异构
OH BrB-r
RCH2CBr
RCH=CBr
+ OH
RC H -CBr + Br -
-HBr
O RC H -CBr RCH2COOH
Br
Br
Br
O
催化剂的作用是将羧酸转化为酰 卤，酰卤的α-H具有较高的活性而易 于转变为烯醇式，从而使卤化反应 发生。所以用10%~30%的乙酰氯或 乙酸酐同样可以起催化作用。
21
• 取代基的吸电子(-I效应)强弱次序（以饱和C-H键 的诱导效应为零。）
• 取代基的供电子(+I效应)强弱次序:
• [补充]——注意与苯环、1,3-丁二烯和烯烃的-，p-
共轭效应比较: 共轭效应是指在共轭体系中原子间的一
种相互影响,这种影响造成分子更加稳定,内能更小,键长
趋于平均化. 共轭效应常与诱导效应同时存在,共同起作
液态脂肪酸以二聚体形式存在。所以羧酸的沸点 比相对分子质量相当的烷烃高。 所有的二元酸都是结晶化合物。
10
13.3 羧酸的物理性质
• 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。
11-羧酸及取代羧酸
第一节
羧酸
一、结构、分类、命名 1. 结构：羧基可看成是由羰基和羟基组合而成。
共平面
p,p-共轭体系
R— —
O H
R—C
羰基和羟基通过 p,p- 共轭构成一个整体， 故羧基不是羰基和羟基的简单加合。
· O · ·
H
O R —C
P-π共轭的结果:
键长平均化；
· · O · ·
H
羰基的正电性— 降低，亲核加成变难；
CH3
COOH
CH3CH2CH2-C-COOH CH-CH3
2-丙基-2-丁烯酸
顺-4-甲基环己基甲酸
20 14 11 8 5 1 CH3(CH2)4 CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3CO2H
5,8,11,14- 二十碳 四烯酸 (花生四烯酸)
>10C的不饱和酸在碳数后加“碳”字
C15H31COOH
乙酸(醋酸)
软脂酸 C17H35COOH
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
油酸
羧酸的系统命名法与醛相似。对于简单的脂肪 酸也常用 a、b、g 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
5 4 g 3 b 2 a 1
O
C-CH3
三、羧酸的化学性质
羧基结构中 p,p- 共轭体系的存在使羧基 的化学性质并不表现为羰基和羟基的简单加 合。
羧 酸 中 的 C=O 不象醛酮中羰基那 样活泼，不能与 HCN 、 NaHSO3 ， H2N-G 等 进 行 亲 核 加成。
羧基中 -OH 氧原 子的电子密度有所 降低，从而使 O—H 键之间电子密度降 低，且更靠近氧原 子，以致羧基中的H 能以 H+ 的形式离解 ， 表现出明显的酸性。
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Classification 结构 Aliphatic Aromatic
Saturated Unsaturated 数目：一元、多元 取代基：Halogenated Acid Hydroxy Acid
Amino Acid Oxo Acid
Nomenclature ①common name
HCOOH
COOH
OCH3
4.09
-I
ortho - （ortho effect） -NH2 → 酸性降低 -CH3, X, OH, NO2, OCH3 → 酸性增加
COOH
H3C
CH3
COOH C(CH3)3
COOH CH3
COOH Cl
pKa 3.21
hydrogen bond
COOH
3.46
O C OH NO2
Chapter 11
Carboxylic Acid and Substituted Carboxylic Acid
Carboxyl Group: R-COOH
(H3C)2HCH2C
CH3 CHCOOH
布洛芬 抗炎镇痛药
COOH OCOCH3
阿司匹林 解热镇痛药
一、Classification and Nomenclature
O
R C + H3O
(4) O
carboxylate anion
phenol < H2CO3 < RCOOH <HCl ,H2SO4,HNO3
Acidity : Effect Factors : a. eletron b. steric
1. Inductive Effect -I: X, OH, NO2 etc.
pKa 4.17
2.21
3.91
2.89
COOH
COOH
NO2
3.46
NO2
3.40
field effect
δ
O
HO
OC
H H
δ
δδ
HO
δ
Cl Cl
δH
H
δ
O
O
CO
OH
C
H2
pKa 6.07
5.69
四、化学性质
decarboxylation
O
R
C OH
H
salt formation replacement
halogenated reaction
reduction
H
H
CC
HOOC
COOH
cis-butenedioic acid
OH CH3CHCH2COOH
3-hydroxybutanoic acid
O
O
CC
H3C
OH
pyruvic acid
2-oxopropanoic acid
H CC H COOH
trans-phenyl-propenoic acid
RCO- acyl group HCO- formyl group CH3CO- acetyl group ArCO- benzoyl group
-C: -NO2, -CN, -COOH, -CHO, -COR etc
+C: -NH2, -NHR, -OH, -OR, -OCOR, -Cl, Br etc
para-
COOH
COOH
COOH
meta-
pKa 4.17
COOH
pKa 4.17
NO2
3.4 -C
COOH
NO2
3.49
-I
OCH3
4.47 +C
COOH
benzoic acid
COOH O2N
p-nitrobenzoic acid 4-nitrobenzoic acid
O H2 O HO C C C OH
malonic acid
COOH COOH
phthatic acid
COOH OH
salicylic acid 2-hydroxybenzoic acid
4.70
偶极矩、酸性
-I: NO2 > CN > F > Cl > Br > I > C=C > OCH3 > C6H5 > CH=CH2 > H
+I: (CH3)3C> (CH3)2CH > CH3CH2 >CH3>H 周期表中位置、基团结构
① -I: F > Cl > Br > I -OR > -SR ② -I: -C=CR>-CR=CR2>-CR2-CR3
γ
β H
α H2
O
common name: β -aminobutyric acid
H3C 4
CC 32 NH2
C 1
OH
IUPAC name:
3-aminobutanoic acid
③ two carboxy group
OO HO C C OH
oxalic acid
④ aromatic caroxylic acid
二、Physical Properties
liquids with characteristic odors
waxlike solids crystalline solids
hydrogen bonding slight solubility
IR： C=O 1725~1700cm-1 O-H 3550cm-1 C-O 1320~1210 cm-1
1H-NMR： δ(ppm) -CHCOOH 2~2.5 -OH 10~13
三、Structure and Acidity
P-π Conjugation
O
RC
-H
OH
SP2 hybridization
O RC
O
Resonance theory
O RC
(1) OH
O RC
(2) OH
+ H2O
O
RC (3) O
XCH2COOH
F Cl
Br
I
pKa 2.66 2.81 2.87 3.13
I加和性
Cl3CCOOH Cl2CHCOOH ClCH2COOH
pKa 0.88
1.29
2.81
O H3CH2CHC C OH
Cl
O H3CHCH2C C OH
Cl
O H2CH2CH2C C OH
Cl
pKa 2.86
4.41
formic acid
CH3COOH
acetic acid
CH3(CH2)2COOH butyric acid
②IUPAC ane--------oic acid
β
αO
H
H3C
3
C
2
C
1
OH
Cl
common name: α -chloropropionic acid IUPAC name: 2-chloropropanoic acid
F > OH > NH2 > CH3 R=H , 烃基
③ -I:
-NR3
+I: -O
O H2C C
OH OH
pKa 3.83
O -N
R
-S
O SR O COO
O
H3CCH2C C
O
OH
O
H2C C OH
N(CH3)3
3.58
1.83
O H2C C
OH COO
pKa1 5.85
2. conjugated effect
Saturated Unsaturated 数目：一元、多元 取代基：Halogenated Acid Hydroxy Acid
Amino Acid Oxo Acid
Nomenclature ①common name
HCOOH
COOH
OCH3
4.09
-I
ortho - （ortho effect） -NH2 → 酸性降低 -CH3, X, OH, NO2, OCH3 → 酸性增加
COOH
H3C
CH3
COOH C(CH3)3
COOH CH3
COOH Cl
pKa 3.21
hydrogen bond
COOH
3.46
O C OH NO2
Chapter 11
Carboxylic Acid and Substituted Carboxylic Acid
Carboxyl Group: R-COOH
(H3C)2HCH2C
CH3 CHCOOH
布洛芬 抗炎镇痛药
COOH OCOCH3
阿司匹林 解热镇痛药
一、Classification and Nomenclature
O
R C + H3O
(4) O
carboxylate anion
phenol < H2CO3 < RCOOH <HCl ,H2SO4,HNO3
Acidity : Effect Factors : a. eletron b. steric
1. Inductive Effect -I: X, OH, NO2 etc.
pKa 4.17
2.21
3.91
2.89
COOH
COOH
NO2
3.46
NO2
3.40
field effect
δ
O
HO
OC
H H
δ
δδ
HO
δ
Cl Cl
δH
H
δ
O
O
CO
OH
C
H2
pKa 6.07
5.69
四、化学性质
decarboxylation
O
R
C OH
H
salt formation replacement
halogenated reaction
reduction
H
H
CC
HOOC
COOH
cis-butenedioic acid
OH CH3CHCH2COOH
3-hydroxybutanoic acid
O
O
CC
H3C
OH
pyruvic acid
2-oxopropanoic acid
H CC H COOH
trans-phenyl-propenoic acid
RCO- acyl group HCO- formyl group CH3CO- acetyl group ArCO- benzoyl group
-C: -NO2, -CN, -COOH, -CHO, -COR etc
+C: -NH2, -NHR, -OH, -OR, -OCOR, -Cl, Br etc
para-
COOH
COOH
COOH
meta-
pKa 4.17
COOH
pKa 4.17
NO2
3.4 -C
COOH
NO2
3.49
-I
OCH3
4.47 +C
COOH
benzoic acid
COOH O2N
p-nitrobenzoic acid 4-nitrobenzoic acid
O H2 O HO C C C OH
malonic acid
COOH COOH
phthatic acid
COOH OH
salicylic acid 2-hydroxybenzoic acid
4.70
偶极矩、酸性
-I: NO2 > CN > F > Cl > Br > I > C=C > OCH3 > C6H5 > CH=CH2 > H
+I: (CH3)3C> (CH3)2CH > CH3CH2 >CH3>H 周期表中位置、基团结构
① -I: F > Cl > Br > I -OR > -SR ② -I: -C=CR>-CR=CR2>-CR2-CR3
γ
β H
α H2
O
common name: β -aminobutyric acid
H3C 4
CC 32 NH2
C 1
OH
IUPAC name:
3-aminobutanoic acid
③ two carboxy group
OO HO C C OH
oxalic acid
④ aromatic caroxylic acid
二、Physical Properties
liquids with characteristic odors
waxlike solids crystalline solids
hydrogen bonding slight solubility
IR： C=O 1725~1700cm-1 O-H 3550cm-1 C-O 1320~1210 cm-1
1H-NMR： δ(ppm) -CHCOOH 2~2.5 -OH 10~13
三、Structure and Acidity
P-π Conjugation
O
RC
-H
OH
SP2 hybridization
O RC
O
Resonance theory
O RC
(1) OH
O RC
(2) OH
+ H2O
O
RC (3) O
XCH2COOH
F Cl
Br
I
pKa 2.66 2.81 2.87 3.13
I加和性
Cl3CCOOH Cl2CHCOOH ClCH2COOH
pKa 0.88
1.29
2.81
O H3CH2CHC C OH
Cl
O H3CHCH2C C OH
Cl
O H2CH2CH2C C OH
Cl
pKa 2.86
4.41
formic acid
CH3COOH
acetic acid
CH3(CH2)2COOH butyric acid
②IUPAC ane--------oic acid
β
αO
H
H3C
3
C
2
C
1
OH
Cl
common name: α -chloropropionic acid IUPAC name: 2-chloropropanoic acid
F > OH > NH2 > CH3 R=H , 烃基
③ -I:
-NR3
+I: -O
O H2C C
OH OH
pKa 3.83
O -N
R
-S
O SR O COO
O
H3CCH2C C
O
OH
O
H2C C OH
N(CH3)3
3.58
1.83
O H2C C
OH COO
pKa1 5.85
2. conjugated effect