羟基酸和酮酸
11取代羧酸
H—C—COOH O 乙醛酸
CH3 C COOH O
α-丙酮酸
β-丁酮酸
CH3 C CH2COOH O
一、 酮酸的命名
以羧酸为母体, 酮基作取代基, 酮基的位次用阿 拉伯数字或希腊字母标明。酮基也可称为氧代。
O
O
O
C CH2COOH CH3CCOOH H CH C 3CH 2COOH a b
丙酮酸或2-氧代丙酸 b -丁酮酸(乙酰乙酸)
2．β-酮酸的分解反应
(1) 脱羧反应
β-酮酸比α-酮酸更易脱羧, 通常β-酮酸只能在低温下保存。
O CH3 C CH2COOH
温热
O CH3 C CH3
CO2
β-酮酸由于羧基受β-羰基的影响, 同时也由于 形成6员环的分子内氢键而使脱羧更加容易。其反 应机制为：
O H CH3 C O C O β-丁酮酸
O H CH3 C O C O
CO2
微热
CH3 C CH2 烯醇式
OH
O CH3 C CH3
由于β-酮酸脱羧产物是酮，故称为酮式分解。
(2) 酸式分解
β-酮酸与浓碱共热，分解为两分子羧酸盐，称为酸式分解。
O CH3CH2CCH2CO2H β-戊酮酸 NaOH
△
CH3CH2CO2Na 丙酸钠
CH3CO2Na 乙酸钠
CO2H
> HO
4.54
CO2H
邻位-OH: +C效应 间位-OH主要 及 分 子 内 氢 键 . 后 表现为 -I 效应 者使酸性明显增强
对位-OH主要 表现 +C 效应
OH C O O H
O C O O H
H
2．酚酸的脱羧反应
第七章 含氧有机化合物(三)(1)
羧酸具有明显的酸性，甚至能与NaHCO3等成 盐：
RCOOH + NaHCO 3
RCOONa + CO2 + H2O
说明RCOOH的酸性大于H2CO3。 pKa数据亦说明，酸性： RCOOH＞H2CO3＞ArOH
与无机酸相比，RCOOH仍为弱酸：
RCOONa + HCl
∴
RCOOH + NaCl
分类：
①按烃基不同分类
¬ ¾ µ R-COOH Ö ²Ë RCH=CHCOOH不±¹ Ë ¤ Í µ ② 按－COOH数目
¶ ª µ þ Ò Ô Ë CH3COOH ¡ Ô Ë º ª µ
Ar-COOH
²Ï Ë » ã µ ² ±¹ Ë º ¤ Í µ
RCH2CH2COOH
COOH ¶ ª µ ¡´ Ô Ë COOH
¡¡¡ á
小结 þ ª µ Ó ±¹ ¶ Ô Ë » È Ê £ Ò ¶ Ë ¡ ±¶ Ë Í ô þ µ ¢ û þ µ Ñ È ¡ þ µ ¢ ì þ µ Ñ ® ¶ ¶ Ë ¡ Î ¶ Ë Í Ë ¹ þ µ ¢ ý þ µ Ñ È ¢ Ñ ® » ¶ Ë ¡ · ¶ Ë Í ô ¡ Í Ë
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一、 羧 酸
官能团：-COOH羧基
O
结构： R
C OH
构造：
O
p- 共轭： R C
O O H
R －C－OH
sp 2 杂化
羧酸分子中，羧基上的两个氧原子均为sp2杂化。 羟基氧的杂化与苯酚中氧的杂化是一样的，氧上未杂化的p 轨道含有两个电子。
羰基氧上未杂化的p轨道含有一个电子，它与碳原子未杂化 的p轨道平行侧面重叠形成π键，与羟基氧上未杂化的p轨道 形成p-π共轭。
羟基酸和酮酸
生化上羟基酸和酮酸三对主要旳关系
—2H +2H
—2H +2H
—2H +2H
问题6：丙酮酸和乙酰乙酸在人体内轻易发生 脱羧反应，那么他们发生脱羧反应旳产物是 什么呢？
酮体：医学上把β—丁酮酸、β—羟丁酸和丙酮 三者合称为酮体。
问题7：人体内酮体积蓄过多会产生什么 后果？怎样处理？
酮体含量过多会使血液酸性增强，造成酸 中毒。
酸中毒能够用乳酸钠或碳酸氢钠来纠正。
常见旳 酸
乳酸 （α—羟基丙酸
）
苹果酸 （羟丁二酸）
构造简式
CH3 CH COOH OH
HO CH COOH CH2 COOH
柠檬酸
（3—羟基— 3—羧基戊 二酸）
CH2 COOH HO C COOH
CH2 COOH
水杨酸
（邻羟基苯甲 酸）
COOH OH
用途
羟基酸和酮酸
复习引入
问题1：羟基酸和酮酸旳构造特点
问题2：分析下列哪些是羟基酸？哪些是酮酸?
问题3：观察下述羟基酸中，哪些能发生氧化 反应?若能，则他们旳氧化产物是什么？
丙酮酸
草酰乙酸 乙酰乙酸
问题4：下列酮酸还原反应旳产物是什么？
α—羟基丙酸 β—羟丁酸 羟丁二酸
问题5：下列羟基酸和酮酸中，哪些能够经过 加氢或脱氢相互转化？
有消毒防腐作用，用作消毒防腐剂。乳酸钠纠 正酸中毒。乳酸钙治疗因缺钙引起旳佝偻病。 乳酸是人体内糖代谢旳产物。
有酸味。 糖代谢旳中间产物。
人体内糖代谢旳中间产物。 柠檬酸钠盐有预防血液凝固旳作用，用作抗凝剂。 柠檬酸铁铵是常用旳补血剂，用于治疗缺铁性贫血。
分子中有酚羟基，与氯化铁呈现紫色。 具有杀菌、防腐能力，是外用消毒防腐药。 水杨酸钠还可用作食物防腐剂。 衍生物乙酰水杨酸,俗称阿司匹林，具有解热镇痛和 抗风湿作用，是内服旳解热镇痛药。
羟基酸和酮酸
第10 章羟基酸和酮酸本章重点介绍羟基酸和酮酸命名，相互影响的性质、酸性；脱水反应；转氨作用；脱羧反应；酮酸分解反应；醇酸和酮酸的体内化学过程；前列腺素的结构；酮式- 烯醇式互变异构羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代所形成的化合物称为取代羧酸( substituted carboxylic acid )。
根据取代基的种类不同，取代羧酸可分为卤代羧酸( halogeno acid)、羟基酸( hydroxy acid )、羰基酸( carbonyl acid )以及氨基酸( amino acid )等几类；羟基酸又可分为醇酸( alcoholic acid )和酚酸( phenic acid )，羰基酸又可分为醛酸( aldehydo acid)和酮酸( keto acid )。
取代羧酸分子中除含羧基外，还含其它官能团，因此它是一类具有复合官能团的化合物。
各官能团除具有其特有的典型性质外，由于不同官能团之间的相互影响，还具有某些特殊反应和生物活性。
卤代酸不作专题介绍，氨基酸将在第17 章中讨论，本章只讨论羟基酸和酮酸。
羟基酸广泛存在于动植物体内，它们中有的是动植物体内进行生命活动的物质，有的是合成药物的原料，有的可作为食品的调味剂。
酮酸是人体内糖、脂肪和蛋白质等代谢过程中产生的中间产物。
因此在有机合成及生物代谢中羟基酸和酮酸都是极其重要的化合物。
你在学完本章以后，应该能够回答以下问题：1 ．氨基酸的结构特点是什么？可分为几类？如何命名？2 ．酸的结构特点分别是什么？可分为几类？如何命名？3．羟基酸和酮酸的重要化学性质是什么？4．哪些因素影响羟基酸酸性？5．α-酮酸的分解为什么比β-酮酸难解？6．何为酮式—烯醇式互变异构现象？酮式—烯醇式互变异构现象产生的原因及条件是什么？7． α- 酮酸氨基化反应的生物学意义是什么？10． 1 羟基酸的结构和命名温习提示：羧酸的命名及结构羟基酸是分子中既含有羟基又含羧基两种官能团的化合物。
羧酸、羟基酸和酮酸
第十二章 羧酸、羟基酸和酮酸一、名词解释1、酯化反应：2、脱羧反应：二、填空1、羧酸分子中去掉羧基上的羟基，剩下的部分叫做 。
醇分子中去掉羟基上的氢，剩下的部分叫做 。
2、在医学上 、 和 三者合称为酮体。
3、水杨酸分子中含有 基，所以能与 溶液发生显色反应。
4、从甲酸的结构上看，它既含有羧基，有含有 基，所以甲酸除具有羧酸的性质外，还具有 ，容易和 起反应。
三、选择题1、既能发生银镜反应，又能发生酯化反应的物质是 （ ）A 、甲酸B 、乙醇C 、乳酸D 、甲醛E 、乙醛2、下列物质属于酮酸的是 （ ）A 、B 、C 、OD 、E 、3、下列物质既有酸性又有还原性的是 （ ）A 、丙烯B 、丙醛C 、甲酸D 、乙酸E 、乙醛4、酯化反应中加入少量浓硫酸，其作用是 （ ）A 、干燥剂B 、脱水剂C 、氧化剂D 、还原剂E 、催化剂5、乙酸和乙醇在浓硫酸作用下的反应主产物是 （ ）A 、B 、C 、D 、E 、6、被蚂蚁和蜂类昆虫蛰咬后，皮肤红肿、疼痛主要是因为甲酸具有（ ）A 、吸水性B 、腐蚀性C 、还原性D 、氧化性E 、溶解性7、人在剧烈运动后，感到全身酸痛，是因为肌肉中 （ ）A 、柠檬酸含量增高B 、碳酸含量增高C 、苹果酸含量增高D 、乳酸含量增高E 、酒石酸含量增高CH 3—O —CH 2—CH 338、临床上常用补血剂的是 （ ）A 、乳酸B 、柠檬酸C 、柠檬酸钠D 、苹果酸E 、柠檬酸铁铵9、具有防止血液凝固作用的是 （ ）A 、乳酸钠B 、草酰乙酸C 、水杨酸钠D 、柠檬酸钠E 、碳酸氢钠10、可用来区别甲酸和乙酸的物质是 （ ）A 、钠B 、甲基橙指示剂C 、土伦试剂D 、固体碳酸钠E 、浓氨水11、检验患者尿中是否含有酮体，应使用 （ ）A 、三氯化铁溶液B 、氢氧化钠溶液C 、浓氨水D 、亚硝酰铁氰化钠溶液E 、亚硝酰铁氰化钠溶液和氢氧化钠溶液12、下列化合物中，酸性最强的是 （ ）A 、苯酚B 、乙酸C 、碳酸D 、乙醇E 、乙二酸13、不属于多元酸的是 （ ）A 、苹果酸B 、草酸C 、乳酸D 、柠檬酸E 、酒石酸14、不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是 （ ）A 、草酸B 、苯甲醛C 、甲酸D 、乙酸E 、甲苯四、命名下列化合物1、 2、 3、5、6、 7、五、写出下列化合物的结构简式1、乳酸（α—羟基丙酸）2、乙二酸（草酸）3、苯甲酸4、丙酮酸5、乙酰乙酸6、 3.3-二甲基-2-乙基戊酸4、8、六、问答题（一）写出下列反应方程式（16分）1、乙酸+ 乙醇2、丙酸+ 氢氧化钠3、碳酸钠+ 丙酸4、碳酸氢钠+ 丙酸5、草酸（固）——→（二）鉴别1、乙酸和苯酚2、甲酸和乙酸。
有机化学课件——Chapter 10 羟基酸和酮酸
第十章 羟基酸和酮酸
Hydroxy Acids and Keto Acids
1
导言
¾ 取代羧酸: 羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或官能团取代 后的化合物.
¾ 常见取代羧酸: 卤代酸、羟基酸、氧代酸(酮酸)和氨基酸.
R CH COOH
X
卤代酸(halogeno acid)
烯醇型分子存在的条件
OO CH3CCH2COCH2CH3
酮型（93％）
H
O
O
C
C
CH2CH3
H3C
CH
O
烯醇型（7％）
分子中的亚甲基氢受两个吸电子基团影响而酸性增强。 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，能量有所降低。 烯醇型可形成分子内氢键，构成稳定性更大的环状螯合物。
NADH + H+
NAD+ + H2O
NH3+
HOOCCH2CH2COCOOH + NH3 α -酮戊二酸
谷氨酸脱氢酶
-OOCCH2CH2CHCOO谷氨酸
有机化学课件
31
第10章 羟基酸和酮酸
4. 酶催化下醇酸和酮酸的相互转化
OH
苹果酸脱氢酶
HOOCCH2CHCOOH
苹果酸
O HOOCCH2CCOOH
O
= =
OH HO-C
R-CH +
HC-R
C OH HO
-2H2O △
O
¾ β-醇酸分子内脱水成共轭烯酸
O
O=
R-CH C
交酯
O=C CH-R
O
CH3CH2CHCH2COOH OH COOH H OH
羟基酸和酮酸
223 第10章羟基酸和酮酸本章重点介绍羟基酸和酮酸命名相互影响的性质、酸性脱水反应转氨作用脱羧反应酮酸分解反应醇酸和酮酸的体内化学过程前列腺素的结构酮式-烯醇式互变异构等。
羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代所形成的化合物称为取代羧酸substituted carboxylic acid。
根据取代基的种类不同取代羧酸可分为卤代羧酸halogeno acid、羟基酸hydroxy acid、羰基酸carbonyl acid以及氨基酸amino acid等几类羟基酸又可分为醇酸alcoholic acid和酚酸phenic acid羰基酸又可分为醛酸aldehydo acid和酮酸keto acid。
取代羧酸分子中除含羧基外还含其它官能团因此它是一类具有复合官能团的化合物。
各官能团除具有其特有的典型性质外由于不同官能团之间的相互影响还具有某些特殊反应和生物活性。
卤代酸不作专题介绍氨基酸将在第17章中讨论本章只讨论羟基酸和酮酸。
羟基酸广泛存在于动植物体内它们中有的是动植物体内进行生命活动的物质有的是合成药物的原料有的可作为食品的调味剂。
酮酸是人体内糖、脂肪和蛋白质等代谢过程中产生的中间产物。
因此在有机合成及生物代谢中羟基酸和酮酸都是极其重要的化合物。
你在学完本章以后应该能够回答以下问题1 氨基酸的结构特点是什么可分为几类如何命名2 酸的结构特点分别是什么可分为几类如何命名3 羟基酸和酮酸的重要化学性质是什么 4 哪些因素影响羟基酸酸性5 α-酮酸的分解为什么比β-酮酸难解6 何为酮式—烯醇式互变异构现象酮式—烯醇式互变异构现象产生的原因及条件是什么7 α-酮酸氨基化反应的生物学意义是什么101 羟基酸的结构和命名温习提示羧酸的命名及结构羟基酸是分子中既含有羟基又含羧基两种官能团的化合物。
羟基连接在脂肪烃基上的羟224 基酸称为醇酸alcoholic acid连接在芳环上的羟基酸称为酚酸phenolic acid。
第十章取代羧酸
( 以符号 I 表示 )。
H
CH3CH2CH2Cl
H
δ+
C H
+ δ+ δ + δ δ
C H C H Cl
H
H
产生原因：成键原子的电负性不同 。
本 特 质：极性共价键产生的电场引起邻近价键电荷 的偏移。 点：沿碳链传递，随碳链增长迅速减弱或消失。 比较标准：以H原子为标准。
C
X
C
H
C
Y
吸电子诱导效应 比较标准 -I效应 I=0 诱导效应的相对强弱
γ等标明羟基的位置。一些醇酸常用俗名。
CH2 COOH HO C CH2 COOH 3-羧基-3-羟基戊二酸(柠檬酸,枸橼酸) citric acid COOH
HO
CH HC
COOH COOH 3-羧基-2-羟基戊二酸(异柠檬酸) isocitric acid
CH2 COOH
（二） 醇酸的物理性质（自学）
一、酮酸的分类和命名
根据酮基和羧基的相对位置不同，酮酸可分为α、 β、γ ……酮酸。 酮酸的命名也是以羧酸为母体，酮基作取代基。
CH3 C COOH O -丙酮酸 pyruvic acid CH3 C O -丁酮酸 -butanone acid CH2COOH HOOC C CH2COOH O 丁酮二酸（草酰乙酸） butanone diacid
二、酮酸的化学性质 （一）酸性 由于羰基氧吸电子能力强于羟基，酮酸 的酸性强于相应的醇酸，更强于相应的羧酸， 并且α-酮酸比β-酮酸的酸性强。
CH3 C COOH CH3 C CH2COOH CH3 CH COOH > > OH O O
> HOCH2CH2COOH > CH3CH2COOH
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丙酮酸 乙酰乙酸
CH3 C COOH 是人体内糖、脂肪、蛋白质代谢的中间产物。 易脱羧生成乙醛，还原生成乳酸。
O
O
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羟丁二酸
5
问题5：下列羟基酸和酮酸中，哪些可以通过 加氢或脱氢相互转化？
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生化上羟基酸和酮酸三对重要的关系
—2H +2H
—2H +2H
—2H +2H
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7
问题6：丙酮酸和乙酰乙酸在人体内容易发生 脱羧反应，那么他们发生脱羧反应的产物是 什么呢？
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8
酮体：医学上把β—丁酮酸、β—羟丁酸和丙酮 三者合称为酮体。
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9
问题7：人体内酮体积蓄过多会产生什么 后果？如何解决？
酮体含量过多会使血液酸性增强，造成酸 中毒。
酸中毒可以用乳酸钠或碳酸氢钠来纠正。
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10
常见的酸
结构简式
用途
乳酸
CH3 CH COOH
（α—羟基丙酸
）
OH
有消毒防腐作用，用作消毒防腐剂。乳酸钠纠 正酸中毒。乳酸钙治疗因缺钙引起的佝偻病。 乳酸是人体内糖代谢的产物。
苹果酸 （羟丁二酸）
柠檬酸 （3—羟基—
3—羧基戊 二酸）
水杨酸 （邻羟基苯甲
酸）
HO CH COOH CH2 COOH
CH2 COOH HO C COOH
CH2 COOH
COOH OH
有酸味。 糖代谢的中间产物。
人体内糖代谢的中间产物。 柠檬酸钠盐有防止血液凝固的作用，用作抗凝剂。 柠檬酸铁铵是常用的补血剂，用于治疗缺铁性贫血。
人体内脂肪代谢的中间产物。酸性比醋酸
精强选，PP性T 质不稳定，易发生脱羧反应生成丙 11
CH3 C CH2 COOH 酮；也可还原生成β—羟丁酸。
羟基酸和酮酸
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1
复习引入
问题2：分析下列哪些是羟基酸？哪些是酮酸?
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3
问题3：观察下述羟基酸中，哪些能发生氧化 反应?若能，则他们的氧化产物是什么？
丙酮酸
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草酰乙酸
乙酰乙酸
4
问题4：下列酮酸还原反应的产物是什么？
α—羟基丙酸 β—羟丁酸