羧酸以及其衍生物(7)课件

1、关于羧酸及其衍生物 (7)第一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月概述1.羧酸（R-COOH）：烃分子中氢原子被羧基（- COOH）取代后的生成物。2.羧基（- COOH）：羧酸的官能团。3.羧酸衍生物：由羧酸分子中羧基(- COOH)上的羟基（-OH）被其他原子或原子团取代而形成。 例如，酰卤、酸酐、羧酸酯与酰胺。第二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/272中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃第一节 羧 酸第三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/273中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃一、羧酸的构造和分类p-共轭（1）羰基键长：0.123

2、nm（普通羰基 0.120nm) 羟基键长：0.134nm（普通羟基 0.143nm）（2）键长出现平均化，形成了羧基(-COOH)。1.羧酸结构：第四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/274中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃第五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/275中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃2.羧酸（R-COOH)分类：（1）按烃基R不同：分为脂肪族羧酸、脂环族羧酸、芳香族羧酸三类。例如，乙酸（脂肪族饱和羧酸）CH2=CH-COOH丙烯酸（脂肪族不饱和羧酸）CH3-COOH环己烷羧酸（脂环族羧酸）苯甲酸（芳香族羧酸）第六张，PPT

3、共四十八页，创作于2022年6月2022/9/276中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃丁二酸（琥珀酸）顺丁烯二酸（马来酸）乙二酸（草酸） 2.按所含羧基的数目：分为一元酸及多元酸CH3-COOH 乙酸（醋酸）第七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/277中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃二、羧酸的命名1. 脂肪酸的命名与脂肪醛的命名相似。 选择含有羧基的最长碳链为主链，并按主链碳数称“X酸”，编号从羧基碳原子开始，用阿拉伯数字标明取代基的位置，并将取代基的位次、数目、名称写于酸名前。第八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/278中山大学南方学院

4、健康与护理系 陈秋铃2.不饱和酸 选主链时，应选择同时含有羧基和不饱和键的最长碳链为主链，称为“X烯酸”或“X炔酸”，并需标明不饱和键的位置。（因羧基必在1位，可不标明）如：5 氯 3 戊烯酸2 丁烯酸9-十八碳烯酸（油酸）第九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/279中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃3.二元羧酸选含两个羧基的最长碳链为主链，称“X二酸”，如：含两个羧基的最长碳链只有两个碳，所以其名称为“乙二酸”，俗名：草酸丁二酸，俗名：琥珀酸2-甲基-3-乙基丁二酸第十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2710中山大学南方学院 健康与护理系 陈

5、秋铃4.芳香酸 A.羧基在芳烃侧链上，以脂肪酸为母体。 B.羧基连在芳环上，以芳甲酸为母体。3-苯基丙烯酸4-苯基戊酸2-硝基-5-羟基苯甲酸第十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2711中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃三、羧酸的物理性质1.羧酸的沸点比相对分子质量相近的醇还要高（因羧酸分子间能以氢键缔合成二聚体）。2.小分子羧酸可和水混溶（羧酸与水分子之间形成氢键）。 第十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2712中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃3.低级饱和脂肪酸(甲酸、乙酸及丙酸)是具有强烈刺激性气味的液体；4.中级的(C4C9)

6、羧酸是带有不愉快气味的油状液体；5.C10及C10以上的羧酸为无味的蜡状固体，挥发性很低。脂肪族二元羧酸和芳香族羧酸都是固体。第十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2713中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃四、羧酸的化学性质（重点）p共轭降低了O-H中氧原子上的电子云密度，使O-H键中的共用电子对更偏向于氧一侧，增强了O-H键的极性，利于质子的电离而呈现明显的酸性。p共轭同时还增加了羰基碳上的电子云密度，使其正电性降低，不利于亲核反应，因此不能与HCN、NH2-OH等亲核试剂反应。第十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2714中山大学南方学院

7、 健康与护理系 陈秋铃酸性羟基被取代脱羧反应-氢的反应羧酸的化学反应包括：(1) OH键的酸性；(2)H取代反应；(3) OH基取代反应； (4) C=O亲核加成；(4)脱羧反应第十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2715中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃pKa 羧酸: 45；碳酸：6.35；苯酚：101.酸性（ 羧酸溶于碳酸氢钠溶液，一般酚类不溶，用于两者区别）第十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2716中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃（1）饱和脂肪酸中，与羧基碳原子相连的烷基具有供电子诱导效应（+I），使羧基上的氢较难离解，酸性

8、较甲酸弱。例如，甲酸 pKa =3.75 ; 乙酸 pKa =4.75（2）当卤素取代羧酸分子中烃基上的氢原子后，由于卤原子（-X）的吸电子诱导效应（-I），卤代酸的酸性将增强。 例如，三氯乙酸 pKa = 0.65； 二氯乙酸 pKa = 1.29； 氯乙酸 pKa = 2.86第十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2717中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃 pKa 3.40 4.03 4.20 4.31 （3）芳香羧酸的酸性强弱同样受取代基的影响（4）吸电子基与羧基离得越近，羧酸酸性越强。 -氯丁酸 -氯丁酸 -氯丁酸 （5）吸电子基的电负性越大，相应羧酸酸性越

9、强。氟乙酸 氯乙酸 溴乙酸 碘乙酸第十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2718中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃酰卤酸酐酯酰胺2.羧基中羟基被取代的反应 羧基中的羟基可被其它原子或原子团取代，生成羧酸衍生物。第十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2719中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃（1）酯化反应 本反应是可逆的，而且反应速度很慢，需要酸作为催化剂。H+（乙酸乙酯） 羧酸与醇在酸催化下作用，脱去一分子水生成酯的反应，称为酯化反应。第二十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2720中山大学南方学院 健康与护理系 陈

10、秋铃（2）酰卤的生成（苯甲酰氯）（乙酰氯） 羧酸与PCl3、PCl5、SOCl2等试剂都可以发生羧基中的羟基被取代的反应，生成相应结构的酰氯，此反应中不能用 HX反应，酰氯是发生活泼的最常用的酰化试剂之一。第二十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2721中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃（3）酸酐的生成（乙酸酐） 除HCOOH外，羧酸与脱水剂P2O5或(CH3CO)2O共热，两分子羧酸则发生分子间脱水生成酸酐。 用乙酸酐作脱水剂不仅价格便宜，而且它易于吸水生成乙酸，容易除去，故常用来制备较高级的羧酸酐。 羧酸的分子间脱水只适用于制备简单酸酐。第二十二张，PPT共四十

11、八页，创作于2022年6月2022/9/2722中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃 混合酸酐可用酰卤与羧酸盐一起共热的方法来制备。 某些二元酸，只需加热即可生成五元环或六元环的酸酐。如：第二十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2723中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃（4）酰胺的生成 羧酸与氨或胺反应，先生成铵盐，然后在高温下分解就得到酰胺。第二十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2724中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃3.脱羧反应和二元酸的受热反应（1）脱羧：即羧酸脱去羧基（-COOH）的反应。 一元羧酸较稳定（甲酸除外），直接加

12、热难以脱羧，只有在特殊条件下才发生脱羧变成烃。第二十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2725中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃 当-碳原子上连有NO2、CN、CO、Cl 等强吸电子基时则容易脱羧。如： 某些芳香族羧酸不但可以脱羧，且比饱和一元酸容易。如：第二十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2726中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃 乙二酸与丙二酸受热脱羧，变成羧酸。（甲酸）（乙酸）（2）二元羧酸的受热反应（因-COOH间隔不同而异）第二十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2727中山大学南方学院 健康与护理系

13、 陈秋铃 丁二酸、戊二酸及邻苯二甲酸受热时分子内脱水，生成具有五元、六元环的环状酸酐。（丁二酸酐）（邻苯二甲酸酐）第二十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2728中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃 己二酸、庚二酸与Ba(OH)2共热时，分子内既脱羧又失水，生成具有五元、六元环的环酮。（环戊酮）（环己酮）（庚二酸）（己二酸）第二十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2729中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃4.羧酸H的卤代反应羧酸-H的活性比醛酮-H弱，其卤代反应需要红磷作为催化剂才能发生。 羧基中含羰基官能团，与醛酮一样可发生的卤代反应，但

14、羧基对的致活作用比羰基要弱，羧酸的卤代需要在碘、磷、硫等催化下才能发生反应。第三十张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2730中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃 卤代羧酸经反应可转变为其它的取代羧酸或不饱和羧酸。第三十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2731中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃五、重要的羧酸（了解）1.甲酸：其结构特殊，因有羧基且含醛基，故既具酸性又有还原性（如能发生银镜反应等，可用于甲酸的定性鉴别）（俗名：蚁酸） 另外，甲酸与浓硫酸共热，是实验室制备纯CO的方法之一。第三十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022

15、/9/2732中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃2.乙酸：俗名醋酸（无水乙酸被称为冰醋酸）。 3.乙二酸：俗名草酸，无色透明晶体，通常含两个结晶水，（(COOH)2 2H2O），m.p.=101.5，加热至100时失水成无水草酸。易溶于水和乙醇，不溶于乙醚等有机溶剂。具有还原性。4.苯甲酸：俗名安息香酸，可做防腐剂。第三十三张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2733中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃第二节 羧酸衍生物第三十四张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2734中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃一、羧酸衍生物的结构和命名1.定义：羧酸

16、分子中羧基上的羟基被其他原子或原子团取代后的生成物。例如：酰卤酸酐酯酰胺第三十五张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2735中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃2.酰基（乙酰氯）（苯甲酰溴）第三十六张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2736中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃3.命名：（1）酰卤：根据酰基来命名 酰卤的命名较为简单，只需将相应酸名中的“酸”换成“酰卤”即可。如：3甲基丁酸3甲基丁酰溴Br第三十七张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2737中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃（2）羧酸酯 酯的命名根据醇结构的不同

17、，其命名也稍有不同。一元醇酯的命名一元醇酯的命名，一般是由“相应的酸名相应的醇名”并去掉“醇”字，换成“酯”。如：第三十八张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2738中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃多元醇酯的命名，与一元醇酯的命名稍有不同。 先写醇名后面接酸名，称“某醇某酸酯”。乙二醇二乙酸酯丙三醇三硝酸酯硝化甘油季戊四醇四硝酸酯第三十九张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2739中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃（3）酸酐：按相应的羧酸名称来命名乙酸酐邻苯二甲酸酐 按组成酸酐的两个羧酸的名称来命名。如：第四十张，PPT共四十八页，创作于202

18、2年6月2022/9/2740中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃二、羧酸衍生物的物理性质酰卤：低级酰卤是有刺激性气味的液体，遇水分解，高级酰卤是固体，不溶于水。酸酐：低级酸酐有刺激性气味的液体。酰胺：除甲酰胺是高沸点液体外，大多数酰胺及N取代酰胺在室温时是结晶性固体， N，N 二取代酰胺为液体。 DMF是与水混溶的极性非质子溶剂。酯：低级酯具有香味，多存在于水果中，可作用食用香料。如乙酸乙酯、乙酸异戊酯。C4及以下的酯有一定的水溶性，但随碳数增加而迅速降低。第四十一张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2741中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃三、羧酸衍生物的化学性质-H的活性第四十二张，PPT共四十八页，创作于2022年6月2022/9/2742中山大学南方学院 健康与护理系 陈秋铃 1.水解：共同产物是羧酸（ 酯的水解必须在酸或碱存在