十章羧酸及其衍生物芳香烃

十章羧酸及其衍生物芳香烃第1页/共97页第十章羧酸及其衍生物芳香烃

第2页/共97页主要内容§10.1羧酸

§10.2羟基酸

§10.3酮酸§10.4羧酸衍生物§10.5碳酸衍生物

第3页/共97页§10.1羧酸

羧酸概念

分子中含有羧基，(简写为-COOH)的有机物称为羧酸。羧酸衍生物是羧基上的羟基被其他原子或原子团取代后的产物，主要的羧酸衍生物有酰卤、酸酐、酯和酰胺。

第4页/共97页一元羧酸的结构通式可表示为：

简写成:§10.1羧酸第5页/共97页一、羧酸的分类和命名(一)羧酸的分类

分类一元酸二元酸

脂肪酸饱和酸

不饱和酸

脂环酸

芳香酸

§10.1羧酸第6页/共97页§10.1羧酸一、羧酸的分类和命名(二)羧酸的命名1.俗名CH3COOH即乙酸

第7页/共97页§10.1羧酸一、羧酸的分类和命名(二)羧酸的命名2.系统命名法饱和脂肪酸：第8页/共97页§10.1羧酸一、羧酸的分类和命名(二)羧酸的命名2.系统命名法不饱和脂肪酸：第9页/共97页§10.1羧酸一、羧酸的分类和命名(二)羧酸的命名2.系统命名法二元脂肪酸：第10页/共97页§10.1羧酸一、羧酸的分类和命名(二)羧酸的命名2.系统命名法脂环酸和芳香酸：第11页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(一)物理性质在饱和一元羧酸中，含1~9个碳原子的脂肪酸是有刺激性气味的液体。10个碳原子以上的羧酸为无味的蜡状固体。脂肪族二元羧酸和芳香羧酸都是结晶性固体。第12页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(一)物理性质

氢键缔合：

第13页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质易发生化学反应的主要部位如下：

第14页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质1.酸性

第15页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质1.酸性羧酸盐与强无机酸作用：第16页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质1.酸性一元羧酸的酸性强弱比较如下：饱和一元羧酸

第17页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质1.酸性烃基连有吸电子基团时:第18页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质1.酸性苯甲酸的酸性:第19页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质1.酸性饱和二元羧酸:

第20页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质2.还原反应氢化铝锂

选择性还原剂

第21页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质3.α-氢的卤代反应例如：

第22页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质4.脱羧反应第23页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质5.二元酸的热解反应

第24页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质5.二元酸的热解反应第25页/共97页§10.1羧酸二、羧酸的性质(二)化学性质5.二元酸的热解反应第26页/共97页§10.1羧酸三、重要的羧酸(一)甲酸(HCOOH)

甲酸俗名蚁酸，是有刺激性的无色液体，沸点100.5℃，能与水、乙醇、乙醚混溶，有较强的腐蚀性。

第27页/共97页§10.1羧酸三、重要的羧酸(二)乙酸(CH3COOH)纯净的乙酸为具有强烈刺激性气味的无色液体，沸点118℃。室温低于16.6℃时易凝结成冰状固体，因此无水乙酸又称冰醋酸

工业上采用乙醛氧化法生产乙酸

第28页/共97页§10.1羧酸三、重要的羧酸(三)乙二酸(HOOC—COOH)

乙二酸俗名草酸，草酸为无色结晶，通常含两分子结晶水，加热到100℃，则失去结晶水成为无水草酸。草酸有毒，能溶于水、乙醇，不溶于乙醚。第29页/共97页§10.1羧酸三、重要的羧酸(三)乙二酸(HOOC—COOH)

在分析化学上常用草酸作为标定高锰酸钾溶液浓度的基准物第30页/共97页§10.1羧酸三、重要的羧酸(四)苯甲酸(C6H5COOH)

苯甲酸俗名安息香酸，因以酯的形成存在于安息香树胶中而得名，是最简单的芳香酸。苯甲酸为无味的白色晶体，熔点121.7℃，难溶于冷水，易溶于热水、乙醇和乙醚中。

第31页/共97页§10.2羟基酸

一、羟基酸的结构、分类和命名

羟基酸是一类分子中既有羟基(－OH)又有羧基(－COOH)的化合物。根据羟基所连烃基的不同，分为醇酸和酚酸第32页/共97页§10.2羟基酸一、羟基酸的结构、分类和命名

根据来源而用俗名:第33页/共97页§10.2羟基酸一、羟基酸的结构、分类和命名

酚酸命名是以芳香酸为母体:

第34页/共97页§10.2羟基酸二、羟基酸的化学性质

(一)醇酸1.酸性第35页/共97页§10.2羟基酸二、羟基酸的化学性质

(一)醇酸2.脱水反应

α-醇酸

β-醇酸

第36页/共97页§10.2羟基酸二、羟基酸的化学性质

(一)醇酸2.脱水反应γ-醇酸

δ-醇酸

第37页/共97页§10.2羟基酸二、羟基酸的化学性质

(一)醇酸2.脱水反应

开环:

第38页/共97页§10.2羟基酸二、羟基酸的化学性质

(一)醇酸3.氧化反应

第39页/共97页§10.2羟基酸二、羟基酸的化学性质

（二）酚酸脱羧:第40页/共97页§10.2羟基酸三、重要的羟基酸

(一)乳酸

乳酸在常温下是无色或淡黄色粘稠液体，熔点18℃，有较强的吸湿性，能与水、醇和醚等混溶，但不溶于氯仿。第41页/共97页§10.2羟基酸三、重要的羟基酸

(二)酒石酸化学名称为2，3-二羟基丁二酸，酒石酸是无色透明结晶，熔点170℃，易溶于水。它的盐用途很广，如酒石酸锑钾（吐酒石），临床上作为催吐剂，也用于治疗血吸虫病。酒石酸钾钠用来配制斐林试剂。第42页/共97页§10.2羟基酸三、重要的羟基酸

(三)水杨酸

化学名称为邻羟基苯甲酸，又名柳酸，主要存在于柳树或水杨树皮中。它是白色针状结晶，熔点159℃，微溶于水，易溶于乙醇和乙醚中，在79℃时升华，加热易发生脱羧反应生成苯酚。第43页/共97页§10.2羟基酸三、重要的羟基酸

(三)水杨酸乙酰水杨酸第44页/共97页§10.2羟基酸三、重要的羟基酸

(四)苹果酸化学名称为羟基丁二酸,天然苹果酸是无色针状结晶，熔点100℃，易溶于水和乙醇。苹果酸是人体内糖代谢的中间产物，在酶的催化下脱氢氧化生成草酰乙酸。第45页/共97页§10.2羟基酸三、重要的羟基酸

(五)柠檬酸

化学名称为3-羟基-3-羧基戊二酸，又叫枸橼酸。柠檬酸为透明结晶，熔点153℃，易溶于水、乙醇、乙醚中，有较强的酸性，常用来配制酸性饮料。第46页/共97页§10.2羟基酸三、重要的羟基酸

(六)没食子酸

化学名称为3,4,5-三羟基苯甲酸。广泛存在于植物体中。纯的没食子酸为白色结晶性粉末，熔点253℃。能溶于热水、乙醇和乙醚中，遇三氯化铁溶液生成蓝黑色物质，可用于制作蓝黑墨水。

第47页/共97页§10.3酮酸

一、酮酸的结构和命名既含有酮基又含有羧基第48页/共97页§10.3酮酸二、酮酸的性质（一）酸性酮酸的酸性强于相应的醇酸:不同羰基酸的酸性强弱顺序为：

α-羰基酸＞β-羰基酸＞γ-羰基酸第49页/共97页§10.3酮酸二、酮酸的性质

（二）加氢还原反应第50页/共97页§10.3酮酸二、酮酸的性质

（三）分解反应

α-酮酸与浓硫酸共热分解

:β-酮酸受热比α-酮酸更容易分解:第51页/共97页§10.3酮酸

二、酮酸的性质

（三）分解反应

β-酮酸与浓碱共热:第52页/共97页§10.3酮酸

二、酮酸的性质

（四）脱羧反应第53页/共97页§10.3酮酸三、重要的酮酸（一）丙酮酸（CH3COCOOH）

是最简单的酮酸。它是一种无色有刺激性气味的液体，沸点165℃，易溶于水。丙酮酸除了具有酮和羧酸的一般性质外，还具有α-酮酸特殊性质。

第54页/共97页§10.3酮酸三、重要的酮酸（一）丙酮酸（CH3COCOOH）丙酮酸在酶的催化作用下通过氧化与还原实现与乳酸间相互转化:第55页/共97页§10.3酮酸三、重要的酮酸（二）β-丁酮酸（CH3COCH2COOH）又称乙酰乙酸，是最简单的β-酮酸，它是一种无色粘稠液体，在低温下稳定，温度高于室温易脱羧发生酮式分解，生成丙酮。

在酶的作用下加氢还原生成β-羟基丁酸

第56页/共97页§10.3酮酸三、重要的酮酸（三）α-酮戊二酸

无色晶体，熔点110℃，能溶于水，具有酮酸的性质。它是体内糖、脂肪、氨基酸代谢的中间产物，在酶的催化下，可发生脱羧和氧化反应生成琥珀酸。第57页/共97页§10.4羧酸衍生物

羧酸衍生物一般是指羧酸分子中羧基中的羟基被其他原子或基团取代后生成的化合物。重要的羧酸衍生物有酰卤、酸酐、酯和酰胺，其结构通式如下：第58页/共97页§10.4羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名第59页/共97页§10.4羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名

含氧酸也有相应的酰基：第60页/共97页§10.4羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名(一)酰卤和酰胺的命名酰卤和酰胺是根据酰基来命名，称为“某酰卤”或“某酰胺”

第61页/共97页§10.4羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名(一)酰卤和酰胺的命名

酰胺分子中氮原子上的氢原子被烃基取代时，可用“N”表示烃基的位置第62页/共97页§10.4羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名(二)酸酐的命名

酸酐是根据它水解所得的羧酸来命名

第63页/共97页§10.4羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名(三)酯的命名酯是根据其水解所得的酸和醇来命名:

第64页/共97页§10.4羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名(三)酯的命名

二元羧酸的酯:第65页/共97页§10.4羧酸衍生物二、羧酸衍生物的生成

（一）酰卤的生成第66页/共97页§10.4羧酸衍生物二、羧酸衍生物的生成

（一）酰卤的生成

酰卤命名第67页/共97页§10.4羧酸衍生物二、羧酸衍生物的生成

（二）酸酐的生成第68页/共97页§10.4羧酸衍生物二、羧酸衍生物的生成

（三）酯的生成酯化反应：同位素跟踪：第69页/共97页§10.4羧酸衍生物二、羧酸衍生物的生成

（四）酰胺的生成第70页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质

酰卤：中常用的是酰氯，一般是具有强烈刺激性气味的无色液体或低熔点固体。酰氯难溶于水，低级酰氯遇水猛烈水解

低级酸酐：是无色液体，具有刺激性气味，高级酸酐是无色无味的固体。酸酐不溶于水，易溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。第71页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质

低级酯：是具有花果香味的无色液体。

酰胺：可以通过氨基上的氢原子形成分子间氢键而缔合，所以沸点相当高，一般是结晶性固体(N—烷基取代酰胺除外)。

第72页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质

羧酸衍生物有相似的化学性质，多发生水解、醇解、氨解等反应，其反应通式为：

第73页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质(一)水解反应第74页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质(一)水解反应水解反应的难易程度不同：

冷水酸酐需加热成均相才能迅速反应第75页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质(二)醇解反应

酰卤、酸酐、酯、酰胺与醇反应，生成相应的酯

第76页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质(三)氨解酰卤、酸酐和酯与氨作用生成相应的酰胺

第77页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质(三)氨解第78页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质(四)酰胺的特殊反应1.弱酸性和弱碱性

弱酸性：第79页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质(四)酰胺的特殊反应1.弱酸性和弱碱性

弱碱性：第80页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质(四)酰胺的特殊反应2.脱水反应第81页/共97页§10.4羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质(四)酰胺的特殊反应3.霍夫曼降解反应第82页/共97页§10.4羧酸衍生物四、重要的羧酸衍生物(一)乙酰氯(CH3COCl)

乙酰氯是无色有刺激性气味的液体，沸点52℃，遇水剧烈水解并放出大量的热，空气中的水分就能使它水解产生氯化氢而冒白烟。乙酰氯具有酰卤的通性，是常用的乙酰化试剂。第83页/共97页§10.4羧酸衍生物四、重要的羧酸衍生物(二)乙酐[(CH3CO)2O]

乙酐又名醋酐。也是常用的乙酰化试剂。为无色具有刺激性气味的液体，沸点139.6℃，微溶于水，是良好的溶剂，也是重要的化工原料。用于制造醋酸纤维，合成染料、药物、香料等。第84页/共97页§10.4羧酸衍生物四、重要的羧酸衍生物(三)乙酸乙酯(CH3COOC2H5)乙酸乙酯是无色透明的液体，沸点77℃具有令人愉快的香味，用作溶剂。乙酸乙酯可以生成α-碳负离子，碳负离子与另一分子酯进行取代反应生成β-酮酸酯，该反应称为克莱森缩合反应第85页/共97页§10.4羧酸衍生物四、重要的羧酸衍生物(四)乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)

乙酰乙酸乙酯又叫β-丁酮酸乙酯，是具有芳香气味的无色液体，沸点181℃，微溶于水，易溶于有机溶剂。

第86页/共97页§10.4羧酸衍生物四、重要的羧酸衍生物(四)乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)互变异构现象:原因:CHCOOC2H5COCH3HCH3CCOOC2H5CHOH酮式烯醇式第87页/共97页§10.