十章节羧酸的学习教案

十章节羧酸的学习教案第1页/共48页一、羧酸的分类和命名第2页/共48页羧酸的命名：1、俗名

HCOOH蚁酸CH3COOH醋酸第3页/共48页2、系统命名选择含羧基的最长的碳链为主链，称“某酸”，从羧基碳原子开始编号。不饱和羧酸，选择同时含有不饱和键和羧基的最长碳链作为主链，从羧基碳原子开始编号。第4页/共48页二元酸：选择含有两个羧基的最长碳链作为主链，根据主链碳原子的数目称为“某二酸”。含脂环和芳环的羧酸：当羧基直接与环相连时，“环的名称+甲酸”，其他作为取代基。当羧基与侧链相连时，环作为取代基。第5页/共48页二、羧酸的制备方法(1)烯烃和烷基苯的氧化第6页/共48页(2)伯醇和醛的氧化(3)腈水解第7页/共48页Grignard试剂的羧化作用(carbonation)反应特点:RXRCOOH

增长1个C的碳链限制：底物分子中不能含有–OH,–NH2,–SH或C=O等基团(4)Grignard试剂与CO2作用第8页/共48页酸性酰基上的亲核取代反应还原成CH2脱羧反应α–H反应三、羧酸的化学性质反应部位：第9页/共48页1、

羧酸的酸性和电子效应(1)羧酸的酸性第10页/共48页(2)羧酸的结构与酸性的关系

烷基R上连有的取代基的电子效应:诱导效应：+I、-I–I:NR3+>NO2>SO2R>CN>SO2Ar>COOH>F>Cl>Br>I>OAr>COOR>OR>COR>SH>OH>>C6H5>>H+I:O->COO->(CH3)3C>(CH3)2CH>CH3CH2>CH3>H第11页/共48页pKa:2.864.04.52诱导效应随着传递距离的增大而迅速减小。二元羧酸的酸性：pKa1<pKa2,解离常数Ka1>Ka2第12页/共48页2、羧酸衍生物的生成(1)酰氯的生成第13页/共48页(2)酸酐的生成

2分子羧酸脱水剂:P2O5、乙酸酐用于大分子对称的酸酐合成乙酸沸点低二元酸加热分子内脱水

五、六元环酐邻苯二甲酸邻苯二甲酸酐(100%)第14页/共48页(3)酰胺的生成

羧酸氨或胺共热脱水N–苯基苯甲酰胺(~82%)第15页/共48页(4)酯的生成和酯化反应机理羧酸醇在强酸催化下酯酯化反应(esterification)羧酸盐卤代烃亲核取代反应(95%)第16页/共48页酯化反应机理：第一步羰基质子化：第二步醇分子对质子化羰基的亲核进攻：四面体中间体第17页/共48页第三步质子转移与脱水：第四步脱质子：叔醇的酯化反应是断裂醇中的C―O键：第18页/共48页3、还原反应羧酸LiAlH4伯醇水解第19页/共48页4、脱羧反应(decarboxylation)羧酸或羧酸盐分子―CO2脱羧反应吸电基团:

加热脱羧第20页/共48页5、二元酸的受热反应二元酸加热的产物：乙二酸丙二酸△CO2一元酸丁二酸戊二酸△H2O环状酸酐己二酸庚二酸△CO2+H2O环酮

第21页/共48页6、α–氢原子的反应Hell–Volhard–Zelinsky反应

脂肪酸Br2或Cl2在P或PX3作用下α–卤代羧酸4–甲基戊酸4–甲基–2–溴戊酸(~64%)第22页/共48页反应机理:第23页/共48页α–卤代酸中X原子可进行亲核取代反应和消除反应：第24页/共48页四、取代酸

在羧酸分子中烃基上的氢原子被羟基取代而成的化合物称为羟基酸，也称为醇酸

醇酸可根据羟基与羧基的相对位置称为α-,β-和γ-

羟基酸。第25页/共48页1.酸性

醇酸含有羟基和羧基两种官能团，由于羟基具有吸电子效应，醇酸的酸性较母体羧酸强。羟基离羧基越近，其酸性越强第26页/共48页2.脱水反应1)α-羟基酸：两分子相互酯化，生成六元环交酯2)β-羟基酸：分子内脱水生成α,β-不饱和酸3)γ-羟基酸：受热易发生分子内的脱水反应，生成内酯第27页/共48页3.α-羟基酸的分解合成比原料少一个碳原子的醛酮第28页/共48页

a.酰卤和酰胺通常根据相应的酰基命名

b.酸酐可通过把“酸”字换成“酸酐”来命名，但“酸”字一般可以省略

五、羧酸衍生物的命名：第29页/共48页c.用相应酸和醇的名称命名由它们所形成的酯，有一元醇与羧酸构成的酯称为某酸某酯第30页/共48页酰基六、羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物：酰基化合物反应部位1、酰基上的亲核取代反应反应通式：第31页/共48页(1)、水解第32页/共48页(2)醇解酰氯酸酐醇或酚酯苯甲酰氯苯甲酰乙酯(80%)第33页/共48页酯交换反应酯醇酯丙烯酸甲酯丁醇丙烯酸丁酯(94%)第34页/共48页(3)

氨解酰氯酸酐酯NH3或胺酰胺第35页/共48页2、羧酸衍生物的相对反应活性酰卤酸酐酯酰胺离去基团的碱性:强酸的共轭碱是弱碱：第36页/共48页3、还原反应(1)、LiAlH4还原第37页/共48页(2)用金属钠–醇还原Bouveault-Blanc还原法酯Na乙醇丁醇戊醇回流伯醇油酸乙酯油醇第38页/共48页(3)Rosenmund还原酰氯H2催化剂：Pd–BaSO4醛4、与有机金属试剂的反应羧酸衍生物RMgX酮RMgX叔醇与Grignard试剂作用：第39页/共48页第40页/共48页5、酰胺氮原子上的反应—酰胺的个性

Hofmann降解反应酰胺Br2

或Cl2NaOH脱去羰基伯胺制备少一个C原子的伯胺第41页/共48页本章小结一、羧酸的命名A、一元饱和羧酸，选择含羧基的最长碳链作为主链，主链碳原子从羧基开始编号。B、一元不饱和羧酸，选择同时含有不饱和键和羧基的最长碳链作为主链，从羧基碳原子开始编号。C、二元羧酸，选择含有两个羧基的最长碳链作为主链，称为某二酸。第42页/共48页D、含脂环和芳环的羧酸，如果羧基直接与环相连，“环的名称+甲酸”，其他作为取代基。如果羧基与侧链相连，脂肪酸作为母体，脂环或芳环作为取代基。第43页/共48页二、羧酸的化学性质A、酸性羧酸能与NaOH、碳酸钠、碳酸氢钠反应，与碳酸钠和碳酸氢钠反应放出气体，可以用来鉴别羧酸。羧酸酸性比较，吸电子基团使酸性增加，供电子基团使酸性降低，根据基团的吸电子或供电子顺序来判断。诱导效应随距离的增加而减弱，一般不超过三个碳原子。第44页/共48页B、羧基上-OH的取代反应能与PCl3、PCl5、SOCl2反应生成酰氯。两分子羧酸在脱水剂P2O5、乙酸酐作用下，生成酸酐。与胺作用，生成酰胺。在强酸催化下，羧酸和醇反应生成酯。羧酸脱去氢，醇脱去羟基。C、还原反应羧酸可以用LiAlH4还原成醇。NaBH4不能还原羧酸，能还原醛或酮。第45页/共48页D、脱羧反应当羧酸的α-碳原子上连有吸电子基团时，羧酸容易脱羧，吸电子能力越强，脱羧能力越强。E、二元酸受热反应乙二酸和丙二酸脱羧生成一元酸。丁二酸和戊二酸脱水生成环状酸酐。己二酸和庚二酸脱羧和脱水同时进行生成环酮。第46页/共48页F、α-H的卤代反应羧酸的α-H在红磷催化下，能与卤素反应生成卤代羧酸，卤代羧酸中