羧酸的分类和命名课件

第九章有机酸羧酸是指分子中含着羧基(-COOH)的化合物，羧基是羧酸的官能团。通式（Ar）RCOOH表示。羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或原子团取代的衍生物叫取代羧酸。重要的取代羧酸有卤代酸、羟基酸、酮酸和氨基酸等。本章重点讨论羧酸、羟基酸和酮酸。第九章有机1第一节羧酸—、羧酸的分类和命名(一)分类根据烃基的结构不同，分为脂肪酸和芳香酸。脂肪酸又分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两类。按分子中羧基的数目，又可分为一元、二元及多元羧酸。第一节羧酸2(二)命名羧酸常用俗名和系统命名。俗名：许多羧酸最初是从天然产物中得到的，因此常根据来源而得得名。如甲酸最早从蚂蚁中得到，故得名蚁酸；乙酸是食醋的主要成分，因此称为醋酸。HCOOHCH3COOH甲酸(蚁酸)乙酸(醋酸)(二)命名3系统命名：原则与醛相似。脂肪酸是选择含有羧基的最长碳链作为主链，根据主链碳原子的数目称为某酸。有侧链或取代基时，从羧基碳原子开始用阿拉伯数字对主链编号，也常用希腊字母，把与羧基直接相连的碳原子的位置定为α位，依次为β、γ、δ…，如果有取代基，则将取代基的位次、数目和名称写于“某酸”之前。例如：系统命名：原则与醛相似。脂肪酸是选43，4，5-三甲基己酸CH3-(CH2)14-COOH

CH3-(CH2)16-COOH

3-甲基丁酸(β-甲基丁酸)十八酸(硬脂酸)十六酸(软脂酸)3，4，5-三CH3-(CH2)14-COOHCH3-(C5脂肪二元酸的命名是选择含有2个羧基的最长碳链作为主链，称为某二酸。例如：HOOC-COOH乙二酸(草酸)HOOC-CH2-CH2-COOH丁二酸(琥珀酸)脂肪二元酸的命名是选择含有26不饱和脂肪酸命名时，选择含羧基和不饱和键在内的最长碳链作主链，称为某烯酸，并把不饱和键的位置写在“某烯酸”之前。当主链碳原子的数目大于10时，则在中文小写数字后加1个“碳”字。例如：不饱和脂肪酸命名时，选择含羧72-乙基丙烯酸3-甲基-2-丁烯酸9，12一十八碳二烯酸(亚油酸)2-乙基丙烯酸3-甲基-2-丁烯酸9，12一十八碳二烯酸(亚8芳香酸是把芳烃基作为取代基进行命名。例如：β苯基丙烯酸(肉桂酸)苯乙酸对-甲基苯甲酸(4-甲基苯甲酸)邻-苯二甲酸芳香酸是把芳烃基作为取代基进β苯基丙烯苯乙酸对-甲9羧酸去掉羧基中的羟基，所余下的原子团称为酰基，按原来羧酸的名称而叫做某酰基。例如：乙酰基乙酸苯甲酸基苯甲酸草酰基草酸羧酸去掉羧基中的羟基，所余下的乙酰基乙酸苯甲酸基苯甲酸10二、羧酸的结构和化学性质羧酸的化学性质主要由其官能团—羧基所决定，羧基是由羰基和羟基直接相连而成，但羧酸的化学性质并不是羰基和羟基性质的加合，而是具有羧基自身的性质。二、羧酸的结构和化学性质11羧基中的碳原子为sp2杂化，碳原子的3个sp2杂化轨道分别与2个氧原子、l个烃基的碳原子或1个氢原子形成3个σ键，并处于同一平面上，羧基碳原子余下的1个未杂化的p轨道与羰基氧原子的p轨道平行重叠形成π键。该π键与羟基中氧原子上含未共用电子对的p轨道相互重叠，形成p－π共轭体系。如图所示：羧基中的碳原子为sp2杂化，碳原12羧酸的分类和命名课件13在p－π共轭体系中，羟基氧原子上的电子云向羰基转移，导致羟基氧上的电子云密度有所降低，羧基碳上的电子云密度有所增加。因此，p－π共轭效应的结果，使氧氢间电子云更偏向氧原子，有利于羟基中氢原子的解离，故羧酸表现出明显的酸性；羰基碳的正电性减弱，不易与亲核试剂(如HCN、NaHSO3等)发生加成反应。在p－π共轭体系中，羟基氧原子上的14羧酸的分类和命名课件15(一)酸性羧基中的氢易于离解，具有明显的酸性，能与碱中和生成盐和水。(一)酸性16羧酸是弱酸，饱和一元羧酸的pKa一般在3－5之间，但比碳酸(pKa1＝6.38)和酚类(苯酚pKa＝9.96)较强,因此羧酸能分解碳酸氢钠，同时放出二氧化碳，而酚则不能，利用这个性质可以区别羧酸和酚类化合物。羧酸的钠、钾和铵盐易溶于水，制药工业中常利用此性质，将不溶于水的药物变成水溶性的盐，以便配制水剂或注射液使用。羧酸是弱酸，饱和一元羧酸的pKa羧酸的钠、钾和17(二)羧基中羟基的取代反应羧基中的羟基在一定条件下，可被烃氧基(-OR)、卤素(-X)和酰氧基取代，分别生成酯、酰卤和酸酐等羧酸衍生物(二)羧基中羟基的取代反应181.酯的生成羧酸与醇在强酸(如硫酸等)催化下，生成酯和水的反应，称为酯化反应。酯化反应为可逆反应。乙酸乙酯乙酸乙醇1.酯的生成羧酸与醇在强酸(如硫乙酸乙酯乙酸乙醇192.酰卤的生成羧酸和磷的卤化物(如五氯化磷等)发生反应生成酰卤。例如：乙酸乙酰氯2.酰卤的生成乙酸乙酰氯203.酸酐的生成羧酸与脱水剂(如五氧化二磷等)共热，2个羧基脱去一分子水形成酸酐。例如：乙酐乙酸3.酸酐的生成乙酐乙酸21(三)α-氢的卤代反应羧酸的α-氢与醛酮分子中的α-氢相似，受羧基吸电子作用的影响,具有一定的活泼性。但因羧基中的p－π共轭效应，其致活作用比羰基弱。在少量红磷等催化剂作用下，羧酸分子中的α-氢可被卤素取代，生成α-卤代酸，且α-氢是逐步被取代的。(三)α-氢的卤代反应22α-卤代酸α，α-二卤代酸α-卤代酸α，α-二卤代酸23(四)脱羧反应羧酸失去羧基放出二氧化碳的反应，称为脱羧反应。一元羧酸不易脱羧，但在特殊条件下可以发生脱羧反应。(四)脱羧反应24(五)二元羧酸的受热反应二元羧酸除可以发生羧基的所有反应外，由于分子中2个羧基的相互影响，又有某些特殊性质。二元羧酸受热后，随着2个羧基间的距离不同而发生不同的作用。有的发生脱羧反应，有的发生失水反应，有的脱羧反应与失水反应同时进行。(五)二元羧酸的受热反应251.脱羧反应乙二酸、丙二酸受热时，发生脱羧反应，生成少1个碳原子的一元羧酸。甲酸乙二酸乙酸丙二酸1.脱羧反应甲酸乙二酸乙酸丙二酸26丁二酐丁二酸2.脱水反应丁二酸、戊二酸加热时分子内脱水生成环状酸酐。戊二酐戊二酸丁二酐丁二酸2.脱水反应戊二酐