羧酸及其衍生物-羧酸（有机化学课件）

羧酸的结构和分类羧酸的结构12羧酸的分类羧酸的结构12羧酸的分类一、羧酸的结构

由羰基和羟基组成的基团称为羧基。羧基的构造式为（也可写为—COOH）。羧酸就是分子中含有羧基的一类有机化合物，常用通式R—COOH来表示。在羧基中，由于羰基和羟基互相影响，使它们不同于醛酮分子中的羰基和醇分子中的羟基，而表现出一些特殊的性质。羧酸的结构12羧酸的分类

二、羧酸的分类

烃基结构不同烃基是否饱和所含羧基数目脂肪族羧酸脂环族羧酸芳香族羧酸饱和羧酸不饱和羧酸一元羧酸多元羧酸习题一：把下面的羧酸按不同类别分类烃基结构不同烃基是否饱和所含羧基数目习题一：把下面的羧酸按不同类别分类烃基结构不同烃基是否饱和所含羧基数目脂肪族羧酸不饱和羧酸一元羧酸芳香族羧酸不饱和羧酸一元羧酸脂环族羧酸饱和羧酸二元（多元）羧酸羧酸的命名羧酸的俗名12羧酸的系统命名羧酸的俗名12羧酸的系统命名一、羧酸的命名（1）俗名以羧酸的来源命名，无规律，只能记。水杨酸柳树、水杨树蚁酸非洲红蚂蚁醋酸谷物、食用醋草酸草本植物体中安息香酸来自安息香胶羧酸的俗名12羧酸的系统命名（2）系统命名法：一元脂肪族羧酸选主链、编号、写名称

1、选主链：选择含有羧基的最长碳链为主链，如果分子中含有双链或三键，则选含有羧基和双键或三键的最长碳链为主链。√X

2、编号：从羧基的碳原子开始编号。12345（2）系统命名法：一元脂肪族羧酸选主链、编号、写名称

3、命名：根据主链碳原子的数目命名为“某酸”、“某烯酸（含双键）”或者“某炔酸（含三键），注意要标明取代基的位次、名称、个数及不饱和键的位次。12345戊酸3－甲基（2）系统命名法：一元脂肪族羧酸选主链、编号、写名称√X（2）系统命名法：一元脂肪族羧酸选主链、编号、写名称1234567

庚烯酸2,5－二甲基－3－（2）系统命名法：一元脂肪族羧酸选主链、编号、写名称习题二：

给下列羧酸命名3-溴丁酸三溴乙酸2,2-二甲基丙酸4-甲基-2-己烯酸2-甲基-4-羟基戊酸3-乙基-4-戊炔酸习题：

给下列羧酸命名1、α,γ-二甲基己酸2、α-氯丁酸3、α，β，γ-三氯戊酸习题：

写出下列化合物的结构式1、α,γ-二甲基己酸2、α-氯丁酸3、α，β，γ-三氯戊酸习题：

写出下列化合物的结构式123

戊酸3－环己基以苯环或脂环为取代基。选主链、编号和写名称与脂肪族羧酸一样。45（2）系统命名法：一元脂环和芳香族羧酸选主链、编号、写名称123

丙烯酸3－苯（基）

丙烯酸β－苯（基）（2）系统命名法：一元脂环和芳香族羧酸选主链、编号、写名称以苯环或脂环为取代基。选主链、编号和写名称与脂肪族羧酸一样。习题：

给下列化合物命名2-甲基-4-叔丁基苯甲酸间硝基苯甲酸3-硝基苯甲酸3-甲基-2-环丙基戊酸习题：

给下列化合物命名1、环己基异丙酸2、2-甲基-3-苯基丙酸3、β-萘乙酸习题：

写出下列化合物的结构式1、环己基异丙酸2、2-甲基-3-苯基丙酸3、β-萘乙酸习题：

写出下列化合物的结构式

1、选主链：选择含有二个羧基的最长碳链为主链，如果分子中含有双链或三键，则选含有二个羧基和双键或三键的最长碳链为主链。（2）系统命名法：二元脂肪族羧酸选主链、编号、写名称

2、编号：从羧基碳原子编号，如有支链，则从靠近支链的羧基碳原子编号，如果有双键或者三键，则从近双键或者三键的一端开始编号。12345（2）系统命名法：二元脂肪族羧酸选主链、编号、写名称

3、命名：根据主链碳原子的数目命名为“某二酸”、“某烯二酸（含双键）”或者“某炔二酸（含三键），注意要标明取代基的位次、名称、个数及不饱和键的位次。12345

戊二酸2－甲基－4－乙基（2）系统命名法：二元脂肪族羧酸选主链、编号、写名称1234

丁烯二酸2－甲基（2）系统命名法：二元脂肪族羧酸选主链、编号、写名称习题：

给下列化合物命名3-甲基戊二酸顺丁烯二酸己二酸习题：

给下列化合物命名1、2,2-二甲基丙二酸2、3-羟基-3-羧基戊二酸（柠檬酸）3、3-甲基-2-戊烯二酸习题：

写出下列化合物的结构式1、2,2-二甲基丙二酸2、3-羟基-3-羧基戊二酸（柠檬酸）3、3-甲基-2-戊烯二酸习题：

写出下列化合物的结构式邻苯二甲酸1,2-苯二甲酸标明两个羧基的位次即可。选主链、编号和写名称与其它羧酸一样。（2）系统命名法：二元脂环和芳香族羧酸选主链、编号、写名称1,3-环己基二甲酸羧酸的性质羧酸的物理性质12羧酸的化学性质羧酸的物理性质12羧酸的化学性质1、物态

常温时，C1~C3是有刺激性气味的无色透明液体；常温时，C4~C9是具有腐败气味的油状液体；常温时，C10以上的直链一元酸是无臭无味的白色蜡状固体。常温时，脂肪族二元酸和芳香族羧酸都是白色晶体。一、羧酸的物理性质2、沸点

饱和一元羧酸的沸点随着相对分子质量的增加而升高。羧酸的沸点信息相对分子质量相同的醇的沸点要高，如：

化合物

甲酸乙醇乙酸丙醇相对分子质量46466060沸点100.7℃78℃118℃98℃原因是：羧酸分子间可以形成两个氢键而缔合成较稳定的二聚体

。3、熔点

直链饱和一元羧酸的熔点随碳原子数增加而呈锯齿状升高。含偶数碳原子的羧酸比相邻两个含奇数碳原子的羧酸熔点要高。这是因为偶数碳原子的羧酸分子对称性较高，排列比较紧密，分子间作用力较大的缘故。4、相对密度

直链饱和一元羧酸的相对密度随碳原子数增加而降低。其中，甲酸、乙酸的相对密度都大于１，比水重；其它饱和一元羧酸的相对密度都小于１，比水轻；二元羧酸和芳香酸的相对密度都大于１。5、溶解性C1～C4的羧酸都易溶于水，可以任意与水混溶；

C5以上的羧酸溶解度逐渐降低；

C10以上的羧酸已不溶于水，但都溶于有机溶剂；二元羧酸在水中的溶解度比同碳原子数的一元羧酸大，芳香族羧酸一般难溶于水。羧酸的物理性质12羧酸的化学性质羧基是羧酸的官能团。羧酸的化学反应主要发生在羧基和受羧基影响变得比较活泼的α－氢原子上。一、酸性与成盐

羧酸具有明显的弱酸性，在水溶液中能离解出H+，并使蓝色石蕊试纸变红。羧酸的酸性比碳酸强，不仅能与氢氧化钠和碳酸钠反应成盐，而且能与碳酸氢钠反应成盐：羧酸与碳酸钠反应

羧酸钠盐具有盐的一般性质，易溶于水，不挥发，加入无机强酸又可以使羧酸重新游离析出。

实验室，根据与Na2CO3、NaHCO3反应放出CO2的性质来鉴别羧酸；工业上还可利用羧酸盐与无机强酸作用重新转变为羧酸的性质，来分离、精制羧酸。一、酸性与成盐苯甲酸的酸性

羧酸的酸性强弱与羧基上所连基团的性质密切相关。当羧基与吸电子基相连时，酸性增强，与供电子基相连时，酸性减弱。如下列羧酸的酸性强弱顺序为：

原因：卤素原子的电负性比碳原子强，具有较强的吸电作用；烷基是供电子基。

吸电子基的数目越多，电负性越大，离羧基越近，羧酸的酸性超强。一、酸性与成盐羧酸的酸性比较二、羟基被取代

在一定的条件下，羧基中的羟基可以被其它原子或基团取代生成羧酸衍生物。

1、被卤原子取代羧酸与三氯化磷（PCl3）、五氯化磷（PCl5）、亚硫酰氯（SOCl2）等试剂反应时，分子中的羟基被氯原子取代生成酰氯。

三氯化磷

酰氯

亚磷酸二、羟基被取代

在一定的条件下，羧基中的羟基可以被其它原子或基团取代生成羧酸衍生物。

1、被卤原子取代羧酸与三氯化磷（PCl3）、五氯化磷（PCl5）、亚硫酰氯（SOCl2）等试剂反应时，分子中的羟基被氯原子取代生成酰氯。

五氯化磷

酰氯

三氯氧磷二、羟基被取代

在一定的条件下，羧基中的羟基可以被其它原子或基团取代生成羧酸衍生物。

1、被卤原子取代羧酸与三氯化磷（PCl3）、五氯化磷（PCl5）、亚硫酰氯（SOCl2）等试剂反应时，分子中的羟基被氯原子取代生成酰氯。

亚硫酰氯

酰氯氯化氢二氧化硫

若用PBr3与羧酸作用可以制得酰溴。在制备酰卤时采用哪种试剂，取决于原料、产物和副产物间是否易分。PCl3制备低沸点酰氯，因为副产物H3PO3不易挥发，且高温才分解。PCl5制备高沸点酰氯，因为副产物POCl3沸点低，可先蒸馏除去。SOCl2制备酰氯，生成的副产物都是气体，容易提纯，常用试剂。二、羟基被取代1、被卤原子取代羧酸在脱水剂（如五氧化二磷、乙酸酐等）的作用下，发生分子间脱水生成酸酐。例如：二、羟基被取代2、被酰氧基取代苯甲酸酐

某些二元羧酸受热后可分子内脱水生成环状的酸酐。例如：二、羟基被取代2、被酰氧基取代邻苯二甲酸

邻苯二甲酸酐羧酸和醇反应发生分子间脱水生成酯，这一反应称为酯化反应。酯化反应是可逆的，速率很慢，因此必须在酸催化下进行，如果使反应物之一过量，或在反应过程中不断除去生成的水，则可破坏平衡，提高酯的产率。例如，乙酸异戊酯的制备。二、羟基被取代3、被烷氧基取代

乙酸（过量）

异戊醇

乙酸异戊酯

（把水移走）乙酸异戊酯为无色透明液体，因具有令人愉快的香蕉气味又称香蕉水。常用做溶剂、萃取剂、香料和化妆品的添加剂，也是一种昆虫信息素。二、羟基被取代3、被烷氧基取代羧酸与氨反应时首先生成铵盐，干燥的羧酸铵受热脱水后生成酰胺。二、羟基被取代4、被氨基取代羧酸

羧酸铵

酰胺三、脱羧反应

羧酸在加热条件下脱去羧基，放出CO2的反应称为脱羧反应。除甲酸外，饱和一元羧酸一般不发生脱羧反应，但是其盐或者羧酸中的α－碳上连有吸电子基时，受热后可以脱羧。三、脱羧反应1、羧酸盐脱羧羧酸盐和碱石灰混合，在强热下可以脱去羧基生成烃。如实验室加热无水醋酸钠和碱石灰的混合物可制备甲烷。

醋酸钠

碱石灰甲烷羧酸的α－碳原子上连有吸电子基时，羧基不稳定，受热容易脱羧。例如：

三、脱羧反应2、羧酸脱羧

芳香羧酸信息脂肪羧酸更容易脱羧，尤其是芳环上连有吸电子基时，更容易发生脱羧反应。例如：

三、脱羧反应2、羧酸脱羧2，4，6—三硝基苯甲酸

1，3，5—三硝基本

1，3，5—三硝基苯为淡黄色菱形晶体。受热分解爆炸，可用作炸药。在分析化学中还可用作pH指示剂。

三、脱羧反应2、羧酸脱羧四、α－H的卤代反应受羧基的影响，α－H原子有一定的活性，在少量红磷、硫或碘催化剂的存在下，可被卤原子（－Cl，－Br）取代生成α－卤代酸。四、α－H的卤代反应通过控制条件，可使反应停留在一元取代阶段，也可以继续发生多元取代。例如，工业上利用此反应制取一氯乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸。一氯乙酸

二氯乙酸

三氯乙酸四、α－H的卤代反应一氯乙酸、三氯乙酸是无色晶体，二氯乙酸是无色液体。三者都是重要的有机化工原料，广泛用于有机合成和制药工业。例如：一氯乙酸是制备农药乐果、植物生长激素2，4－D（2，4—二氯苯氧乙酸）和增产灵（

4-碘苯氧乙酸）的原料。四、α－H的卤代反应一氯乙酸、三氯乙酸是无色晶体，二氯乙酸是无色液体。三者都是重要的有机化工原料，广泛用于有机合成和制药工业。例如：一氯乙酸是制备农药乐果、植物生长激素2，4－D（2，4—二氯苯氧乙酸）和增产灵（

4-碘苯氧乙酸）的原料。α－卤代酸中的卤原子可以被－CN、－NH2、－OH等基团取代生成各种α－取代酸，因此，羧酸的α－卤代反应在有机合成中非常重要。四、α－H的卤代反应一氯乙酸

二氯乙酸

三氯乙酸习题一：

完成下列化学反应习题一：

完成下列化学反应习题二：

完成下列转变羧酸的制法及重要的羧酸羧酸的制法12重要的羧酸羧酸的制法12重要的羧酸1、伯醇和醛的氧化这是制备羧酸最常用的方法。例如，工业上利用此法生产丁酸和乙酸。一、羧酸的制法1、伯醇和醛的氧化这是制备羧酸最常用的方法。例如，工业上利用此法生产丁酸和乙酸。一、羧酸的制法2、腈的水解腈在酸或碱溶液中水解生成羧酸。例如，工业上由苯乙腈水解制取苯乙酸。苯乙酸是合成青霉素等医药或农药的中间体。由于腈可通过卤代烷制得，所以此反应适合由伯醇或伯卤代烷制取增加一个碳原子的羧酸。一、羧酸的制法3、由格氏试剂制备将二氧化碳在低温下通入格氏试剂的乙醚溶液中，或将格氏试剂倾于干冰上即可发生加成反应，再将加成产物进行水解，便得到羧酸。此反应适合制取增加一个碳原子的羧酸。一、羧酸的制法习题一：给下列化合物命名习题二：写出下列化合物的构造式（1）甲酸乙酯

（2）乙酸酐

（3）丁酰氯（4）N—乙基乙酰胺

（5）乙酰水杨酸

（6）对甲基苯甲酰胺羧酸的制法12重要的羧酸一、重要的羧酸1、甲酸甲酸俗称蚁酸，是具有刺激气味的无色透明液体，沸点100.8℃。可与水混溶，易溶于乙醇、乙醚、甘油等。容易燃烧，在空气中爆炸极限为18%～57%（V）。腐蚀性较强，并刺激皮肤，使用时应避免与皮肤接触。重要的有机化工原料，广泛用于制取冰片、氨基比林、咖啡因、维生素B1、杀虫脒等；具有杀菌能力，用作消毒剂和防腐剂。可用作酸性还原剂、橡胶凝聚剂等。

一、重要的羧酸1、甲酸现代工业以水煤气为原料来制取。

一、重要的羧酸1、甲酸甲酸的结构比较特殊，同时具有羧基和醛基的结构。

醛基

羧基一、重要的羧酸1、甲酸因此，甲酸既具有酸性又具有还原性，能被高锰酸钾氧化为二氧化碳和水，也能发生银镜反应。可利用这一性质区别甲酸与其他羧酸。

甲酸和草酸与高锰酸钾反应一、重要的羧酸1、甲酸因此，甲酸既具有酸性又具有还原性，能被高锰酸钾氧化为二氧化碳和水，也能发生银镜反应。可利用这一性质区别甲酸与其他羧酸。

甲酸的银镜反应一、重要的羧酸1、甲酸甲酸加热到160℃以上，发生分解生成二氧化碳和氢气。当与浓硫酸共热时，则分解成一氧化碳和水：

这是实验室制备一氧化碳的方法。一、重要的羧酸2、乙酸乙酸俗称醋酸，普通食醋中约含6%～8%的乙酸。人类最早制备醋酸的方法是谷物发酵法，应用于食醋工业。现代工业主要采用乙醛催化氧化法制取乙酸。乙酸是具有刺激气味的无色透明液体，沸点118℃。纯乙酸在低于16.6℃时呈冰状结晶，故称冰醋酸。可与水、乙醇、乙醚混溶。乙酸是常用的有机溶剂，也是重要的化工原料。在照相材料、人造纤维、合成纤维、染料、香料、制药、橡胶、食品等工业都具有广泛应用。乙酸还具有杀菌能力，0.5%～2%的乙酸稀溶液可用于烫伤或灼伤感染的创面洗涤。用食醋熏蒸室内，可预防流行性感冒。用食醋佐餐可防治肠胃炎等疾病。一、重要的羧酸3、丙烯酸丙烯酸为最简单的不饱和脂肪酸，是具有刺激性酸味的无色液体，沸点140.9℃，能与水、乙醇、乙醚等互溶。丙烯酸是制造重要的丙烯酸酯（包括2—乙基己酯、甲酯和乙酯）的原料。这些酯类可制成乳液状聚合物，用于纸张加工、皮革整理和无纺纤维的胶黏剂。丙烯酸酯与乙烯型单体共聚可得到丙烯酸树脂涂料。用丙烯酸酯涂料生产的高级油漆色泽鲜艳，经久耐用，广泛用于汽车、飞机、家用电器、家具、建筑等领域。一、重要的羧酸3、丙烯酸丙烯酸可以由丙烯腈水解得到，现代工业主要以丙烯为原料直接氧化来制取。一、重要的羧酸4、苯甲酸苯甲酸是典型的芳香酸。因最初来源于安息香胶，故俗称安息香酸。苯甲酸是鳞片状或针状晶体，熔点122℃。微溶于冷水，可溶于热水和乙醇、乙醚等有机溶剂。能升华，具有较强的抑菌、防腐作用，其钠盐是食品和药液中常用的防腐剂。苯甲酸也用于制备药物、香料和染料等。一、重要的羧酸4、苯甲酸现代工业由甲苯氧化或甲苯氯化后水解来制取。一、重要的羧酸5、乙二酸乙二酸是最简单的二元酸，俗称草酸。以钾盐和钙盐的形式广泛存在于植物体中。草酸常带有两分子的结晶水，是无色单斜片状晶体，熔点101.5℃。易溶于水和乙醇。将其加热到105℃左右时，就