《有机化学》第8章取代羧酸

有机化学主讲：xxx目录1绪论2链烃3环烃4卤代烃5醇、酚和醚6醛、酮和醌8取代羧酸9对映异构10含氮、磷、硫的有机化合物11杂环化合物和生物碱12糖类化合物13脂类、萜类及甾族化合物14氨基酸和蛋白质7羧酸及其衍生物15实验实训第8章取代羧酸8.1羟基酸8.2羰基酸章节导航本章导读取代羧酸是重要的有机酸，广泛存在于动植物体内，在动植物的生理代谢过程中起着非常重要的作用。根据取代基的不同，取代羧酸可分为多种类型，常见的有羟基酸、羰基酸和氨基酸。本章主要介绍前两种，氨基酸将在第14章中进行介绍。指羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或基团取代后形成的化合物取代羧酸学习目标【知识目标】熟悉羟基酸和羰基酸的分类和命名。掌握羟基酸和羰基酸的主要性质。了解羟基酸和羰基酸的主要代表物。学习目标【素质目标】激发爱党、爱国、爱社会主义的热情。树立客观、严谨、细致的工作作风。培养勤于思考、探索未知、不怕困难的科学精神。【技能目标】能够根据羟基酸和羰基酸的主要化学性质合成简单的有机化合物。学会羟基酸和羰基酸的鉴别方法。8.1羟基酸想一想果酸对皮肤的辅助治疗和日常保养具有重要的意义。日常生活中接触过哪些果酸？相关的产品是什么？甘醇酸α-羟基酸俗称果酸，包括多种从水果中提取的有机酸葡萄酸苹果酸柑橘酸乳酸羟基酸指分子中同时具有羧基和羟基两种官能团的有机化合物其广泛存在于动植物体内1．羟基酸的分类8.1.1羟基酸的分类和命名羟基酸醇酸脂肪酸或脂环酸分子中烃基上的氢原子被羟基取代酚酸芳香酸分子中芳香烃上的氢原子被羟基取代2．羟基酸的命名8.1.1羟基酸的分类和命名羟基酸的命名一般以羧酸为母体，羟基作为取代基。但许多羟基酸常用俗名。类别系统命名俗名结构简式醇酸2-羟基丙酸

（α-羟基丙酸）乳酸2-羟基丁二酸苹果酸2，3-二羟基丁二酸

（α，β-二羟基丁二酸）酒石酸3-羟基-3-羧基戊二酸柠檬酸一些常见羟基酸的名称和结构式2．羟基酸的命名8.1.1羟基酸的分类和命名类别系统命名俗名结构简式酚酸邻羟基苯甲酸水杨酸3，4，5-三羟基苯甲酸没食子酸一些常见羟基酸的名称和结构式（续表）1．物理性质8.1.2羟基酸的性质因此其水溶性一般都很大羟基酸分子中的羟基和羧基都能与水形成氢键羟基酸的熔点比相应的羧酸高，大多数在常温下为晶体或黏稠液体。羟基酸除了具有与羧基化合物或羟基化合物类似的化学性质外，受羧基和羟基两个官能团的共同影响，还具有一些羟基酸的特性。不同的羟基酸会表现出不同的特性。这是由于两个官能团的相对位置不同，相互作用力也不同。提示2．化学性质8.1.2羟基酸的性质结构简式CH3CH2COOHCH3CH(OH)COOHCH2(OH)CH2COOHpKa4.883.874.512．化学性质1）酸性由于羟基的吸电子诱导效应，醇酸的酸性比相应的羧酸强。羟基距离羧基越远，对酸性的影响越小，羟基酸的酸性越接近相应羧酸。例如：以上三种有机化合物的酸性强弱依次为CH3CH(OH)COOH、CH2(OH)CH2COOH、

CH3CH2COOH。8.1.2羟基酸的性质2．化学性质2）氧化反应受羧基的影响，醇酸中的羟基容易被托伦试剂或稀硝酸氧化，生成相应的羰基酸。例如，α-羟基酸容易被托伦试剂氧化，即8.1.2羟基酸的性质醇酸能被稀硝酸氧化，即2．化学性质2）氧化反应生物体内的醇酸在酶的催化作用下也能发生类似的氧化反应。例如：8.1.2羟基酸的性质苹果酸草酰乙酸2．化学性质3）分解反应α-羟基酸与稀硫酸共热，分子中羰基与α-C之间的键断裂，生成醛（或酮）和甲酸。例如：8.1.2羟基酸的性质2．化学性质4）脱水反应醇酸在受热时，容易发生脱水反应，且会因羟基和羧基的相对位置不同，而生成不同的产物。（1）α-羟基酸受热时，会发生分子间交叉脱水，相互酯化，生成交酯。例如：8.1.2羟基酸的性质2．化学性质4）脱水反应（2）β-羟基酸受热时，会发生分子内脱水，生成α，β-不饱和酸。例如：8.1.2羟基酸的性质（3）γ-羟基酸和δ-羟基酸受热时，会发生分子内脱水，分别生成五元环和六元环内酯。例如：2．化学性质5）脱羧反应当酚酸的羟基处于羧基的邻位或对位时，酚酸受热后易发生脱羧反应。例如：8.1.2羟基酸的性质酚酸也具有与酚或芳香酸类似的化学性质，如能与三氯化铁发生显色反应。知识角8.1.3重要的羟基酸重要的羟基酸乳酸苹果酸酒石酸柠檬酸水杨酸1．乳酸8.1.3重要的羟基酸人在剧烈运动时，体内的α-酮酸转化为乳酸，因此人会感到肌肉酸痛。乳酸存在于青贮饲料酸乳泡菜动物肌肉1．乳酸用途很广，常用于制作还原剂、除钙剂，以及食用的酸味剂。乳酸的钙盐是重要的药物乳酸纯净的乳酸在常温下为无色液体，工业上纯度接近100%的乳酸为无色或浅黄色液体无气味，具有吸湿性，可溶于水、乙醇和乙醚，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚与苯酚的三氯化铁溶液作用，能使溶液的紫色褪去而呈亮黄色，利用这个反应可检验乳酸的存在8.1.3重要的羟基酸2．苹果酸8.1.3重要的羟基酸苹果酸在常温下为白色晶体，有较强的吸湿性，易溶于水、乙醇，有特殊的酸味。苹果酸主要用于食品和医药行业。

D-苹果酸由于苹果酸分子中有一个不对称的碳原子，因此其有两种异构体L-苹果酸苹果酸广泛存在于水果、蔬菜等植物中，在未成熟的水果果实中含量较高。知识角2．苹果酸8.1.3重要的羟基酸苹果酸是生物体内糖代谢的重要中间物。在生物体内，其受延胡索酸酶的催化，可发生分子内脱水生成延胡索酸，即3．酒石酸可用于制作食用的抗氧化剂，也可以使食物具有酸味酒石酸存在于多种植物中，在葡萄中含量最高制作药物的原料在制镜工业中，酒石酸是重要的助剂和还原剂，可以控制银镜的形成速度，使镀层非常均匀8.1.3重要的羟基酸酒石酸4．柠檬酸8.1.3重要的羟基酸一种重要的有机酸，又名枸橼酸柠檬酸常温下为无色晶体，常含一分子结晶水，无臭，具有特殊的酸味，易溶于水天然柠檬酸在自然界中分布很广，主要存在于植物（如柠檬、柑橘、菠萝等）的果实，以及动物的骨骼、肌肉、血液中柠檬酸的钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常用来鉴定和分离柠檬酸结晶过程中，通常通过控制适当的温度来获得无水柠檬酸在工业、食品业、化妆业上都有极广泛的应用5．水杨酸8.1.3重要的羟基酸在常温下为白色结晶状粉末，无臭，味先微苦后转辛水杨酸微溶于冷水，易溶于乙醇、乙醚和沸水，遇三氯化铁水溶液显紫色具有杀菌、防腐的作用，可用于制作外用的杀菌剂和防腐剂，也可用于治疗某些皮肤病制作药物和染料的原料，例如，由水杨酸制得的乙酰水杨酸，俗称阿司匹林，是常用的止痛解热药物羟基酸发生脱水反应后，生成的产物是什么？水杨酸有什么作用？课堂检测课堂小结羟基酸羟基酸的分类和命名羟基酸的分类羟基酸的命名羟基酸的性质物理性质化学性质重要的羟基酸乳酸苹果酸酒石酸柠檬酸水杨酸8.2羰基酸想一想丙酮酸脱氢酶缺乏症是一种线粒体能量代谢异常的遗传性疾病。由于大脑的能量几乎都来自葡萄糖代谢，丙酮酸脱氢酶缺乏会导致能量产生不足，影响细胞的功能，对神经系统的损害较大。此外，丙酮酸在体内大量积累，经乳酸脱氢酶催化可生成大量的乳酸，还会导致生物体酸中毒。丙酮酸属于哪类有机化合物？这类化合物具有什么特性？1．羰基酸的分类8.2.1羰基酸的分类和命名指分子中同时具有羧基和羰基两种官能团的化合物羰基酸羰基酸分类依据：羰基所连碳原子位置的不同醛酸α-醛酸β-醛酸γ-醛酸分类依据：羰基和羧基相对位置的不同酮酸α-酮酸β-酮酸γ-酮酸分类依据：羰基和羧基相对位置的不同2．羰基酸的命名8.2.1羰基酸的分类和命名用系统命名法命名羰基酸时，应选择含羰基和羧基的最长碳链作为主链，称为“某酮（醛）酸”，并注明羰基的位次。例如：丙醛酸丙酮酸3-丁酮酸或β-丁酮酸（乙酰乙酸）即学即练写出下列化合物的结构简式。a．丁醛酸b．2-乙基-3-己酮酸醛酸具有与醛或羧酸类似的性质；而酮酸除具有与酮或羧酸类似的性质外，还具有以下特性。1．α-酮酸的性质8.2.2羰基酸的性质由于羰基吸电子能力大于羟基，因此羰基酸的酸性大于相应的羟基酸。知识角α-酮酸在一定条件下可发生脱羧反应生成醛，或发生脱羰反应生成羧酸。例如：知识链接植物、微生物体内的丙酮酸在缺氧的条件下，可脱羧生成乙醛，继而发生加氢还原反应生成乙醇，即水果腐烂或制作发酵饲料时，产生酒味就是这个原因。β-酮酸在常温条件下或微热时就能脱羧生成酮，这一反应称为酮式分解。例如：2．β-酮酸的性质8.2.2羰基酸的性质β-酮酸与浓碱共热时，α-C与β-C之间的键会断裂，生成两分子羧酸盐，这一反应称为酸式分解。例如：8.2.3重要的羰基酸重要的羰基酸乙醛酸丙酮酸β-丁酮酸1．乙醛酸8.2.3重要的羰基酸乙醛酸最简单的醛酸，通常存在于未成熟的水果中，常温下为无色糖浆状液体，易溶于水可用于制作阿莫西林、头孢氨卡，以及治疗心血管疾病和高血压的药品等由乙醛酸制作而成的乙基香兰素，可用于制作化妆品中的调香剂、定香剂，以及日用化学品、食品中的香精。2．丙酮酸8.2.3重要的羰基酸丙酮酸最简单的酮酸，常温下为具有刺激性气味的无色液体，沸点为165℃，易溶于水、乙醇和乙醚由于它的官能团羰基具有吸电子作用，因此其酸性比丙酸强人体内糖、脂肪、蛋白质等有机化合物代谢的中间产物，也是乳酸在人体内的氧化产物丙酮酸3．β-丁酮酸8.2.3重要的羰基酸β-丁酮酸最简单的β-酮酸，常温下为无色黏稠液体，可与水、乙醇以任意比例混溶在常温下较稳定，但当温度较高时，β-丁酮酸易发生脱羧反应生成丙酮是人体内脂肪代谢的中间产物，在酶的作用下可发生加氢还原反应，生成β-羟基丁酸课堂检测羰基酸是怎么分类的？最简单的β-酮酸是？课堂小结羰基酸羰基酸的分类和命名羰基酸的分类羰基酸的命名羰基酸的性质α-酮酸的性质β-酮酸的性质重要的羰基酸乙醛酸丙