羧酸+羧酸衍生物+高二下学期化学人教版选择性必修3

第四节羧酸

羧酸衍生物醇、醛、羧酸的官能团衍变—OH—C—OHO—C—HO自然界和日常生活中的有机酸了解蚁酸(甲酸)HCOOH柠檬酸HO—C—COOHCH2—COOHCH2—COOH未成熟的梅子、李子、杏子等水果中,含有草酸、安息香酸等成分

草酸（乙二酸）COOHCOOH安息香酸（苯甲酸）COOHCH2COOHCH(OH)COOH苹果酸CH3COOH醋酸（乙酸）CH3CHCOOHOH乳酸第四节羧酸羧酸衍生物分子里烃基（或H）和羧基相结合的有机物。一、羧酸（一）分类以烃基不同分脂肪酸芳香酸例：C6H5COOH饱和脂肪酸例：乙酸不饱和脂肪酸例：CH2=CH—COOH以羧基数多少分一元酸：R—COOH二元酸：HOOC—R—COOH多元酸以烃基中含碳原子数分低级脂肪酸高级脂肪酸硬脂酸：C17H35COOH软脂酸：C15H31COOH油酸：C17H33COOH饱和一元脂肪酸通式：CnH2nO2(n≥1)结构通式：CnH2n＋1COOH（n≥0）官能团—COOHCH3COOHC2H4O2（或—COOH）O—C—OH羧基乙酸分子组成与结构∶OH∶C∶C∶O∶HHH∷∶∶∶∶∶结构简式：分子式：结构式：官能团：电子式：—C—C—OHOHHH（二）命名①选主链：选择含有羧基的最长碳链作为主链，按主链碳原子数称为某酸。②编号位：在选取的主链中，从羧基碳原子开始给主链上的碳原子编号。③定名称：在“某酸”名称之前加上取代基的位次号和名称。3-甲基丁酸HOOCCH—CHCOOHC2H5CH32-甲基-3-乙基-丁二酸对甲基苯甲酸CH═CH-COOH3-苯基丙烯酸（三）物理性质1、状态：无气体。C：1~9为液体2、沸点：随碳链增长，沸点升高；3、溶解性：随碳链增长，水中溶解性降低；高级脂肪酸是不溶于水的蜡状固体。

阅读教材P74，思考羧酸的水溶性、沸点等物理性质的递变规律和产生差异的原因。羧酸与相对分子质量相当的其他有机化合物相比，沸点较高。憎水基团亲水基团COOHR乙酸的分子量60，沸点为118℃(氢键，二聚)丙醇的分子量60，沸点为97.2℃(氢键)正丁烷的分子量58，沸点为-0.5℃COOHCH3COOHCH3（四）化学性质：羧酸的化学性质主要取决于羧基。羧基是由羰基和羟基相连构成的，基团间的相互影响使得羧酸的化学性质发生了变化，并不是羟基和羰基具有的化学性质的简单加和。RHOCO使H-O键的极性增强，更易断裂，电离出H+，表现酸性。C-O单键易断裂，发生取代反应。RHOCO使羰基较难发生加成反应。通过催化加氢的方法很难被还原。1、酸性

RCOOHRCOO-+H+2)与活泼金属：1)与酸碱指示剂：使紫色石蕊变红2CH3COOH+Mg→(CH3COO)2Mg+H2↑3)与碱性氧化物：2CH3COOH+CaO→(CH3COO)2Ca+H2O5)与某些盐：4)与碱

：2CH3COOH+Cu(OH)2

→(CH3COO)2Cu+2H2O2CH3COOH+Na2CO3

→2CH3COONa+H2O+CO2↑【探究1】设计实验证明甲酸具有酸性？（4）测定乙酸（或甲酸）钠溶液pH值

（1）配制一定浓度的乙酸（或甲酸），测定pH值（2）比较相同条件下，相同体积相同浓度的乙酸（或甲酸）、盐酸分别

与同种金属反应的速率（3）取同浓度的乙酸（或甲酸）与盐酸，稀释相同倍数，测稀释后溶液

的pH值变化

……【探究2】有哪些方法能证明乙酸（或甲酸）是弱酸？取少量甲酸溶液于试管中，滴加紫色石蕊试液或测pH值，观察现象教材【P75探究】【探究3】请设计实验比较醋酸、碳酸、苯酚的酸性强弱?酸性:乙酸>碳酸>苯酚饱和NaHCO3溶液的作用：除去CO2

中的乙酸，避免对后续实验产生干扰。CH3COOH+NaHCO3

=CH3COONa+H2O+CO2↑2CH3COOH+Na2CO3

=

2CH3COONa+2H2O+2CO2↑+CO2+H2O→+NaHCO3讨论1：某有机物结构简式如图，1mol该有机物分别与Na、NaOH、NaHCO3、Na2CO3完全反应，分别消耗

molNa、

mol

NaOH、

mol

NaHCO3、

mol

Na2CO3反应3211.5O＝CH3—C—O—H+H—O—C2H5浓硫酸ΔO＝CH3—C—O—C2H5＋H2OO＝CH3—C—O—H+H—O—C2H5浓硫酸ΔO＝CH3—C—O—C2H5＋H2O放射性同位素示踪法：O＝CH3—C—O—H+H—18O—C2H5浓硫酸ΔO＝CH3—C—O—18C2H5＋H2O证明：酯化反应时，酸脱羟基醇脱氢。【探究】酯化反应可能的脱水方式2、酯化反应

醇与含氧酸生成酯类和水的反应。加物顺序：乙醇→浓硫酸→乙酸浓硫酸作用：催化剂、吸水剂碎瓷片作用：防暴沸长导管作用：冷凝回流导管末端在饱和Na2CO3溶液上方：防倒吸①溶解乙醇②中和乙酸③降低乙酸乙酯的溶解度；利于酯的分层沸点乙酸乙酯(77.1)乙醇(78.3℃)乙酸(118℃)乙酸乙酯的制备及注意事项现象：①饱和Na2CO3溶液的液面上有透明的油状液体生成②能闻到香味讨论：根据化学平衡原理，提高乙酸乙酯产率的措施有：①由于乙酸乙酯的沸点比乙酸、乙醇都低，因此从反应物中不断

蒸出乙酸乙酯可提高其产率。②使用过量的乙醇，可提高乙酸转化率。③使用浓H2SO4作吸水剂，提高反应转化率。④冷凝回流，提高产率。讨论：如图是分离乙酸乙酯、乙酸和乙醇混合物的实验操作流程图。在上述实验过程中，所涉及的三次分离操作分别是（）A．①蒸馏、②过滤、③分液B．①分液、②蒸馏、③蒸馏C．①蒸馏、②分液、③分液D．①分液、②蒸馏、③结晶、过滤（五）几种重要的羧酸1、甲酸：（俗称蚁酸，为无色易溶于水的液体）H—C—OHO=—C—OHOA、酸性：强于乙酸B、酯化：甲酸某酯注意：甲酸某酯中有醛基。，氧化产物为碳酸。A、甲酸可使KMnO4（H+）褪色B、甲酸可发生银镜反应思考：①分别向甲酸、乙酸溶液中逐滴加入新制Cu(OH)2碱性浊液至过量，有何现象？然后加热，有何现象？②试用一种试剂鉴别甲酸、乙酸、乙醇、乙醛。HCOOHCO

+H2O浓H2SO4了解：2、高级脂肪酸（1）常温下，硬脂酸(C17H35COOH)和软脂酸(C15H31COOH)为饱和脂肪酸，均为难溶于水的固体，能与强碱反应。

（2）常温下，油酸(C17H33COOH)为难溶于的液体，烃基中含有碳碳不饱和键，除能与强碱反应外，还具有不饱和烃的通性。3、苯甲酸()COOH苯甲酸钠是常用的食品防腐剂无色晶体，易升华，微溶于水，易溶于乙醇。可以用于合成香料、药物。

(安息香酸)4、乙二酸：(俗称草酸，易溶于水的晶体)分子式：H2C2O4结构简式：HOOC—COOH无色晶体，通常含两个结晶水，(可写成H2C2O4•2H2O）H2C2O4⇌H++HC2O4-

；HC2O4-

⇌H++C2O42-【酸性】HOOC-COOH>HCOOH>C6H5COOH>CH3COOH（1）具有羧酸通性：二元中强酸：注意：通常羧酸酸性强弱顺序为：（1）同系物中随碳链增长，酸性减弱（2）多元酸强于一元酸2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2OH2C2O4

═

H2O+CO↑+CO2↑（2）乙二酸的特性：

还原性（3）乙二酸的不稳定性（4）

酯化反应C—OHOOC—OH+2HOCH2CH3浓H2SO4C—OCH2CH3OOC—OCH2CH32H2O+乙二酸二乙酯二乙酸乙二酯+2H2O2乙二酸乙二酯2H2O

+1.2.3.缩聚反应(2n-1)H2O+COOCH2CH2O|[—|—CO||—]n—(涤纶)nHOOCCOOH+nHOCH2CH2OH乙二醇—乙二酸OHH（1）缩聚物的结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团；注意：（2）书写方程式时除单体物质的量与缩聚物结构式下标一致外，

注意小分子的量；HOH[O—CH2CO||]n———(n-1)H2O+CH2—C—OHOnHO︱注意：含—OH羧酸的特性浓H2SO4

自身酯化反应CH—C—OHOOH︱︱CH3③nCH3CHOHOCOH催化剂(n-1)H2OCH3CHOOCOHHn1、酸酐的生成---取代反应羧酸与脱水剂(如五氧化二磷等)共热，2个羧基脱去一分子水形成酸酐。+H2O拓展延伸2、羧酸不能通过催化加氢的方法被还原，但可以用强还原剂

如氢化铝锂(LiAlH4)将羧酸还原为醇。RCOOHRCH2OHLiAlH4还原反应3、受-COOH影响---α-H活性增强，能发生α-H的取代反应：RCH2COOH＋

Cl2

RCHCOOH＋

HCl催化剂△Cl|拓展延伸OCH3—C—O—H

酸性酯化反应在有机化学中通常利用羧基的弱酸性鉴别羧基，常用的试剂是：（1）紫色石蕊试液（溶液变红）；（2）碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液（产生无色气体）；（3）新制氢氧化铜悬浊液（蓝色絮状沉淀溶解）。注意：受—OH的影响，碳氧双键不易断，羧基不与H2发生加成反应。②碳链异构①官能团异构（与同碳原子酯等有机物互为异构）③官能团位置异构CH3CHCOOHCH3(3)既含有羟基又含有醛基的有___种讨论：分子式为C4H8O2的有机物的同分异构体中：(1)属于酯类的有____种(2)属于羧酸类的有____种HCOOCH2CH2CH3CH3COOC2H54CH3CH2COOCH3HCOOCHCH3CH32CH3CH2CH2COOH5HOCH2CH2CH2CHOCH3CH2CHCHOOHCH3CHCH2CHOOHCH2CHCHOOHCH3CH3CCHOOHCH3（六）羧酸的同分异构1、邻甲基苯甲酸()有多种同分异构体，其中属于酯类，但分子结构中含有甲基和苯环的异构体有(

)A．2种 B．3种C．4种 D．5种2．由—CH3、—OH、、—COOH四种基团两两组合而成的化合物中，其水溶液能使紫色石蕊试液变红的有(

)A．1种B．2种C．3种D．4种自然界中的有机酯资料卡片含有：丁酸乙酯含有：戊酸戊酯含有：乙酸异戊酯大鹿化学白酒在存贮的过程中，可使酒中的醇逐渐的氧化，生成芳香酯，并使酒中的乙醛挥发，同时，酒分子和水分子产生聚合作用，使酒醇香，辛辣感减少或消失，故酒是陈的香。为什么说“陈年老酒格外香？”CH3CH2OHCH3CHOCH3COOHCH3COOC2H5[O][O][CH3CH2OH]二、羧酸衍生物（一）酯羧酸分子中的—OH被—OR′取代后的产物。1、结构通式：饱和一元酯的分子通式为:R′

:只能是烃基

由饱和一元羧酸与饱和一元醇反应生成的酯。R(H)COR′OCnH2nO2(n≥2)2、命名：根据生成酯的酸和醇命名。

HCOOCH3CH3CH2O—NO2

甲酸甲酯硝酸乙酯3、酯的物理性质

低级酯一般为无色有芳香气味的液体；高级酯中，饱和酯通常为固体，不饱和酯通常为液体。酯密度一般比水小，都难溶于水，易溶于有机溶剂。R和R′

可以相同也可不同【探究】乙酸乙酯水解的速率与与哪些条件有关？如何判断乙酸乙酯在不同条件下的水解速率的差别？实验内容实验现象实验结论含有石蕊的H2SO4溶液含有石蕊的H2O含有石蕊的NaOH溶液含有石蕊的H2SO4溶液(常温)含有石蕊的H2SO4溶液(加热)酯层消失最快，溶液整体变成蓝色分层，酯层无明显变化酯层消失较慢，溶液整体变成红色酯层消失一部分酯层几乎消失酯在碱性条件下水解完全，酸性条件部分水解，中性条件几乎不水解。温度越高，酯水解程度越大。R－C－O－R’+H2OO(1)酸性条件下---水解可逆R－C－OH+R’－OHO(2)碱性条件下---水解不可逆R－C－O－R’+NaOHOR－C－ONa+R’－OHO4、化学性质无机酸或碱催化作用下能发生水解反应生成相应的酸与醇。

特殊的酯---甲酸酯H—C—O—RO=醛基：①使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色②与银氨溶液和新制Cu(OH)2溶液发生特征反应①酯基不能与H2发生加成反应②水解反应酯基：

酯化反应酯的水解反应反应关系CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O催化剂浓硫酸稀硫酸或NaOH溶液催化剂的其他作用吸水、提高CH3COOH和C2H5OH的转化率NaOH中和酯水解生成的羧酸、提高酯的水解率加热方式酒精灯火焰加热热水浴加热反应类型酯化反应、取代反应水解反应、取代反应酯化反应与酯的水解反应的比较催化剂酯的醇解：（取代反应）定义：酯（RCOOR'）中的OR'被另一个醇的OR”置换。条件：在酸（HCl、H2SO4）或醇钠催化下加热。RCOOR'+R”OHH+或OR”RCOOR”+R'OH例如；聚乙烯醇是通过聚乙酸乙烯酯的醇解反应得到的，因为聚乙酸乙烯酯不溶于水，不能进行水解，可以用过量甲醇进行醇解。酯交换反应拓展延伸1．某中性有机物，在酸性条件下可以发生水解，生成相对分子质量相同的A和B，A是中性物质，B可以与碳酸钠反应放出气体，该有机物是(

)A．CH3COOC3H7 B．CH3COOC2H5C．CH3COONa D．CH3CH2Br2．某有机物的结构简式是关于它的性质描述正确的是(

)①能发生加成反应②能溶解于NaOH溶液中，且消耗NaOH3mol③能水解生成两种酸④不能使溴水褪色⑤能发生酯化反应⑥有酸性

A．①②③B．②③⑤C．仅⑥D．全部正确（二）油脂

油（植物油脂液态）脂肪（动物油脂固态）牛油猪油黄油花生油大豆油菜籽油橄榄油由高级脂肪酸与甘油所生成的酯。高级脂肪酸甘油硬脂酸：C17H35COOH软脂酸：C15H31COOH油酸：C17H33COOH亚油酸：C17H31COOH不饱和的高级脂肪酸与甘油所生成的酯。饱和的高级脂肪酸与甘油所生成的酯。讨论：请写出硬脂酸、油酸分别与丙三醇(甘油)反应的化学方程式？浓硫酸△＋3H2OC17H33COOH＋浓硫酸△＋3H2O33硬脂酸甘油酯油酸甘油酯CCH2OC17H35OCOOCCH2OC17H35CHOC17H35CCH2OC17H33OCOOCCH2OC17H33CHOC17H33C17H35COOH＋

CH2OHCHOHCH2OH硬脂酸甘油油酸甘油

CH2OHCHOHCH2OH官能团CH2OCHCH2OOROCR′OCR′′OC油脂结构中R、R′和R′′代表高级脂肪酸的烃基，当其相同时称为单甘油酯，不相同时称为混甘油酯

。油脂的平均相对分子质量较大，但不是高分子化合物，属于混合物。1、油脂的结构酯油脂油脂是高级脂肪酸与甘油（丙三醇）发生酯化（取代）反应的产物。色味黏度密度溶解性熔沸点纯净的油脂无色、无味，但一般油脂因溶有维生素和色素等而有颜色和气味较大，触摸时有明显的油腻感比水小，在0.9~0.95g.cm-3之间难溶于水，易溶于汽油、乙醚、氯仿等有机溶剂天然油脂都是混合物，没有恒定的熔点、沸点2、油脂的物理性质CH2OCHCH2OOROCR′OCR′′OC而有的高级脂肪酸是不饱和的，因此许多油脂又兼有烯烃的化学性质，可以发生加成反应由于油脂是高级脂肪酸的甘油酯，其化学性质与乙酸乙酯的相似，能够发生水解反应3、油脂的化学性质（1）水解反应CH2OCHCH2OOC17H35OCC17H35OCC17H35OC3H2O浓硫酸CH2OHCHCH2OHOH3C17H35OHOCCH2OCHCH2OOC17H35OCC17H35OCC17H35OC3NaOHCH2OHCHCH2OHOH3C17H35ONaOC油脂在碱性溶液中的水解反应又称为皂化反应，生成高级脂肪酸盐+甘油，工业上常用来制取肥皂。肥皂的制取上层：高级脂肪酸钠(肥皂)油脂高级脂肪酸钠、甘油和水下层：甘油、NaCl溶液甘油＋NaOH(水解)＋固体食盐(盐析)(蒸馏)因为氯化钠能降低高级脂肪酸钠的溶解度，使混合液分成上下两层，上层为高级脂肪酸钠盐，下层为______和_______的混合液甘油食盐水

肥皂的有效成分：高级脂肪酸钠（2）油脂的氢化人造脂肪(硬化油)CH2OCHCH2OOC17H33OCC17H33OCC17H33OC3H2催化剂CH2OCHCH2OOC17H35OCC17H35OCC17H35OC或称为油脂的硬化催化加氢提高饱和度不饱和度较高熔点低的液态油半固态的脂肪硬化油、人造脂肪P80资料卡片——油酸和亚油酸油酸和亚油酸在人体新陈代谢中起着重要的作用，需要通过日常饮食从食用油中摄取。由天然油脂得到的油酸和亚油酸一般具有如图所示的顺式结构，而油脂氢化得到的人造脂肪中会含有反式脂肪酸。有研究认为反式脂肪酸是引起动脉硬化和冠心病的危险因素之一。10(CH2)7COOHHC==C

CH3(CH2)7H顺-9-十八碳烯酸(油酸)191813CH2HC==C

CH3(CH2)4H顺,顺-9,12-十八碳二烯酸(亚油酸)11218(CH2)7COOH10HC==CH9思考1：在硬水中滴加少量肥皂水，为什么会有白色沉淀产生？思考2：在日常生活中为什么常用热的纯碱溶液洗涤沾有油脂的器皿？

皂化反应用途：A、用热碱液清洗油脂B、可用于鉴别植物油和矿物油油脂的用途硫粉油脂提供热能提供人体必需脂肪酸溶解维生素增加饱腹感保护内脏器官储备热能细胞膜、神经和脑组织的成分脂肪、油、矿物油三者，如何区分呢？物质油脂矿物油脂肪油组成多种高级脂肪酸的甘油酯多种烃(石油及其分馏产品)含饱和烃基多含不饱和烃基多性质固态或半固态液态液态具有酯的性质，能水解，有的油脂兼有烯烃的性质具有烃的性质，不能水解鉴别加含酚酞的NaOH溶液，加热，红色变

，不再分层加含酚酞的NaOH溶液，加热，_______用途营养素可食用，化工原料如制肥皂、甘油燃料、化工原料浅无变化“褪黑克星”、“美白因子”---烟酰胺化学与生活洗涤丝绸质衣物，能否选用肥皂或洗衣粉进行清洗？蛋白质的结构示意图蛋白质的三级结构蛋白质的二级结构蛋白质的四级结构…C＝OH—NH—C—R1C＝OH—NH—C—R2C＝OH—NH—C—R3…蛋白质的一级结构酰胺基蛋白质一级结构中的肽键，在化学上也叫酰胺键，酰胺也是羧酸的衍生物。酰胺具有怎样的性质呢？在学习酰胺之前，下面先简单介绍一下胺。“氨”“铵”“胺”的区别氨气一般出现在铵盐中含氨基(-NH2)的有机物大鹿化学氢氨基1、概念或烃分子中的_____原子被_____所替代得到的化合物烃基取代氨分子中的氢原子而形成的化合物（三）胺(甲胺)NH2CH3甲烷分子中的1个氢原子被1个氨基取代后，生成的化合物(苯胺)NH2苯分子中的1个氢原子被1个氨基取代后，生成的化合物(CH3)2NH二甲胺(CH3)3N三甲胺—NH(CH3)N-甲基苯胺根据取代烃基数目不同，胺有三种结构通式：官能团NH2RNHRR`NRR`R``亚氨基氨基次氨基2、结构3、物理性质状态溶解性低级脂肪胺，如甲胺、二甲胺和三甲胺等，常温下是气体丙胺以上是液体，十二胺以上为固体芳香胺是无色高沸点的液体或低熔点的固体，并有毒性

低级的伯、仲、叔胺都有较好的水溶性。

随着碳原子数的增加，胺的水溶性逐渐下降。与水分子间形成氢键4、化学性质胺类化合物与NH3类似，具有碱性，能与盐酸、醋酸等反应HClNH2NH3ClRNH3＋＋OH－RNH3ClRNH2＋NaCl＋H2ORNH2＋H2ORNH2＋HClRNH3Cl＋NaOH苯胺盐酸盐＋H＋NHHHNHHHH[

]＋重要的化工原料胺的用途医药农药染料（四）酰胺酰胺是_____分子中