第十章 羧酸和取代羧酸.ppt

1、邓健 制作 李柱来 审校,1,第十章 羧酸和取代羧酸,第一节 羧 酸,一、结构分类命名,三、化学性质,第二节 取代羧酸,一、羟基酸,二、羰基酸,人民卫生电子音像出版社,2,第十章 羧酸和取代羧酸,有机分子中含有羧基的化合物称为羧酸。,第十章 羧酸和取代羧酸,羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或基团取代的化合物称为取代羧酸。,上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,3,第一节 羧 酸,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(一、结构分类命名 ),一、羧酸的结构、分类和命名,(一) 羧酸的结构.,羰基和羟基通过 p-共轭 构成一个整体, 故羧基不是羰基和羟基的简单加合。,136pm,123pm,

2、上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,4,(二) 羧酸的分类,不管羧基所连接的是脂肪烃基(饱和或不饱和)还是芳基,取代的还是未取代的,羧基的性质基本上是相同的。,饱和一元脂肪酸的通式：CnH2n+1CO2H,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(一、结构分类命名 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,5,(三) 羧酸的命名,脂肪族和芳香族羧酸均以脂肪酸作母体命名。,常见的羧酸多用俗名。,HCOOH 甲酸 (蚁酸) CH3COOH 乙酸 (醋酸) CH3CH2CH2CO2H 丁酸 (酪酸) HOOC-COOH 乙二酸(草酸) HO2CCH2CH2CO2H 丁二酸(琥珀酸) C6H5

3、CH=CHCO2H 肉桂酸,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(一、结构分类命名 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,6,羧酸的系统命名法与醛相似。对于简单的脂肪酸也常用 、 等希腊字母表示取代基的位次；羧基永远作为C-1。,5 4 3 21 g b a,3-甲基戊酸 -甲基戊酸,4 3 2 1 g b a,2-甲基-4-溴丁酸 -甲基-溴丁酸,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(一、结构分类命名 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,7,三、羧酸的化学性质,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),*3.-H 的反应,1. 酸 性,2.亲核取代,上页,下页

4、,首页,邓健 制作 李柱来 审校,8,(一) 羧酸的酸性与成盐,可用pH试纸或石蕊试纸检验出其水溶液的酸性。,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,9,羧酸能与碱中和生成羧酸盐和水。利用羧酸与NaHCO3反应放出CO2,可以鉴别、分离苯酚和羧酸。,羧酸盐与强的无机酸作用, 又可转化为原来的羧酸。,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,10,酸性比较：,羧酸的酸性强弱与羧酸分子的电子效应、立体效应和溶剂化效应相关。,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),上页

5、,下页,首页,就电子效应而言，吸电子取代基使酸性增强, 供电子取代基使酸性减弱。,人民卫生电子音像出版社,11,(二) 羧酸衍生物的生成,羧基中的 OH 被其它原子或基团取代后生成的化合物称羧酸衍生物。,酰基,离去基,酰卤,酸酐,酯,酰胺,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,12,1酰卤的生成,mp. 112 ,bp. 197 ,bp. 77 ,酰卤具有高度反应活性，广泛应用于药物合成中。,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,13,2酸酐的生成,羧酸(除甲酸外)在脱水剂

6、(如乙酰氯、乙酸酐、P2O5等)作用下或加热，分子间失去一分子水生成酸酐。,甲酸与脱水剂共热，分解为一氧化碳和水：,酐键,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,14,马来酸,马来酸酐,5、6员环的环状酸酐易通过加热相应二元羧酸得到。,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,15,3酯的生成,羧酸与醇在酸催化下加热反应生成酯和水，这个反应称为酯化反应。同样条件下，酯水解又可生成羧酸和醇。所以酯化反应是可逆反应。,苯甲酸甲酯 (85-95%),乙酸乙酯,增加反应物之一，或不断从反

7、应体系中移去一种生成物,可促使平衡右移,提高酯的收率。,酯键,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,16,4酰胺的生成,羧酸与氨(或胺)反应首先形成铵盐, 然后加热脱水得到酰胺 。,酰胺键,酰胺是一类很重要的化合物, 很多药物和化工产品的分子中都含有酰胺键 。,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,17,(三) 乙二酸及丙二酸的脱羧反应,羧酸失去羧基放出CO2的反应称脱羧反应。,几乎所有羧酸或其盐类在强烈的条件下都可脱羧:,若 -C 上有强吸电子基，则易脱羧。,丙二酸,乙酸

8、,第十章 羧酸和取代羧酸 第一节 羧酸(三、化学性质 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,18,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸,第二节 取代羧酸,羧酸分子中烃基上的氢被取代后的产物称取代羧酸。,取代羧酸,羧酸衍生物,上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,19,一、羟基酸,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(一、羟基酸 ),命名：系统命名法，更常用俗名。,羟基酸分子中具有羧基和羟基两种官能团。,(一) 分类与命名,分类: 醇酸(,); 酚酸,俗名:,乳酸,苹果酸,IUPAC：,2-羟基丙酸,2-羟基丁二酸,上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,20,酒石酸,

9、柠檬酸 枸橼酸,2,3-二羟基丁二酸,3-羧基-3-羟基戊二酸,俗名:,IUPAC：,水杨酸 邻-羟基苯甲酸,没食子酸 3,4,5-三羟基苯甲酸,俗名:,IUPAC：,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(一、羟基酸 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,21,(三) 羟基酸的化学性质,共性：羟基酸具有羟基和羧基的典型反应 特性：根据羟基和羧基的相对位置不同而有所不同,羟基：氧化, 卤代, 脱水, 成酯, 等 酚羟基：与FeCl3显色, 等 羧基：酸性，成盐，成酯, 等 相互影响: 受热脱水, 易于氧化, 等,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(一、羟基酸 ),上页,下页,

10、首页,人民卫生电子音像出版社,22,1羟基酸的酸性,羟基的吸电子诱导效应一般使醇酸比相应的羧酸酸性强。醇酸的羟基越靠近羧基, 其酸性就越强。,pKa4.883.834.51,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(一、羟基酸 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,23,2醇酸的氧化反应,受羧基吸电子效应的影响，醇酸分子中的羟基比醇的羟基容易被氧化。例如：稀硝酸一般不能氧化醇，但却能氧化醇酸生成醛酸、酮酸或二元酸；Tollens 试剂不与醇反应，却能将-羟基酸氧化成-酮酸。,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(一、羟基酸 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,24,3醇

11、酸的脱水反应,脱水方式因羟基和羧基的相对位置不同而异 。,（1）-醇酸的脱水：受热后，两个醇酸分子间的羟基和羧基交叉脱水，生成较稳定的六元环交酯。,-羟基丙酸,丙交酯,交酯多为结晶物质,在酸或碱存在下易水解成原来的醇酸。,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(一、羟基酸 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,25,（2）-醇酸的脱水：由于-羟基和羧基的相互影响，-醇酸分子中的-氢原子很活泼，受热时容易与-羟基脱水，生成,-不饱和羧酸。,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(一、羟基酸 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,26,（3）、-醇酸的脱水：-醇酸分子中的羟基

12、和羧基在常温下可自动脱水,生成稳定的五元环内酯。,游离的-醇酸很难存在,通常以-醇酸盐的形式保存。,(麻醉剂),第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(一、羟基酸 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,27,-醇酸发生分子内的脱水反应，生成六元环-内酯，但没有五元环内酯那样容易生成。,-戊内酯易开环, 常温即可水解, 生成-戊醇酸。,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(一、羟基酸 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,28,4酚酸的脱羧反应,o-或p-羟基苯甲酸的特性：加热到熔点以上时发生脱羧,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(一、羟基酸 ),上页,下页,首页

13、,人民卫生电子音像出版社,29,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(二、酮 酸 ),二、酮 酸,羰基酸是分子中具有羧基和羰基两种官能团的化合物。可分为醛酸和酮酸。根据酮基和羧基的相对位置不同，酮酸可分为、 酮酸。,乙醛酸,-丙酮酸,-丁酮酸,上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,30,(一) 酮酸的命名,以羧酸为母体, 酮基作取代基, 酮基的位次用阿拉伯数字或希腊字母标明。 酮基也可称为氧代。,-酮戊二酸 2-氧代戊二酸,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(二、酮 酸 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,31,酮酸除了具有酮的通性和羧酸的通性外，-酮酸 和 -酮酸 还具有一些特殊的性质。,(二) 酮酸的化学性质,1酸性,酮酸的酸性强于相应的醇酸，更强于相应的羧酸。,pKa2.49 3.513.86,pKa4.51 4.88,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(二、酮 酸 ),上页,下页,首页,邓健 制作 李柱来 审校,32,2脱羧反应,-酮酸在稀硫酸作用下，受热发生脱羧反应，生成少一个碳原子的醛。,-酮酸比-酮酸更易脱羧, 通常-酮酸只能在低温下保存。,第十章 羧酸和取代羧酸 第二节 取代羧酸(二、酮 酸 ),上页,下页,首页,人民卫生电子音像出版社,33,-羟基丁酸、-丁酮酸和丙酮, 三者在医学上称为酮体。,-羟基丁酸 -丁酮酸 丙酮,血中