羧酸及其取代酸.pptVIP

第六章 羧酸及其取代酸,第一節(jié) 羧酸 第二節(jié) 羥基酸 第三節(jié) 酮酸,羧酸定義：分子中烴基跟羧基相連而構(gòu)成的化合物。 羧基:,OH,羧 酸,羧酸通式：,第一節(jié) 羧酸,一、羧酸的分類(lèi)和命名 根據(jù)羧酸分子中烴基R的不同，羧酸可分為脂肪族羧酸、脂環(huán)族羧酸和芳香族羧酸；脂肪族羧酸又可分為飽和羧酸和不飽和羧酸。 按照羧酸分子中含有羧基的數(shù)目，羧酸可分為一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸。,羧酸的系統(tǒng)命名法：*,（一）烷酸的命名 1.首先選擇含羧基的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈，按主鏈的碳原子數(shù)目稱(chēng)為“某酸” ； 2.主鏈碳原子從羧基一端開(kāi)始編號(hào)。,（二）烯酸的命名 1.不飽和羧酸的主鏈應(yīng)包括雙鍵及羧基，而稱(chēng)為“某烯酸”，并在某烯名稱(chēng)前以阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明雙鍵位次;有兩個(gè)或三個(gè)雙鍵的烯酸稱(chēng)為“二烯酸”或“三烯酸”，并分別在前面標(biāo)明各雙鍵的位次； 2.不飽和烯酸主鏈碳原子數(shù)目大于10個(gè)時(shí)，須在中文數(shù)字后緊接一個(gè)“碳”字，以免數(shù)字混淆； 3.可用“”代表雙鍵， 的右上角數(shù)字表示雙鍵的位置； 4.碳鏈編號(hào)可用希臘字母表示，與羧基直接相鄰的碳原子編為，依次為、 等。,二、羧酸的化學(xué)性質(zhì),羰基：不易起親核加成反應(yīng),羧基,羥基：具有明顯的酸性,由于p 效應(yīng)： （1）羥基中氧原子的電子云密度降低，羥基中的共用電子對(duì)就更偏向氧原子，從而使氫原子容易成為氫離子而解離出來(lái)，故羧酸表現(xiàn)明顯的酸性。 （2）羧基碳原子的電子云密度增高，使其正電性降低，故羧基不易與親核試劑發(fā)生加成反應(yīng)。,脂肪羧酸的主要化學(xué)性質(zhì)：*,1.酸性和成鹽：,RCOOH RCOO - + H+ RCOOH + NaOH RCOONa + H2O 例如 CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O 又如 硬脂酸（十八碳酸）和NaOH中和生成硬脂酸鈉（肥皂）： C17H35COOH + NaOH C17H35COONa + H2O,2.酯化反應(yīng)：羧酸和醇脫去一分子水而成酯。,O O CH3COH + HOCH3 CH3COCH 3+ H2O,酯化,水解,脫羧酶,脫羧酶,草酰乙酸,丙酮酸,乙酰乙酸,脫羧酶,5-羥基色氨酸,5-羥色胺（5-HT）,三、重要的羧酸*,1.乙酸 CH3 COOH 又名醋酸、冰醋酸。,2.苯甲酸 俗名安息香酸。,COOH,4.乙二酸： 俗名草酸。,3.丁二酸： 俗名琥珀酸。,5.必需脂肪酸: 不能在體內(nèi)合成，必須由食物提供的脂肪酸。 CH3（CH2）4CH=12CHCH2CH=9CH（CH2）7COOH 9，12-十八碳二烯酸 （亞油酸） 9，12十八碳二烯酸 CH3CH2CH=15CHCH2CH=12CHCH2CH=9CH（CH2）7COOH 9，12，15-十八碳三烯酸 （亞麻酸） 9，12，15十八碳三烯酸 CH3（CH2）4CH=14CHCH2CH=11CHCH2CH=8CHCH2CH=5CH（CH2）3COOH 5，8，11，14-廿碳四烯酸 （花生四烯酸） 5，8，11，14廿碳四烯酸,四、順?lè)串悩?gòu) 立體異構(gòu)：指化合物的結(jié)構(gòu)式相同，但分子中的原子或原子團(tuán)在空間排列不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象 。 順?lè)串悩?gòu)：有機(jī)分子中鍵的自由旋轉(zhuǎn)，由于某種原因（如雙鍵或環(huán)的存在）而受到阻礙時(shí)，就可使其原子或原子團(tuán)在空間具有固定的排列方式（即一定的構(gòu)型），由此而產(chǎn)生的異構(gòu)稱(chēng)為順?lè)串悩?gòu)（幾何異構(gòu)）。*,相同原子或原子團(tuán)同在一側(cè)稱(chēng)為順式（cis）；另一種排列方式是分處兩側(cè)稱(chēng)為反式（trans）。,例如：丁烯二酸（HOOCCH=CHCOOH）,順-丁烯二酸 Cis-丁烯二酸 （縮水蘋(píng)果酸）,反-丁烯二酸 trans-丁烯二酸 （延胡索酸）,1.產(chǎn)生順?lè)串悩?gòu)的條件：,不是所有的雙鍵化合物都有順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象。,a - c - a,a - c - b,a - c - a,d - c - b,a - c - b,a - c - b,a - c - b,e - c - d,(1) (2) (3) (4),例如：1，4-環(huán)己烷二羧酸,易溶于水 難溶于水,產(chǎn)生順?lè)串悩?gòu)的條件： * （1）分子中存在限制碳原子自由旋轉(zhuǎn)的因素，如雙鍵或脂環(huán)，即存在著剛體結(jié)構(gòu)。 （2）每個(gè)不能自由旋轉(zhuǎn)的碳原子連接的兩個(gè)原子或原子團(tuán)必須不相同。,3.順?lè)串悩?gòu)體的命名,（1）順?lè)礃?gòu)型命名法： * 若C=C的兩個(gè)碳原子所連的原子或原子團(tuán)彼此有相同的，則相同的在同側(cè)稱(chēng)順式構(gòu)型；在兩側(cè)的為反式構(gòu)型。 當(dāng)a-c-b類(lèi)型的結(jié)構(gòu)，即C=C的兩個(gè)碳原子所連的 e-c-d 原子或原子團(tuán)都不相同，則一般選擇兩個(gè)比較相似的原子或原子團(tuán)在同側(cè)的作為順式，另一個(gè)作為反式。,順- -氯-2-丁烯酸,反- -氯-2-丁烯酸,第二節(jié) 羥基酸,分子中同時(shí)含羥基和羧基兩種功能基的化合物。 OH 醇性羥基 CH3CHCOOH 乳酸(醇酸） 酚性羥基 水楊酸（酚酸）,一、命名* 1.以羧酸為母體，以羥基為取代基。 2.選擇含-COOH和-OH的最長(zhǎng)鏈為主鏈。 3.編號(hào)從-COOH端開(kāi)始，習(xí)慣上用-、-、 -、-等表示-OH位置。,舉例：,酚酸是以羧基為主要功能基并根據(jù)羥基在苯核上的位置來(lái)命名的。,COOH,COOH,二、羥基酸的化學(xué)性質(zhì)* 羥基酸既具有羧酸性質(zhì)（酸性、成鹽等），又具醇的典型反應(yīng)（氧化，脫水等），還具有由于羥基與羧基相互影響的一些特殊性質(zhì)。,2.氧化反應(yīng) -羥基酸中的-OH比醇中-OH易被氧化。,+2H+,乳酸 丙酮酸,1. 酸性：強(qiáng)于相應(yīng)羧酸。,3.脫水反應(yīng), 醇酸脫水，產(chǎn)物為交酯。,乳酸,丙交酯, 醇酸脫水，產(chǎn)物為烯酸。,-羥基丁酸,-丁烯酸, 、 醇酸脫水，產(chǎn)物為內(nèi)酯。, -羥基丁酸, -丁內(nèi)脂,-羥基戊酸,-戊內(nèi)酯,三、重要的羥基酸*,1.乳酸 CH3-CHOH-COOH,2. -羥基丁酸 CH3-CHOH-CH2-COOH,3.蘋(píng)果酸 HOOC-CHOH-CH2-COOH,4.酒石酸 HOOC-CHOH-CHOH-COOH,5.檸檬酸（枸櫞酸）,6.水楊酸,四、旋光異構(gòu),右旋乳酸 左旋乳酸,1.偏振光與旋光性,通過(guò)尼可爾棱鏡只在一個(gè)平面上振動(dòng)的光線(xiàn)稱(chēng)平面偏振光（簡(jiǎn)稱(chēng)偏振光）。 與偏振光的振動(dòng)平面垂直的平面叫做偏振面。,旋光性：凡能使偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)。具有旋光性的物質(zhì)叫做旋光性物質(zhì)。 旋光度：旋光性物質(zhì)使偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)的角度。,檢偏鏡旋轉(zhuǎn)的角度和方向代表旋光性物質(zhì)的旋光度，向左旋轉(zhuǎn)的叫左旋；向右旋轉(zhuǎn)的叫右旋。,2.旋光度和比旋光度,旋光度,左旋 l -,右旋 d +, t =,Cl,：由旋光儀測(cè)定的旋光度， 表示比旋光度 ：所用光源的波長(zhǎng) t：測(cè)定時(shí)的溫度 c：溶液的濃度，以每毫升溶液中所含溶質(zhì)的克數(shù)表示 l：盛液管的長(zhǎng)度（1dm或10cm）,例如：肌乳酸, 20 = +3.8o,D,3.旋光性和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系,含有手性碳原子 * 結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng) 旋光性物質(zhì),有的分子雖有手性碳原子，但分子在結(jié)構(gòu)上存有某種對(duì)稱(chēng)因素，致使該分子沒(méi)有手性。,例如：二羥基丁二酸（酒石酸）,4.對(duì)映異構(gòu)體,順時(shí)鐘方向 逆時(shí)鐘方向, 20 = -3.8o, 20 = +3.8o,D,D,對(duì)映異構(gòu)體：彼此成鏡像而又不能重疊的一對(duì)化合物。* 旋光異構(gòu)：具有旋光性的立體異構(gòu)。 外消旋體：對(duì)映異構(gòu)體的等量混合物，用dl或（）表示。,5.對(duì)映異構(gòu)體構(gòu)型的表示方法,平面投影式（Fischer 投影式),投影的方向：將手性碳原子中與碳相連的兩個(gè)鍵豎立，將主鏈編號(hào)為1的碳原子放在上端，這兩個(gè)豎鍵指向后方（常用虛線(xiàn)表示），與碳相連的其余兩個(gè)橫鍵自然指向紙面前方（常用實(shí)線(xiàn)表示）。然后進(jìn)行投影，即得平面投影式。,對(duì)映異構(gòu)體構(gòu)型的表示方法,(1) D、L構(gòu)型表示法： * A、指定以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn),B、通過(guò)一定的化學(xué)方法，將其他旋光性物質(zhì)與甘油醛聯(lián)系起來(lái)，確定它們的構(gòu)型。,例如：,D-（）-乳酸,L-（+）-乳酸,6.構(gòu)型對(duì)生理和藥理作用的影響,例如：,有效,無(wú)效,第三節(jié) 酮酸,一、酮酸的結(jié)構(gòu)和命名,酮酸：分子中同時(shí)含有羰基和羧基兩種功能基的化合物。,是某些羥基酸的氧化產(chǎn)物。 例如：,R-CHOH-CH 2-COOH R-C-CH 2-COOH + H 2O,O,O,酮酸的命名： * 以羧基為母體，按照酮基和羧基的相對(duì)位置，用希臘字母或阿拉伯?dāng)?shù)字表明酮基的位置。 系統(tǒng)命名法常用“氧代”表示羰基。,二、酮酸的化學(xué)性質(zhì),酮的性質(zhì)：親核加成反應(yīng)；,羧酸的性質(zhì)：成鹽、成酯反應(yīng)等；,特殊性質(zhì)： -酮酸、-酮酸易受熱分解。,三、重要的酮酸*,1.丙酮酸,2. -丁酮酸 又稱(chēng)乙酰乙酸。 易脫羧生成丙酮，又易被還原為 -羥基丁酸。,酮體： -丁酮酸、 丙酮、 -羥基丁酸,3. -丁酮二酸 HOOC-CO-CH 2 COOH 又名草酰乙酸，能溶于水。,脫羧,丙酮酸羧化酶,四、酮式-烯醇式互變異構(gòu),乙酰乙酸乙酯的制備：,乙酸乙酯,乙酰乙酸乙酯,乙酰乙酸乙酯的化學(xué)性質(zhì)： 具有酮的結(jié)構(gòu)：與苯肼反應(yīng)生成苯腙 與亞硫酸鈉發(fā)生加成反應(yīng) 具有雙鍵結(jié)構(gòu)：使紅棕色的溴的四氯化碳溶液褪色 具有烯醇式結(jié)構(gòu)：使三氯化鐵溶液呈紫色反應(yīng),互變異構(gòu)現(xiàn)象：凡兩種或兩種以上的異構(gòu)體能互相轉(zhuǎn)變，并以動(dòng)態(tài)平衡存在的現(xiàn)象。 *,室溫時(shí),酮型（93%）,烯醇型（7%）,一般分子中具有-C-CH2-結(jié)構(gòu)單位的化合物，均可發(fā)生酮型-烯醇型互變異構(gòu),O,含有共軛體系“-C-C=C-C=O”的分子能烯醇化,酮型,烯醇型,第六章復(fù)習(xí)思考題 1.