羧酸以及其衍生物(7)課件

1、關(guān)于羧酸及其衍生物 (7)第一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月概述1.羧酸（R-COOH）：烴分子中氫原子被羧基（- COOH）取代后的生成物。2.羧基（- COOH）：羧酸的官能團(tuán)。3.羧酸衍生物：由羧酸分子中羧基(- COOH)上的羥基（-OH）被其他原子或原子團(tuán)取代而形成。 例如，酰鹵、酸酐、羧酸酯與酰胺。第二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/272中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴第一節(jié) 羧 酸第三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/273中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴一、羧酸的構(gòu)造和分類p-共軛（1）羰基鍵長：0.123

2、nm（普通羰基 0.120nm) 羥基鍵長：0.134nm（普通羥基 0.143nm）（2）鍵長出現(xiàn)平均化，形成了羧基(-COOH)。1.羧酸結(jié)構(gòu)：第四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/274中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴第五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/275中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴2.羧酸（R-COOH)分類：（1）按烴基R不同：分為脂肪族羧酸、脂環(huán)族羧酸、芳香族羧酸三類。例如，乙酸（脂肪族飽和羧酸）CH2=CH-COOH丙烯酸（脂肪族不飽和羧酸）CH3-COOH環(huán)己烷羧酸（脂環(huán)族羧酸）苯甲酸（芳香族羧酸）第六張，PPT

3、共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/276中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴丁二酸（琥珀酸）順丁烯二酸（馬來酸）乙二酸（草酸） 2.按所含羧基的數(shù)目：分為一元酸及多元酸CH3-COOH 乙酸（醋酸）第七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/277中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴二、羧酸的命名1. 脂肪酸的命名與脂肪醛的命名相似。 選擇含有羧基的最長碳鏈為主鏈，并按主鏈碳數(shù)稱“X酸”，編號從羧基碳原子開始，用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明取代基的位置，并將取代基的位次、數(shù)目、名稱寫于酸名前。第八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/278中山大學(xué)南方學(xué)院

4、健康與護(hù)理系 陳秋鈴2.不飽和酸 選主鏈時，應(yīng)選擇同時含有羧基和不飽和鍵的最長碳鏈為主鏈，稱為“X烯酸”或“X炔酸”，并需標(biāo)明不飽和鍵的位置。（因羧基必在1位，可不標(biāo)明）如：5 氯 3 戊烯酸2 丁烯酸9-十八碳烯酸（油酸）第九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/279中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴3.二元羧酸選含兩個羧基的最長碳鏈為主鏈，稱“X二酸”，如：含兩個羧基的最長碳鏈只有兩個碳，所以其名稱為“乙二酸”，俗名：草酸丁二酸，俗名：琥珀酸2-甲基-3-乙基丁二酸第十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2710中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳

5、秋鈴4.芳香酸 A.羧基在芳烴側(cè)鏈上，以脂肪酸為母體。 B.羧基連在芳環(huán)上，以芳甲酸為母體。3-苯基丙烯酸4-苯基戊酸2-硝基-5-羥基苯甲酸第十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2711中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴三、羧酸的物理性質(zhì)1.羧酸的沸點比相對分子質(zhì)量相近的醇還要高（因羧酸分子間能以氫鍵締合成二聚體）。2.小分子羧酸可和水混溶（羧酸與水分子之間形成氫鍵）。 第十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2712中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴3.低級飽和脂肪酸(甲酸、乙酸及丙酸)是具有強(qiáng)烈刺激性氣味的液體；4.中級的(C4C9)

6、羧酸是帶有不愉快氣味的油狀液體；5.C10及C10以上的羧酸為無味的蠟狀固體，揮發(fā)性很低。脂肪族二元羧酸和芳香族羧酸都是固體。第十三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2713中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴四、羧酸的化學(xué)性質(zhì)（重點）p共軛降低了O-H中氧原子上的電子云密度，使O-H鍵中的共用電子對更偏向于氧一側(cè)，增強(qiáng)了O-H鍵的極性，利于質(zhì)子的電離而呈現(xiàn)明顯的酸性。p共軛同時還增加了羰基碳上的電子云密度，使其正電性降低，不利于親核反應(yīng)，因此不能與HCN、NH2-OH等親核試劑反應(yīng)。第十四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2714中山大學(xué)南方學(xué)院

7、 健康與護(hù)理系 陳秋鈴酸性羥基被取代脫羧反應(yīng)-氫的反應(yīng)羧酸的化學(xué)反應(yīng)包括：(1) OH鍵的酸性；(2)H取代反應(yīng)；(3) OH基取代反應(yīng)； (4) C=O親核加成；(4)脫羧反應(yīng)第十五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2715中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴pKa 羧酸: 45；碳酸：6.35；苯酚：101.酸性（ 羧酸溶于碳酸氫鈉溶液，一般酚類不溶，用于兩者區(qū)別）第十六張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2716中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴（1）飽和脂肪酸中，與羧基碳原子相連的烷基具有供電子誘導(dǎo)效應(yīng)（+I），使羧基上的氫較難離解，酸性

8、較甲酸弱。例如，甲酸 pKa =3.75 ; 乙酸 pKa =4.75（2）當(dāng)鹵素取代羧酸分子中烴基上的氫原子后，由于鹵原子（-X）的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)（-I），鹵代酸的酸性將增強(qiáng)。 例如，三氯乙酸 pKa = 0.65； 二氯乙酸 pKa = 1.29； 氯乙酸 pKa = 2.86第十七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2717中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴 pKa 3.40 4.03 4.20 4.31 （3）芳香羧酸的酸性強(qiáng)弱同樣受取代基的影響（4）吸電子基與羧基離得越近，羧酸酸性越強(qiáng)。 -氯丁酸 -氯丁酸 -氯丁酸 （5）吸電子基的電負(fù)性越大，相應(yīng)羧酸酸性越

9、強(qiáng)。氟乙酸 氯乙酸 溴乙酸 碘乙酸第十八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2718中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴酰鹵酸酐酯酰胺2.羧基中羥基被取代的反應(yīng) 羧基中的羥基可被其它原子或原子團(tuán)取代，生成羧酸衍生物。第十九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2719中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴（1）酯化反應(yīng) 本反應(yīng)是可逆的，而且反應(yīng)速度很慢，需要酸作為催化劑。H+（乙酸乙酯） 羧酸與醇在酸催化下作用，脫去一分子水生成酯的反應(yīng)，稱為酯化反應(yīng)。第二十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2720中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳

10、秋鈴（2）酰鹵的生成（苯甲酰氯）（乙酰氯） 羧酸與PCl3、PCl5、SOCl2等試劑都可以發(fā)生羧基中的羥基被取代的反應(yīng)，生成相應(yīng)結(jié)構(gòu)的酰氯，此反應(yīng)中不能用 HX反應(yīng)，酰氯是發(fā)生活潑的最常用的?；噭┲?。第二十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2721中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴（3）酸酐的生成（乙酸酐） 除HCOOH外，羧酸與脫水劑P2O5或(CH3CO)2O共熱，兩分子羧酸則發(fā)生分子間脫水生成酸酐。 用乙酸酐作脫水劑不僅價格便宜，而且它易于吸水生成乙酸，容易除去，故常用來制備較高級的羧酸酐。 羧酸的分子間脫水只適用于制備簡單酸酐。第二十二張，PPT共四十

11、八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2722中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴 混合酸酐可用酰鹵與羧酸鹽一起共熱的方法來制備。 某些二元酸，只需加熱即可生成五元環(huán)或六元環(huán)的酸酐。如：第二十三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2723中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴（4）酰胺的生成 羧酸與氨或胺反應(yīng)，先生成銨鹽，然后在高溫下分解就得到酰胺。第二十四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2724中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴3.脫羧反應(yīng)和二元酸的受熱反應(yīng)（1）脫羧：即羧酸脫去羧基（-COOH）的反應(yīng)。 一元羧酸較穩(wěn)定（甲酸除外），直接加

12、熱難以脫羧，只有在特殊條件下才發(fā)生脫羧變成烴。第二十五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2725中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴 當(dāng)-碳原子上連有NO2、CN、CO、Cl 等強(qiáng)吸電子基時則容易脫羧。如： 某些芳香族羧酸不但可以脫羧，且比飽和一元酸容易。如：第二十六張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2726中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴 乙二酸與丙二酸受熱脫羧，變成羧酸。（甲酸）（乙酸）（2）二元羧酸的受熱反應(yīng)（因-COOH間隔不同而異）第二十七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2727中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系

13、 陳秋鈴 丁二酸、戊二酸及鄰苯二甲酸受熱時分子內(nèi)脫水，生成具有五元、六元環(huán)的環(huán)狀酸酐。（丁二酸酐）（鄰苯二甲酸酐）第二十八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2728中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴 己二酸、庚二酸與Ba(OH)2共熱時，分子內(nèi)既脫羧又失水，生成具有五元、六元環(huán)的環(huán)酮。（環(huán)戊酮）（環(huán)己酮）（庚二酸）（己二酸）第二十九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2729中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴4.羧酸H的鹵代反應(yīng)羧酸-H的活性比醛酮-H弱，其鹵代反應(yīng)需要紅磷作為催化劑才能發(fā)生。 羧基中含羰基官能團(tuán)，與醛酮一樣可發(fā)生的鹵代反應(yīng)，但

14、羧基對的致活作用比羰基要弱，羧酸的鹵代需要在碘、磷、硫等催化下才能發(fā)生反應(yīng)。第三十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2730中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴 鹵代羧酸經(jīng)反應(yīng)可轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌娜〈人峄虿伙柡汪人?。第三十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2731中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴五、重要的羧酸（了解）1.甲酸：其結(jié)構(gòu)特殊，因有羧基且含醛基，故既具酸性又有還原性（如能發(fā)生銀鏡反應(yīng)等，可用于甲酸的定性鑒別）（俗名：蟻酸） 另外，甲酸與濃硫酸共熱，是實驗室制備純CO的方法之一。第三十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022

15、/9/2732中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴2.乙酸：俗名醋酸（無水乙酸被稱為冰醋酸）。 3.乙二酸：俗名草酸，無色透明晶體，通常含兩個結(jié)晶水，（(COOH)2 2H2O），m.p.=101.5，加熱至100時失水成無水草酸。易溶于水和乙醇，不溶于乙醚等有機(jī)溶劑。具有還原性。4.苯甲酸：俗名安息香酸，可做防腐劑。第三十三張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2733中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴第二節(jié) 羧酸衍生物第三十四張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2734中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴一、羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)和命名1.定義：羧酸

16、分子中羧基上的羥基被其他原子或原子團(tuán)取代后的生成物。例如：酰鹵酸酐酯酰胺第三十五張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2735中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴2.?；ㄒ阴Ｂ龋ū郊柞ｄ澹┑谌鶑?，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2736中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴3.命名：（1）酰鹵：根據(jù)?；鶃砻?酰鹵的命名較為簡單，只需將相應(yīng)酸名中的“酸”換成“酰鹵”即可。如：3甲基丁酸3甲基丁酰溴Br第三十七張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2737中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴（2）羧酸酯 酯的命名根據(jù)醇結(jié)構(gòu)的不同

17、，其命名也稍有不同。一元醇酯的命名一元醇酯的命名，一般是由“相應(yīng)的酸名相應(yīng)的醇名”并去掉“醇”字，換成“酯”。如：第三十八張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2738中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴多元醇酯的命名，與一元醇酯的命名稍有不同。 先寫醇名后面接酸名，稱“某醇某酸酯”。乙二醇二乙酸酯丙三醇三硝酸酯硝化甘油季戊四醇四硝酸酯第三十九張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2739中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴（3）酸酐：按相應(yīng)的羧酸名稱來命名乙酸酐鄰苯二甲酸酐 按組成酸酐的兩個羧酸的名稱來命名。如：第四十張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于202

18、2年6月2022/9/2740中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴二、羧酸衍生物的物理性質(zhì)酰鹵：低級酰鹵是有刺激性氣味的液體，遇水分解，高級酰鹵是固體，不溶于水。酸酐：低級酸酐有刺激性氣味的液體。酰胺：除甲酰胺是高沸點液體外，大多數(shù)酰胺及N取代酰胺在室溫時是結(jié)晶性固體， N，N 二取代酰胺為液體。 DMF是與水混溶的極性非質(zhì)子溶劑。酯：低級酯具有香味，多存在于水果中，可作用食用香料。如乙酸乙酯、乙酸異戊酯。C4及以下的酯有一定的水溶性，但隨碳數(shù)增加而迅速降低。第四十一張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2741中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴三、羧酸衍生物的化學(xué)性質(zhì)-H的活性第四十二張，PPT共四十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/9/2742中山大學(xué)南方學(xué)院 健康與護(hù)理系 陳秋鈴 1.水解：共同產(chǎn)物是羧酸（ 酯的水解必須在酸或堿存在