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1、羧 酸v羧酸化合物的简介v羧酸的分类、命名和结构v羧酸的物理性质和光谱性质 v羧酸的化学性质v羧酸的来源和制备v重要的一元羧酸v二元羧酸v取代酸v酸碱理论化学性质一览表学习要求 学习内容1学习要求v1 掌握羧基的结构和羧酸的化学性质v2 掌握诱导效应和共轭效应对羧酸酸性的影响v3 掌握羧酸的制备方法v4、 了解重要的羧酸的主要用途v5 了解二元羧酸取代羧酸的特性反应2羧酸可看成是烃分子中的氢原子被羧基（-COOH）取代 而生成的化合物。其通式为RCOOH。羧酸的官能团是羧基。 布洛芬阿司匹林羧酸是许多有机物氧化的最后产物，它在自然界普遍存在 （以酯的形式），在工业、农业、医药和人们的日常生活
2、中有着广泛的应用。羧酸化合物的简介3故羧基的结构为一 P-共轭体系羧酸的分类、命名和结构一、结构4当羧基电离成负离子后，氧原子上带一个负电荷，更有 利于共轭，故羧酸易离解成负离子由于共轭作用，使得羧基不是羰基和羟基的简单加合， 所以羧基中既不存在典型的羰基，也不存在着典型的羟基， 而是两者互相影响的统一体。 羧酸的性质可从结构上预测，有以下几类：5酒石酸 马来酸1、俗名2、系统命名法二、命名a含羧基的最长碳链。b编号。从羧基C原子开始编号。（用阿拉伯数字或希 腊字母。）c. 如有不饱和键角要标明烯（或炔）键的位次。并主链 包括双键和叁键。d. 脂环族羧酸。简单的在脂环烃后加羧酸二字，复杂的 环
3、可作为取代基。6e.芳香酸可作脂肪酸的芳基取代物命名。f.多元羧酸：选择含两个羧基的碳链为主链，按C原子 数目称为某二酸。7-乙氧基醋酸4-甲基-4-苯基-2-戊烯酸(1R, 3R)-1,3-环己烷二羧酸丙醛酸（3-氧代丙酸或3-羰基丙酸）3-丁酮酸（3-氧代丁酸或乙酰乙酸）8三、分类1.按烃基的种类可分为：a脂肪族羧酸：饱和羧酸、不饱和羧酸b、脂环族羧酸c、芳香酸 2.按羧基数目可分为：一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸 饱和酸不饱和酸芳香酸一元酸乙酸丙烯酸苯甲酸二元酸乙二酸顺丁烯二酸邻二苯甲酸9羧酸的物理性质b.p：羧酸 M 相同的醇。 m.p：随M呈锯齿形上升。偶数碳原子羧酸的m.p相邻两 个
4、同系物的m.p。物态：C1C3 有刺激性酸味的液体，溶于水。C4C9 有酸腐臭味的油状液体（丁酸为脚臭味），难溶于水。 C9 腊状固体，无气味。 羧酸是极性分子，能与水形成氢键，故低级一元酸可 与水互溶，但随M，在水中的溶解度，从正戊酸开始 在水中的溶解度只有3.7 %，C10的羧酸不溶于水。10IR：反映出-C=O和-OH的两个官能团RCH2COOH R2CHCOOH1HNMR：RCOOH羧酸的光谱性质11v一、酸性 v二、羧基上的羟基（OH）的取代反应v三、脱羧反应v四、-H的卤代反应v五、羧酸的还原羧酸的化学性质12羧酸的酸性比水、醇强，甚至比碳酸的酸性还要强。羧酸离解后生成的RCOO
5、负离子，由于共轭效应 的存在，氧原子上的负电荷则均匀地分散在两个原子 上，因而稳定容易生成。一、酸性 13影响羧酸酸性强度的因素1、电子效应对酸性的影响 2、取代基位置对苯甲酸酸性的影响3、场效应的影响141、电子效应对酸性的影响1吸电子诱导效应使酸性增强。FCH2COOH ClCH2COOH BrCH2COOH ICH2COOH CH3COOH pKa值 2.66 2.86 2.89 3.16 4.762供电子诱导效应使酸性减弱。CH3COOH CH3CH2COOH (CH3)3CCOOHpKa值 4.76 4.87 5.053吸电子基增多酸性增强。ClCH2COOH Cl2CHCOOH C
6、l3CCOOH pKa值 2.86 1.29 0.651）诱导效应152) 共轭效应 当羧基能与其他基团共轭时,则酸性增强4吸电子基的位置距羧基越远，酸性越小。CH3COOH +C （OH） -I RCH2OH R2CHOH R3COH醇相同时 HCOOH CH3COOH RCH2COOH R2CHCOOH R3CCOOH25（3） 成酯方式 酯化时，羧酸和醇之间脱水可有两种不同的方式：究竟按哪种方式脱水，与羧酸和醇的结构及反应条 件有关。经同位素标记醇的办法证实：26伯醇和仲醇与羧酸的酯化是按酰氧键断裂进行的。叔醇与羧酸的酯化是按烷氧键断裂进行的。H2O中无O18，说明反应为酰氧断裂。27（
7、4）酯化反应历程1、2醇为酰氧断裂历程，283醇（叔醇）为烷氧断裂历程。29CH3COOH + SOCl2 CH3COCl + SO2 + HCl 亚磷酸不易挥发，故该法适用于制备低沸点酰氯。磷酰氯沸点较低(105.3)，故适用于制备高沸点酰氯该法的副产物均为气体，有利于分离，且产率较高。2酰卤的生成羧酸与PX3、PX5、SOCl2作用则生成酰卤。30因乙酐能较迅速的与水反应，且价格便宜，生成的乙 酸有易除去，因此，常用乙酐作为制备酸酐的脱水剂。1,4和1,5二元酸不需要任何脱水剂，加热就能脱手生 成环状（五元或六元）酸酐。3酸酐的生成酸酐在脱水剂作用下加热，脱水生成酸酐。31例如： 32二元
8、酸的二铵盐受热则发生分子内脱水兼脱氨，生 成五元或六元环状酰亚胺。4酰胺的生成在羧酸中通入氨气或加入RNH2、R2NH ，可得到羧酸 铵盐,铵盐热解失水而生成酰胺。33三、脱羧反应羧酸在一定条件下受热可发生脱羧反应。饱和一元羧酸在加热下较难脱羧，但低级羧酸的 金属盐在碱存在下加热则可发生脱羧反应。34洪塞迪克尔（Hunsdiecker）反应，羧酸的银盐 在溴或氯存在下脱羧生成卤代烷的反应。此反应可用来合成比羧酸少一个碳的卤代烃。一元羧酸的碳原子上连有NO2、CN、CO、Cl 等强吸电子集团时，易发生脱羧。35某些芳香族羧酸不但可以脱羧，且比饱和一元酸容易。现可采用气相催化脱羧有羧酸直接来制备酮
9、。36电解羧酸盐溶液可在阳极发生烷基的偶合，生成烃，该反应称为Kolbe反应。Kolbe反应用于二元酸单酯电解生成长链二元酸酯也是成功的例子之一。37脂肪族羧酸的- 氢原子也可被卤原子取代，但其反应活性要比 醛、酮低的多，通常要在少量红磷、硫等催化剂存在下方可进行。-卤代酸很活泼，可以进行亲核取代反应和消除反应。如：控制条件，反应可停留在一取代阶段 。四、-H的卤代反应38羧酸不易被还原。但在强还原剂LiAlH4作用下，羧基可被还 原成羟基，生成相应的1ROH该法不仅产率高，而且不影响C=C和CC的存在，可用于 不饱和酸的还原。羧酸在高温、高压下也可以催化加氢还原成醇。常用的催 化剂为：Cu、
10、Zn或亚铬酸镍。五、羧酸的还原 39羧酸的来源和制备来源： 羧酸广泛存在与自然界，常见的羧酸几乎都 有俗名。自然界的羧酸大都以酯的形式存在于油、脂 、蜡中。油、脂、蜡水解后可以得到多种羧酸的混合 物。制法：一、氧化法二、羧化法三、水解法40(一)烃的氧化有-H的芳烃才能氧化为苯甲酸(二) 伯醇或醛的氧化制备同碳数的羧酸(三) 甲基酮氧化制备减少一个碳原子的羧酸(四) 烯烃、炔烃的氧化适用于对称烯烃、炔烃和末端烯 烃、炔烃41二、羧化法 (一) Grignard试剂与CO2作用制备增加一个碳原子的羧酸 （二）烯烃羰基化法制备增加一个碳原子的羧酸 烯烃在Ni(CO)4催化剂的存在下吸收CO和H2O
11、而生成羧酸 。1、2、3RX都可使用。但乙烯式卤代烃难反应。 42三、水解法此法仅适用于1RX（2、3RX 与NaCN作用易发生消 除反应）。 1 (二)羧酸衍生物的水解 油脂和羧酸衍生物得羧酸，及副产物甘油和醇。 (三)通过乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯合成各种羧酸。(四) Kolbe-Schmitt反应制备增加一个碳原子酚酸(一) 腈的水解制备增加一个碳原子的羧酸43重要的一元羧酸 甲酸1结构2特性 甲酸的酸性显著高于其它饱和一元酸 甲酸具有还原性，能发生银镜反应。 甲酸也能使高锰酸钾溶液退色。 甲酸具有杀菌力，可作消毒或防腐剂。 甲酸与浓浓硫酸加热热，则则分解生成一氧化碳和水。 乙酸 、苯甲
12、酸44一、物理性质 1物态 二元羧酸都是固态晶体，熔点比相近分子量的 一元羧酸高得多。 2溶解度 比相应的一元酸大，易溶于乙醇，难溶于其 他有机溶剂。 二、二元羧酸的化学性质 三、重要的二元羧酸 乙二酸（草酸）具有还原性，易被氧化成二氧化碳和水 。 己二酸 丁烯二酸 苯二甲酸二元羧酸45二元酸与二元醇反应可生成环酯（但仅限于五元环或六 元环），也可以生成聚酯。二、二元羧酸的化学性质1具有羧酸的通性对酸性而言 pKa1 pKa22二元羧酸受热反应的规律Blanc规则(布朗克) ：在可能形成环状化合物的条件下 ，总是比较容易形成五元或六元环状化合物(即五、六元 环容易形成)。（1） 乙二酸、丙二酸
13、受热脱羧生成一元酸 （2）丁二酸、戊二酸受热脱水（不脱羧）生成环状酸酐 （3）己二酸、庚二酸受热既脱水又脱羧生成环酮 3与二元醇反应46（1） 乙二酸、丙二酸受热脱羧生成一元酸，47（2）丁二酸、戊二酸受热脱水（不脱羧）生成环状酸酐，48（3）己二酸、庚二酸受热既脱水又脱羧生成环酮，49取代羧酸 羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或子团取代后 形成的化合物称为取代酸。取代酸有卤代酸、羟基酸、氨基酸、羰基酸等，其中卤 代酸、氨基酸将在有关章节中讨论，这里只讨论羟基酸和羰 基酸。一、羟基酸1制法2羟基酸的性质 3重要的羟基酸 （自学）二、 羰基酸分子中含有羰基，有含有羧基的化合物称为羰基酸， 如丙
14、酮酸、3-丁酮酸等。501）卤代酸水解 用碱或氢氧化银处理，等卤代酸 时可生成对应的羟基酸。3）列佛尔曼斯基（Reformatsky）反应 制备-羟基 酸的方法。2） 氰醇水解 制-羟基酸1、羟基酸制法51具有醇和酸的共性，也有因羟基和羧基的相对位置的 互相影响的特性反应。主要表现在受热反应规律上。-羟基酸受热发生分子内脱水，主要生成-不饱和羧酸 。-羟基酸受热时，两分子间相互酯化，生成交酯。2羟基酸的性质52-和-羟基酸受热，生成五元和六元环内酯。53自然界中的羟基酸 乳酸：结构：存在：酸牛奶（外消旋）、蔗糖发酵（左旋的）、肌肉中 （右旋的）。用途：具有很强的吸湿性；工业上作除钙剂（钙盐不溶
15、于 水）；食品工业中作增酸剂；钙盐可补钙。 苹果酸（-羟基酸）结构： 存在：未成熟的果实内；植物的叶子中；自然界中存在的 是左旋体。用途：制药和食品工业。54 洒石酸结构存在：多种水果中；或以盐的形式存在于水果中。用途：可用作酸味剂，其锑钾盐有抗血吸虫作用。 柠檬酸结构： 存在：多种植物的果实中；动物组织与体液中，为无色 晶体。用途： 食品工业的调味品（有酸味），也用于制药业。55注意:羟基与羧基间的距离大于四个碳原子时，受热则生 成长链的高分子聚酯。 -和-羟基酸还有羟基被氧化后再脱羧的性质。讨论： 写出下列反应的产物讨论：下列反应的产物是？561、羰基酸具有羰基和羧酸的典型反应。 2、 酮酸的特性反应 -酮酸与稀硫酸共热时，脱羧生成醛。 -酮酸受热易脱羧生成酮。 二、 羰基酸 57酸碱理论一、布伦斯特酸碱理论凡是能释放质子的任何分
