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1、宁德职业技术学院,羧酸的取代酸和羧酸的衍生物,宁德职业技术学院,第二节 取代酸,一.羟基酸,分子中含有羟基的羧酸叫做羟基酸，即羧酸烃基上的氢原子被羟基取代的产物.,(一)羟基酸的分类和命名,羟基酸可分为醇酸和酚酸. 脂肪酸烃基上的氢原子被羟基取代的属醇酸; 芳香酸芳环上的氢原子被羟基取代的属酚酸.,宁德职业技术学院,羟基酸的命名一般以俗名为主， 辅以系统命名. 醇酸可根据羟基与羧基的相对位置分为羟基酸、羟基酸、羟基酸等. 酚酸以芳香酸为母体， 羟基作为取代基.,宁德职业技术学院,(二) 羟基酸的性质,1.物理性质,羟基酸多为结晶固体或粘稠液体. 由于分子中含有两个或两个以上能形成氢键的官能团，
2、羟基酸一般能溶于水，水溶性大于相应的羧酸，疏水支链或碳环的存在使水溶性降低. 羟基酸的熔点一般高于相应的羧酸.,2.化学性质,羟基酸除具有羧酸和醇(酚)的典型化学性质外，还具有两种官能团相互影响而表现出的特殊性质。,(1) 酸性,醇酸含有羟基和羧基两种官能团，由于羟基具有吸电子效应并能生成氢键，醇酸的酸性较母体羧酸强.,宁德职业技术学院,羟基离羧基越近，其酸性越强. 例如，羟基乙酸的酸性比乙酸强，而2羟基丙酸的酸性比3羟基丙酸强 .,酸性：卤代酸 羟基酸 羧酸,宁德职业技术学院,酚酸的酸性与羟基在苯环上的位置有关. 当羟基在羧基的对位时，羟基与苯环形成 p-共轭，尽管羟基还具有吸电子诱导效应，
3、但共轭效应相对强于诱导效应，总的效应使羧基电子云密度增大，这不利于羧基中氢离子的电离，因此对位取代的酚酸酸性弱于母体羧酸；当羟基在羧基的间位时，羟基不能与羧基形成共轭体系，对羧基只表现出吸电子诱导效应，因此间位取代的酚酸酸性强于母体羧酸；当羟基在羧基的邻位时，羟基和羧基负离子形成分子内氢键，增强了羧基负离子的稳定性，有利于羧酸的电离，使酸性明显增强 .,羟基在苯环上不同位置的酚酸酸性顺序,宁德职业技术学院,(2)羟基酸的氧化反应,羟基酸中的羟基受羧基的影响， 比醇中的羟基更容易被氧化. 如乳酸在弱氧化剂条件下就能被氧化生成丙酮酸.,(3) 羟基酸的分解反应,醇酸在稀硫酸的作用下, 容易发生分解
4、反应, 生成醛(或酮)和甲酸.,用途: 区别羟基酸与其他羟基酸 制备少一个碳的醛或酸.,宁德职业技术学院,(4) 酚酸的脱羧反应,羟基在羧基的邻、对位的酚酸，受热易发生脱羧反应生成酚.,宁德职业技术学院,(三) 生物体内的羟基酸,1.乳酸,存在于酸牛奶、肌肉等中, 具有很强的吸湿性； 工业上作除钙剂(钙盐不溶于水)；食品工业中作增酸剂；钙盐可补钙.,2.酒石酸,存在于多种水果中. 可用作酸味剂, 其锑钾盐有抗血吸虫作用.,3.柠檬酸,存在于多种植物的果实中及动物组织与体液中, 为无色晶体. 可用于食品工业的调味品(有酸味)也用于制药业.,宁德职业技术学院,4.水杨酸,水杨酸及其衍生物有杀菌防腐
5、、镇痛解热和抗风湿作用, 乙酰水杨酸就是熟知的解热镇痛药阿司匹林. 阿司匹灵有解热、镇痛作用，能抑制血小板凝聚，防止血栓的形成.,5. 苹果酸,存在于植物的未成熟的果实及叶子中, 用于制药和食品工业.,宁德职业技术学院,二.羰基酸,(一) 羰基酸的结构和命名,分子中含有羰基和羧基的化合物称为羰基酸, 可分为醛酸和酮酸. 根据羰基与羧基的相对位置, 酮酸可分为酮酸, 酮酸等. 羰基酸的系统命名是选择含羰基和羧基的最长链为主链, 称为 “某酮(或某醛)酸”, 并标明羰基的位次.,宁德职业技术学院,(二)羰基酸的化学性质,羰基酸也是双官能团化合物, 醛酸具有醛和羧酸的典型性质; 酮酸除具有一般酮和羧
6、酸的典型性质外, 还有一些特性.,1.脱羧反应,酮酸和酮酸都容易进行脱羧反应. 酮酸在一定条件下, 脱羧生成醛; 酮酸在室温或微热时脱羧生成酮.,宁德职业技术学院,2.氧化和还原反应,酮和羧酸都不易氧化，但-酮酸易发生氧化脱羧反应. 酮酸也可还原成羟基酸.,生物体内的酮酸和酮酸, 在酶催化下也可以发生脱羧反应 .,宁德职业技术学院,3.互变异构现象,以上实验事实的解释,酮式和烯醇式同时存在，组成一个动态的平衡体系.,宁德职业技术学院,烯醇式能较稳定存在的原因: 羟基氧上的孤对电子与C=C及C=O形成共轭体系, 能量降低. 羟基上的氢与羰基上的氧形成氢键, 能量降低.,宁德职业技术学院,形成较稳
7、定烯醇式应具备的条件: 1.分子中亚甲基氢受两个吸电子基团影响酸性增强. 2.形成烯醇式产生的双键应与羰基等形成-共轭. 3.烯醇式能形成分子内氢键.,练习:P102, 思考题.,宁德职业技术学院,第三节 羧酸衍生物,一.羧酸衍生物的分类和命名,(一)羧酸衍生物的分类,羧酸衍生物可分为酰卤、酸酐、酯和酰胺等，它们都是含有酰基的化合物 .,宁德职业技术学院,(二)羧酸衍生物的命名,酰卤根据酰基和卤原子来命名，称为“某酰卤”,酯根据形成它的羧酸和醇来命名，称为“某酸某酯”,宁德职业技术学院,酸酐根据相应的羧酸命名. 两个相同羧酸形成的酸酐为简单酸酐，称为“某酸酐”，简称“某酐”；两个不相同羧酸形成
8、的酸酐为混合酸酐，称为“某酸某酸酐”，简称“某某酐”；二元羧酸分子内失去一分子水形成的酸酐为内酐，称为“某二酸酐”,宁德职业技术学院,二.羧酸衍生物的性质,(一)物理性质,1.熔、沸点,室温下，低级的酰氯和酸酐都是无色且对粘膜有刺激性的液体，高级的酰氯和酸酐为白色固体，内酐也是固体. 酰氯和酸酐的沸点比分子量相近的羧酸低，这是因为它们的分子间不能通过氢键缔和的缘故 .,2.气味,室温下，大多数常见的酯都是液体，低级的酯具有花果香味. 如乙酸异戊酯有香蕉香味(俗称香蕉水); 正戊酸异戊酯有苹果香味; 甲酸苯乙酯有野玫瑰香味; 丁酸甲酯有菠萝香味等. 许多花和水果的香味都与酯有关, 因此酯多用于香
9、料工业.,宁德职业技术学院,3.溶解性,羧酸衍生物一般都难溶于水而易溶于乙醚、氯仿、丙酮、苯等有机溶剂,(二)化学性质,羧酸衍生物由于结构相似，因此化学性质也有相似之处, 只是在反应活性上有较大的差异. 化学反应的活性次序为：酰氯 酸酐 酯 酰胺.,宁德职业技术学院,1.水解反应,酰氯、酸酐、酯及酰胺都可水解生成相应的羧酸.,宁德职业技术学院,宁德职业技术学院,酯在酸催化下的水解是酯化反应的逆反应, 水解不能进行完全. 碱催化下的水解生成的羧酸可与碱生成盐而从平衡体系中除去, 所以水解反应可以进行到底. 酯的碱性水解反应也称为皂化.,宁德职业技术学院,2.醇解反应,酰氯、酸酐、酯及酰胺都能发生醇解反应，产物主要是酯.,酯的醇解反应也叫酯交换反应， 即醇分子中的烷氧基取代了酯中的烷氧基. 酯交换反应不但需要酸催化，而且反应是可逆的. 酯交换反应常用来制取高级醇的酯，因为结构复杂的高级醇一般难与羧酸直接酯化，往往是先制得低级醇的酯, 再利用酯交换反应，即可得到所需要高级醇的酯.,宁德职业技术学院,宁德职业技术学院,3.酯的还原反应,酯容易还原成醇. 常用的还原剂是金属钠和乙醇, LiAlH4是更有效的还原剂.,由于羧酸较难还原，经常把羧酸转变成酯后再还原.,宁德职业技术学院,再见,
