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1、羧酸的取代酸和羧酸的衍生物羧酸的取代酸和羧酸的衍生物宁德职业技术学院宁德职业技术学院第二节第二节 取代酸取代酸一一.羟基酸羟基酸 分子中含有羟基的羧酸叫做羟基酸，即羧酸烃基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上的氢原子被羟基取代的产物.( (一一) )羟基酸的分类和命名羟基酸的分类和命名 羟基酸可分为羟基酸可分为醇酸和酚酸醇酸和酚酸. 脂肪酸烃基上的氢原子被羟脂肪酸烃基上的氢原子被羟基取代的属基取代的属醇酸醇酸; 芳香酸芳环上的氢原子被羟基取代的属芳香酸芳环上的氢原子被羟基取代的属酚酸酚酸. 宁德职业技术学院宁德职业技术学院 羟基酸的命名一般以俗名为主，羟基酸的
2、命名一般以俗名为主， 辅以系统命名辅以系统命名. 醇酸醇酸可根据羟基与羧基的相对位置分为可根据羟基与羧基的相对位置分为羟基酸、羟基酸、羟基酸、羟基酸、羟基酸等羟基酸等. 酚酸以芳香酸为母体，酚酸以芳香酸为母体， 羟基作为取代基羟基作为取代基.宁德职业技术学院宁德职业技术学院 ( (二二) ) 羟基酸的性质羟基酸的性质 1.物理性质物理性质 羟基酸羟基酸多为结晶固体或粘稠液体多为结晶固体或粘稠液体. 由于分子中含有两个或由于分子中含有两个或两个以上能形成氢键的官能团，羟基酸一般能溶于水，两个以上能形成氢键的官能团，羟基酸一般能溶于水，水溶性水溶性大于相应的羧酸大于相应的羧酸，疏水支链或碳环的存在
3、使水溶性降低，疏水支链或碳环的存在使水溶性降低. 羟羟基酸的熔点一般高于相应的羧酸基酸的熔点一般高于相应的羧酸.2.化学性质化学性质 羟基酸除具有羟基酸除具有羧酸和醇羧酸和醇( (酚酚) )的典型化学性质外，还具有的典型化学性质外，还具有两种官能团相互影响而表现出的两种官能团相互影响而表现出的特殊性质特殊性质。( (1) ) 酸性酸性 醇酸含有醇酸含有羟基和羧基羟基和羧基两种官能团，由于羟基具有吸电子两种官能团，由于羟基具有吸电子效应并能生成氢键，效应并能生成氢键，醇酸的酸性较母体羧酸强醇酸的酸性较母体羧酸强. 宁德职业技术学院宁德职业技术学院 羟基离羧基越近，其酸性越强羟基离羧基越近，其酸性
4、越强. 例如，羟基乙酸的酸性例如，羟基乙酸的酸性比乙酸强，而比乙酸强，而2羟基丙酸羟基丙酸的酸性比的酸性比3羟基丙酸羟基丙酸强强 .酸性酸性酸性酸性：卤代酸：卤代酸：卤代酸：卤代酸 羟基酸羟基酸羟基酸羟基酸 羧酸羧酸羧酸羧酸 宁德职业技术学院宁德职业技术学院 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. 当羟基在羧基的对当羟基在羧基的对位时位时，羟基与苯环形成，羟基与苯环形成 p-共轭，尽管羟基还具有吸电子诱导效共轭，尽管羟基还具有吸电子诱导效应，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应，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
5、羧基中氢离子的电离，因此增大，这不利于羧基中氢离子的电离，因此对位取代的酚酸酸性对位取代的酚酸酸性弱于母体羧酸弱于母体羧酸；当羟基在羧基的间位时当羟基在羧基的间位时，羟基不能与羧基形成共，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间位取代的酚酸酸性强于母体羧酸酸性强于母体羧酸；当羟基在羧基的邻位时当羟基在羧基的邻位时，羟基和羧基负离子，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，离，使酸性明显增强使酸性明显增强 .羟基在苯环上不同位
6、置的酚酸酸性顺序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宁德职业技术学院( (2) )羟基酸的氧化反应羟基酸的氧化反应 羟基酸中的羟基酸中的羟基受羧基的影响羟基受羧基的影响， 比醇中的羟基更容易比醇中的羟基更容易被氧化被氧化. 如乳酸在弱氧化剂条件下就能被氧化生成丙酮酸如乳酸在弱氧化剂条件下就能被氧化生成丙酮酸. ( (3) ) 羟基酸的分解反应羟基酸的分解反应 醇酸在稀硫酸的作用下醇酸在稀硫酸的作用下, 容易发生分解反应容易发生分解反应, 生成醛生成醛( (或酮或酮) )和甲酸和甲酸. 用途用途: 区别区别羟基酸与其他羟基酸羟基酸与其他羟基酸 制备少一个碳制备少一个碳的醛或酸的醛或
7、酸.宁德职业技术学院宁德职业技术学院( (4) ) 酚酸的脱羧反应酚酸的脱羧反应 羟基在羧基的羟基在羧基的邻、对位邻、对位的酚酸，受热易发生脱羧反应生成的酚酸，受热易发生脱羧反应生成酚酚. 宁德职业技术学院宁德职业技术学院( (三三) ) 生物体内的羟基酸生物体内的羟基酸 1.乳酸乳酸 存在于酸牛奶、肌肉等中存在于酸牛奶、肌肉等中, 具有很强具有很强的吸湿性的吸湿性； 工业上作除钙剂工业上作除钙剂( (钙盐不溶于钙盐不溶于水水) )；食品工业中作增酸剂食品工业中作增酸剂；钙盐可补钙钙盐可补钙.2.酒石酸酒石酸 存在于多种水果中存在于多种水果中. 可用作酸可用作酸味剂味剂, 其锑钾盐有其锑钾盐有
8、抗血吸虫作用抗血吸虫作用.3.柠檬酸柠檬酸 存在于多种植物的果实中及动物组存在于多种植物的果实中及动物组织与体液中织与体液中, 为为无色晶体无色晶体. 可用于食可用于食品工业的调味品品工业的调味品( (有酸味有酸味) )也用于制药业也用于制药业.宁德职业技术学院宁德职业技术学院4.水杨酸水杨酸 水杨酸水杨酸及其衍生物有杀菌防腐、镇痛解热和抗风湿作用及其衍生物有杀菌防腐、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乙酰水杨酸就是熟知的解热镇痛药阿司匹林阿司匹林. 阿司匹灵有解阿司匹灵有解热、镇痛作用，能抑制血小板凝聚，防止血栓的形成热、镇痛作用，能抑制血小板凝聚，防止血栓的形成.5.
9、苹果酸苹果酸 存在于植物的未成熟的果实及存在于植物的未成熟的果实及叶子中叶子中, 用于用于制药制药和和食品工业食品工业.宁德职业技术学院宁德职业技术学院二二.羰基酸羰基酸( (一一) ) 羰基酸的结构和命名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分子中含有羰基和羧基的化合物称为羰基酸, 可分为醛可分为醛酸和酮酸酸和酮酸. 根据羰基与羧基的相对位置根据羰基与羧基的相对位置, 酮酸可分为酮酸可分为酮酸酮酸, 酮酸酮酸等等. 羰基酸的系统命名是选择含羰基和羧基的最长链羰基酸的系统命名是选择含羰基和羧基的最长链为主链为主链, 称为称为 “某酮某酮( (或某醛或某醛) )酸酸”, 并标
10、明羰基的位次并标明羰基的位次. 宁德职业技术学院宁德职业技术学院( (二二) )羰基酸的化学性质羰基酸的化学性质 羰基酸也是双官能团化合物羰基酸也是双官能团化合物, 醛酸具有醛酸具有醛和羧酸醛和羧酸的典型的典型性质性质; ; 酮酸除具有一般酮酸除具有一般酮和羧酸酮和羧酸的典型性质外的典型性质外, 还有一些还有一些特性特性. 1.脱羧反应脱羧反应 酮酸和酮酸和酮酸都容易进行酮酸都容易进行脱羧反应脱羧反应. 酮酸在一定条酮酸在一定条件下件下, 脱羧生成脱羧生成醛醛; 酮酸在室温或微热时脱羧生成酮酸在室温或微热时脱羧生成酮酮.宁德职业技术学院宁德职业技术学院2.氧化和还原反应氧化和还原反应 酮和羧酸
11、都不易氧化，但酮和羧酸都不易氧化，但-酮酸酮酸易发生易发生氧化脱羧氧化脱羧反应反应. 酮酸也可酮酸也可还原还原成成羟基酸羟基酸. 生物体内的生物体内的酮酸酮酸和和酮酸酮酸, 在酶催化在酶催化下也可以发生脱羧反应下也可以发生脱羧反应 .宁德职业技术学院宁德职业技术学院3.互变异构现象互变异构现象以上实验事实的解释以上实验事实的解释酮式酮式和和烯醇式烯醇式同时存在，组成一个同时存在，组成一个动态的平衡体系动态的平衡体系. 宁德职业技术学院宁德职业技术学院 烯醇式能较稳定存在的原因烯醇式能较稳定存在的原因: 羟基氧上的孤对电子与羟基氧上的孤对电子与C=C及及C=O形成共轭体形成共轭体系系, 能量降低
12、能量降低. 羟基上的氢与羰基上的氧形成氢键羟基上的氢与羰基上的氧形成氢键, 能量降低能量降低. 宁德职业技术学院宁德职业技术学院 形成较稳定烯醇式应具备的条件形成较稳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形成烯醇式产生的双键应与羰基等形成-共轭共轭.3.烯醇式能形成分子内烯醇式能形成分子内氢键氢键.练习练习:P102, 思考题思考题.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第三节第三节 羧酸衍生物羧酸衍生物 一一.羧酸衍生物的分类和命名羧酸衍生物的分类和命名 ( (一一) )羧酸衍生物的分类
13、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含有酰基的化合物 .宁德职业技术学院宁德职业技术学院( (二二) )羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名 酰卤根据酰基和卤原子来命名，称为酰卤根据酰基和卤原子来命名，称为“某酰卤某酰卤” 酯根据形成它的羧酸和醇来命名，称为酯根据形成它的羧酸和醇来命名，称为“某酸某酯某酸某酯” 宁德职业技术学院宁德职业技术学院 酸酐根据相应的羧酸命名酸酐根据相应的羧酸命名. 两个两个相同羧酸相同羧酸形成的酸酐为简形成的酸酐为简单酸酐，称为单酸酐，称为“某酸酐某酸酐”，简称，简称“某酐某酐
14、”；两个；两个不相同羧酸不相同羧酸形形成的酸酐为混合酸酐，称为成的酸酐为混合酸酐，称为“某酸某酸酐某酸某酸酐”，简称，简称“某某酐某某酐”；二元羧酸；二元羧酸分子内分子内失去一分子水形成的酸酐为失去一分子水形成的酸酐为内酐内酐，称为，称为“某某二酸酐二酸酐” 宁德职业技术学院宁德职业技术学院二二.羧酸衍生物的性质羧酸衍生物的性质 ( (一一) )物理性质物理性质1.熔、沸点熔、沸点 室温下，室温下，低级的酰氯和酸酐低级的酰氯和酸酐都是无色且对粘膜有刺激性的都是无色且对粘膜有刺激性的液体液体，高级的酰氯和酸酐高级的酰氯和酸酐为为白色固体白色固体，内酐内酐也是也是固体固体. 酰氯和酰氯和酸酐的沸点
15、比分子量相近的羧酸低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，这是因为它们的分子间不能通过能通过氢键氢键缔和的缘故缔和的缘故 .2.气味气味 室温下，大多数常见的酯都是液体，低级的酯具有花果香室温下，大多数常见的酯都是液体，低级的酯具有花果香味味. 如乙酸异戊酯有香蕉香味如乙酸异戊酯有香蕉香味( (俗称香蕉水俗称香蕉水) ); 正戊酸异戊酯有正戊酸异戊酯有苹果香味苹果香味; 甲酸苯乙酯有野玫瑰香味甲酸苯乙酯有野玫瑰香味; 丁酸甲酯有菠萝香味等丁酸甲酯有菠萝香味等. 许多花和水果的香味都与酯有关许多花和水果的香味都与酯有关, 因此酯多用于香料工业因此酯多用于香料工业.宁德职业技术学
16、院宁德职业技术学院3.溶解性溶解性 羧酸衍生物一般都难溶于水而易溶于乙醚、氯仿、丙酮、羧酸衍生物一般都难溶于水而易溶于乙醚、氯仿、丙酮、苯等有机溶剂苯等有机溶剂 ( (二二) )化学性质化学性质 羧酸衍生物由于羧酸衍生物由于结构相似结构相似，因此化学性质也有相似之处，因此化学性质也有相似之处, , 只是在反应活性上有只是在反应活性上有较大较大的差异的差异. . 化学反应的活性次序为：化学反应的活性次序为：酰氯酰氯 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺. . 宁德职业技术学院宁德职业技术学院1.水解反应水解反应酰氯、酸酐、酯及酰胺都可酰氯、酸酐、酯及酰胺都可水解水解生成相应的生成相应的羧酸羧酸. 宁德职业技
17、术学院宁德职业技术学院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在酸催化下的水解是酯化反应的逆反应酯化反应的逆反应, 水解不能水解不能进行完全进行完全. 碱催化下的水解生成的羧酸可与碱生成盐而从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平衡体系中除去, 所以水解反应可以进行到底所以水解反应可以进行到底. 酯的碱酯的碱性水解反应也称为皂化性水解反应也称为皂化. 宁德职业技术学院宁德职业技术学院2.醇解反应醇解反应酰氯、酸酐、酯及酰胺都能发生酰氯、酸酐、酯及酰胺都能发生醇解反应醇解反应，产物主要是酯，产物主要是酯. 酯的醇解反应也叫酯的醇解反应也叫酯交换反应酯交换反应，
18、即醇分子中的烷氧基取代即醇分子中的烷氧基取代了酯中的烷氧基了酯中的烷氧基. 酯交换反应不但需要酸催化，而且反应是可酯交换反应不但需要酸催化，而且反应是可逆的逆的. 酯交换反应酯交换反应常用来制取高级醇的酯常用来制取高级醇的酯，因为结构复杂的高，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, 再利再利用酯交换反应，即可得到所需要高级醇的酯用酯交换反应，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宁德职业技术学院宁德职业技术学院3.酯的还原反应酯的还原反应 酯容易还原成醇酯容易还原成醇. 常用的还原剂是金属钠和乙醇常用的还原剂是金属钠和乙醇, LiAlH4是更有效的还原剂是更有效的还原剂. 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. 宁德职业技术学院宁德职业技术学院宁德职业技术学院宁德职业技术学院
