第十二章 羧 酸

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1、第十二章羧酸授课对象：应用化学、化学工程与工艺、制药工程、药学学时安排：3h教材：普通高等教育“十五”国家级规划教材《有机化学》第四版高鸿宾主编2005年5月一、教学目的与要求1、掌握羧酸的结构和命名。2、掌握羧酸的一般化学性质：酸性及羧酸衍生物的生成：酰卤、酸酐、酯和酰胺的生成；α-H的卤代反应；羟基酸的化学性质。2、熟悉二元酸的受热反应。3、了解羧酸的物理性质以及一些常见的羧酸和取代羧酸的结构。二、教学重点1、羧基及羧酸根离子的结构。2、羧酸衍生物的生成，羟基酸的脱水反应。三、教学难点羧酸的酸催化和碱催化酯化反应机理。四、教学方法讲授法。拟具体采用如下教学方法，以突出重点，突破

2、难点。1、通过复习前面学过的电子效应和与醛、酮羰基的比较，帮助学生掌握羧基以及羧酸根离子的结构以及羧酸的一般化学性质。2、精讲多练，适当时候结合习题中的难点讲解。五、教具电脑、投影仪、Powerpoint课件、教鞭。六、教学步骤及时间分配导言：分子中含有羧基（-COOH）的有机化合物，称为羧酸。羧酸分子中的烃基上的氢被其它原子或原子团取代后的化合物，称为取代羧酸。本章只讨论取代羧酸中的羟基酸。12.1羧酸（CarboxylicAcids）一、羧酸的结构、分类和命名（一）羧酸的结构（重点）羧基中的碳原子为sp2杂化，三个杂化轨道分别与两个氧和另一个碳或氢形成3个σ键，未参与杂化的p轨

3、道与一个氧的p轨道形成π键，这个π键与另一个氧的p轨道可以形成p—π共轭。p—π共轭的结果（与醛、酮的羰基碳比较）：①降低了羧基中羰基碳的正电性，所以，羧基一般不能进行亲核加成反应。②增加了羧基中羟基的氧氢键的极性，有利于氢的离解，所以羧酸有明显的酸性。羧酸根负离子中的p—π共轭作用更强，负电荷平均分配在两个氧原子上，因而C-O键完全平均化。（二）分类按烃基不同，分为脂肪酸、脂环酸和芳香酸；按羧基数目，分为一元酸、二元酸和多元酸；按烃基饱和程度，分为饱和酸或不饱和酸等。（三）命名1、结构比较简单的羧酸常用普通命名法。例如：甲酸、乙酸、丙酸等。2、结构复杂的羧酸用系统命名法命名。例如

4、：α-甲基丁酸（2-甲基丁酸）等。3、俗名：羧酸的名称常用俗名。俗名通常根据来源而得。如蚁酸（甲酸）、醋酸（乙酸）、草酸（乙二酸）、苯甲酸（安息香酸）等。酰基：羧酸分子中除去羧基中的羟基后剩下的部分称为酰基。举例说明。羧酸的英文命名（补充内容）：后缀oicacid。写出下列化合物的名称或结构：草酰基、肉桂酸。二、羧酸的物理性质介绍状态、熔点和沸点的变化规律（饱和酸与不饱和酸的区别，单数碳原子与偶数碳原子的区别，与分子量相近的其它化合物比较）练习：下列各组化合物中，哪一个沸点最高？（1）正丁酸、异丁酸（2）丁烷、丙醛、正丙醇、乙酸三、羧酸的化学性质（一）酸性和成盐羧酸具有明显的酸性。

5、饱和一元羧酸是一种弱酸，其pKa为3—5，比碳酸强，所以，它既能与NaOH反应又可以与NaHCO3反应生成羧酸盐。酸性：羧酸>碳酸>苯酚思考题：如何分离和鉴别苯甲酸和苯酚羧酸的酸性强弱与羧基所连的基团有关，一般来说：若G是吸电子基，氢易离解，酸性增强，取代基的吸电子能力越强酸性越强；若G是斥电子基，氢难离解，酸性降低。同时，取代基对酸性的影响还与取代基的性质、位置及数目有关。例如：酸性强弱顺序：二元酸的酸性比相应的一元酸的酸性强。二元酸的酸性与两个羧基的相对距离有关。二元酸的酸性顺序为：草酸>丙二酸>丁二酸。指出：诱导效应具有加和性。[注：讲解以上酸性强弱时，最好先列出结构，引导学

6、生分析，最后给出数据]。练习题：按酸性由强到弱排序（1）乙酸（2）甲酸（3）苯甲酸（4）草酸（二）羧酸衍生物的生成（重点）羧酸衍生物：羧基上的羟基被其它原子或原子团取代后的化合物。它们是酰卤、酸酐、酯和酰胺。1、酰卤的生成羧酸与PX3、PX5或SOCl2（氯化亚砜）反应生成酰卤。最常用的是SOCl2（氯化亚砜），因为两种副产物都是气体，能自动逸去，而且过量的低沸点SOCl2（氯化亚砜）易通过蒸馏除去，使产物较纯。酰卤是一类具有高度反应活性的化合物，广泛应用于药物和有机合成中。2、酸酐的生成羧酸与脱水剂共热可以脱去一分子水形成酸酐。常用的脱水剂有P2O5、乙酰氯和乙酸酐。有些二元酸不

7、需要脱水剂只要加热即可脱水成环状酸酐。此外，还可以用羧酸盐与酰卤作用制备混合酸酐。练习题：3、酯的生成羧酸与醇在酸催化下生成酯和水，这一反应叫酯化反应。酯化反应是可逆反应，反应速度很慢，一般需要在强酸催化下加热进行。为了提高产率，一般采取过量其中一种廉价的反应物，或者不断除去反应过程中产生的水，使反应平衡偏向生成产物的方向移动。反应机理：同位素标记法实验证实：不同类型的醇生成酯的机理不同。①羧酸与伯醇和绝大多数仲醇反应生成酯时，醇脱氢酸脱羟基；②与叔醇反应时则是醇脱羟