有机化学 教学课件 作者 马朝红 董宪武 主编8第八章 羧酸 羧酸衍生物及取代酸.ppt

《有机化学 教学课件 作者 马朝红 董宪武 主编8第八章 羧酸 羧酸衍生物及取代酸.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、羧酸是分子中含有羧基（—COOH）官能团的含氧有机化合物。除甲酸和乙二酸外，所有的羧酸都可以看作是烃分子中的氢原子被羧基取代后的化合物。羧酸分子中羧基上的羟基被其它原子或原子团取代后生成的化合物称为羧酸衍生物（如酰卤、酸酐、酯和酰胺等）。羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或基团取代的产物称为取代酸（如卤代酸、羟基酸、羰基酸和氨基酸等）。第八章羧酸、羧酸衍生物及取代酸第一节羧酸一、羧酸的分类和命名1.羧酸的分类根据羧酸分子中烃基的种类不同，可将羧酸分为脂肪羧酸（饱和脂肪及不饱和脂肪羧酸）、脂环羧酸（饱和脂环及不饱和脂环羧酸）、芳香羧酸。根据羧酸分子中羧基的数目不同，可将羧酸

2、分为一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸等。2.羧酸的命名羧酸常用的命名方法有俗名和系统命名两种。俗名是根据羧酸的最初来源（天然产物）而命名的。脂肪族一元羧酸的系统命名方法与醛的命名法相似，即首先选择含有羧基的最长碳链作为主链，根据主链的碳原子数目称为“某酸”。主链碳原子的编号从羧基碳原子的一端开始，用阿拉伯数字或用希腊字母（α、β、γ、δ……）表示取代基的位置，将取代基的位次及名称写在主链名称之前。2,3-二甲基己酸或α、β-二甲基己酸3-甲基丁酸或β-甲基丁酸丙烯酸2-丁烯酸（巴豆酸）2,4-二甲基-3-己烯酸乙二酸丙二酸丁二酸甲基丁二酸（草酸）（缩苹果酸）（琥珀酸）芳香羧酸

3、和脂环羧酸的系统命名一般把环作为取代基。苯甲酸（安息香酸）3-苯基丙烯酸（肉桂酸）邻羟基苯甲酸（水杨酸）邻苯二甲酸3-环己基丙酸1-萘乙酸或α–萘乙酸二、羧酸的结构在羧酸分子中，羧基C原子是sp2杂化的，它的三个sp2杂化轨道分别与一个α-C原子和两个O原子形成三个共平面的σ键，其未参与杂化的p轨道与羰基O原子的p轨道形成π键。而羧基中羟基O原子是不等性sp2杂化的，O原子上的未共用电子对与羧基中的C=O形成p-π共轭体系。羧酸的主要反应：羧酸分子的极性比水和醇都强，所以羧酸分子之间或羧酸和水分子之间极易通过氢键发生缔合，甚至在气相时，羧酸的低级同系物仍以双分子缔合状态存

4、在。三、羧酸的物理性质室温下，十个碳原子以下的饱和一元脂肪羧酸是有刺激性或腐败气味的液体，十个碳原子以上的脂肪羧酸是蜡状固体，饱和二元脂肪羧酸和芳香羧酸在室温下是结晶状固体。直链饱和一元羧酸的熔点随分子量的增加而呈锯齿状变化，偶数碳原子的羧酸比相邻两个奇数碳原子的羧酸熔点都高，这是由于含偶数碳原子的羧酸碳链对称性比含奇数碳原子羧酸的碳链好，在晶格中排列较紧密，分子间作用力大，需要较高的温度才能将它们彼此分离，所以熔点较高。羧酸在水中的溶解度比相应的醇大。羧酸的沸点比分子量相近的烷烃、卤代烃、醇、醛、酮的沸点高。分子量较小的羧酸，如甲酸、乙酸，即使在气态时也以双分子二缔合体

5、的形式存在：四、羧酸的化学性质（一）酸性和成盐反应1.酸性羧酸具有酸性，在水溶液中能解离出H+，其水溶液显酸性。RCOOH+NaOHRCOONa+H2ORCOOH+NaRCOONa+2H2↑RCOOH+NaHCO3RCOONa+H2O+CO2↑RCOONaRCOOH+NaCl2.取代基对酸性的影响（1）吸电子基团的吸电子能力越强，酸性越强：pKa4.763.122.902.862.59（2）吸电子基团的数目增加，酸性越强：pKa4.762.861.260.64pKa4.824.524.062.86（3）吸电子基团距离羧基越近，酸性越强：（4）当烃基上连有供电子基团时，基团

6、的供电子能力越强，羧酸的酸性就愈弱。供电子基团的数目增加，酸性减弱：pKa3.754.764.855.05（5）二元羧酸中，由于羧基是吸电子基团，两个羧基相互影响使一级解离常数比一元饱和羧酸大，这种影响随着两个羧基距离的增大而减弱。（6）当芳香环上有吸电子基团时，酸性增强，有供电子基团时，酸性减弱：pKa4.894.374.213.993.44（二）羧酸衍生物的生成在一定条件下，羧基中的羟基被被卤素（—X）、酰氧基（—OCOR）、烷氧基（—OR）、氨基（—NH2）取代，则分别生成酰卤、酸酐、酯、酰胺等羧酸衍生物。1.酰卤的生成2.酸酐的生成3.酯的生成在无机酸的催化下羧酸

7、和醇共热，失去一分子水形成酯，叫做酯化反应。酯化反应的机理属于加成—消除历程：醇和羧酸的结构对酯化反应的速度有较大影响。α-C上连有较多烃基或所连基团越大的羧酸和醇，由于空间位阻的影响使酯化反应速度减慢。不同结构的羧酸和醇进行酯化反应的活性顺序为：RCH2COOH＞R2CHCOOH＞R3CCOOHRCH2OH＞R2CHOH＞R3COH4.酰胺的生成二元羧酸与氨共热脱水，可生成酰亚胺。（三）脱羧反应α-C原子上连有强吸电子基团的羧酸容易脱羧。乙二酸和丙二酸加热，脱去二氧化碳，生成比原来羧酸少一个碳原子的一元羧酸：丁二酸及戊二酸加