羧酸和取代羧酸课件.ppt

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1、羧酸：分子中具有羧基（carboxyl）的化合物；可以看作是烃分子中的氢被羧基取代的衍生物。取代羧酸：羧酸分子中的氢原子被其它原子或原子团取代的化合物。RCOOHArCOOH羧酸和取代羧酸(carboxylicacidsandsubstitutedcarboxylicacids)羧酸或取代羧酸广泛存在于自然界中。主要作为动植物代谢的中间产物、参与动植物的生命过程。部分羧酸和取代羧酸还具有生物活性。羧酸和取代羧酸都是与药物关系十分密切的重要有机酸。有的药物结构本身就是羧酸、取代羧酸或其它衍生物。一、分类和命名1.在分子中选择含羧基的最长碳链为主链，按主链上碳原子的数目称为某

2、酸。（一）、俗名命名（根据其来源命名）：（二）、系统命名：2.主链碳原子从羧基开始编号，用阿拉伯数字或希腊字母表明取代基的位次。3.二取代羧酸命名是取分子中含两个羧基的最长碳链为主链，称为某二酸。3-甲基戊酸（β-戊酸）2-丁烯酸（巴豆酸）3,4,5-三羟基苯甲酸（没食子酸）2-甲基-3-乙基丁二酸二、物理性质羧酸是极性分子，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。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＞相邻两个同系物的m.p。三、结构和酸性（

3、一）、结构StructuralFeaturesofFormicAcid羧酸和醇在结构上只差一个C=O，但其酸性却相差很大。这是因为醇离解生成的RCH2￣负离子中，负电荷是局限在一个氧原子，而羧酸离解后生成的RCOO￣负离子，由于共轭效应的存在，氧原子上的负电荷均匀地分散在两个原子上，更稳定。（二）、酸性由羧酸结构所决定，其最显著的化学性质就是在水中能离解成羧酸根负离子和质子。其酸性强度可用离解常数Ka或它的负对数pKa表示。一些化合物的酸碱性强弱次序如下：羧酸及取代羧酸酸性强度规律：(1)诱导效应的影响吸电子诱导效应(－I效应)使酸性↑，其相对强度：A：同族元素——从上到

4、下原子序数依次↑，－I效应依次↓。1.对于脂肪族的一元羧酸，α-碳原子上烃基的数目↑，酸性↓2.对于取代羧酸的酸性强度，要考虑以下几个影响因素：B：同周期元素——从左到右电负性依次↑，－I效应依次↑。C：与碳原子相连的基团不饱和性↑，吸电子能力↑。供电子诱导效应(+I效应)使酸性↓，其相对强度：SubstituentEffectonAcidityofCarboxylicAcids诱导效应的特点：A.具有加和性B.诱导效应强度与距离成反比，距离↑，诱导效应强度↓。(2)场效应的影响场效应实际上是一种空间的静电作用，即：取代基在空间可以产生一个电场，这个电场将影响到另一端的反

5、应中心。丁烯二酸有顺式和反式两个异构体，其酸性为：场效应与空间距离有关，距离愈远，这种作用愈弱。事实上要区别诱导效应和场效应也是比较困难的，因为这两种效应往往同时存在，且作用方向又往往相同。(3)邻位效应的影响取代苯甲酸的酸性不仅与取代基的种类有关，而且与取代基在苯环上的位置有关。如：pKa3.423.494.20值得注意的是：当取代基处于邻位时，无论这个取代基是吸电子基还是供电子基(－NH2除外)，都将使酸性↑。显然，当芳环上的对位和间位上连有吸电子基时，酸性↑；连有给电子基时，酸性↓。产生这种现象的原因较为复杂，诸如立体效应、氢键等。总称为邻位效应。pKa2.214.

6、203.91四、化学反应（一）、成盐反应应用：用于分离、鉴别。如：（二）、羧基中羟基的取代反应1.生成酰卤除HCOOH外，羧酸可与PCl3、PCl5、SOCl2作用，羧酸中的羟基被氯原子取代生成酰氯。如：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。上述方法如何选用，取决于原料、产物与副产物之间的沸点差(沸点差越大，越容易分离)。但因酰卤易于水解，故不能用水洗的方法除去反应中的无机物。2.生成酸酐除HCOOH外，羧酸与脱水剂[P2O5或(CH3CO)2O]共热，两分子羧酸则

7、发生分子间脱水生成酸酐。羧酸的分子间脱水只适用于制备简单酸酐。混合酸酐可用酰卤与羧酸盐一起共热的方法来制备。某些二元酸，只需加热即可生成五元环或六元环的酸酐。如：3.酯化反应羧酸与醇在酸催化下作用，脱去一分子水生成酯的反应，称为酯化反应。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：伯醇和仲醇与羧酸的酯化是按酰氧键断裂进行的。A.脱水方式叔醇与羧酸的酯化是按烷氧键断裂进行的。C.影响酯化反应速率的因素羧酸结构的影响：羧酸分子中烃基增大，空间位阻↑，不利