羧酸和取代羧酸

羧酸和取代羧酸第一頁，共五十八頁，2022年，8月28日羧酸(carboxylicacid)是分子中含有羧基(carboxyl)并且具有酸性的一類有機化合物。(Ar)RCOOH羧酸分子中烴基上的氫原子被其他官能團取代后的化合物稱為取代羧酸。如羥基酸和酮酸第11章羧酸和取代羧酸COCOOHRCOOHCHOHR第二頁，共五十八頁，2022年，8月28日一元羧酸：methanoicacidaceticacidpropanoicacidbutanoicacid

benzoicacid3-phenylpropenoicacid11.1羧酸第三頁，共五十八頁，2022年，8月28日二元羧酸：oxalicacidpropanedioicacidbutanedioicacidcis-butenedioicacidtrans-butenedioicacid(maleicacid)(fumaricacid)

第四頁，共五十八頁，2022年，8月28日C17H35COOH

硬脂酸

stearic

acid

C15H31COOH

軟脂酸

palmicacidCH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

油酸oleicacid高級脂肪酸:高級烯酸在碳數(shù)后加“碳”字CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH-(CH2)7COOH

9，12-十八碳二烯酸或Δ9，12-十八碳二烯酸第五頁，共五十八頁，2022年，8月28日羥基酸：俗名使用普遍第六頁，共五十八頁，2022年，8月28日羥基酸：第七頁，共五十八頁，2022年，8月28日羧基碳原子為sp2雜化，分別與烴基的碳原子、羰基的氧原子和羥基的氧原子形成三個σ鍵，三個σ鍵處于同一平面內(nèi)。余下的p軌道，既與羰基氧的p軌道平行重疊形成π鍵，又與羥基氧原子未共用電子對的p軌道重疊，形成p-π共軛體系。一、羧酸的結(jié)構(gòu)第八頁，共五十八頁，2022年，8月28日甲酸的結(jié)構(gòu)：鍵長發(fā)生了平均化，雙鍵變長、單鍵變短，顯然羥基氧與羰基發(fā)生了p～π共軛。甲酸根形成了三中心四電子的π鍵第九頁，共五十八頁，2022年，8月28日二、羧酸的物理性質(zhì)1.狀態(tài)C1～C3是具有強烈酸味和刺激性的水狀液體。C4～C9是具有腐臭酸味的油狀液體。≥C10是無味的蠟狀固體。第十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

羧酸的沸點高于分子量相當?shù)拇际且驗樗軌蛐纬煞肿娱g的雙氫鍵締合體。2.沸點第十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日三、羧酸的化學性質(zhì)羧酸主要的化學性質(zhì)

羧酸的酸性與成鹽；

羧酸衍生物的生成；

脫羧反應

第十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日（一）羧酸的酸性與成鹽

酸性：

RCOOH>H2CO3>ArOH>ROH第十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日為什么羧酸的酸性比醇強？羧基中的碳原子與兩個氧原子形成了共軛體系，p-π共軛效應使O—H鍵的電子云密度降低，故羧基中羥基上的氫易于離解。羧酸根負離子比烴基負離子或酚氧負離子更穩(wěn)定。（一）羧酸的酸性與成鹽第十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日影響酸性強度的因素：凡是能使羧基電子云密度降低的基團，羧基的極性增加，酸性增大。反之亦然。誘導效應的影響：當A為吸電子基團酸性增強

當D為推電子基團酸性減弱（一）羧酸的酸性與成鹽第十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日酸性強弱的排列次序：pKa4.822.864.41FCH2COOH＞ClCH2COOH>BrCH2COOH>ICH2COOHpKa2.672.872.903.16CH3COOH<ClCH2COOH<Cl2CHCOOH<Cl3CCOOHpKa4.762.871.360.63CH3CH2CH2COOH＜CH3CH2CH(Cl)COOH＞CH3CH(Cl)CH2COOH（一）羧酸的酸性與成鹽第十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日共軛效應對酸性的影響：苯甲酸苯基是-I基團，酸性應比甲酸強，但由于苯環(huán)大π鍵與羧基形成共軛體系+C，電子云稍向羧基偏移，因此苯甲酸的酸性比甲酸弱，但比其它脂肪族一元羧酸強。<HCOOH（一）羧酸的酸性與成鹽

二元羧酸的酸性強弱排序：草酸＞丙二酸＞丁二酸＞戊二酸＞己二酸第十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日取代苯甲酸的酸性：

（一）羧酸的酸性與成鹽-I,-C鄰位效應-I,-C-I間位的取代基不存在C效應第十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日應用：用于鑒別羧酸用于分離提純非水溶性羧酸增加藥物水溶性如青霉素、氨芐青霉素轉(zhuǎn)變成其鈉鹽和鉀鹽后，水溶性增大，便于臨床使用。用于生產(chǎn)肥皂如C12～C18脂肪酸的鈉鹽可用作肥皂（一）羧酸的酸性與成鹽第十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日鑒別：分離：注意分離與鑒別的區(qū)別如何鑒別苯甲酸和苯酚？如何分離苯甲酸、甲苯和苯酚的混合物？（一）羧酸的酸性與成鹽第二十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

脫羧屬于分子內(nèi)的消除反應，消除分子中潛在的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)單元—CO2（二）脫羧反應（decarboxylation）+OR—

C—O—HRHCO2較困難、產(chǎn)率低第二十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日當羧基上連有-NO2-CN-X-C6H5

等吸電子基時，脫羧通過碳負離子歷程進行。（二）脫羧反應（decarboxylation）第二十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日乙二酸和丙二酸加熱脫羧（二）脫羧反應（decarboxylation）第二十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日（三）還原反應羧酸一般難于還原，用氫化鋁鋰可將其還原為伯醇。用氫化鋁鋰作還原劑時，對碳碳雙鍵或叁鍵不作用。還原的過程為親核加成-水解第二十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日（四）羧酸衍生物的生成生成酯

—OR’生成酰胺

—NH2生成酸酐

—OOCR’生成酰鹵

L=—XAcyl

?；诙屙摚参迨隧?，2022年，8月28日酯化反應的最大特點是反應的可逆性，為提高轉(zhuǎn)化率，通常采取的措施是：（1）增加某一原料的投料量；（2）不斷移走反應的的生成物（除去水或移走反應生成的酯）1.生成酯（esterification）如何提高酯化反應的收率？第二十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日酯化反應歷程：1)雙分子酰氧斷裂——伯醇和仲醇2)單分子烷氧斷裂——叔醇烷氧斷裂1.生成酯（esterification）第二十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日酯化機理1：加成～消除反應歷程Yang鹽質(zhì)子化的醇1.生成酯（esterification）第二十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日酯化機理2：碳正離子歷程兩種反應類型都形成一個四面體結(jié)構(gòu)的中間體，比反應物更擁擠，所以空間阻礙對反應速度的影響很大。醇:CH3OH>1°>2°>3°酸:HCOOH>CH3COOH>RCH2COOH>R2CHCOOH叔碳正離子1.生成酯（esterification）第二十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日問題：二氫山米?。╠ihydrosamidin）是擴張冠狀動脈的藥物。試指出分子中含有的酯鍵和手性碳。1.生成酯（esterification）第三十頁，共五十八頁，2022年，8月28日2.生成酰胺（amide）酰胺鍵乙酰苯胺羧酸與氨或胺作用，首先生成銨鹽，然后加熱脫水生成酰胺：（肽鍵）第三十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日思考：氨芐青霉素的結(jié)構(gòu)式如下，試標出其分子中的酰胺鍵。2.生成酰胺（amide）第三十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日3.生成酸酐(acidanhydride)對于能形成五六元環(huán)的二元羧酸加熱后則易失水成酐第三十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日但己二酸和庚二酸受熱的產(chǎn)物不是酸酐3.生成酸酐(acidanhydride)第三十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日常用鹵化劑：PCl3PCl5SOCl24.酰鹵的生成（acylhalideoracidhalide）選用PX3還是PX5，取決于產(chǎn)物與反應物、副產(chǎn)物是否易分離。適于制備高沸點酰氯，因其副產(chǎn)物均是氣體，產(chǎn)品較純。第三十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日練習1：第三十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)特點：含有雙官能團，這些官能團既獨立存在，又相互影響，化合物的性質(zhì)就既具有各單官能團的性質(zhì)，又有相互影響的特性，這節(jié)主要學習它們的特性。一、羥基酸的化學性質(zhì)11.2取代羧酸第三十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日（一）酸性

羥基具有吸電子誘導效應，使酸性增強。pKa=4.873.874.51第三十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日酚酸的酸性與酚羥基和羧基的相對位置有關(guān)。pKa=4.173.04.124.54（一）酸性第三十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日酚酸：酸性由位置決定。+C-I

分子內(nèi)氫鍵，

-I-I增加了羧基中氧氫鍵極性。（一）酸性第四十頁，共五十八頁，2022年，8月28日（二）醇酸的氧化反應CH3CHCH2COOHOHHNO3稀CH3CCH2COOHOβ-丁酮酸第四十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日α-羥基酸可被Tollens試劑氧化成α-酮酸（二）醇酸的氧化反應第四十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日1.α-醇酸脫水成交酯丙交酯（三）醇酸加熱脫水反應隨著羥基位置不同，脫水方式也不同。第四十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日2.β-醇酸脫水成共軛烯酸

2-戊烯酸(三)醇酸加熱脫水反應第四十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日3.γ，δ-醇酸脫水成內(nèi)酯γ-戊內(nèi)酯H2O+OOCH2CH2CH2CH2COOHOHδ-戊內(nèi)酯（三）醇酸加熱脫水反應第四十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日

g-醇酸比d-醇酸更易脫水，通常室溫下即可失水成內(nèi)酯，因此游離的γ-醇酸很難存在，通常以γ-

醇酸鹽的形式保存。

g-羥基丁酸鈉具有麻醉作用及術(shù)后蘇醒快的特點，適用于呼吸功能不全患者的麻醉。（三）醇酸加熱脫水反應第四十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日小結(jié)：醇酸脫水與羥基的位置有關(guān)α-醇酸脫水成交酯β-醇酸脫水成共軛烯酸γ、δ-醇酸脫水成內(nèi)酯為什么？（三）醇酸加熱脫水反應第四十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日（四）酚酸的脫羧反應鄰位或?qū)ξ涣u基羧酸受熱易脫羧生成苯酚和二氧化碳。第四十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日根據(jù)酮基和羧基的相對位置不同，酮酸可分為α、β、γ……酮酸。α-丙酮酸β-丁酮酸二、酮酸的化學性質(zhì)

酮酸的命名也是以羧酸為母體，酮基作取代基第四十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日（一）酸性

由于羰基氧吸電子能力強于羥基，因此酮酸的酸性強于相應的醇酸，更強于相應的羧酸。酮酸具有酮和酸一些性質(zhì)外，還有一些特殊的性質(zhì)。

pKa2.49第五十頁，共五十八頁，2022年，8月28日（二）α-酮酸的氨基化反應α-酮酸與氨在催化劑（如生物體內(nèi)的酶）作用下可轉(zhuǎn)變成α-氨基酸，稱為α-酮酸的氨基化反應。生物體內(nèi)，α-酮酸與α-氨基酸在各種轉(zhuǎn)氨酶的作用下可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生新的α-酮酸與α-氨基酸。如：第五十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日（四）酮酸的分解反應

1.a-酮酸的分解

a-酮酸與稀