二羰基化合物課件

第七章羧酸和取代酸

羧酸：分子中含的-COOH的一類化合物叫羧酸。其通式為R-COOH，它可以看作是烴分子中的氫原子被-COOH取代所得到的衍生物。

取代酸：羧酸分子中烴基上的氫原子被其它元素的原子或原子團取代所得到的衍生物叫取代酸。重要的取代酸有羥基酸、羰基酸、鹵代酸和氨基酸。

羧酸的衍生物：羧酸分子中-COOH中的羥基被其它原子或基團取代所得到的化合物叫羧酸的衍生物。第一節(jié)羧酸（Carboxylicacid）一、羧酸的分類與命名1、羧酸的分類（1）根據(jù)羧酸分子中烴基的結(jié)構(gòu)不同可分為：脂肪羧酸、脂環(huán)羧酸和芳香羧酸。脂肪羧酸脂環(huán)羧酸芳香羧酸（2）根據(jù)羧酸分子中羧基的數(shù)目不同可分一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸。一元羧酸二元羧酸多元羧酸號時從靠近羧基的一端開始，因羧基總在1位，故可不標其位次。甲酸丙酸丁二酸若與羧基相連的是芳烴基或脂環(huán)烴基，則將它們看作取代基。4-甲基-3-乙基戊酸E-3-甲基-3-戊烯酸環(huán)戊基甲酸苯甲酸間-甲基苯甲酸-萘乙酸對苯二甲酸（1,4-苯二甲酸）二、羧酸的物理性質(zhì)羧酸的沸點高于相應的醇，這是因為羧酸分子間可形成更多的氫鍵。羧酸分子主要以二締合體的形式存在，故沸點較高。羧酸分子之間的締合羧酸與水形成的氫鍵由于羧酸能與水形成較多的氫鍵，因此其水溶性較大（大于同碳醇），但其水溶性隨其烴基增大而下降。b.p(℃)乙醇78.5乙酸118溶解度（g/100ml)丁醇7.98丁酸與水混溶三、羧酸的化學性質(zhì)羧酸的化學性質(zhì)與其分子結(jié)構(gòu)有關。從羧酸的結(jié)構(gòu)可以看出：羧基中羰基與氧原子相連，因此O與C=O之間存在p-共軛效應，使得COO成為一個整體可脫去；由于p-共軛作用，導致O–H鍵極性增大，而呈現(xiàn)酸性；C–O鍵為極性鍵，故-OH可被其它基團取代而發(fā)生取代反應；由于羧基為吸電子基，因此，導致烴基上-H原子可被其它基團取代而生成取代酸。1、酸性羧酸的酸性大于酚，但比無機酸的酸性要弱。RCOO-+H+RCOONa+H2ORCOOH+NaOH(2)芳香族羧酸酸性大小的比較>>2、羥基被取代——羧酸衍生物的生成在一定條件下，羧酸分子中羧基上的羥基可以被鹵素、酰氧基、烴氧基和氨基取代，分別得到酰鹵、酸酐、酯和酰胺等羧酸的衍生物。+++++-H2O+若羧酸為長鏈二元酸，則脫水生成內(nèi)酸酐。-H2O-H2OH++羧酸與醇發(fā)生酯化反應時，一般是羧酸提供-OH，醇提供H原子。+3、脫羧反應

羧酸分子失去CO2的反應叫脫羧反應。羧酸只有在較強烈的條件下，才可發(fā)生脫羧反應，一般條件是與堿共熔。NaOHCa(OH)2△NaOHCaO△某些二元羧酸則較易發(fā)生脫羧，一般在加熱情況下即可發(fā)生，這是因為羧基具有吸電子的誘導效應使脫羧易進行。△+△+第二節(jié)羧酸的衍生物一、羧酸衍生物的命名方法酰鹵、酸酐一般由相應的羧酸來命名。通常將羧酸分子中羧基去掉羥基后所剩下的部分叫酰基。乙酰氯2-甲基丙酰溴對甲基苯甲酰氯乙酸酐乙酸丙酸酐鄰苯二甲酸酐酯是根據(jù)形成它的羧酸和醇來命名，稱為“某酸某酯”，酰胺在第九章學習。乙酸甲酯對甲基苯甲酸乙酯苯甲酸苯甲酯乙酸苯酯丙二酸二甲酯乙酸異丙酯二、羧酸衍生物的物理性質(zhì)酰鹵因其在空氣中可發(fā)生水解生成鹵化氫而具有刺激性氣味，低級酸酐也可發(fā)生水解而具有刺激性酸味。酰鹵、酸酐、酯的沸點比分子量相近的羧酸低，這是因為其分子間形成氫鍵能力比羧酸弱。因它們與水形成氫鍵能力也較弱，故其水溶性也小于同碳數(shù)的羧酸。例：乙酸乙酰氯M=60b.p=118℃M=78.5b.p=50.9℃正戊酸乙酸酐M=102b.p=187℃M=102b.p=139℃正丁酸乙酸乙酯M=88b.p=164℃M=88b.p=77℃2、醇解反應酰鹵、酸酐、酯都可發(fā)生醇解生成酯，酰胺難以發(fā)生醇解，它們發(fā)生醇解的難易程度與水解相同。酯的醇解又稱為酯交換反應。++HCl3、氨解反應只有酰鹵和酸酐可發(fā)生氨解反應，而酯和酰胺則難氨解。++4、酯的還原酯比羧酸易還原，通常用Na+CH3CH2OH、NaBH4即可將酯還原成醇。Na+CH3CH2OHorNaBH4+第三節(jié)取代酸(Substituedacid)常見的取代酸有鹵代酸、羥基酸、羰基酸和氨基酸。鹵代酸的性質(zhì)與鹵代烴及羧酸相似，不再討論；氨基酸將在第十四章討論。本節(jié)主要學習羥基酸和羰基酸。一、羥基酸（Hydroxyacid）羧酸分子中烴基上的H原子被OH取代所得到的衍生物叫羥基酸。1、羥基酸的分類與命名（1）分類①根據(jù)分子中OH與COOH相對位置不同可分為-羥基酸、-羥基酸和-羥基酸。-羥基酸-羥基酸-羥基酸②根據(jù)分子中烴基的類型不同可分為醇酸和酚酸。醇酸酚酸2、羥基酸的物理性質(zhì)與羧酸相比，羥基酸比羧酸多一個或多個羥基，因此，其分子間可形成更多的氫鍵，故其沸點和水溶性都大于相應的羧酸。3、羥基酸的化學性質(zhì)從結(jié)構(gòu)上看，羥基酸分子中既有羥基又有羧基，因此，它應具有醇和羧酸的一切化學性質(zhì)。但由于羥基和羧基共存于一個分子中，因此，它又有一些特殊性質(zhì)，其性質(zhì)隨羥基與羧基的相對位置不同而不同。（1）酸性因為羥基是吸電子基團，具有吸電子的誘導效應，故其酸性大于同碳羧酸。對于結(jié)構(gòu)不同的羥基酸，其酸性隨OH與COOH距離的增大而減弱。-羥基酸>-羥基酸>-羥基酸>羧酸>>>（2）醇酸的脫水醇酸受熱可脫去一分子水，其脫水產(chǎn)物隨OH與COOH的相對位置不同而異。-羥基酸脫水形成交酯，-羥基酸脫水生成,-不飽和酸，（）-羥基酸脫水生成內(nèi)酯。-2H2O交酯H+△,-不飽和酸△-戊內(nèi)酯（3）醇酸的氧化反應-羥基酸中的羥基比醇羥基易被氧化，它甚至可以被弱氧化劑——托倫（Tollens）試劑氧化，其它羥基酸則只能被較強的氧化劑氧化，產(chǎn)物均為羰基酸。二、羰基酸（Carbonylacid）分子中含有羰基的羧酸叫羰基酸。1、羰基酸的分類與命名（1）分類①根據(jù)羰基酸分子中羰基是否在鏈端可為醛酸和酮酸。②根據(jù)羰基酸分子羰基與羧基的相對位置不同可分為-羰基酸、-羰基酸和-羰基酸。-羰基酸-羰基酸-羰基酸醛酸酮酸（2）命名羰基酸命名時，應注意羰基的位置，并用阿拉伯數(shù)字或希臘字母標出羰基的位置。某些重要的羰基酸也有用俗名表示。丙酮酸3-丁酮酸、-丁酮酸、乙酰乙酸-丁酮二酸、草酰乙酸-戊酮二酸、2-戊酮二酸2、羰基酸的化學性質(zhì)羰基酸具有羰基和羧基，因此它具有醛（酮）和羧酸的性質(zhì)，由于羰基和羧基共存，故其又有一些特殊性質(zhì)。（1）酸性NH3-H2O[H]3、互變異構(gòu)現(xiàn)象互變異構(gòu)是結(jié)構(gòu)異構(gòu)的一種，在前面炔烴中加水反應中己遇到過。+H2O烯醇式結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，它可轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N能夠穩(wěn)定存在的酮式結(jié)構(gòu)。但是若存在使稀醇式能夠穩(wěn)定存在的因素，則稀醇式也能夠穩(wěn)定存在，例如乙酰乙酸乙酯中即有稀醇式結(jié)構(gòu)存在。烯醇式(7.5%)酮式(92.5%)乙酰乙酸乙酯分子中，由于其亞甲基（-CH2-）