羧酸的分類和命名

關(guān)于羧酸的分類和命名

第一節(jié)羧酸—、羧酸的分類和命名

(一)分類根據(jù)烴基的結(jié)構(gòu)不同，分為脂肪酸和芳香酸。脂肪酸又分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸兩類。按分子中羧基的數(shù)目，又可分為一元、二元及多元羧酸。第2頁,共29頁，2024年2月25日，星期天(二)命名羧酸常用俗名和系統(tǒng)命名。俗名：許多羧酸最初是從天然產(chǎn)物中得到的，因此常根據(jù)來源而得得名。如甲酸最早從螞蟻中得到，故得名蟻酸；乙酸是食醋的主要成分，因此稱為醋酸。

HCOOHCH3COOH

甲酸(蟻酸)乙酸(醋酸)第3頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

系統(tǒng)命名：原則與醛相似。脂肪酸是選擇含有羧基的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈，根據(jù)主鏈碳原子的數(shù)目稱為某酸。有側(cè)鏈或取代基時(shí)，從羧基碳原子開始用阿拉伯?dāng)?shù)字對(duì)主鏈編號(hào)，也常用希臘字母，把與羧基直接相連的碳原子的位置定為α位，依次為β、γ、δ…，如果有取代基，則將取代基的位次、數(shù)目和名稱寫于“某酸”之前。例如：第4頁,共29頁，2024年2月25日，星期天3，4，5-三甲基己酸CH3-(CH2)14-COOH

CH3-(CH2)16-COOH

3-甲基丁酸(β-甲基丁酸)十八酸(硬脂酸)十六酸(軟脂酸)第5頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

脂肪二元酸的命名是選擇含有2個(gè)羧基的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈，稱為某二酸。例如：

HOOC-COOH

乙二酸(草酸)HOOC-CH2-CH2-COOH

丁二酸(琥珀酸)第6頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

不飽和脂肪酸命名時(shí)，選擇含羧基和不飽和鍵在內(nèi)的最長(zhǎng)碳鏈作主鏈，稱為某烯酸，并把不飽和鍵的位置寫在“某烯酸”之前。當(dāng)主鏈碳原子的數(shù)目大于10時(shí)，則在中文小寫數(shù)字后加1個(gè)“碳”字。例如：第7頁,共29頁，2024年2月25日，星期天2-乙基丙烯酸3-甲基-2-丁烯酸9，12一十八碳二烯酸(亞油酸)第8頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

芳香酸是把芳烴基作為取代基進(jìn)行命名。例如：β苯基丙烯酸(肉桂酸)

苯乙酸對(duì)-甲基苯甲酸(4-甲基苯甲酸)鄰-苯二甲酸第9頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

羧酸去掉羧基中的羥基，所余下的原子團(tuán)稱為酰基，按原來羧酸的名稱而叫做某酰基。例如：乙酰基乙酸苯甲酸基苯甲酸草酰基草酸第10頁,共29頁，2024年2月25日，星期天二、羧酸的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)羧酸的化學(xué)性質(zhì)主要由其官能團(tuán)—羧基所決定，羧基是由羰基和羥基直接相連而成，但羧酸的化學(xué)性質(zhì)并不是羰基和羥基性質(zhì)的加合，而是具有羧基自身的性質(zhì)。第11頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

羧基中的碳原子為sp2雜化，碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道分別與2個(gè)氧原子、l個(gè)烴基的碳原子或1個(gè)氫原子形成3個(gè)σ鍵，并處于同一平面上，羧基碳原子余下的1個(gè)未雜化的p軌道與羰基氧原子的p軌道平行重疊形成π鍵。該π鍵與羥基中氧原子上含未共用電子對(duì)的p軌道相互重疊，形成p－π共軛體系。如圖所示：第12頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

在p－π共軛體系中，羥基氧原子上的電子云向羰基轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致羥基氧上的電子云密度有所降低，羧基碳上的電子云密度有所增加。因此，p－π共軛效應(yīng)的結(jié)果，使氧氫間電子云更偏向氧原子，有利于羥基中氫原子的解離，故羧酸表現(xiàn)出明顯的酸性；羰基碳的正電性減弱，不易與親核試劑(如HCN、NaHSO3等)發(fā)生加成反應(yīng)。第14頁,共29頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共29頁，2024年2月25日，星期天(一)酸性羧基中的氫易于離解，具有明顯的酸性，能與堿中和生成鹽和水。第16頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

羧酸是弱酸，飽和一元羧酸的pKa一般在3－5之間，但比碳酸(pKa1＝6.38)和酚類(苯酚pKa＝9.96)較強(qiáng),因此羧酸能分解碳酸氫鈉，同時(shí)放出二氧化碳，而酚則不能，利用這個(gè)性質(zhì)可以區(qū)別羧酸和酚類化合物。

羧酸的鈉、鉀和銨鹽易溶于水，制藥工業(yè)中常利用此性質(zhì)，將不溶于水的藥物變成水溶性的鹽，以便配制水劑或注射液使用。第17頁,共29頁，2024年2月25日，星期天(二)羧基中羥基的取代反應(yīng)羧基中的羥基在一定條件下，可被烴氧基(-OR)、鹵素(-X)和酰氧基取代，分別生成酯、酰鹵和酸酐等羧酸衍生物第18頁,共29頁，2024年2月25日，星期天1.酯的生成羧酸與醇在強(qiáng)酸(如硫酸等)催化下，生成酯和水的反應(yīng)，稱為酯化反應(yīng)。酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)。乙酸乙酯乙酸乙醇第19頁,共29頁，2024年2月25日，星期天2.酰鹵的生成羧酸和磷的鹵化物(如五氯化磷等)發(fā)生反應(yīng)生成酰鹵。例如：乙酸乙酰氯第20頁,共29頁，2024年2月25日，星期天3.酸酐的生成羧酸與脫水劑(如五氧化二磷等)

共熱，2個(gè)羧基脫去一分子水形成酸酐。例如：乙酐乙酸第21頁,共29頁，2024年2月25日，星期天(三)α-氫的鹵代反應(yīng)羧酸的α-氫與醛酮分子中的α-氫相似，受羧基吸電子作用的影響,具有一定的活潑性。但因羧基中的p－

π共軛效應(yīng)，其致活作用比羰基弱。在少量紅磷等催化劑作用下，羧酸分子中的α-氫可被鹵素取代，生成

α-鹵代酸，且α-氫是逐步被取代的。第22頁,共29頁，2024年2月25日，星期天α-鹵代酸α，α-二鹵代酸第23頁,共29頁，2024年2月25日，星期天(四)脫羧反應(yīng)羧酸失去羧基放出二氧化碳的反應(yīng)，稱為脫羧反應(yīng)。一元羧酸不易脫羧，但在特殊條件下可以發(fā)生脫羧反應(yīng)。第24頁,共29頁，2024年2月25日，星期天(五)二元羧酸的受熱反應(yīng)二元羧酸除可以發(fā)生羧基的所有反應(yīng)外，由于分子中2個(gè)羧基的相互影響，又有某些特殊性質(zhì)。二元羧酸受熱后，隨著2個(gè)羧基間的距離不同而發(fā)生不同的作用。有的發(fā)生脫羧反應(yīng)，有的發(fā)生失水反應(yīng)，有的脫羧反應(yīng)與失水反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。第25頁,共29頁，2024年2月25日，星期天1.脫羧反應(yīng)乙二酸、丙二酸受熱時(shí)，發(fā)生脫羧反應(yīng)，生成少1個(gè)碳原子的一元羧酸。甲酸乙二酸乙酸丙二酸第26頁,共29頁，2024年2月25日，星期天丁二酐丁二酸2.脫水反應(yīng)丁二酸、戊二酸加熱時(shí)分子內(nèi)脫水生成環(huán)狀酸酐。戊二酐戊二酸第27頁