《有機(jī)化學(xué)》課件-第十章 羧酸及其衍生物

有機(jī)化學(xué)第十章羧酸及其衍生物羧酸的結(jié)構(gòu)和命名學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解羧酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分類，掌握羧酸及其命名方法自然界中的有機(jī)酸蟻酸(甲酸)HCOOH檸檬酸HO—C—COOHCH2—COOHCH2—COOH未成熟的梅子、李子、杏子等水果中,含有草酸、安息香酸等成分草酸（乙二酸）COOHCOOH安息香酸（苯甲酸）COOH羧酸一、羧酸的結(jié)構(gòu)由一個(gè)羰基和一個(gè)羥基組成的一價(jià)基團(tuán)叫羧基，羧酸分子結(jié)構(gòu)的特征是含有羧基，羧基的構(gòu)造式為—C—OH，也可簡(jiǎn)寫為—COOH。羧酸就是烴基和羧基相連接的化合物，常用通式R—C—OH（R代表烴基或氫原子）來表示，—COOH是羧酸的官能團(tuán)。OO羧酸當(dāng)通式中的：圖10—1乙酸分子的比例模型乙酸分子的球棍模型一、羧酸的結(jié)構(gòu)羧酸R＝H時(shí)為甲酸（H—COOH），R＝—CH3時(shí)為乙酸（CH3—COOH），飽和一元脂肪酸的通式：CnH2nO2乙酸分子的比例模型如圖10—1所示。1、含有

這種官能團(tuán)的化合物稱為羧酸。隨堂練一練羧酸2、下列物質(zhì)中屬于羧酸的是（

）A、CH3OHB、CH3COOHC、CH4

D、CH3CH2OH◆分類根據(jù)羧基所連接的烴基種類不同，可分為脂肪族羧酸（包括飽和和不飽和的脂肪羧酸）、脂環(huán)族羧酸和芳香族羧酸。根據(jù)分子中所含羧基數(shù)目不同，又分為一元羧酸、二元羧酸、三元羧酸等。二元及二元以上的羧酸統(tǒng)稱為多元酸。例如：二、羧酸的分類和命名羧酸CH2—CH2—COOH丙烯酸CH3COOH乙酸（飽和脂肪酸，一元羧酸）（不飽和脂肪酸，一元羧酸）HOOC—COOH乙二酸（飽和脂肪酸，二元羧酸）（脂環(huán)族羧酸，一元羧酸）環(huán)己基甲酸苯甲酸（芳香族羧酸，一元羧酸）—COOH—COOH—COOHHOOC—對(duì)苯二甲酸（芳香族羧酸，二元羧酸）二、羧酸的分類和命名羧酸◆命名系統(tǒng)命名法：一元羧酸的命名原則與醛相似，其命名原則如下：

選擇含有羧基碳原子在內(nèi)的最長碳鏈為主鏈，根據(jù)主鏈碳原子數(shù)目稱為某酸；從含有羧基的一端開始編號(hào)，若有支鏈和取代基的將它們的位次、數(shù)目和名稱寫在某酸前面。主鏈碳原子的位次編號(hào)也可用希臘字母（α、β、γ、δ……）表示。與羧基直接相連的第一個(gè)碳原子為α位，其他碳原子依次編為β、γ、δ等。例如：二、羧酸的分類和命名羧酸CH3—CH—CH2—COOHCH33—甲基丁酸αβγ1234（β—甲基丁酸）CH3CH3—CH2—CH—CH—COOHCH32，3—二甲基戊酸αβγ1234（α，β—二甲基戊酸）δ5不飽和羧酸的命名是選擇包括羧基和重鍵在內(nèi)的最長碳鏈為主鏈，稱為某烯酸或某炔酸，例如：CH3—CH2—C＝CH—COOHCH33—甲基—2—戊烯酸12345CH3—C≡C—CH—CH2—COOHCH33—甲基—4—己炔酸123456二、羧酸的分類和命名羧酸芳香族羧酸或脂環(huán)族羧酸命名時(shí)，若羧基連在芳環(huán)或脂環(huán)側(cè)鏈上，則以脂肪酸為母體，芳環(huán)和脂環(huán)作為取代基命名。若羧基直接與芳環(huán)或脂環(huán)相連，則以芳烴和脂環(huán)烴的名稱之后加“甲酸”二字為母體，其它基團(tuán)為取代基。例如：—COOH—CH2—COOH—CH＝CH—COOH123環(huán)己基乙酸3—環(huán)己基丙烯酸環(huán)己基甲酸二、羧酸的分類和命名羧酸—COOH—CH2—COOH—CH＝CH—COOH123苯乙酸3—苯（基）丙烯酸鄰甲基苯甲酸—CH3二元羧酸的命名是選取含有兩個(gè)羧基的最長碳鏈為主鏈，根據(jù)主鏈碳原子的數(shù)目叫“某二酸”，芳香族和脂環(huán)族二元酸必須注明兩個(gè)羧基的位次。COOHCOOHHOOC—CH—CH—COOHCH3Cl乙二酸2—甲基—3—氯丁二酸二、羧酸的分類和命名羧酸用系統(tǒng)命名法命名下列化合物：隨堂練一練羧酸有機(jī)化學(xué)第十章羧酸及其衍生物羧酸的化學(xué)反應(yīng)及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握羧酸及的化學(xué)反應(yīng)及其應(yīng)用四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸的構(gòu)造式如下：脫羧反應(yīng)α—

C—H鍵斷裂，α—?dú)湓颖蝗〈鶵—HHOCCOH①②③④C—OO—H鍵斷裂呈酸性，可以與強(qiáng)堿成鹽鍵斷裂，羥基被取代羧酸◆酸性【演示實(shí)驗(yàn)】用滴管吸取少量乙酸，滴在藍(lán)色石蕊試紙上，觀察試紙顏色的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，藍(lán)色石蕊試紙立即變紅。說明乙酸具有明顯的酸性，這是因?yàn)橐宜嵩谒芤褐心茈婋x出氫離子。CH3—COOH+H2OCH3—COO-+H+四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸為使用方便，羧酸的酸性強(qiáng)弱，目前均采用電離常數(shù)Ka的負(fù)對(duì)數(shù)Pka來表示，Pka愈小酸性愈強(qiáng)。一般飽和一元羧酸的Pka約在4．76~5之間。四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸【演示實(shí)驗(yàn)10—2】在兩支預(yù)先配好塞子及導(dǎo)管的試管中，分別各加入10%乙酸溶液15mL，再向其中一支試管中加入1g碳酸鈉，向另一支試管中加入2g碳酸氫鈉，塞好塞子，并將導(dǎo)氣管插入盛有4～8mL澄清石灰水的試管中。加熱反應(yīng)試管，當(dāng)有連續(xù)的氣泡出現(xiàn)后，可看到石灰水逐漸變渾濁，出現(xiàn)白色CaCO3沉淀。實(shí)驗(yàn)表明羧酸不僅能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)成鹽，也能和碳酸鈉、碳酸氫鈉反應(yīng)成鹽，并放出二氧化碳。四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸RCOOH+NaOHRCOONa+H2ORCOOH+Na2CO32RCOONa+CO2+H2ORCOOH+NaHCO3RCOONa+CO2+H2O羧酸的鈉鹽具有鹽的一般性質(zhì)，易溶于水，不能揮發(fā)，加入無機(jī)強(qiáng)酸又可使鹽轉(zhuǎn)變?yōu)轸人嵊坞x出來。RCOONa+HClRCOOH+NaCl由此可見，羧酸具有弱酸性，如乙酸的Pka為4．76，但比碳酸（PKa＝6．37）強(qiáng)，也比酚類（PKa≈10）強(qiáng)四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸HCOOH＞CH3COOH＞CH3CH2COOHPka3．774．764．88四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸在飽和一元羧酸中，以甲酸的酸性最強(qiáng)◆

羧酸衍生物的生成（羥基的取代反應(yīng)）在不同條件下，羧基中的羥基可以分別被鹵原子（—Cl、—Br、I）、酰氧基（R—C—O—）、烷氧基（—OR）氨基（—NH2）取代，分別生成酰鹵、酸酐、酯和酰胺等羧酸衍生物。O羧酸四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用◆酰鹵的生成亞硫酰氯與羧酸反應(yīng)，生成的副產(chǎn)物都是氣體，容易提純，產(chǎn)率高，所以它是制備酰氯常用的試劑。酰氯3R—C—OH+PCl3+H3PO3

O3R—C—ClOR—C—OH+SOCl2+SO2

↑+HClOR—C—ClO亞硫酰氯酰氯P2O5羧酸四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用◆

酸酐的生成酸酐R—C—OH+

+H2

OOHO—C—R′OP2O5△R—C—

OO—C—R′O◆

酯的生成R—C—OH+HOR′

+HClOR—C—OR′

OH+酯◆

酰胺的生成R—C—OH+NH3+H2OR—C—ONH4OR—C—NH2OO△酰胺羧酸銨鹽羧酸四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸“雙刃劍”農(nóng)藥◆

脫羧反應(yīng)羧酸在加熱條件下脫去羧基，放出CO2

的反應(yīng)叫脫羧反應(yīng)。除甲酸外，飽和一元羧酸一般不發(fā)生脫羧反應(yīng)，但其鹽或羧酸中的α-碳原子上連有吸電子基時(shí)，受熱后可以脫羧。羧酸四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用COOHCOOH150℃CO2+HCOOH甲酸乙二酸COOHCOOHCH2CH3COOH+CO2△乙酸丙二酸有些二元羧酸加熱時(shí)容易發(fā)生脫羧。例如：羧酸四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用◆

羧酸的脫羧◆

α-氫原子的鹵代反應(yīng)羧基和羰基一樣，能使α—H活化，但羧基的致活作用比羰基小得多，α—?dú)潲u代要在光、碘、硫、紅磷等催化劑存在下進(jìn)行。此反應(yīng)可控制在生成一鹵、二鹵或多鹵代羧酸。例如：工業(yè)上利用此反應(yīng)，制取一氯乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸。CH3COOH+Cl2

CH2COOHCH—COOHCl—C—COOH光或PCl2Cl2光或P光或PClClClClCl一氯乙酸二氯乙酸三氯乙酸羧酸四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用

α-鹵代酸中的鹵原子，可發(fā)生取代反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)椤狢N、—NH2、—OH等，由此得到各種α-取代酸，也可以發(fā)生消除反應(yīng)而得到α、β、不飽和酸，所以在合成上很重要，如乙酸是制備農(nóng)藥樂果、生長剌激素2，4—D和4—碘苯氧基醋酸（增產(chǎn)靈）的原料。羧酸四、羧酸的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用有機(jī)化學(xué)第十章羧酸及其衍生物羧酸衍生物的命名學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握羧酸其衍生物的命名方法一、羧酸衍生物的命名羧酸衍生物主要是指羧基中的羥基被其他原子或基團(tuán)取代后所生成的化合物，重要的羧酸衍生物有酰鹵、酸酐、酯和酰胺等。羧酸分子中除去羧基中的羥基，剩下的部分叫?；?。羧酸衍生物則是酰基和其它基團(tuán)組成。?；拿前凑赵人岬拿Q叫“某?；保纾?/p>

叫乙?；；衔锝Y(jié)構(gòu)分解羧酸的衍生物◆酰鹵?；望u原子相連的化合物叫酰鹵

。其命名是在酰基的名稱后面加上鹵原子的名稱，稱為“某酰鹵”。例如：CH3

—C—BrO

—C—BrO苯甲酰溴CH

—C—ClOCH3—CH32—甲基丙酰氯乙酰溴羧酸的衍生物一、羧酸衍生物的命名◆酰胺?；桶被ā狽H2）相連的化合物叫酰胺

其命名是在酰基的名稱后面加上“胺”字，稱為“某酰胺”例如：CH3—CH2—C—NH2OO—C—NH2丙酰胺苯甲酰胺羧酸的衍生物一、羧酸衍生物的命名一、羧酸衍生物的命名酸酐酸酐是由?；王Ｑ趸噙B的化合物，它是由羧酸脫水得到的其命名是在相應(yīng)的羧酸名稱后加上“酐”字。例如：O—C—CH3OCH3—C—OO—C—CH2—CH3OCH3—C—OO—C—OO—C—乙酸酐（或簡(jiǎn)稱乙酐）乙丙酸酐（或簡(jiǎn)稱乙丙酐）苯甲酸酐（或簡(jiǎn)稱苯酐）羧酸的衍生物◆

酯?；屯檠趸噙B的化合物叫酯

。酯是由羧酸和醇（酚）脫水的產(chǎn)物。其命名是按照相應(yīng)的羧酸和醇或酚的名稱，稱為“某酸某酯”例如：H—C—OC2H5OCH—C—C—OCH3OCH3CH3—C—O—O苯甲酸乙酯—C—OC2H5乙酸苯酯α-甲基丙烯酸甲酯甲酸乙酯O羧酸的衍生物一、羧酸衍生物的命名根據(jù)本節(jié)課內(nèi)容命名下列化合物命名為習(xí)題命名為12有機(jī)化學(xué)第十章羧酸及其衍生物羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握羧酸重要衍生物的化學(xué)反應(yīng)及其應(yīng)用酰鹵、酸酐、酯和酰胺分子中都含有?；?，因而它們的性質(zhì)很相似，但由于與?；B接的基團(tuán)（或原子）不同，表現(xiàn)在性質(zhì)上也各有特殊性，它們的反應(yīng)活性也不一樣，反應(yīng)活性大小順序?yàn)椋乎｛u＞酸酐＞

酯＞

酰胺?；衔锝Y(jié)構(gòu)分解三、羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸的衍生物◆

水解反應(yīng)酰氯、酸酐、酯、酰胺都可以與水反應(yīng)，生成相應(yīng)的羧酸。R—C—ClO+HOH室溫R—C—OO—C—R′O+HOH煮沸NaOH2R—C—OHOR—C—OH+HClO（反應(yīng)迅速）反應(yīng)活性遞減R—C—O—R′O+HOHH+△或OH-，R—C—OH+R′OHOHClNaOHR—C—NH2O+HOH長時(shí)間回流R—C—OH+NH4ClOR—C—ONa+NH3O三、羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸的衍生物其中酰氯最易水解，如乙酰氯在潮濕的空氣中即可分解，放出氯化氫氣體立刻形成白色霧滴。酯的水解需加熱，并用堿作催化劑，酯的堿性水解又叫皂化反應(yīng)。三、羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸的衍生物酰氯、酸酐和酯都能與醇或酚反應(yīng)，生成酯。CH3—C—O+NaCl+H2OCH3—C—Cl+OH—O—NaOHO—乙酸苯酯O—C—R+H—O—R

〞OR—C—O+OR—C—OR〞R—C—OHO反應(yīng)活性遞減O—R′+H—O—R

〞R—C—O+R′OHOR—C—OR〞三、羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸的衍生物◆

醇解反應(yīng)酯與醇作用在鹽酸或醇鈉催化下，可生成另一種酯，該反應(yīng)稱為脂交換反應(yīng)，酯交換反應(yīng)是可逆的，它可用于從廉價(jià)易得的低級(jí)醇制取高級(jí)醇。例如：從白蠟（C25H51COOC26H53）與丙醇反應(yīng)制取C26H53OH。C25H51COOC26H53+C3H7OHH2SO4C25H51COOC3H7+C26H53OH三、羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸的衍生物◆

氨解反應(yīng)酰鹵、酸酐和酯與氨作用生成相應(yīng)的酰胺，酰胺的氨解比較困難，這是制備酰胺的重要方法。+HClCH3—C—Cl+OCH3—C—ONH2O—C—R+H—NH2OR—C—OOR—C—NH2R—C—+OHO反應(yīng)活性遞減O—R′+H—NH2R—C—O+R′—OHOR—C—NH2H—NH2三、羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)及應(yīng)用羧酸的衍生物羧酸衍生物的水解、醇解、和氨解反應(yīng)相當(dāng)于在水、醇、氨分子中引入?；?。凡向其他分子中引入?；脑噭┒冀絮；磻?yīng)。提供?；脑噭┙絮；噭?。由于酰鹵、酸酐