高中化学竞赛精品专题羧酸课件.ppt

关于高中化学竞赛精品专题羧酸第1页，此课件共30页哦一羧酸的分类、命名和制备一羧酸的分类、命名和制备（2）羧酸的定义和表示）羧酸的定义和表示 烃基与羧基相连形成的化合物叫羧酸。烃基与羧基相连形成的化合物叫羧酸。羧酸也可看作是烃分子羧酸也可看作是烃分子中的中的H被羧基被羧基取代后的生成物。因此，取代后的生成物。因此，羧基（羧基（COOH）就是羧酸的官能团。）就是羧酸的官能团。一元羧酸的表示为：一元羧酸的表示为：或或R-COOH 饱和饱和一元羧酸的通式：一元羧酸的通式：CnH2nO（1 1）羧酸在自然界的）羧酸在自然界的存在存在羧酸广泛存在于自然界中，与人类的生活密切相关。羧酸广泛存在于自然界中，与人类的生活密切相关。如：食用的醋是乙酸的水溶液。如：食用的醋是乙酸的水溶液。食用油和脂肪是高级脂肪酸的甘油酯。食用油和脂肪是高级脂肪酸的甘油酯。食品和饮料中的酸味剂如：柠檬酸、乳酸，防腐剂是苯甲酸、食品和饮料中的酸味剂如：柠檬酸、乳酸，防腐剂是苯甲酸、山梨酸及其盐。山梨酸及其盐。常用的肥皂是高级脂肪酸钠盐。常用的肥皂是高级脂肪酸钠盐。高分子行业高分子行业,绵纶、涤纶、不饱和树脂、增塑剂等都用到羧酸绵纶、涤纶、不饱和树脂、增塑剂等都用到羧酸。1、羧酸在自然界的存在和定义、羧酸在自然界的存在和定义第2页，此课件共30页哦2、羧酸的分类和命名、羧酸的分类和命名（1）羧酸的分类）羧酸的分类如：如：CH3CH2COOH 丙酸丙酸环己基甲酸环己基甲酸苯甲酸苯甲酸如：如：CH3CH2COOH 丙酸丙酸如：如：CH2=CH-COOH 丙烯酸丙烯酸如如：CH3COOH 乙酸乙酸如：如：CH2COOH CH2COOH 丁二酸丁二酸第3页，此课件共30页哦（2）羧酸的命名）羧酸的命名羧酸的命名分常用俗名和系统命名法羧酸的命名分常用俗名和系统命名法 俗称：俗称：因许多羧酸最初都是从天然物质中分离得到的，所以许多羧酸的俗因许多羧酸最初都是从天然物质中分离得到的，所以许多羧酸的俗名是根据它们的来源命名的。如：甲酸俗称蚁酸，乙酸俗称醋酸，苯甲名是根据它们的来源命名的。如：甲酸俗称蚁酸，乙酸俗称醋酸，苯甲酸俗称安息香酸，丁二酸俗称琥珀酸等。酸俗称安息香酸，丁二酸俗称琥珀酸等。系统命名法：系统命名法：与醇、醛相似。但在官能团优先顺序中羧基较优先，所与醇、醛相似。但在官能团优先顺序中羧基较优先，所以，在多官能团化合物中，是以羧酸为母体。如：以，在多官能团化合物中，是以羧酸为母体。如：第4页，此课件共30页哦多元羧酸的系统命名多元羧酸的系统命名 多元羧酸命名时，应选含有两个羧基的最长碳链作主链。多元羧酸命名时，应选含有两个羧基的最长碳链作主链。反丁烯二酸俗名富马酸反丁烯二酸俗名富马酸。第5页，此课件共30页哦芳香酸、脂环羧酸的系统命名芳香酸、脂环羧酸的系统命名 一般把芳香基和脂环基看作取代基，把开链的脂肪羧酸作一般把芳香基和脂环基看作取代基，把开链的脂肪羧酸作母体。母体。或或-萘乙酸萘乙酸第6页，此课件共30页哦（3）羧酸的制备）羧酸的制备烃的氧化烃的氧化第7页，此课件共30页哦醇、醛、酮的氧化醇、醛、酮的氧化氧化剂氧化剂 K2Cr2O7+H+，KMnO4+H+，CrO3+CH3COOH，工业上用催化空气氧化法。工业上用催化空气氧化法。选择性氧化选择性氧化第8页，此课件共30页哦 3.由腈水解由腈水解 4.由格氏试剂制备由格氏试剂制备OMgX第9页，此课件共30页哦二、羧酸的结构和物理性质二、羧酸的结构和物理性质1.1.沸点：沸点：比分子量相近的醇高。比分子量相近的醇高。如：甲酸如：甲酸100.7100.7，乙醇乙醇78.3 78.3，乙酸乙酸118 118，丙醇丙醇98 98 这是由于两分子羧酸之间能通过两个这是由于两分子羧酸之间能通过两个氢键缔合在一起，形成双分子缔合物。氢键缔合在一起，形成双分子缔合物。2.2.水中溶解度：水中溶解度：由于羧酸在水中能发生部分电离，是极性分子；而且与水由于羧酸在水中能发生部分电离，是极性分子；而且与水还能形成三种氢键，所以小分子还能形成三种氢键，所以小分子 的羧酸溶于水并电离。的羧酸溶于水并电离。1、物理性质、物理性质 低级脂肪酸是具有刺激性气味的液体，可溶于水。随着碳原子低级脂肪酸是具有刺激性气味的液体，可溶于水。随着碳原子数的增加，溶沸点升高，水中的溶解性逐步降低。如：高级脂肪酸数的增加，溶沸点升高，水中的溶解性逐步降低。如：高级脂肪酸为蜡状固体，没有酸味。而芳香羧酸是结晶的固体，在水中的溶解为蜡状固体，没有酸味。而芳香羧酸是结晶的固体，在水中的溶解度不大。度不大。第10页，此课件共30页哦2、羧酸的结构特点及对性质的影响、羧酸的结构特点及对性质的影响 X X射线衍射证明，甲酸中羰基的键长射线衍射证明，甲酸中羰基的键长123pm123pm长于正常的羰基长于正常的羰基122pm;C122pm;CO O的键长的键长131pm131pm小于醇中的小于醇中的 C CO O的键长的键长143pm143pm；在甲酸；在甲酸晶体中，两个碳氧键键长均为晶体中，两个碳氧键键长均为127pm127pm。原因的解释：原因的解释：第11页，此课件共30页哦结构对性质的影响结构对性质的影响根据羧基结构特点判断其主要部位的反应根据羧基结构特点判断其主要部位的反应第12页，此课件共30页哦1 1、酸性酸性 甲酸甲酸pKa=3.75 pKa=3.75 碳酸碳酸pKa=6.36pKa=6.36乙酸乙酸pKa=4.75 苯酚苯酚pKa=9.8（1）羧酸是弱酸，多数无取代基的一元羧酸羧酸是弱酸，多数无取代基的一元羧酸pKapKa在在4 45 5之间。向羧酸盐之间。向羧酸盐溶液中加入无机酸后，羧酸又可游离出来。可用于从有机溶剂中溶液中加入无机酸后，羧酸又可游离出来。可用于从有机溶剂中分离、分离、提纯羧酸。提纯羧酸。三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质讨论讨论（2 2）酸性：甲酸乙酸碳酸苯酚，所以可用于区别低级酸性：甲酸乙酸碳酸苯酚，所以可用于区别低级羧酸与苯酚，如：因羧酸与羧酸与苯酚，如：因羧酸与NaCO3和和NaHCO3反应并放出反应并放出CO2，苯酚不能与苯酚不能与NaHCO3反应，与两者都不会放出反应，与两者都不会放出CO2。CH3COOH+Zn （CH3COO）2Zn+H2第13页，此课件共30页哦（3 3）不同取代基的羧酸酸性强弱不同，见书）不同取代基的羧酸酸性强弱不同，见书P362P362表表12-812-8。分析原因分析原因 以结构以结构RCOOH表示一元羧酸，表示一元羧酸，“R”表示与羧基直接相连的基团表示与羧基直接相连的基团1 1、一般来说，烃基、一般来说，烃基“R”含碳数目越多酸性减弱。含碳数目越多酸性减弱。2.“2.“R”是吸电子基团使酸性增大。是吸电子基团使酸性增大。3.3.“R”中吸电子基团（如卤素）离中吸电子基团（如卤素）离COOH越近越近，卤素越多酸性越，卤素越多酸性越强。卤素中的吸电子能力：强。卤素中的吸电子能力：FClBrI。4.4.给电子基使酸性降低。给电子基使酸性降低。如：HCOOHCH3COOHCH3CH2COOH CH3COOH第14页，此课件共30页哦二元羧酸的两个羧基相距越近，相互吸电子的结果使酸性增强。二元羧酸的两个羧基相距越近，相互吸电子的结果使酸性增强。芳香羧酸中，一般给电子基使酸性降低，吸电子基使酸性增加。芳香羧酸中，一般给电子基使酸性降低，吸电子基使酸性增加。酸性由大到小的顺序为:_练习：练习：判断下列羧酸酸性的强弱判断下列羧酸酸性的强弱3 2 5 1 4第15页，此课件共30页哦 一些常见羧酸的一些常见羧酸的pKa pKapKapKapKapKapKa第16页，此课件共30页哦pKapKapKa1pKa2第17页，此课件共30页哦2 2、羟基被取代、羟基被取代 (羧酸衍生物的生成）羧酸衍生物羧酸衍生物羧基中的羟基被其它的原子或原子团取代后的生成羧基中的羟基被其它的原子或原子团取代后的生成物称作羧酸的衍生物。物称作羧酸的衍生物。在酸、碱等催化在酸、碱等催化+作用下，羧酸可以与醇、三卤化磷、五卤化磷、作用下，羧酸可以与醇、三卤化磷、五卤化磷、氨等物质反应，生成酯、酰卤和酰胺。可表示为：氨等物质反应，生成酯、酰卤和酰胺。可表示为：第18页，此课件共30页哦(1)酰氯的生成酰氯的生成由羧酸制取酰氯主要有三种方法由羧酸制取酰氯主要有三种方法SOCl2：3H3PO3 第19页，此课件共30页哦(2)酸酐的生成酸酐的生成 二分子羧酸或二元羧酸脱掉一分子水生成对应的酸酐。二分子羧酸或二元羧酸脱掉一分子水生成对应的酸酐。在酸酐中，当在酸酐中，当RR时为单酐；当时为单酐；当R R时为混酐。时为混酐。酸酐生成的方法：酸酐生成的方法：脱水法脱水法 第20页，此课件共30页哦 但是，己二酸和庚二酸加热时既脱水又脱羧生成环酮。反应：但是，己二酸和庚二酸加热时既脱水又脱羧生成环酮。反应：酰氯法酰氯法第21页，此课件共30页哦(3)酯的生成酯化反应酯的生成酯化反应 在强酸催化下，羧酸与醇反应脱掉一分子水生成酯的反应称在强酸催化下，羧酸与醇反应脱掉一分子水生成酯的反应称酯酯化反应化反应。如：。如：酯化反应通常用浓硫酸和边反应边蒸出反应生成物的方法提酯化反应通常用浓硫酸和边反应边蒸出反应生成物的方法提高反应的转化率。用饱和高反应的转化率。用饱和NaHCO3吸收产物提高产物的纯度。吸收产物提高产物的纯度。饱和饱和 Na2CO3 溶液的作用：溶液的作用：冷凝冷凝吸收乙酸、乙醇。吸收乙酸、乙醇。降低降低酯在水中溶解酯在水中溶解度使酯分层析出度使酯分层析出。提纯乙提纯乙酸乙酯酸乙酯乙酸乙酯的实验室制法乙酸乙酯的实验室制法COOHCH3+H-O-CH2CH318COOCH2CH3+H2O CH318浓浓H2SO4酯化反应是酯化反应是酸脱羟基醇脱氢酸脱羟基醇脱氢。第22页，此课件共30页哦多元酸的酯化反应多元酸的酯化反应成环反应成环反应CH3-CH-COOHOH浓硫酸浓硫酸练习：试写出乳酸二分子反应，成环反应，形成高聚物的反应练习：试写出乳酸二分子反应，成环反应，形成高聚物的反应 形成高分子化合物形成高分子化合物 O O O O nHO-C-C-OH+nHO-CH2CH2-OH C-C-O-CH2CH2-On+2nH2O催化剂催化剂二分子的反应：二分子的反应：HOOC-COOH+HO-CH2CH2-OH +2H2O第23页，此课件共30页哦(4)酰胺的生成酰胺的生成氨或碳酸盐法：氨或碳酸盐法：反应先生成铵盐再受热分解得到酰胺反应先生成铵盐再受热分解得到酰胺第24页，此课件共30页哦3.脱羧反应脱羧反应一定条件下，羧酸失去羧基的反应叫一定条件下，羧酸失去羧基的反应叫脱羧反应脱羧反应。(1)碱石灰法碱石灰法 对于长碳链的羧酸由于副反应较多，无制备意义。对于长碳链的羧酸由于副反应较多，无制备意义。(2)如果羧酸的如果羧酸的 C上连有较强的吸电子基时上连有较强的吸电子基时，由于诱导效应，不稳定，由于诱导效应，不稳定，则则易加热脱羧易加热脱羧。如：。如：第25页，此课件共30页哦4.H的取代反应的取代反应 在羧基中，由于在羧基中，由于 超共轭效应，使羰基的吸电子能力降超共轭效应，使羰基的吸电子能力降 低，低，H的活性也比醛、酮的小。的活性也比醛、酮的小。故在乙酸中，虽含有甲基羰基结构，但却不能发生卤仿反应，故在乙酸中，虽含有甲基羰基结构，但却不能发生卤仿反应，只能在少量磷或卤化磷催化下发生只能在少量磷或卤化磷催化下发生 H的取代反应。的取代反应。如：如：其中一氯代反应应用最广，可以合成其它有机物。如：其中一氯代反应应用最广，可以合成其它有机物。如：R-CHCOOH ClNH3Na2CO3/NaCNR-CHCOOH NH2R-CHCOOH CN第26页，此课件共30页哦四、几种四、几种 重要的羧酸重要的羧酸 1、甲酸（俗称蚁酸）：、甲酸（俗称蚁酸）：HCOOH 由于甲酸分子中同时具有醛基和羧基，所以同时具有醛和羧由于甲酸分子中同时具有醛基和羧基，所以同时具有醛和羧 酸的性质。如能被托伦斯试剂、费林试剂氧化，能被酸的性质。如能被托伦斯试剂、费林试剂氧化，能被KMnO4氧化氧化 生成生成CO2和和H2O；也能发生酯化反应等。；也能发生酯化反应等。COOHH2+HO-CH2HO-CH2浓浓H2SO4+2H2OOC O-CH2HCOO-CH2H二甲酸乙二酯二甲酸乙二酯如：如：第27页，此课件共30页哦 2、乙二酸（草酸）、乙二酸（草酸）HOOC-COOH pKa11.23，中强酸接近于强酸，比甲酸和其它二元酸都强。，中强酸接近于强酸，比甲酸和其它二元酸都强。不稳定性不稳定性，加热到，加热到150以上即分解脱羧。以上即分解脱羧。比较其它二元酸的加热分解方式：比较其它二元酸的加热分解方式：丙二酸、丁二酸、戊二酸的受热分解丙二酸、丁二酸、戊二酸的受热分解己二酸和庚二酸加热是脱水、脱羧。己二酸和庚二酸加热是脱水、脱羧。第28页，此课件共30页哦己二酸是合成己二酸是合成“尼龙尼龙66”66”的原料。的原料。3、苯甲酸：、苯甲酸：或或 C6H5COOH 俗称安息香酸。俗称安息香酸。白色针状晶体，白色针状晶体，酸性比乙酸强但比甲酸弱。酸性比乙酸强但比甲酸弱。常用于作食品防腐剂和制取香料。常用于作食品防腐剂和制取香料。二元羧酸受热分解的一般规律：二元羧酸受热分解的一般规律：乙二酸、丙二酸脱羧；乙二酸、丙二酸脱羧；丁二酸、戊二酸脱水丁二酸、戊二酸脱水 己二酸、庚二酸即脱羧又脱水己二酸、庚二酸即脱羧又脱水 庚二酸以上的二元羧酸脱水并生成高分子链状缩合酸酐庚二酸以上的二元羧酸脱水并生成高分子链状缩合酸酐COOH第29页，此课件共30页哦感感谢谢大大家家观观看看第30页，此课件共30页哦