羧酸及取代羧酸 (2)课件.ppt

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1、关于羧酸及取代羧酸(2)现在学习的是第1页，共38页 分子中含有羧基分子中含有羧基（COOH）的有机物称为的有机物称为羧酸羧酸,或或烃烃分子中的氢原子被羧基分子中的氢原子被羧基（COOH）所取代的化合物。所取代的化合物。羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代后羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代后的化合物，称为的化合物，称为取代羧酸取代羧酸。概述概述 羧酸和取代羧酸广泛存在于生物体内羧酸和取代羧酸广泛存在于生物体内.如氨基酸如氨基酸,尿酸尿酸,胆汁酸胆汁酸,脂肪酸脂肪酸,丙酮酸丙酮酸.第十章第十章 羧酸和取代羧酸羧酸和取代羧酸现在学习的是第2页，共38页现在学习的是第3页，共

2、38页一、羧酸的结构、分类和命名一、羧酸的结构、分类和命名（一）（一）羧酸的结构羧酸的结构1 羧羧 酸酸p-p-共轭共轭123pm(较正较正常羰基键长常羰基键长122pm略长略长)136pm(较醇中较醇中的的CO单键键单键键长长143pm短短)现在学习的是第4页，共38页-127pm负电荷完全均等地分布在负电荷完全均等地分布在OCO链上，即两个链上，即两个CO键键键键长完全平均化，长完全平均化，羧酸负离子羧酸负离子（一）（一）羧酸的结构羧酸的结构现在学习的是第5页，共38页（二）羧酸的分类（二）羧酸的分类脂肪羧酸脂肪羧酸按烃按烃基分基分芳香羧酸：芳香羧酸：Ar-COOH饱和羧酸饱和羧酸：CH3

3、COOH不饱和羧酸：不饱和羧酸：CH2=CH-COOH按羧基数按羧基数目分目分一元羧酸一元羧酸：CH3COOH二元羧酸：二元羧酸：多元羧酸：多元羧酸：COOHCOOHCOOHCOOHHO-C-COOH脂环羧酸脂环羧酸一、羧酸的结构、分类和命名一、羧酸的结构、分类和命名现在学习的是第6页，共38页选含有羧基的最长碳链为主链，根据主链的碳原子选含有羧基的最长碳链为主链，根据主链的碳原子数目称为某酸，编号从羧基开始。数目称为某酸，编号从羧基开始。3-甲基丁酸甲基丁酸-甲基丁酸甲基丁酸3-methylbutanoic acid丁二酸丁二酸 琥珀酸琥珀酸butandioic acid succinic

4、acid（三）羧酸的命名（三）羧酸的命名.系统命名法系统命名法一、羧酸的结构、分类和命名一、羧酸的结构、分类和命名现在学习的是第7页，共38页2-萘乙酸萘乙酸2-naphthylacetic acid3-环己基丁酸环己基丁酸3-cyclohexylbutanoic acid苯甲酸苯甲酸安息香酸安息香酸 benzoic acid顺丁烯二酸顺丁烯二酸马来酸马来酸cis-2-butendioic acid maleic acid.系统命名法系统命名法现在学习的是第8页，共38页一元酸一元酸 系统命名系统命名 俗俗 名名 HCOOH 甲酸甲酸 蚁酸蚁酸CH3COOH 乙酸乙酸 醋酸醋酸CH3CH2CO

5、OH 丙酸丙酸 初油酸初油酸CH3CH2CH2COOH 丁酸丁酸 酪酸酪酸CH3(CH2)14COOH 十六酸十六酸 软软脂酸脂酸CH3(CH2)16COOH 十八酸十八酸 硬脂酸硬脂酸HOOCCOOH 乙二酸乙二酸 草酸草酸HOOCCH2COOH 丙二酸丙二酸 缩苹果酸缩苹果酸HOOC(CH2)2COOH 丁二酸丁二酸 琥珀酸琥珀酸(Z)-HOOCCH=CHCOOH 顺丁烯二酸顺丁烯二酸 马来酸马来酸(E)-HOOCCH=CHCOOH 反丁烯二酸反丁烯二酸 富马酸富马酸(延胡索酸）延胡索酸）.羧酸的俗名羧酸的俗名（三）羧酸的命名（三）羧酸的命名现在学习的是第9页，共38页二、羧酸的物理性质二

6、、羧酸的物理性质 羧酸是极性分子，能与水形成氢键，故低级一元酸可羧酸是极性分子，能与水形成氢键，故低级一元酸可与水互溶，与水互溶，但随但随M，在，在水中的溶解度水中的溶解度，从正戊酸开始在水中的溶解度只有从正戊酸开始在水中的溶解度只有3.7%，C10的羧酸不溶于水。的羧酸不溶于水。b.p：羧酸羧酸 M 相同的相同的醇醇。m.p：随随M呈锯齿形上升。呈锯齿形上升。偶数碳原子偶数碳原子羧酸的羧酸的m.p相邻两个同相邻两个同系物的系物的m.p。1 羧羧 酸酸现在学习的是第10页，共38页三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质 -活泼活泼活泼活泼HH的反应的反应的反应的反应酸性酸性酸性酸性羟基被取代，生

7、成羟基被取代，生成羟基被取代，生成羟基被取代，生成羧酸衍生物羧酸衍生物羧酸衍生物羧酸衍生物脱羧反应脱羧反应1 羧羧 酸酸现在学习的是第11页，共38页（一）（一）羧酸的酸性与成盐羧酸的酸性与成盐 羧酸的酸性比水、醇强，甚至比碳酸的酸性还要强。羧酸的酸性比水、醇强，甚至比碳酸的酸性还要强。三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质现在学习的是第12页，共38页1.取代基对羧酸酸性的影响取代基对羧酸酸性的影响 电子效应的影响电子效应的影响电子效应的影响电子效应的影响：取代基的取代基的取代基的取代基的电负性、数量、电负性、数量、电负性、数量、电负性、数量、与与与与-COOH-COOH的距离的距离的距离的距

8、离对羧基酸性对羧基酸性对羧基酸性对羧基酸性的影响的影响的影响的影响 HCOOH CHCOOH C6 6HH5 5-COOH CH-COOH CH3 3COOHCOOH p pk ka a 3.37 4.20 4.73 3.37 4.20 4.73（一）（一）羧酸的酸性与成盐羧酸的酸性与成盐pKa 2.84 4.06 4.52现在学习的是第13页，共38页立体效应对羧酸的酸性影响立体效应对羧酸的酸性影响立体效应对羧酸的酸性影响立体效应对羧酸的酸性影响OHOOHOHCOOHOHCOOHpka 2.98 4.08 4.57pKa 2.21 3.4 3.4邻位取代邻位取代苯甲酸的苯甲酸的酸性比对酸性比

9、对位和间位位和间位强强,与取代与取代基的类型基的类型无关无关？1.取代基对羧酸酸性的影响取代基对羧酸酸性的影响COOHNO2COOHNO2COOHNO2羟基处于羧基的邻位，由于空间拥挤，在一定程度上使羧羟基处于羧基的邻位，由于空间拥挤，在一定程度上使羧基与苯环不能共平面，削弱了共轭效应，因而减少了苯环上的基与苯环不能共平面，削弱了共轭效应，因而减少了苯环上的电子云向羧基转移，使羧基酸性增强。这种现象，叫做电子云向羧基转移，使羧基酸性增强。这种现象，叫做邻位邻位效应效应。现在学习的是第14页，共38页二元羧酸的酸性与二元羧酸的酸性与2个羧基的距离有关。个羧基的距离有关。草酸草酸丙二酸丙二酸丁二酸

10、丁二酸戊二酸戊二酸己二酸己二酸 但由于离解是分步进行的，第一步电离要受另一个羧基的但由于离解是分步进行的，第一步电离要受另一个羧基的-I效应，效应，故第一步容易电离，但电离后羧基负离子对第二个羧基有故第一步容易电离，但电离后羧基负离子对第二个羧基有+I效应，效应，因此第二步电离比较困难。因此第二步电离比较困难。故：故：pka2 pka11.取代基对羧酸酸性的影响取代基对羧酸酸性的影响现在学习的是第15页，共38页 应用：用于分离、鉴别应用：用于分离、鉴别。2.成成盐盐羧酸的羧酸的酸性比酸性比碳酸强碳酸强（一）（一）羧酸的酸性与成盐羧酸的酸性与成盐现在学习的是第16页，共38页 医药工业上常将水

11、溶性差又含有羧基的药物转变成易溶于水的碱金属盐，医药工业上常将水溶性差又含有羧基的药物转变成易溶于水的碱金属盐，以增加其水溶性。如：以增加其水溶性。如：-内酰胺抗生素内酰胺抗生素（青霉素钠青霉素钠、青霉素钾青霉素钾）、）、头孢菌头孢菌素素等。等。青霉素青霉素G钠钠2.成成 盐盐现在学习的是第17页，共38页（二）（二）羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成 1.酰卤的生成酰卤的生成 2.酸酐的生成酸酐的生成酐键酐键三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质现在学习的是第18页，共38页 3.酯的生成酯的生成 4.酰胺的生成酰胺的生成伯醇伯醇和和绝大多数仲绝大多数仲醇醇醇脱醇脱氢氢；叔醇叔醇脱脱羟基羟基酯键

12、酯键酰胺键酰胺键（二）（二）羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成现在学习的是第19页，共38页（三）（三）乙二酸及丙二酸的脱羧反应乙二酸及丙二酸的脱羧反应脱羧反应：羧酸失去羧基放出CO2的反应三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质现在学习的是第20页，共38页2 取代羧酸取代羧酸 羧酸分子中羧酸分子中烃基部分的氢原子烃基部分的氢原子被其它原子或原子被其它原子或原子团取代的化合物团取代的化合物称称取代羧酸取代羧酸。取代酸按取代基的种类分为取代酸按取代基的种类分为卤代酸卤代酸、羟基酸、羰羟基酸、羰基酸和氨基酸基酸和氨基酸等。等。现在学习的是第21页，共38页一、羟基酸一、羟基酸 羧酸分子中羧酸分子中，烃

13、基上的氢原子，烃基上的氢原子 被羟基取代后的生成被羟基取代后的生成物，叫做物，叫做羟基酸羟基酸(hydroxyl acid)。2 取代羧酸取代羧酸现在学习的是第22页，共38页（一）（一）命名命名1、醇酸的命名、醇酸的命名 醇酸的系统命名法，是以羧酸作为母体，羟基为取代基，醇酸的系统命名法，是以羧酸作为母体，羟基为取代基，并用阿拉伯数字或希腊字母并用阿拉伯数字或希腊字母、等标明羟基的等标明羟基的位置。有些醇酸则位置。有些醇酸则多用俗名多用俗名。一、羟基酸一、羟基酸现在学习的是第23页，共38页1、醇酸的命名、醇酸的命名现在学习的是第24页，共38页 酚酸的命名，是以芳香羧酸为母体，并根据羟基在

14、酚酸的命名，是以芳香羧酸为母体，并根据羟基在芳环上的位置，给出相应的名称。芳环上的位置，给出相应的名称。2、酚酸的命名、酚酸的命名（一）（一）命名命名现在学习的是第25页，共38页（二）（二）物理性质物理性质 醇酸多为固体，在水中的醇酸多为固体，在水中的溶解度溶解度较同数碳原子的醇较同数碳原子的醇和酸要和酸要大大，低级的羟基酸可与水混溶，低级的羟基酸可与水混溶，熔、沸点熔、沸点都比都比相应的羧酸相应的羧酸高高。多数醇酸。多数醇酸具有旋光性。具有旋光性。一、羟基酸一、羟基酸现在学习的是第26页，共38页1、羟基酸的酸性、羟基酸的酸性 醇酸中羟基离羧基越近，酸性增加越大；反之，酸醇酸中羟基离羧基越

15、近，酸性增加越大；反之，酸性增加就越小，甚至无影响。性增加就越小，甚至无影响。（三）化学性质（三）化学性质 羟基酸具有羟基酸具有羟基和羧基的通性羟基和羧基的通性同时，由于羟基和同时，由于羟基和羧基的相互影响，羧基的相互影响，羟基酸还具有一些特殊的性质羟基酸还具有一些特殊的性质。CH2COOHOHCH3CHCOOHOHCH2CH2COOHOHCH3CH2COOHpKa 3.83 3.87 4.51 4.88一、羟基酸一、羟基酸酸性顺序：酸性顺序：pKa 3.00 4.17 4.54COOHOHCOOHOHCOOH(1)(2)(3)现在学习的是第27页，共38页2、醇酸的氧化反应、醇酸的氧化反应

16、稀硝酸稀硝酸一般不能氧化醇，但却一般不能氧化醇，但却能氧化醇酸能氧化醇酸而生成醛酸、而生成醛酸、酮酸或二元羧酸酮酸或二元羧酸。Tollens 试剂不与醇反应，但却能将试剂不与醇反应，但却能将-羟基酸羟基酸氧化成氧化成-酮酸。酮酸。（三）羟基酸的化学性质（三）羟基酸的化学性质现在学习的是第28页，共38页3、醇酸的脱水反应、醇酸的脱水反应 羟基酸分子间脱水羟基酸分子间脱水 -羟基酸分子内脱水羟基酸分子内脱水分子间的交分子间的交叉脱水叉脱水交酯交酯（三）羟基酸的化学性质（三）羟基酸的化学性质现在学习的是第29页，共38页-和和-羟基酸分子内脱水得羟基酸分子内脱水得内酯内酯-丁内酯-戊内酯3、醇酸的

17、脱水反应、醇酸的脱水反应现在学习的是第30页，共38页 4、酚酸的脱羧反应、酚酸的脱羧反应 羟基在羧基的邻位或对位的酚酸，加热至熔点以上时，羟基在羧基的邻位或对位的酚酸，加热至熔点以上时，便发生分解反应，生成相应的酚和二氧化碳便发生分解反应，生成相应的酚和二氧化碳。（三）羟基酸的化学性质（三）羟基酸的化学性质现在学习的是第31页，共38页二、酮酸二、酮酸 脂肪羧酸分子中的烃基上的氢被氧原子替代后的物质叫脂肪羧酸分子中的烃基上的氢被氧原子替代后的物质叫氧代羧酸氧代羧酸，包括包括醛酸醛酸和和酮酸酮酸 根据酮基和羧基相对位置的不同根据酮基和羧基相对位置的不同，酮酸分为，酮酸分为、酮酸。酮酸。由于糖、

18、由于糖、脂肪和蛋白质在体内代谢主脂肪和蛋白质在体内代谢主要产生要产生-酮酸和酮酸和-酮酸，因此它们尤为重要。酮酸，因此它们尤为重要。2 取代羧酸取代羧酸现在学习的是第32页，共38页（一）（一）酮酸的命名酮酸的命名 酮酸的命名，也是以羧酸为母体，酮基作取代基，叫酮酸的命名，也是以羧酸为母体，酮基作取代基，叫某酮酸某酮酸。酮基的位置，习惯上多用。酮基的位置，习惯上多用希腊字母希腊字母标明。标明。二、酮酸二、酮酸现在学习的是第33页，共38页（二）（二）酮酸的化学性质酮酸的化学性质二、酮酸二、酮酸1 酸性酸性 由于羰基氧原子的吸电子能力强于羟基，因此由于羰基氧原子的吸电子能力强于羟基，因此酮酸的酮

19、酸的酸性强于相应的醇酸酸性强于相应的醇酸，更强于相应的羧酸，更强于相应的羧酸。现在学习的是第34页，共38页.-酮酸的脱羧反应酮酸的脱羧反应（二）（二）酮酸的化学性质酮酸的化学性质.-酮酸的脱羧反应酮酸的脱羧反应由于生成物为酮类，故又称为由于生成物为酮类，故又称为酮式分解酮式分解。ONaOHCH3CH2CCH2COOHCH3CH2COONa+CH3COONa酸式分解酸式分解2 脱羧反应脱羧反应现在学习的是第35页，共38页 反应的机理反应的机理 由于由于-酮酸分子中的酮基氧原子的吸电子诱导效应（酮酸分子中的酮基氧原子的吸电子诱导效应（-I 效应），以及酮基氧原子与羧基中的氢原子形成分子内氢效应），以及酮基氧原子与羧基中的氢原子形成分子内氢键。当分子受热时，即发生脱羧反应，形成烯醇式中间体，键。当分子受热时，即发生脱羧反应，形成烯醇式中间体，然后分子进行重排而得到酮。然后分子进行重排而得到酮。.-酮酸的脱羧反应酮酸的脱羧反应现在学习的是第36页，共38页【本章重点本章重点】1.羧酸和取代羧酸的结构和命名羧酸和取代羧酸的结构和命名俗名俗名。2.羧酸和取代羧酸的化学性质羧酸和取代羧酸的化学性质酸性、羧酸衍酸性、羧酸衍生物的生成、脱羧反应及脱水反应等。生物的生成、脱羧反应及脱水反应等。现在学习的是第37页，共38页感谢大家观看现在学习的是第38页，共38页