羧酸的物理质.ppt

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1、羧酸的物理质 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望羧酸的物理性质羧酸的物理性质硝基化合物、胺硝基化合物、胺酰卤、酸酐、酯、酰胺酰卤、酸酐、酯、酰胺1.醇醇2.酚酚3.醚醚4.醛、酮醛、酮CH CHCH2OH HOCH3OCH3O分子中含有分子中含有(-OH,hydroxy group)的化合物称为醇或酚的化合物称为醇或酚羟基和脂肪族碳链直接相连的化合物称为醇醇的基本结构：甲醇的结构：甲醇的结构：醇醇的的物物理理性性质质1、低级醇为具有酒味的无色液体，正十

2、二醇以上为固体。直链饱、低级醇为具有酒味的无色液体，正十二醇以上为固体。直链饱和一元醇的沸点比相应的烃高得多。和一元醇的沸点比相应的烃高得多。2、低级醇（如甲醇、乙醇、丙醇）在常温下能与水混溶，随碳原、低级醇（如甲醇、乙醇、丙醇）在常温下能与水混溶，随碳原子数增加，溶解度逐渐降低。高级醇和烷烃相似，不溶于水，可子数增加，溶解度逐渐降低。高级醇和烷烃相似，不溶于水，可溶于某些烃类（如石油醚）溶剂。溶于某些烃类（如石油醚）溶剂。3、脂肪醇的相对密度大于烷烃，但小于、脂肪醇的相对密度大于烷烃，但小于1。芳香醇的相对密度大。芳香醇的相对密度大于于1。烃类分子都是非极性或近似于非极性的化合物，而醇分烃类

3、分子都是非极性或近似于非极性的化合物，而醇分子中的子中的CO和和OH键都是极性键，易形成氢键，沸点较高。键都是极性键，易形成氢键，沸点较高。分子间氢键具体如下：具体如下：氢键的影响：氢键的影响：醇在物理性质上的特点，主要是由分子中的羟基引起的。如下：醇的沸点醇的沸点：5、醇的溶解度：、醇的溶解度：甲、乙、丙醇与水以任意比混溶甲、乙、丙醇与水以任意比混溶（与水形成氢键的原因）；（与水形成氢键的原因）；C4以上则随着碳以上则随着碳链的增长溶解度减小（烃基增大，其遮蔽作用增大，阻碍了醇羟基与水形成链的增长溶解度减小（烃基增大，其遮蔽作用增大，阻碍了醇羟基与水形成氢键）；氢键）；分子中羟基越多，在水中

4、的溶解度越大，沸点越高。分子中羟基越多，在水中的溶解度越大，沸点越高。如乙二醇如乙二醇（bp=197）、丙三醇（）、丙三醇（bp=290）可与水混溶。）可与水混溶。酚酚的的物物理理性性质质羟基直接和芳环相连的化合物称为酚羟基直接和芳环相连的化合物称为酚各种酚：各种酚：对苯二酚对苯二酚（1，4-苯二酚）苯二酚）均苯三酚均苯三酚（1，3，5-苯三酚）苯三酚）对甲苯酚对甲苯酚2，4，6-三硝基苯酚三硝基苯酚-萘酚萘酚邻羟基苯甲酸邻羟基苯甲酸酚的结构酚的结构：P-共轭体系共轭体系氧原子上电子密度向苯环偏移氧原子上电子密度向苯环偏移 氧吸氧吸引引OH成键电子的能力成键电子的能力 OH键极性键极性 给出质

5、子的能力给出质子的能力 p 共轭的共轭的+C效应效应CO键极键极性性 OH被取代能力被取代能力，苯环亲电取代反，苯环亲电取代反应活性应活性 p 共轭共轭酚这种特殊的烯醇式酚这种特殊的烯醇式结构稳定性结构稳定性大多数酚为固体，少数烷基酚为高沸点液体。酚微溶或不溶于水，而易大多数酚为固体，少数烷基酚为高沸点液体。酚微溶或不溶于水，而易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。随着羟基数目增多，多元酚在水中的溶解溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。随着羟基数目增多，多元酚在水中的溶解度增大。纯净的酚是无色的，但酚羟基容易被空气中的氧缓慢氧化而带度增大。纯净的酚是无色的，但酚羟基容易被空气中的氧缓慢氧化而带有不同程度的黄色或红

6、色有不同程度的黄色或红色酚分子间能形成氢键，分子有极性，能与水分子形成氢键。所以酚分子间能形成氢键，分子有极性，能与水分子形成氢键。所以m.p.，b.p.，在水中的溶解度，在水中的溶解度S均大于相应的芳烃，且随酚羟基数目的增多均大于相应的芳烃，且随酚羟基数目的增多而增大。而增大。邻硝基苯酚的邻硝基苯酚的 m.p.，b.p.，在水中的溶解度，在水中的溶解度S均低于同分异构体对硝均低于同分异构体对硝基苯酚，这是因为邻硝基苯酚形成分子内氢键，而对硝基苯酚则形成分基苯酚，这是因为邻硝基苯酚形成分子内氢键，而对硝基苯酚则形成分子间氢键，所以前者分子间作用力小于后者。子间氢键，所以前者分子间作用力小于后者

7、。邻硝基苯酚，通过分邻硝基苯酚，通过分子内氢键形成六元螯子内氢键形成六元螯合物，沸点低合物，沸点低。对硝基苯酚，通过对硝基苯酚，通过分子间氢键形成缔分子间氢键形成缔合分子，沸点高。合分子，沸点高。醚醚的的物物理理性性质质甲醚的结构：结构：醚的醚的4点物理性质：点物理性质：1、极性大小导致：沸点低于、极性大小导致：沸点低于 醇，芳醚的沸点较高。醇，芳醚的沸点较高。2、无分子间氢键，沸点与烃、无分子间氢键，沸点与烃相近，液态醚有挥发性，易燃易相近，液态醚有挥发性，易燃易爆。爆。3、脂肪醚的水溶性不好，但、脂肪醚的水溶性不好，但全溶于水可与水形成氢键全溶于水可与水形成氢键4、IR谱谱 C-O 105

8、01300cm-1 1HNMR谱谱=3.5 0，分子有极性，但分子间不能缔合，所以沸点与相对分子质量相当，分子有极性，但分子间不能缔合，所以沸点与相对分子质量相当的烃接近。与水分子间能形成氢键，在水中的溶解度与相对分子质量相的烃接近。与水分子间能形成氢键，在水中的溶解度与相对分子质量相当的醇接近。当的醇接近。醚一般微溶于水，易溶于有机溶剂。由于醚的化学性质不活泼，因此是醚一般微溶于水，易溶于有机溶剂。由于醚的化学性质不活泼，因此是良好的溶剂，常用来提取有机物或作有机反应的溶剂。良好的溶剂，常用来提取有机物或作有机反应的溶剂。例如：例如：b.p.()CH3(CH2)5OH 157CH3O(CH2

9、)4CH3 100 CH3(CH2)5CH3 98 S(g/100gH2O)CH3(CH2)3OH 7.9 CH3 CH2 OCH2CH3 7.5物理性质物理性质部分醛和、酮物理性质分类分类：根据烃基的不同，可将醛、酮分为：根据烃基的不同，可将醛、酮分为：脂肪族醛、酮，芳香族醛、酮；脂肪族醛、酮，芳香族醛、酮；饱和醛、酮，不饱和醛、酮；饱和醛、酮，不饱和醛、酮；根据醛、酮分子中羰基的个数，可分为：根据醛、酮分子中羰基的个数，可分为：一元醛、酮，二元醛、酮等；一元醛、酮，二元醛、酮等；根据酮羰基所连的两个烃基是否相同，分为：根据酮羰基所连的两个烃基是否相同，分为：单酮，混酮。单酮，混酮。物态物态

10、：CH2O为气体；为气体；C2C12醛、酮为液体；醛、酮为液体；C13以上醛、酮为固体。以上醛、酮为固体。沸点沸点：与分子量相近的醇、醚、烃相比，有：与分子量相近的醇、醚、烃相比，有b.p：醇醛、酮醚烃。：醇醛、酮醚烃。原因原因：a.醇分子间可形成氢键，而醛、酮分子间不能形成氢键；醇分子间可形成氢键，而醛、酮分子间不能形成氢键；b.醛、酮的偶极矩大于醚、烃的偶极矩：醛、酮的偶极矩大于醚、烃的偶极矩：溶解度溶解度：与醇相似。低级醛、酮可溶于水；高级醛、酮不溶于水。：与醇相似。低级醛、酮可溶于水；高级醛、酮不溶于水。因为醇、醛、酮都可与水形成氢键：因为醇、醛、酮都可与水形成氢键：光谱性质光谱性质

11、IR：C=O 17001740cm1 羰基的伸缩振动吸收峰。羰基的伸缩振动吸收峰。NMR：CHO 醛质子醛质子约约10附近。附近。CO：16801850cm-1（很强峰）；（很强峰）；注意：丙酮的注意：丙酮的CO为为1715 cm-1，乙醛的，乙醛的CO为为1730 cm-1。CH（醛）（醛）：2720cm-1（中等强度尖峰）。（中等强度尖峰）。讨论：讨论：不同羰基的大致吸收位置：不同羰基的大致吸收位置：IR光谱光谱：I效应、环张力等使CO波数升高；共轭效应使CO波数波数降低 例例1：正辛醛的红外光谱正辛醛的红外光谱 例例2：苯乙酮的红外光谱苯乙酮的红外光谱 沸点沸点：与分子量相近的醇、醚、烃

12、相比，有：与分子量相近的醇、醚、烃相比，有b.p：醇醛、酮醚烃。：醇醛、酮醚烃。因为羰基的极性，醛和酮是极性化合物，因此分子间产生偶极因为羰基的极性，醛和酮是极性化合物，因此分子间产生偶极-偶极吸偶极吸引力。引力。沸点沸点:(1)比相应分子量的非极性烷烃要高。比相应分子量的非极性烷烃要高。(2)比相应分子量的醇要低。这是由于偶极比相应分子量的醇要低。这是由于偶极-偶偶 极的静电吸引力没有氢键强。例如：极的静电吸引力没有氢键强。例如：CH3CH2CH2CH3CH3CH2CHOCH3COCH3CH3CH2CH2OH分子量58585860沸 点-0.548.856.197.2羧酸的物理性质羧酸的物理

13、性质1、状态：、状态：C1C3 有刺激性酸味的液体，溶于水。有刺激性酸味的液体，溶于水。C4C9 有不愉快的臭味（丁酸为脚臭味），有不愉快的臭味（丁酸为脚臭味），难溶于水。难溶于水。C9 腊状固体，挥发性较低，无气味。腊状固体，挥发性较低，无气味。2、沸点：、沸点：二聚体的形式存在二聚体的形式存在 羧酸是极性化合物，其沸点比相同相对分子质量的醇羧酸是极性化合物，其沸点比相同相对分子质量的醇还要高。这是由于羧酸分子以二聚体的形式存在，而且还要高。这是由于羧酸分子以二聚体的形式存在，而且它的氢键要比醇的牢固它的氢键要比醇的牢固乙醇：乙醇：46 bp 78.5C 46 bp 78.5C 氢键键能：氢

14、键键能：25 kj/mol25 kj/mol甲酸：甲酸：46 bp 100.7 C 46 bp 100.7 C 氢键键能：氢键键能：30 kj/mol30 kj/mol熔点：熔点：C4开始熔点随着相对分子质量增加，且开始熔点随着相对分子质量增加，且呈交替上升趋势。一般偶数碳较相邻的奇数碳呈交替上升趋势。一般偶数碳较相邻的奇数碳原子酸的熔点要高。原子酸的熔点要高。一般二元和多元酸易溶于水，羧酸一般均溶于极一般二元和多元酸易溶于水，羧酸一般均溶于极 性较小的有机溶剂如乙醚、乙醇、苯等性较小的有机溶剂如乙醚、乙醇、苯等3、溶解度、溶解度 四个碳以下的酸可和水任意比例混合。四个碳以下的酸可和水任意比例

15、混合。烃基烃基 溶解度溶解度4、红外光谱（、红外光谱（IR）羧酸的官能团是羧酸的官能团是-COOH，它的红外光谱特征吸收峰，它的红外光谱特征吸收峰主要体现在羧基的主要体现在羧基的O-H、C=O、C-O键的振动吸收。键的振动吸收。O-H键的伸缩振动吸收为键的伸缩振动吸收为33002500cm-1，峰形较宽。峰形较宽。这是受羧酸二聚体氢键的影响所致。这是受羧酸二聚体氢键的影响所致。C=O键的伸缩振动吸收在键的伸缩振动吸收在17001680cm-1 范围内，范围内，是受双键共轭影响。是受双键共轭影响。C-O键伸缩振动在键伸缩振动在14001100cm-1区域出现较强且宽区域出现较强且宽的吸收峰。的吸

16、收峰。5、核磁共振、核磁共振 羧酸中羧基的质子由于受两个氧原子的吸电子诱导作羧酸中羧基的质子由于受两个氧原子的吸电子诱导作用，屏蔽作用降低，化学位移出现在低场，其用，屏蔽作用降低，化学位移出现在低场，其=1013（在强极性溶剂中该峰不出现）。（在强极性溶剂中该峰不出现）。-质子质子受羧基吸电子影响，核磁共振吸收峰向低场偏受羧基吸电子影响，核磁共振吸收峰向低场偏移，其移，其=2.02.5 1、物态：低级的酰卤和酸酐有刺激性臭味的无色、物态：低级的酰卤和酸酐有刺激性臭味的无色液体。液体。高级的酰卤和酸酐为白色高级的酰卤和酸酐为白色固体。固体。低级酯为易挥发而具有香味的无色低级酯为易挥发而具有香味的

17、无色液体液体。如：乙酸戊酯有梨的香味，丁酸甲酯有菠萝的香味。如：乙酸戊酯有梨的香味，丁酸甲酯有菠萝的香味。酰胺中除了甲酰胺之外均为酰胺中除了甲酰胺之外均为固体固体。羧酸衍生物羧酸衍生物2、沸点、熔点、沸点、熔点 酰卤酰卤、酸酐、酯的、酸酐、酯的b.p、m.p都都 M 相近的羧酸相近的羧酸 原因：酰卤原因：酰卤、酸酐、酯、酸酐、酯 没有分子间的氢键缔合作用。没有分子间的氢键缔合作用。酰胺相应的羧酸酰胺相应的羧酸 原因：酰胺的氨基上的氢原子可在分子间形成较强的氢键。原因：酰胺的氨基上的氢原子可在分子间形成较强的氢键。随着酰胺的随着酰胺的-NH2上的上的H被取代，分子间的氢被取代，分子间的氢键缔合作

18、用将逐渐键缔合作用将逐渐，以致不能发生氢键，以致不能发生氢键缔合，其沸点和熔点都缔合，其沸点和熔点都。3.3.溶解度溶解度 酰卤、酸酐和酯不溶于水，但低级酰卤、酸酐酰卤、酸酐和酯不溶于水，但低级酰卤、酸酐遇遇 水则分解。水则分解。低级酰胺低级酰胺 溶于水，随着溶于水，随着M M，溶解度，溶解度。4 4、红外光谱（、红外光谱（IRIR）吸电基使吸收峰向高频区移动，吸电基使吸收峰向高频区移动，供电基使吸收峰向低频区移动。供电基使吸收峰向低频区移动。酰胺酰胺 N-一取代酰胺一取代酰胺 N-二取代酰胺二取代酰胺酸酸酐酐：C=O有有两两个个伸伸缩缩振振动动吸吸收收峰峰在在 1800cm-1 1850cm

19、-1区区 域域 和和1740cm-11790cm-1区区域域。两两个个峰峰相相隔隔约约60 cm-1。C-O的的伸伸缩缩振振动动吸吸收收峰在峰在1045cm-11310cm-1。酰酰氨氨：C=O伸伸缩缩振振动动吸吸收收峰峰低低于于酮酮，在在1630cm-11690cm-1区区域域。N-H伸伸缩缩振振动动吸吸收收峰峰在在3050cm-13550cm-1区域内。区域内。酯酯的的C-O在在1050cm-11300cm-1区区域域有有两两个个强强的的伸伸缩缩振振动动吸吸收收峰峰。可可区区别于酮。别于酮。酯酯：C=O伸伸缩缩振振动动吸吸收收峰峰稍稍高高于于酮酮，在在1735cm-11750cm-1区区域

20、域。如如和和芳芳基相连则降至基相连则降至1715cm-11730cm-14、核磁共振、核磁共振 在羧酸衍生物中，羰基邻近质子受羰在羧酸衍生物中，羰基邻近质子受羰基的影响，其化学位移向移动。基的影响，其化学位移向移动。酰氨中酰氨中CONH的质子吸收峰出现在的质子吸收峰出现在58的范围内。的范围内。其吸收峰宽而矮其吸收峰宽而矮硝基化合物的物理性质硝基化合物的物理性质v 硝基化合物的偶极矩较大。硝基化合物的偶极矩较大。v 沸点比相应的卤代烃高。沸点比相应的卤代烃高。v 多硝基化合物具有爆炸性。多硝基化合物具有爆炸性。如：如：TNTTNT炸药、炸药、2,4,6-2,4,6-三硝基苯酚三硝基苯酚(俗称：

21、苦味酸俗称：苦味酸)。v 液体硝基化合物是良好的有机溶剂。液体硝基化合物是良好的有机溶剂。v 有毒。有毒。v 比重大于比重大于1。含氮有机化合物含氮有机化合物1、沸点、沸点 相应相应M 胺胺 烃、醚烃、醚 原因：胺分子中能形成氢键，是极性分子原因：胺分子中能形成氢键，是极性分子 胺胺 醇醇 原因：氢键比醇的弱原因：氢键比醇的弱 叔胺分子不存在氢键，其沸点低于相应的伯、仲胺。叔胺分子不存在氢键，其沸点低于相应的伯、仲胺。胺的物理性质胺的物理性质2、溶解度、溶解度 比相应的醇要大。比相应的醇要大。原因：胺分子与水分子之间产生氢键缔合的能力大于胺原因：胺分子与水分子之间产生氢键缔合的能力大于胺分子间

22、的缔合，所以低级胺都易溶于水。分子间的缔合，所以低级胺都易溶于水。C6以上的胺溶解度降低。以上的胺溶解度降低。伯胺和仲胺在伯胺和仲胺在35003400cm-1有弱的但很有特征的有弱的但很有特征的N-H伸缩振动吸收，伯胺有伸缩振动吸收，伯胺有2个吸收峰，仲胺有个吸收峰，仲胺有1个吸收峰，个吸收峰，叔胺没有伸缩振动吸收峰。叔胺没有伸缩振动吸收峰。伯胺伯胺N-H弯曲振动吸收峰在弯曲振动吸收峰在16501580cm-1，可以作可以作为鉴定伯胺的依据，为鉴定伯胺的依据，仲胺的弯曲振动很弱仲胺的弯曲振动很弱不能鉴定。不能鉴定。脂肪胺的脂肪胺的C-N伸缩振动在伸缩振动在12501020cm-1 芳香胺在芳香胺在13801250cm-13、红外光谱、红外光谱