羧酸及羧酸衍生物 精选课件.ppt
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1、关于羧酸及羧酸衍生物第一页,本课件共有89页一一 羧酸的结构与命名羧酸的结构与命名 1.1.羧酸的结构羧酸的结构 (普通C=O为0.122nm,普通alcohol中C-O为0.143nm)羧酸根负离子:羧酸根负离子:第二页,本课件共有89页2.2.羧酸的命名羧酸的命名系统命名系统命名:含羧基最长的碳链为主链含羧基最长的碳链为主链 羧基碳原子编号为开始,母体为羧基碳原子编号为开始,母体为x酸酸 “oicaicd”替换替换“alkane”中的中的“e”e.g.CH3CH2CH2COOH丁酸(酪酸)丁酸(酪酸)2 2,4 4,4-4-三甲基戊酸三甲基戊酸3-3-苯基丙酸苯基丙酸3-3-甲基甲基-2-
2、2-丁烯酸丁烯酸第三页,本课件共有89页俗称俗称:根据其来源根据其来源。CH3COOH乙酸(醋酸)乙酸(醋酸)HCOOH甲酸(蚁酸)甲酸(蚁酸)苯甲酸(安息香酸)苯甲酸(安息香酸)位置:位置:,.(末位)对应位置:2-,3-,4-第四页,本课件共有89页二元酸:二元酸:HOOCCH2COOH 丙二酸丙二酸 HOOCCH2CH2COOH丁二酸(琥珀酸)丁二酸(琥珀酸)邻苯二甲酸邻苯二甲酸第五页,本课件共有89页二羧酸的来源和制法二羧酸的来源和制法来源:来源:.食醋食醋:的醋酸:的醋酸.发酵的方法发酵的方法:乙酸酒石酸:乙酸酒石酸.以石油或煤氧化来制备以石油或煤氧化来制备乙酸丁烯二酸高级脂肪酸乙酸
3、丁烯二酸高级脂肪酸苯二甲酸己二酸苯二甲酸己二酸苹果酸柠檬酸苹果酸柠檬酸第六页,本课件共有89页制备:制备:.由烃、醇、醛(酮)氧化由烃、醇、醛(酮)氧化第七页,本课件共有89页 1 1醇在酸性条件下氧化往往经过醛,醛同醇易生成醇在酸性条件下氧化往往经过醛,醛同醇易生成半缩醛,半缩醛易氧化成酯,为了提高产率,可以把半缩醛,半缩醛易氧化成酯,为了提高产率,可以把醛分离出来再氧化。醛分离出来再氧化。由醛出发制羧酸只适用于那些容易制得的醛。由醛出发制羧酸只适用于那些容易制得的醛。75%第八页,本课件共有89页Cannizzaro歧化(无歧化(无H H)自身氧化还原反应得到自身氧化还原反应得到50%50
4、%的酚和的酚和50%50%的酸的酸酮的氧化:酮的氧化:Baeyer-Villig反应反应卤仿反应卤仿反应第九页,本课件共有89页2.2.由腈、油脂等羧酸衍生物水解由腈、油脂等羧酸衍生物水解其他水解难易:其他水解难易:制备:制备:第十页,本课件共有89页3.3.由有机金属化合物制备由有机金属化合物制备插入插入CO2:例如:例如:插入插入CO:Repe反应:烯或炔在过渡金属催化剂作用下,吸收反应:烯或炔在过渡金属催化剂作用下,吸收CO和和H2O而生成羧酸而生成羧酸。第十一页,本课件共有89页4.4.羧酸的工业制法羧酸的工业制法1甲酸(蚁酸)甲酸(蚁酸)第十二页,本课件共有89页2乙酸乙酸乙醛氧化法
5、:乙醛氧化法:发酵法:发酵法:甲醇的羰化法:甲醇的羰化法:第十三页,本课件共有89页3乙二酸(草酸)乙二酸(草酸)甲酸钠热解法:甲酸钠热解法:淀粉氧化:淀粉氧化:第十四页,本课件共有89页4己二酸(己二酸(尼龙尼龙66的重要原料的重要原料)环己烷氧化法:环己烷氧化法:己二晴水解:己二晴水解:第十五页,本课件共有89页5苯甲酸(苯甲酸(安息香酸安息香酸)作防腐剂,现被山梨酸和植酸代替作防腐剂,现被山梨酸和植酸代替甲苯催化氧化:甲苯催化氧化:甲苯氯化再水解:甲苯氯化再水解:第十六页,本课件共有89页6对苯二甲酸对苯二甲酸对二甲苯催化氧化:对二甲苯催化氧化:苯甲酸钾经歧化:苯甲酸钾经歧化:第十七页,
6、本课件共有89页三三 羧酸的物理性质羧酸的物理性质C1C3羧酸:羧酸:易溶于水,具有刺激性的酸味易溶于水,具有刺激性的酸味C4C9羧酸:羧酸:油状液体,腐败恶臭(如汗液,油状液体,腐败恶臭(如汗液,奶油发酵变坏)奶油发酵变坏)C10以上:以上:蜡状固体,具润滑性。蜡状固体,具润滑性。缔缔合合的的双双分分子子有有规规律律地地一一层层层排列,层排列,每一层中间是相互缔合的羧每一层中间是相互缔合的羧基基 裂开面裂开面第十八页,本课件共有89页b.p.羧酸羧酸对应的醇对应的醇对应烷烃对应烷烃原因:原因:分子间较强的氢键分子间较强的氢键 醇分子间醇分子间:KJ/mol较强的氢键能较强的氢键能:30kJ/
7、mol第十九页,本课件共有89页四四 羧酸的光谱性质羧酸的光谱性质1.红外光谱红外光谱(O=C,-OH)1700-1725cm-1强吸收(脂肪酸)强吸收(脂肪酸)O=Cor1680-1700cm-1(芳香酸)芳香酸)O-H2500-3000cm-1强吸收强吸收2.1HNMRO=C-O-H10.5ppm可以看是否羧基可以看是否羧基CH2O-H15.5ppm第二十页,本课件共有89页五五 羧酸的化学性质羧酸的化学性质脱羧反应脱羧反应呈酸性呈酸性亲核试剂进攻产生羧酸衍生物亲核试剂进攻产生羧酸衍生物-H第二十一页,本课件共有89页利用此性质分离、提纯、鉴别羧酸与醇、酚和烃利用此性质分离、提纯、鉴别羧酸
8、与醇、酚和烃类化合物。类化合物。1.1.羧酸的酸性(羧酸的酸性比碳酸强)羧酸的酸性(羧酸的酸性比碳酸强)与碱反应,生成羧酸盐和水与碱反应,生成羧酸盐和水第二十二页,本课件共有89页离解常数离解常数酸度表示酸度表示pKa越小,酸性越强越小,酸性越强水中溶解水中溶解第二十三页,本课件共有89页取代基对脂肪酸酸性的影响取代基对脂肪酸酸性的影响吸电子诱导效应使酸性增强吸电子诱导效应使酸性增强R R为推电子基为推电子基吸电子数增多吸电子数增多诱导效应随链的增长而减弱诱导效应随链的增长而减弱取代芳香羧酸取代芳香羧酸第二十四页,本课件共有89页平衡反应平衡反应2.2.羧酸上羧基的取代反应羧酸上羧基的取代反应
9、-生成羧酸衍生物生成羧酸衍生物酰基:酰基:酯化酯化v提高收率:使平衡右移提高收率:使平衡右移增加某一反应物的浓度增加某一反应物的浓度 除去反应中生成的某一产物除去反应中生成的某一产物第二十五页,本课件共有89页平衡反应平衡反应2.2.羧酸上羧基的取代反应羧酸上羧基的取代反应-生成羧酸衍生物生成羧酸衍生物酰基:酰基:酯化酯化v提高收率:使平衡右移提高收率:使平衡右移v机理:酸催化机理机理:酸催化机理来自醇来自醇第二十六页,本课件共有89页平衡反应平衡反应2.2.羧酸上羧基的取代反应羧酸上羧基的取代反应-生成羧酸衍生物生成羧酸衍生物酰基:酰基:酯化酯化v提高收率:使平衡右移提高收率:使平衡右移v机
10、理:酸催化机理机理:酸催化机理v例外:例外:3o醇进行酯化醇进行酯化第二十七页,本课件共有89页平衡反应平衡反应2.2.羧酸上羧基的取代反应羧酸上羧基的取代反应-生成羧酸衍生物生成羧酸衍生物酰基:酰基:酯化酯化v提高收率:使平衡右移提高收率:使平衡右移v机理:酸催化机理机理:酸催化机理v例外:例外:3o醇进行酯化醇进行酯化v酯化速率酯化速率第二十八页,本课件共有89页 生成酰卤生成酰卤第二十九页,本课件共有89页 生成酰卤生成酰卤生成酸酐生成酸酐产率高产率高a)b)b)具有五元或六元环的酸酐,可由二元羧酸加热,具有五元或六元环的酸酐,可由二元羧酸加热,分子内脱水分子内脱水第三十页,本课件共有8
11、9页 生成酰卤生成酰卤生成酸酐生成酸酐生成酰胺生成酰胺第三十一页,本课件共有89页羧基还原较困难,还原剂羧基还原较困难,还原剂LiAlH4和乙硼烷和乙硼烷3.3.还原反应还原反应第三十二页,本课件共有89页1 1)羧酸盐碱石灰热熔法羧酸盐碱石灰热熔法.脱羧反应脱羧反应(实验室制备(实验室制备CHCH4 4)羧酸本身难以脱羧。羧酸本身难以脱羧。第三十三页,本课件共有89页1 1)羧酸盐碱石灰热熔法)羧酸盐碱石灰热熔法 2 2)-C原子上有强吸电子基,羧基不稳定,加热脱羧原子上有强吸电子基,羧基不稳定,加热脱羧.脱羧反应脱羧反应羧酸本身难以脱羧。羧酸本身难以脱羧。第三十四页,本课件共有89页1 1
12、)羧酸盐碱石灰热熔法)羧酸盐碱石灰热熔法 2 2)-C-C原子上有强吸电子基,羧基不稳定,加热脱羧原子上有强吸电子基,羧基不稳定,加热脱羧 3 3)Kolbe反应:羧酸盐在水解条件下发生脱羧反应:羧酸盐在水解条件下发生脱羧.脱羧反应脱羧反应羧酸本身难以脱羧。羧酸本身难以脱羧。阳极阳极反应反应阴极阴极反应反应第三十五页,本课件共有89页1 1)羧酸盐碱石灰热熔法)羧酸盐碱石灰热熔法 2 2)-C-C原子上有强吸电子基,羧基不稳定,加热脱羧原子上有强吸电子基,羧基不稳定,加热脱羧 3 3)KolbeKolbe反应:羧酸盐在水解条件下发生脱羧反应:羧酸盐在水解条件下发生脱羧 4 4)Hunsdiec
13、her反应反应.脱羧反应脱羧反应羧酸本身难以脱羧。羧酸本身难以脱羧。制备少一个碳原子的卤代烷制备少一个碳原子的卤代烷第三十六页,本课件共有89页Mechanism:-H-H 卤代反应卤代反应Hell-Volhard-ZelinskyHell-Volhard-Zelinsky反应,在少量红磷催化下,脂反应,在少量红磷催化下,脂肪羧酸的肪羧酸的H被氯或溴取代。被氯或溴取代。第三十七页,本课件共有89页6.6.二元羧酸的反应二元羧酸的反应(1)(1)二元羧酸的酸性二元羧酸的酸性:二元羧酸是分步电离二元羧酸是分步电离(2)(2)受热以后的变化受热以后的变化a)脱羧:生成羧酸和二氧化碳(乙二酸和丙二酸)
14、脱羧:生成羧酸和二氧化碳(乙二酸和丙二酸)b)脱水:生成酸酐(丁二酸和戊二酸)脱水:生成酸酐(丁二酸和戊二酸)第三十八页,本课件共有89页C)脱水和脱羧:生成环酮(己二酸和庚二酸)脱水和脱羧:生成环酮(己二酸和庚二酸)d)庚二酸以上的二元羧酸,在高温时则发生分子间庚二酸以上的二元羧酸,在高温时则发生分子间 脱脱水,生成高分子的聚酐。水,生成高分子的聚酐。第三十九页,本课件共有89页第二节取代羧酸第二节取代羧酸,不饱和羧酸与卤化氢加成不饱和羧酸与卤化氢加成羧酸中羟基上的氢原子被其他原子或基团取代所生成羧酸中羟基上的氢原子被其他原子或基团取代所生成的化合物称为取代酸的化合物称为取代酸一卤代酸一卤代
15、酸.卤代酸的制法:卤代酸的制法:Hell-Volhard-Zelinsky反应(反应(卤代酸卤代酸)第四十页,本课件共有89页.卤代酸的反应:卤代酸的反应:(1)亲核反应:亲核反应:a卤代酸易发生亲核取代反应卤代酸易发生亲核取代反应第四十一页,本课件共有89页(2)(2)消去反应消去反应(3)(3)生成内酯生成内酯(4)(4)达森反应达森反应(Darzen(Darzen反应反应)醛,酮在醇钠等强碱作用下与醛,酮在醇钠等强碱作用下与-卤代酸酯反应生成卤代酸酯反应生成,-,-环氧环氧酸酯。酸酯。应用:(得到多一个碳原子的醛)应用:(得到多一个碳原子的醛)第四十二页,本课件共有89页3.重要的卤代酸
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