高中化学竞赛—羧酸和取代羧酸ppt课件.ppt
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1、在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么羧酸和取代羧酸羧酸和取代羧酸第一节第一节 羧羧 酸酸 一、结构分类命名一、结构分类命名 二、物理性质二、物理性质 三、化学性质三、化学性质 第二节第二节 取代羧酸取代羧酸 一、羟基酸一、羟基酸 二、羰基酸二、羰基酸 1在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费
2、,也许你认为浪费这一点点算不了什么含有羧基的化合物,称为羧酸。含有羧基的化合物,称为羧酸。羧酸和取代羧酸羧酸和取代羧酸 烃烃基基上上的的氢氢原原子子被被其其它它原原子子或或基基团团取取代代的的羧羧酸酸称为取代羧酸称为取代羧酸(substituted carboxylic acids)。RCOOH ArCO2H 2在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么第一节第一节 羧羧 酸酸 一、羧酸的结构、分类和命名一、羧酸的结构、分类和命名
3、 (一一)羧酸的羧酸的结构结构 羰基和羟基,通过羰基和羟基,通过 p p-共轭共轭共轭共轭 构成一个整体构成一个整体。所以,所以,羧基并不是羰基和羟基的简单加合。羧基并不是羰基和羟基的简单加合。p p-共轭共轭共轭共轭3在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么键长键长 平均化平均化 p-共轭共轭 对结构与性质的影响对结构与性质的影响:122pm143pm136pm123pm羧基羧基 C 的正电性的正电性 降低,亲核反应变难降低,
4、亲核反应变难-H 的活性的活性 降低,诱导效应减弱降低,诱导效应减弱羧羟基的酸性羧羟基的酸性 增强,极性增强增强,极性增强4在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么羧酸根负离子的羧酸根负离子的 p p-共轭共轭共轭共轭 127pm127pm负电荷,均分在两个氧原子上;负电荷,均分在两个氧原子上;增强了羧酸根负离子的稳定性;增强了羧酸根负离子的稳定性;有利于有利于H+的离去。的离去。键长完全平均化。键长完全平均化。5在日常生活中,
5、随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么(二二二二)羧酸的分类羧酸的分类羧酸的分类羧酸的分类 6在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么(三三三三)羧酸的命名羧酸的命名羧酸的命名羧酸的命名 常见的羧酸多用俗名。常见的羧酸多用俗名。HCOOH 甲酸甲酸(蚁酸蚁酸 Formic a
6、cid)CH3COOH 乙酸乙酸(醋酸醋酸 Acetic acid)CH3CH2CH2CO2H 丁酸丁酸(酪酸酪酸 Butyric acid)HOOC-COOH 乙二酸乙二酸(草酸草酸 Oxalic acid)HO2CCH2CH2CO2H 丁二酸丁二酸(琥珀酸琥珀酸 Succinic acid)C6H5CH=CHCO2H 肉桂酸肉桂酸(Cinnamic acid)7在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 系统命名法与醛相似。系
7、统命名法与醛相似。羧基羧基羧基羧基C C永远为永远为永远为永远为C-1C-1;对于简单的羧酸,也常用对于简单的羧酸,也常用、等希腊字母等希腊字母表示取代基的位次。表示取代基的位次。5 4 3 21 g g b a b a3-甲基戊酸甲基戊酸-甲基戊酸甲基戊酸4 3 2 1g b ag b a2-甲基甲基-4-溴丁酸溴丁酸-甲基甲基-溴丁酸溴丁酸8在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2-甲基甲基-3-丁丁烯酸烯酸 3-硝基硝基
8、-4-氯氯苯甲酸苯甲酸 邻苯二甲酸邻苯二甲酸(酞酸酞酸)反反-1,4-环己基二甲酸环己基二甲酸-萘萘甲酸甲酸 1-萘萘甲酸甲酸 9在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 CH3CH3-C-CO2H C2H5-CO2HCO2HClCl COOH CH2HCCO2H CHOH CH2CO2H2,2-二甲基丁酸二甲基丁酸环丙基甲酸环丙基甲酸2,4-二氯苯甲酸二氯苯甲酸12453-羧基羧基-4-羟基己二酸羟基己二酸(不讲)(不讲)10
9、在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么己二酸己二酸 3-羧甲基羧甲基11在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么二、羧酸的物理性质二、羧酸的物理性质 1.性状:常温下,性状:常温下,19C饱和一元酸为具有饱和一元酸为具有强烈气味的液体强烈气味的液体;高级脂肪酸为
10、无味无臭蜡状固高级脂肪酸为无味无臭蜡状固体体;二元酸和芳香酸是结晶固体。二元酸和芳香酸是结晶固体。2.溶解性:低级脂肪酸易溶于水溶解性:低级脂肪酸易溶于水,但随相对分子质但随相对分子质量的增加水溶度降低量的增加水溶度降低:甲、乙、丙、丁酸与水互溶甲、乙、丙、丁酸与水互溶,己己酸酸0.96%,辛酸辛酸0.08%。高级一元酸不溶于水,但能溶。高级一元酸不溶于水,但能溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。多元酸的水溶性大于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。多元酸的水溶性大于相同碳数的一元酸。芳酸的水溶性极微。于相同碳数的一元酸。芳酸的水溶性极微。12在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自
11、己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 与相对分子质量相近的其它类型有机化合物相与相对分子质量相近的其它类型有机化合物相比,羧酸有比,羧酸有特别高的沸点特别高的沸点。MWMW 6060 6060 58 58 5656Bp/Bp/117.9117.9 82.382.3 56.5 56.5-6.9-6.9形成形成形成形成双分子氢键缔合体双分子氢键缔合体双分子氢键缔合体双分子氢键缔合体13在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在
12、日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质 3 3.-H-H 的反应的反应的反应的反应1.1.酸性酸性酸性酸性2.2.亲核取代亲核取代亲核取代亲核取代14在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么(一一一一)羧酸的酸性与成盐羧酸的酸性与成盐羧酸的酸性与成盐羧酸的酸性与成盐 Ka:10-410-5 p p-共轭共轭,增强了羧羟基的极性增强
13、了羧羟基的极性,增强了其酸性增强了其酸性。p p-共轭,共轭,共轭,共轭,增强了羧酸根负离子的稳定性,有利于增强了羧酸根负离子的稳定性,有利于H+的离去。的离去。15在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么酸性比较酸性比较(pKa):酸性强弱,主要影响因素酸性强弱,主要影响因素电子效应电子效应、立体效应和溶剂化效应。立体效应和溶剂化效应。16在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这
14、一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 1 1、脂肪酸、脂肪酸 就电子效应而言,吸电子基就电子效应而言,吸电子基使酸性增强,供电子基使酸性减弱。使酸性增强,供电子基使酸性减弱。Gw:withdrawing group吸吸电子基电子基增增强酸性强酸性Gr:releasing group供供电子基电子基减减弱酸性弱酸性吸吸增增供供减减17在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你
15、认为浪费这一点点算不了什么pKa 3.77 4.76 1.68 1.68 p pK Ka a 2.62 2.87 2.90 2.62 2.87 2.90 3.16 3.16 4.76 4.76 p pK Ka a 2.86 2.86 4.06 4.06 4.52 4.5218在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么19pKa 4.35 4.17 3.42(1)2 2、芳香酸、芳香酸在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许
16、你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么20CH2=CHCH=CHCH=CHNO2d-d-d-d-d-d-d+d+d+d+d+d+其吸电子共轭效应通过共轭体系,交替传递到终端。其吸电子共轭效应通过共轭体系,交替传递到终端。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么21 CH3-是供电子基,主要发生供电子共轭效应,
17、是供电子基,主要发生供电子共轭效应,其酸性小于苯甲酸。其酸性小于苯甲酸。NO2-是吸电子基,主要发生是吸电子基,主要发生 吸电子共轭效应,其酸性大于苯甲酸。吸电子共轭效应,其酸性大于苯甲酸。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么22(2)(2)HCOOH C6H5COOH CH3COOHpKa 3.77 4.17 4.76 苯环大苯环大 键与羧基构成共轭体系,主要发生供键与羧基构成共轭体系,主要发生供电子共轭效应(电子共轭效应
18、(+C+C),电子云向羧基偏移,减弱),电子云向羧基偏移,减弱了羧羟基的极性了羧羟基的极性。同一基团的若干种作用相反时,其主要作用同一基团的若干种作用相反时,其主要作用决定最终结果。决定最终结果。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么23 HCOOH C6H5COOH CH3COOHpKa 3.77 4.17 4.76 在苯甲酸分子中,羧基与在苯甲酸分子中,羧基与sp2 杂化的碳原子相杂化的碳原子相连;而在乙酸中,与连;而在乙
19、酸中,与sp3杂化的碳原子相连。前者的杂化的碳原子相连。前者的S成分多,吸电子能力强,增强了羧羟基的极性,成分多,吸电子能力强,增强了羧羟基的极性,使其酸性较强使其酸性较强。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么24(3)(3)pKa 4.17 3.89 2.21 邻位基团的存在,产生空间位阻;使羧基与苯环邻位基团的存在,产生空间位阻;使羧基与苯环的共平面性减少的共平面性减少,即羧基碳氧双键上即羧基碳氧双键上 电子不能与苯电子
20、不能与苯电子不能与苯电子不能与苯环环上上电子很好的共轭电子很好的共轭;从而使苯基的供电子共轭效应减;从而使苯基的供电子共轭效应减弱,使羧羟基的极性增强,其酸性大于苯甲酸。弱,使羧羟基的极性增强,其酸性大于苯甲酸。邻位效应:邻位基团对活性中心的影响。邻位效应:邻位基团对活性中心的影响。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么pKa 4.17 3.89 2.21 影响因素多,其作用一致或相反;主要因素决定影响因素多,其作用一致或相反
21、;主要因素决定最终结果。最终结果。25在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么KKa1a1 5.910 5.910-2-2 1.610 1.610-3-3 6.810 6.810-5-5KKa2a2 4.010 4.010-5-5 1.410 1.410-6-6 2.310 2.310-6-63 3、二元酸、二元酸 酸性与两个羧基的相对距离有关。酸性与两个羧基的相对距离有关。低级二元羧酸的酸性,相对于同碳原子数的一低级二元羧酸的
22、酸性,相对于同碳原子数的一元羧酸的酸性,强一些。元羧酸的酸性,强一些。26在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么练习练习:比较酸性强弱比较酸性强弱比较酸性强弱比较酸性强弱 pKpKa a 3.77 4.17 4.76 3.77 4.17 4.76 HHCOOH C C6 6HH5 5-COOH CHCH3COOH(1)(2)pKpKa a 4.76 4.76 2.66 2.66 1.24 1.24 0.23 0.2327在日常
23、生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 羧酸能与碱中和生成羧酸盐和水。利用羧酸与羧酸能与碱中和生成羧酸盐和水。利用羧酸与NaHCO3反应放出反应放出CO2,可以鉴别、分离苯酚和羧酸。可以鉴别、分离苯酚和羧酸。4、成盐、成盐与无机酸相比,RCOOH仍为弱酸:28在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,
24、也许你认为浪费这一点点算不了什么 氨苄青霉素氨苄青霉素(氨苄西林)(氨苄西林)COONa羧酸的碱金属盐羧酸的碱金属盐易溶于水易溶于水 应用:应用:1.区别和分离酚与羧酸区别和分离酚与羧酸 2.羧酸盐在制药上的应用羧酸盐在制药上的应用提示:酸溶酚溶溶不溶在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么(二二)生成羧酸衍生物生成羧酸衍生物 羧羟基被其它原子或原子团取代后,生成的化合羧羟基被其它原子或原子团取代后,生成的化合物,称为羧酸衍生物
25、物,称为羧酸衍生物(derivatives of carboxylic acid)。酰基酰基离去基团离去基团酰卤酰卤酰卤酰卤(Acyl halide)(Acyl halide)酸酐酸酐酸酐酸酐(Anhydride)(Anhydride)酯酯酯酯(Ester)(Ester)酰胺酰胺酰胺酰胺(Amide)(Amide)30在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么1 1、酰卤的生成、酰卤的生成 酰卤具有高度反应活性,广泛应用于药物合成
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