15羧酸及衍生物的化学性质.ppt
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1、第第第第 4 4 篇篇篇篇有机含氧化合物的化学性质有机含氧化合物的化学性质有机含氧化合物的化学性质有机含氧化合物的化学性质第第第第1515章章章章 羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物15.1 15.1 羧酸的化学反应特点羧酸的化学反应特点羧酸的化学反应特点羧酸的化学反应特点15.1.1 15.1.1 酸性酸性酸性酸性15.1.2 15.1.2 羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成15.1.3 15.1.3 还原反应还原反应还原反应还原反应15.1.4 15.1.4 脱羧反应脱羧反应脱羧反应脱羧反应15.1.5 15.1.5 二元酸受热后的变化二
2、元酸受热后的变化二元酸受热后的变化二元酸受热后的变化15.1.6 15.1.6 羧酸羧酸羧酸羧酸-氢原子氢原子氢原子氢原子的卤化反应的卤化反应的卤化反应的卤化反应15.2 15.2 羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质15.3 15.3 羧酸的衍生物羧酸的衍生物羧酸的衍生物羧酸的衍生物15.4 1,3-15.4 1,3-二羰基化合物二羰基化合物二羰基化合物二羰基化合物15.1 15.1 羧酸的化学反应特点羧酸的化学反应特点羧酸的化学反应特点羧酸的化学反应特点羧羧羧羧 酸酸酸酸 的的的的 结结结结 构构构构p p p p、共轭体系共轭体系共轭体系共轭体系15.1 15
3、.1 羧酸的化学反应特点羧酸的化学反应特点羧酸的化学反应特点羧酸的化学反应特点 酸性酸性酸性酸性 羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成 羧酸的还原羧酸的还原羧酸的还原羧酸的还原 脱羧反应脱羧反应脱羧反应脱羧反应 -氢原子的卤代反应氢原子的卤代反应氢原子的卤代反应氢原子的卤代反应15.1.1 15.1.1 羧酸的酸性羧酸的酸性羧酸的酸性羧酸的酸性酸性酸性酸性酸性大多数羧酸的大多数羧酸的大多数羧酸的大多数羧酸的PKaPKaPKaPKa值在值在值在值在3.53.53.53.55 5 5 5之间,比碳酸的酸性强。之间,比碳酸的酸性强。之间,比碳酸的酸性强。之间,比碳酸的酸性
4、强。二元酸分两步电离,第二步比第一步难,分别形成酸性盐或中性盐二元酸分两步电离,第二步比第一步难,分别形成酸性盐或中性盐二元酸分两步电离,第二步比第一步难,分别形成酸性盐或中性盐二元酸分两步电离,第二步比第一步难,分别形成酸性盐或中性盐 15.1.1 15.1.1 羧酸的酸性羧酸的酸性羧酸的酸性羧酸的酸性羧酸根负离子的结构羧酸根负离子的结构羧酸根负离子的结构羧酸根负离子的结构两个碳氧键的两个碳氧键的两个碳氧键的两个碳氧键的键键键键长相等,长相等,长相等,长相等,均为均为均为均为0.127nm0.127nm0.127nm0.127nm0.120nm0.134nm15.1.1 15.1.1 羧酸的
5、酸性羧酸的酸性羧酸的酸性羧酸的酸性PKaPKa取代基团对酸性的影响取代基团对酸性的影响取代基团对酸性的影响取代基团对酸性的影响15.1.1 15.1.1 羧酸的酸性羧酸的酸性羧酸的酸性羧酸的酸性4.174.174.174.172.982.982.982.98B BC CA AD D比较下列化合物的酸性比较下列化合物的酸性比较下列化合物的酸性比较下列化合物的酸性15.1.1 15.1.1 羧酸的酸性羧酸的酸性羧酸的酸性羧酸的酸性(2 2 2 2)与金属氧化物及氢氧化物反应)与金属氧化物及氢氧化物反应)与金属氧化物及氢氧化物反应)与金属氧化物及氢氧化物反应应用:利用上述反应,将羧酸与其它不溶于水的
6、非极性有机物分开应用:利用上述反应,将羧酸与其它不溶于水的非极性有机物分开应用:利用上述反应,将羧酸与其它不溶于水的非极性有机物分开应用:利用上述反应,将羧酸与其它不溶于水的非极性有机物分开15.1.215.1.2羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成酰基酰基15.1.215.1.2羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成(1 1 1 1)酸酐的生成)酸酐的生成)酸酐的生成)酸酐的生成 混合酸酐混合酸酐混合酸酐混合酸酐可用酰卤与羧酸盐制得:可用酰卤与羧酸盐制得:可用酰卤与羧酸盐制得:可用酰卤与羧酸盐制得:15.1.215.1.2羧酸衍生物的生成
7、羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成(2 2 2 2)酰卤的生成)酰卤的生成)酰卤的生成)酰卤的生成 15.1.215.1.2羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成(3 3 3 3)酯的生成)酯的生成)酯的生成)酯的生成 特点:可逆特点:可逆特点:可逆特点:可逆提高收率的方法:反应物过量、移去产物提高收率的方法:反应物过量、移去产物提高收率的方法:反应物过量、移去产物提高收率的方法:反应物过量、移去产物15.1.215.1.2羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成反应活性:反应活性:反应活性:反应活性:醇:醇:醇:醇:CHCH3
8、3OH1OH1OOROH2ROH2OOROH3ROH3OOROHROH酸:酸:酸:酸:HCOOHCHHCOOHCH3 3COOHRCOOHRCOOHRCOOHR2 2COOHRCOOHR3 3COOHCOOH机理:机理:机理:机理:二元羧酸的取代反应:二元羧酸的取代反应:二元羧酸的取代反应:二元羧酸的取代反应:15.1.215.1.2羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成(4)(4)(4)(4)酰胺的生成酰胺的生成酰胺的生成酰胺的生成 15.1.3 15.1.3 羧酸的还原反应羧酸的还原反应羧酸的还原反应羧酸的还原反应伯醇伯醇伯醇伯醇分子中的双键不受影响羧基中的碳在有
9、机化合物中处于最高氧化态,还原较困难。在通常情况下,羧基中的碳在有机化合物中处于最高氧化态,还原较困难。在通常情况下,羧基中的碳在有机化合物中处于最高氧化态,还原较困难。在通常情况下,羧基中的碳在有机化合物中处于最高氧化态,还原较困难。在通常情况下,不易被化学还原剂所还原,但可以被氢化铝锂还原成伯醇。不易被化学还原剂所还原,但可以被氢化铝锂还原成伯醇。不易被化学还原剂所还原,但可以被氢化铝锂还原成伯醇。不易被化学还原剂所还原,但可以被氢化铝锂还原成伯醇。例如:例如:例如:例如:15.1.4 15.1.4 脱羧反应脱羧反应脱羧反应脱羧反应羧酸分子中脱去羧基而放出二氧化碳的反应称为脱羧反应。羧酸分
10、子中脱去羧基而放出二氧化碳的反应称为脱羧反应。羧酸分子中脱去羧基而放出二氧化碳的反应称为脱羧反应。羧酸分子中脱去羧基而放出二氧化碳的反应称为脱羧反应。例如例如例如例如15.1.5 15.1.5 二元羧受热后的变化二元羧受热后的变化二元羧受热后的变化二元羧受热后的变化羧基的羧基的羧基的羧基的 位有位有位有位有羰基的化合物的共有反应羰基的化合物的共有反应羰基的化合物的共有反应羰基的化合物的共有反应(1 1)脱羧)脱羧)脱羧)脱羧 乙二酸和丙二酸加热脱羧乙二酸和丙二酸加热脱羧乙二酸和丙二酸加热脱羧乙二酸和丙二酸加热脱羧15.1.5 15.1.5 二元羧受热后的变化二元羧受热后的变化二元羧受热后的变化
11、二元羧受热后的变化(2 2)失水)失水)失水)失水 丁二酸和戊二酸加热至熔点以上,分子内失水形成环状酸丁二酸和戊二酸加热至熔点以上,分子内失水形成环状酸丁二酸和戊二酸加热至熔点以上,分子内失水形成环状酸丁二酸和戊二酸加热至熔点以上,分子内失水形成环状酸 酐酐酐酐15.1.5 15.1.5 二元羧受热后的变化二元羧受热后的变化二元羧受热后的变化二元羧受热后的变化(3 3)失水,脱羧)失水,脱羧)失水,脱羧)失水,脱羧 己二酸、庚二酸在己二酸、庚二酸在己二酸、庚二酸在己二酸、庚二酸在Ba(OH)Ba(OH)2 2存在下加热存在下加热存在下加热存在下加热,分子内同时失水,失羧生成环酮分子内同时失水,
12、失羧生成环酮分子内同时失水,失羧生成环酮分子内同时失水,失羧生成环酮(4 4)两个羧基间隔开)两个羧基间隔开)两个羧基间隔开)两个羧基间隔开5 5个以上碳分子的脂肪二元羧酸加热得不到分子内失水或同个以上碳分子的脂肪二元羧酸加热得不到分子内失水或同个以上碳分子的脂肪二元羧酸加热得不到分子内失水或同个以上碳分子的脂肪二元羧酸加热得不到分子内失水或同时失水、脱羧而成的环状产物,得到分子间失水而成的羧酸时失水、脱羧而成的环状产物,得到分子间失水而成的羧酸时失水、脱羧而成的环状产物,得到分子间失水而成的羧酸时失水、脱羧而成的环状产物,得到分子间失水而成的羧酸结论:有可能形成环状化合物的条件下,总是比较容
13、易形成五元环或六元环。结论:有可能形成环状化合物的条件下,总是比较容易形成五元环或六元环。结论:有可能形成环状化合物的条件下,总是比较容易形成五元环或六元环。结论:有可能形成环状化合物的条件下,总是比较容易形成五元环或六元环。15.1.6 15.1.6 羧酸羧酸羧酸羧酸-氢原子氢原子氢原子氢原子的卤化反应的卤化反应的卤化反应的卤化反应脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸 碳上的氢原子和醛、酮相似,由于羧基的影响而比较活泼,在一定条碳上的氢原子和醛、酮相似,由于羧基的影响而比较活泼,在一定条碳上的氢原子和醛、酮相似,由于羧基的影响而比较活泼,在一定条碳上的氢原子和醛、酮相似,由于羧基的影响而比较活泼,在一定
14、条件下可被卤素取代。件下可被卤素取代。件下可被卤素取代。件下可被卤素取代。例如:例如:例如:例如:赫尔赫尔赫尔赫尔-乌尔哈乌尔哈乌尔哈乌尔哈-泽林斯基反应泽林斯基反应泽林斯基反应泽林斯基反应15.2 15.2 羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质酸性酸性酸性酸性PKaPKaPKaPKaPKaPKaPKaPKa15.2 15.2 羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质脱水反应脱水反应脱水反应脱水反应-羟基酸羟基酸羟基酸羟基酸分子间脱水生成交酯分子间脱水生成交酯分子间脱水生成交酯分子间脱水生成交酯交酯交酯交酯交酯-羟基酸羟基酸羟基酸羟基酸分子内
15、脱水生成分子内脱水生成分子内脱水生成分子内脱水生成,-不不不不饱和酸饱和酸饱和酸饱和酸15.2 15.2 羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质 和和和和-羟基酸羟基酸羟基酸羟基酸 丁内酯丁内酯丁内酯丁内酯 戊内酯戊内酯戊内酯戊内酯羟基和羧基相隔五个或五个以上碳原子的羟基酸,受热后发生分子间的酯羟基和羧基相隔五个或五个以上碳原子的羟基酸,受热后发生分子间的酯羟基和羧基相隔五个或五个以上碳原子的羟基酸,受热后发生分子间的酯羟基和羧基相隔五个或五个以上碳原子的羟基酸,受热后发生分子间的酯化脱水生成链状结构的聚酯。化脱水生成链状结构的聚酯。化脱水生成链状结构的聚酯。化脱水生
16、成链状结构的聚酯。mm15.2 15.2 羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质分解脱羧反应分解脱羧反应分解脱羧反应分解脱羧反应15.2 15.2 羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质在有机合成上可用来使碳链缩短,制备少一个碳的高级醛。在有机合成上可用来使碳链缩短,制备少一个碳的高级醛。在有机合成上可用来使碳链缩短,制备少一个碳的高级醛。在有机合成上可用来使碳链缩短,制备少一个碳的高级醛。R RC C1010-羟基酸用碱性高锰酸钾氧化则分解生成酮羟基酸用碱性高锰酸钾氧化则分解生成酮羟基酸用碱性高锰酸钾氧化则分解生成酮羟基酸用碱性高锰酸钾氧化
17、则分解生成酮。15.3 15.3 羧酸衍生物羧酸衍生物羧酸衍生物羧酸衍生物 结构特点:酰卤、酸酐、酯和酰胺的分子都具有酰基,而且酰基都直接结构特点:酰卤、酸酐、酯和酰胺的分子都具有酰基,而且酰基都直接结构特点:酰卤、酸酐、酯和酰胺的分子都具有酰基,而且酰基都直接结构特点:酰卤、酸酐、酯和酰胺的分子都具有酰基,而且酰基都直接与带有未共用电子对的原子或基团相连,分子中存在与带有未共用电子对的原子或基团相连,分子中存在与带有未共用电子对的原子或基团相连,分子中存在与带有未共用电子对的原子或基团相连,分子中存在p p p p、共轭效应共轭效应共轭效应共轭效应亲核取代反应亲核取代反应亲核取代反应亲核取代
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