羧酸及其衍生物有机化学.pptx
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1、111.1 11.1 羧酸的分类、命名和结构羧酸的分类、命名和结构 按按COOHCOOH数目:数目:按烃基不同:按烃基不同:1 1)羧酸的分类)羧酸的分类第1页/共77页22 2)羧酸的命名)羧酸的命名(2)(2)系统命名法系统命名法 选主链:选择含有羧基的最长碳链作主链。选主链:选择含有羧基的最长碳链作主链。编号:从羧基中的碳原子开始编号。编号:从羧基中的碳原子开始编号。注意事项:注意事项:若分子中含有重键,则选含有羧基和重键的最长碳链为主链,称若分子中含有重键,则选含有羧基和重键的最长碳链为主链,称“某烯(炔)酸某烯(炔)酸”。俗名俗名:根据来源命名根据来源命名 化合物化合物 甲酸甲酸 乙
2、酸乙酸 丁酸丁酸 苯甲酸苯甲酸 乙二酸乙二酸 俗名俗名 蚁酸蚁酸 醋酸醋酸 酪酸酪酸 安息香酸安息香酸 草酸草酸 第2页/共77页33 3苯基丙烯酸(苯基丙烯酸(肉桂酸肉桂酸)3-溴环己基甲酸溴环己基甲酸第3页/共77页411.2 11.2 羧酸的物理性质羧酸的物理性质 物物 态:态:C C1 1C C3 3刺激臭味液体;刺激臭味液体;C C4 4C C9 9腐败气味油状液体;腐败气味油状液体;C C1010以上羧酸为固体。以上羧酸为固体。原因:原因:水溶解度:大于分子量相近的醇、醛、酮;水溶解度:大于分子量相近的醇、醛、酮;随随RR,水溶解度水溶解度,C10C10以上羧酸不溶于水。以上羧酸不
3、溶于水。沸点:高于分子量相近的醇。沸点:高于分子量相近的醇。原因:原因:第4页/共77页5IR IR 谱图特征:谱图特征:羰基羰基羟基羟基 例:戊酸的红外光谱图例:戊酸的红外光谱图第5页/共77页6NMR NMR 谱图特征:谱图特征:戊酸的核磁共振谱(戊酸的核磁共振谱(1 1 H NMRH NMR)d=9-13d=9-13ppmppmR RC CO O H HO O去屏蔽和去屏蔽和H H键缔合键缔合第6页/共77页711.3 11.3 羧酸的化学性质羧酸的化学性质-COOH中中C为为sp2与与-OH p-p-共轭共轭与与-H-超共轭超共轭第7页/共77页8(一一)羧酸的酸性羧酸的酸性 1)1)
4、羧酸的结构与羧酸酸性羧酸的结构与羧酸酸性羧酸的结构羧酸的结构使使RCOORCOO-H H健减弱,氢原子健减弱,氢原子酸性增加酸性增加,羧酸具有酸性;,羧酸具有酸性;RCOORCOO-中负电荷中负电荷均匀均匀均匀均匀地分布在两个氧原子上,稳定性地分布在两个氧原子上,稳定性。p-p-共轭的结果:共轭的结果:羧酸根羧酸根第8页/共77页9酸性比较:酸性比较:生成的盐为强碱弱酸盐,遇强酸则得到原羧酸。生成的盐为强碱弱酸盐,遇强酸则得到原羧酸。无机强酸羧酸H2CO3酚H2O醇炔NH3第9页/共77页10羧酸盐羧酸盐具有盐类的一般性质,具有盐类的一般性质,是离子型化合物是离子型化合物,可溶,可溶于水。因此
5、,利用羧酸的酸性,可于水。因此,利用羧酸的酸性,可分离提纯有机物分离提纯有机物分离提纯有机物分离提纯有机物。应应 用用第10页/共77页11取代基对酸性的影响取代基对酸性的影响稳定稳定CO键长键长1.23,CO键长键长1.34,两个两个CO键长均为键长均为1.27吸吸给给Pka1.084.764.87吸电子基团能稳定酸根负吸电子基团能稳定酸根负离子,使酸性增强。离子,使酸性增强。给电子基团使酸根负离给电子基团使酸根负离子不稳定,使酸性减弱。子不稳定,使酸性减弱。第11页/共77页12GCH2COOHG=HIBrClFPka4.763.182.942.862.57Pka2.864.054.524
6、.82电负性增大,诱导效应增强,酸性增强。电负性增大,诱导效应增强,酸性增强。诱导效应随着距离的增加迅速减小。诱导效应随着距离的增加迅速减小。诱导效应具有加和性,相同性质的基团越多对酸性影响越大。诱导效应具有加和性,相同性质的基团越多对酸性影响越大。Pka4.762.861.260.64A A:脂肪酸脂肪酸(诱导效应)第12页/共77页13B.B.芳香酸芳香酸 (综合考虑诱导和共轭效应)(综合考虑诱导和共轭效应)酸性:酸性:HCOOHCHCOOHC6 6H H5 5COOHCOOHCHCH3 3COOHCOOH芳环上有吸电子基时,芳环上有吸电子基时,ArCOOHArCOOH酸性增加。酸性增加。
7、芳环上有斥电子基时,芳环上有斥电子基时,ArCOOHArCOOH酸性减弱。酸性减弱。COO推电子推电子:+I如如R吸电子吸电子:I如如X,NO2,CN,COOH,OH推电子推电子:+C如如R,X,OR,NH2,OH吸电子吸电子:C如如NO2;CN;SO3H;COOH;CHO;COR;COOR;CONH2第13页/共77页14C.C.二元酸二元酸 二元羧酸二元羧酸可以可以发生二级电离,通常发生二级电离,通常KaKa1 1 KaKa2 2 酸性:酸性:pKa1pKa1一元酸的一元酸的pKapKa;原因:两个COOH,且COOH有较强的I效应。草酸第14页/共77页15比较下列化合物的酸性大小:比较
8、下列化合物的酸性大小:乙酸乙酸 草酸草酸 丙二酸丙二酸 甲酸甲酸 (1)(2)(3)第15页/共77页16(二二)-氢原子的反应氢原子的反应 所以,羧酸所以,羧酸H H的卤代反应需要少量的卤代反应需要少量红磷红磷催化:催化:生成的生成的-卤代酸可以转化成各种取代酸卤代酸可以转化成各种取代酸(-(-OH,-NHOH,-NH2 2,-CN,-CN等等)第16页/共77页17(三三)脱羧反应脱羧反应 羧酸羧酸(盐)在盐)在一定条件一定条件下分解放出二氧化下分解放出二氧化碳,称为脱羧或脱羧反应。碳,称为脱羧或脱羧反应。第17页/共77页18一元羧酸加热下难以脱羧一元羧酸加热下难以脱羧!但但-C C C
9、 C上有上有强吸电子基强吸电子基,或或-C C C C为羰基等为羰基等不饱和键不饱和键时,脱羧容易发生。时,脱羧容易发生。1)一元脂肪酸一元脂肪酸第18页/共77页192)2)二元酸加热脱羧规律:二元酸加热脱羧规律:第19页/共77页20第20页/共77页21可用作鉴别可用作鉴别鉴别下列化合物:鉴别下列化合物:a.a.甲酸甲酸 b.b.草酸草酸 c.c.丙二酸丙二酸 d.d.丁二酸丁二酸a.a.甲酸甲酸 b.b.草酸草酸 c.c.丙二酸丙二酸 d.d.丁二酸丁二酸Ag(NH3)2OHAgXXXKMnO4XXXCO2褪色褪色第21页/共77页22(四四)羧基被还原羧基被还原 一般还原剂不能将一般
10、还原剂不能将COOHCOOH还原,如还原,如NaBHNaBH4 4可还原醛酮中的羰基而可还原醛酮中的羰基而无法还原羧基。强还原剂无法还原羧基。强还原剂LiAlHLiAlH4 4才可将羧酸还原为伯醇才可将羧酸还原为伯醇 第22页/共77页23(五五)羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成 酰卤酰卤 酸酐酸酐 羧酸酯羧酸酯 酰胺酰胺 羧酸中的羟基可以被一些羧酸中的羟基可以被一些亲核亲核亲核亲核的基团取代的基团取代(亲核加成亲核加成-消消除除),生成羧酸衍生物。,生成羧酸衍生物。第23页/共77页24(1)1)酰氯的生成酰氯的生成 例:例:第24页/共77页25(2)2)酸酐的生成酸酐的生成 某些二元酸只
11、需某些二元酸只需加热加热便可生成五元或六元环的酸酐。便可生成五元或六元环的酸酐。第25页/共77页26(3)3)酰胺的生成酰胺的生成 第26页/共77页27(4)4)酯的生成酯的生成酯化反应在常温下进行得很慢,可采用以下措施提高酯的产量酯化反应在常温下进行得很慢,可采用以下措施提高酯的产量:酸催化剂:硫酸、磷酸、盐酸、苯磺酸、酸催化剂:硫酸、磷酸、盐酸、苯磺酸、强酸性阳离子交换树脂。强酸性阳离子交换树脂。反应可逆 增加某个反应物的浓度增加某个反应物的浓度;把生成的产物除去把生成的产物除去;加催化剂加催化剂一般情况:酸去羟基醇去氢。一般情况:酸去羟基醇去氢。羧酸与醇的反应是制备羧酸与醇的反应是制
12、备酯酯最常用的方法。最常用的方法。酰卤或酸酐的醇解、酯交换的反应都是生成酰卤或酸酐的醇解、酯交换的反应都是生成酯酯的方法。的方法。羧酸衍生物的氨解反应,是制备各类羧酸衍生物的氨解反应,是制备各类酰胺酰胺的常用方法。的常用方法。第27页/共77页28(2)(2)伯醇或醛氧化伯醇或醛氧化 1.氧化法氧化法11.4 11.4 羧酸的制法羧酸的制法 烃的氧化烃的氧化 第28页/共77页292.2.腈水解腈水解 由腈(由腈(R RCNCN)水解是合成羧酸的水解是合成羧酸的重要方法之一。重要方法之一。重要方法之一。重要方法之一。v可由卤代烃制备增加一个碳原子的羧酸。v卤代烃不能是3oRX和乙烯式,为什么?
13、第29页/共77页303.3.GrignardGrignard试剂与试剂与COCO2 2作用作用 格氏试剂与格氏试剂与COCO2 2(干冰)反应,酸化、水解干冰)反应,酸化、水解后得到羧酸。反应机理是典型的后得到羧酸。反应机理是典型的亲核加成:亲核加成:亲核加成:亲核加成:第30页/共77页31举例:举例:4C5C第31页/共77页32 羧酸衍生物系指酰卤、酸酐、酯、酰胺等含羧酸衍生物系指酰卤、酸酐、酯、酰胺等含有有酰基的化合物酰基的化合物,它们经简单水解后都得到,它们经简单水解后都得到羧酸羧酸羧酸羧酸11.6 11.6 羧酸衍生物的羧酸衍生物的命名命名和和结构结构第32页/共77页33酰卤根
14、据酰基称为酰卤根据酰基称为某酰卤某酰卤。一一.酰卤酰卤:CH3CH2CClO 丙酰氯丙酰氯丙烯酰溴丙烯酰溴对溴苯甲酰溴对溴苯甲酰溴通式:通式:环己基甲酰氯环己基甲酰氯命命 名名 第33页/共77页34由相应的羧酸加由相应的羧酸加“酐酐”字字 乙酸酐(乙酸酐(单酐单酐)顺丁烯二酸酐(顺丁烯二酸酐(内酐内酐)二酸酐二酸酐通式通式:乙丙酸酐(混酐)邻苯二甲酸酐(内酐)酸酐由羧酸脱水而来,以其来源的酸命名:酸酐由羧酸脱水而来,以其来源的酸命名:第34页/共77页35三酯三酯 通式通式:酸和酸和一元醇一元醇形成的酯称为形成的酯称为“某酸某酯某酸某酯”甲酸乙酯甲酸乙酯乙二醇二乙酸酯乙二醇二乙酸酯苯甲酸异丙
15、酯酸和酸和多元醇多元醇形成的酯称为形成的酯称为“某醇某酸酯某醇某酸酯”苯甲酸苄酯苯甲酸苄酯乙酸烯丙酯乙酸烯丙酯丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯第35页/共77页36四四.酰胺酰胺通式:通式:“某酰胺某酰胺”(与酰卤的命名相似与酰卤的命名相似)(1 1)非取代酰胺)非取代酰胺乙酰胺乙酰胺苯甲酰胺戊内酰胺戊内酰胺丁二酰亚胺丁二酰亚胺两个酰基连在同一氮原子上形成酰两个酰基连在同一氮原子上形成酰亚胺亚胺亚胺亚胺。由分子内的氨基和酰基形成的酰胺称为由分子内的氨基和酰基形成的酰胺称为内酰胺内酰胺内酰胺内酰胺。第36页/共77页37(2 2)取代酰胺)取代酰胺R1OCNH R2氮原子上所连的烃基作为取代基,写名称时用氮
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- 羧酸 及其 衍生物 有机化学
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