11羧酸及其衍生物.pptx
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1、1l乙酸:乙酸:俗称醋酸(俗称醋酸(acetic acidacetic acid),无水的乙酸在略低于),无水的乙酸在略低于室温的温度下(室温的温度下(16.716.7),能够转化为一种具有腐蚀性的),能够转化为一种具有腐蚀性的冰状晶体,故常称几乎不含水的醋酸为冰状晶体,故常称几乎不含水的醋酸为冰醋酸冰醋酸。醋几乎贯。醋几乎贯穿了整个人类文明史。乙酸是制备很多化合物所需要使用穿了整个人类文明史。乙酸是制备很多化合物所需要使用的基本化学试剂。在化学工业中,它被用来制造的基本化学试剂。在化学工业中,它被用来制造聚对苯二聚对苯二甲酸乙二酯甲酸乙二酯,后者即,后者即饮料瓶的主要部分饮料瓶的主要部分。也
2、被用来。也被用来制造电制造电影胶片所需要的醋酸纤维素影胶片所需要的醋酸纤维素和和木材用胶粘剂中的聚乙酸乙木材用胶粘剂中的聚乙酸乙烯酯烯酯,以及很多,以及很多合成纤维和织物合成纤维和织物。第1页/共70页2反式脂肪酸反式脂肪酸:反式脂肪又称为反式脂肪酸或逆态脂肪酸,反式脂肪又称为反式脂肪酸或逆态脂肪酸,是一种不饱和脂肪酸。主要来自经过部分氢化的植是一种不饱和脂肪酸。主要来自经过部分氢化的植物油。物油。“氢化氢化”是在是在2020世纪初期发明的食品工业技世纪初期发明的食品工业技术,氢化过程可将一部分的脂肪改变为反式脂肪。术,氢化过程可将一部分的脂肪改变为反式脂肪。由于能增添食品酥脆口感、易于长期保
3、存等优点,由于能增添食品酥脆口感、易于长期保存等优点,此类脂肪被大量运用于市售包装食品、餐厅的煎炸此类脂肪被大量运用于市售包装食品、餐厅的煎炸食品中。反式脂肪对健康并无益处,也不是人体所食品中。反式脂肪对健康并无益处,也不是人体所需要的营养素。食用反式脂肪将会提高患需要的营养素。食用反式脂肪将会提高患冠状动脉冠状动脉心脏病心脏病的机率,并增加的机率,并增加老年痴呆症老年痴呆症和和女性不孕症女性不孕症的的风险。风险。第2页/共70页311.1 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3页/共7
4、0页42 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4页/共70页53 3苯基丙烯酸(苯基丙烯酸(肉桂
5、酸肉桂酸)3-溴环己基甲酸溴环己基甲酸第5页/共70页611.2 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刺刺激激臭臭味味液液体体;C C4 4C C9 9腐腐败败气气味味油油状状液液体体;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。以上羧酸不溶于水。沸点沸点:羧酸醇醛、酮醚烃。为什么?:羧酸醇醛、酮醚烃。为什么?原因:原因:多数羧酸以双分子缔合的环状二聚体的形式存在;多数羧酸以双分子缔合的环状二聚体的形式存在;醇
6、分子间可形成氢键,而醛、酮分子间不能;醛、醇分子间可形成氢键,而醛、酮分子间不能;醛、酮的偶极矩大于醚、烃的偶极矩。酮的偶极矩大于醚、烃的偶极矩。第6页/共70页711.3 11.3 羧酸的化学性质羧酸的化学性质 p-p-共轭的结果:共轭的结果:使使RCOOH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。SP2杂化杂化第7页/共70页8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(一一)羧酸的酸性羧酸的酸性(P325)第8页/共70页9羧酸盐羧酸盐具有盐类的一般性质
7、,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,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。还可用什么方法还可用什么方法鉴别鉴别?应应 用用第9页/共70页10取代基对酸性的影响取代基对酸性的影响 稳定稳定经测定经测定RCOO两个两个 CO 键长均为键长均为 1.27(CO键长键长1.23 ,CO键长键长1.34)吸吸 给给Pka 1.08 4.76 4.87 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10页/共
8、70页11GCH2COOH G=H I Br Cl F Pka 4.76 3.18 2.94 2.86 2.57Pka 2.86 4.05 4.52 4.82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。Pka 4.76 2.86 1.26 0.64A A:脂肪酸脂肪酸(主要诱导效应)第11页/共70页12B.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:HCOO
9、HCHCOOHC6 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。芳环上有给电子基时,芳环上有给电子基时,ArCOOHArCOOH酸性减弱。酸性减弱。COO强烈活化强烈活化 中等活化中等活化弱活化弱活化弱钝化弱钝化NH2,OHNHCOR,OR RCl,Br给给+(I+C)给给+(I+C)拉拉(I,C)NO2,CN,COOH,SO3H,CHO,COR等等钝钝 化化第12页/共70页13C.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
10、性:二元酸的酸性酸性:二元酸的酸性一元酸的酸性;一元酸的酸性;原因:两个原因:两个COOHCOOH,且且COOHCOOH有较强的有较强的I I效应。效应。草酸第13页/共70页14比较下列化合物的酸性大小:比较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14页/共70页15(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15页/共70页16一元羧酸加热下难以
11、脱羧一元羧酸加热下难以脱羧!但但-C C上有上有强吸电子基强吸电子基,或或-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(三三)脱羧反应脱羧反应(P328)羧酸羧酸(盐)在盐)在一定条件一定条件下分解放出二氧化碳,称为脱羧反应。下分解放出二氧化碳,称为脱羧反应。CH3COONaCH4 +Na2CO3NaOH(CaO)第16页/共70页172)2)二元酸加热脱羧规律:二元酸加热脱羧规律:CH3CHCOOHCOOHCH3CH2COOH CO2第17页/共70页18第18页/共70页19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.
12、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19页/共70页20(四四)羧基的还原羧基的还原 一般还原剂不能将一般还原剂不能将COOHCOOH还原,只有强还原剂还原,只有强还原剂LiAlHLiAlH4 4才可将羧酸还原为伯醇;羧酸也不易催化加氢。才可将羧酸还原为伯醇;羧酸也不易催化加氢。(如(如NaBHNaBH4 4可还原醛酮中的羰基而无法还原羧基)可还原醛酮中的羰基而无法还原羧基)H2O+L Li i A Al l H H4 4
13、H H3 3O O+第20页/共70页21(五五)羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成(P329)酰卤酰卤 酸酐酸酐 酯酯 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的基团取的基团取代代(亲核加成亲核加成-消除消除),生成羧酸衍生物。,生成羧酸衍生物。第21页/共70页22(1)1)酰氯的生成酰氯的生成 例:例:第22页/共70页23(2)2)酸酐的生成酸酐的生成 某些二元酸只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23页/共70页24(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
14、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。(3)3)酰胺的生成酰胺的生成第24页/共70页25(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(P331)烃的氧化烃的氧化 等等)第25页/共70页262.2.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
15、。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?第26页/共70页273.3.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、水解后干冰)反应,酸化、水解后得到羧酸。反应机理是典型的得到羧酸。反应机理是典型的亲核加成:亲核加成:第27页/共70页28例:例:4C5C方法一:方法一:方法二:方法二:第28页/共70页29 羧酸衍生物指酰卤、酸酐、酯、酰胺等含有羧酸衍生物指酰卤、酸酐、酯、酰胺等含有酰酰基的化合物基的化合物,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
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