羧酸及取代羧酸 (2)精选课件.ppt

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1、关于羧酸及取代羧酸(2)第一页，本课件共有38页 分子中含有分子中含有羧基基（COOH）的有机物称的有机物称为羧酸酸,或或烃分子中的分子中的氢原子被原子被羧基基（COOH）所取代的化合所取代的化合物。物。羧酸分子中酸分子中烃基上的基上的氢原子被其他原子或原子原子被其他原子或原子团取代取代后的化合物，称后的化合物，称为取代取代羧酸酸。概述概述 羧酸和取代酸和取代羧酸广泛存在于生物体内酸广泛存在于生物体内.如氨基酸如氨基酸,尿酸尿酸,胆汁酸胆汁酸,脂肪酸脂肪酸,丙丙酮酸酸.第十章第十章 羧酸和取代羧酸羧酸和取代羧酸第二页，本课件共有38页第三页，本课件共有38页一、一、羧酸的酸的结构、分构、分类和

2、命名和命名（一）（一）羧酸的酸的结构构1 羧羧 酸酸p-p-共轭共轭123pm(较正常正常羰基基键长122pm略略长)136pm(较醇中醇中的的CO单键键长143pm短短)第四页，本课件共有38页-127pm负电荷完全均等地分布在荷完全均等地分布在OCO链上，即两个上，即两个CO键键长完全平均化，完全平均化，羧酸负离子羧酸负离子（一）（一）羧酸的结构羧酸的结构第五页，本课件共有38页（二）（二）羧酸的分酸的分类脂肪脂肪羧酸酸按按烃基分基分芳香芳香羧酸：酸：Ar-COOH饱和和羧酸酸：CH3COOH不不饱和和羧酸：酸：CH2=CH-COOH按按羧基数基数目分目分一元一元羧酸酸：CH3COOH二元

3、二元羧酸：酸：多元多元羧酸：酸：COOHCOOHCOOHCOOHHO-C-COOH脂环羧酸脂环羧酸一、羧酸的结构、分类和命名一、羧酸的结构、分类和命名第六页，本课件共有38页选含有含有羧基的最基的最长碳碳链为主主链，根据主，根据主链的碳原子数目的碳原子数目称称为某酸，某酸，编号从号从羧基开始。基开始。3-甲基丁酸甲基丁酸-甲基丁酸甲基丁酸3-methylbutanoic acid丁二酸丁二酸 琥珀酸琥珀酸butandioic acid succinic acid（三）（三）羧酸的命名酸的命名.系系统命名法命名法一、羧酸的结构、分类和命名一、羧酸的结构、分类和命名第七页，本课件共有38页2-萘乙

4、酸萘乙酸2-naphthylacetic acid3-环己基丁酸环己基丁酸3-cyclohexylbutanoic acid苯甲酸苯甲酸安息香酸安息香酸 benzoic acid顺丁丁烯二酸二酸马来酸来酸cis-2-butendioic acid maleic acid.系统命名法系统命名法第八页，本课件共有38页一元酸一元酸 系统命名系统命名 俗俗 名名 HCOOH 甲酸甲酸 蚁酸蚁酸CH3COOH 乙酸乙酸 醋酸醋酸CH3CH2COOH 丙酸丙酸 初油酸初油酸CH3CH2CH2COOH 丁酸丁酸 酪酸酪酸CH3(CH2)14COOH 十六酸十六酸 软软脂酸脂酸CH3(CH2)16COOH

5、十八酸十八酸 硬脂酸硬脂酸HOOCCOOH 乙二酸乙二酸 草酸草酸HOOCCH2COOH 丙二酸丙二酸 缩苹果酸缩苹果酸HOOC(CH2)2COOH 丁二酸丁二酸 琥珀酸琥珀酸(Z)-HOOCCH=CHCOOH 顺丁烯二酸顺丁烯二酸 马来酸马来酸(E)-HOOCCH=CHCOOH 反丁烯二酸反丁烯二酸 富马酸富马酸(延胡索酸）延胡索酸）.羧酸的俗名酸的俗名（三）羧酸的命名（三）羧酸的命名第九页，本课件共有38页二、二、羧酸的物理性酸的物理性质 羧酸是极性分子，能与水形成酸是极性分子，能与水形成氢键，故低，故低级一元酸可一元酸可与水互与水互溶，但随溶，但随M，在，在水中的溶解度水中的溶解度，从正

6、戊酸开始在水中的溶解度只有从正戊酸开始在水中的溶解度只有3.7%，C10的的羧酸不溶于水。酸不溶于水。b.p：羧酸羧酸 M 相同的相同的醇醇。m.p：随随M呈锯齿形上升。呈锯齿形上升。偶数碳原子偶数碳原子羧酸的羧酸的m.p相邻两个同相邻两个同系物的系物的m.p。1 羧羧 酸酸第十页，本课件共有38页三、三、羧酸的化学性酸的化学性质 -活泼活泼活泼活泼HH的反应的反应的反应的反应酸性酸性酸性酸性羟基被取代，生成羟基被取代，生成羟基被取代，生成羟基被取代，生成羧酸衍生物羧酸衍生物羧酸衍生物羧酸衍生物脱羧反应脱羧反应1 羧羧 酸酸第十一页，本课件共有38页（一）（一）羧酸的酸性与成酸的酸性与成盐 羧

7、酸的酸性比水、醇酸的酸性比水、醇强，甚至比碳酸的酸性，甚至比碳酸的酸性还要要强。三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质第十二页，本课件共有38页1.取代基取代基对羧酸酸性的影响酸酸性的影响 电电子效子效子效子效应应的影响的影响的影响的影响：取代基的取代基的取代基的取代基的电负电负性、数量、性、数量、性、数量、性、数量、与与与与-COOH-COOH的距离的距离的距离的距离对羧对羧基酸基酸基酸基酸性的影响性的影响性的影响性的影响 HCOOH CHCOOH C6 6HH5 5-COOH CH-COOH CH3 3COOHCOOH p pk ka a 3.37 4.20 4.73 3.37 4.20 4

8、.73（一）（一）羧酸的酸性与成盐羧酸的酸性与成盐pKa 2.84 4.06 4.52第十三页，本课件共有38页立体效立体效立体效立体效应对羧应对羧酸的酸性影响酸的酸性影响酸的酸性影响酸的酸性影响OHOOHOHCOOHOHCOOHpka 2.98 4.08 4.57pKa 2.21 3.4 3.4邻位取代位取代苯甲酸的苯甲酸的酸性比酸性比对位和位和间位位强,与取代与取代基的基的类型型无关无关？1.取代基对羧酸酸性的影响取代基对羧酸酸性的影响COOHNO2COOHNO2COOHNO2羟基基处于于羧基的基的邻位，由于空位，由于空间拥挤，在一定程度上，在一定程度上使使羧基与苯基与苯环不能共平面，削弱

9、了共不能共平面，削弱了共轭效效应，因而减少了，因而减少了苯苯环上的上的电子云向子云向羧基基转移，使移，使羧基酸性增基酸性增强。这种种现象，叫做象，叫做邻位效应邻位效应。第十四页，本课件共有38页二元羧酸的酸性与二元羧酸的酸性与2个羧基的距离有关。个羧基的距离有关。草酸草酸丙二酸丙二酸丁二酸丁二酸戊二酸戊二酸己二酸己二酸 但由于离解是分步进行的，第一步电离要受另一个羧基但由于离解是分步进行的，第一步电离要受另一个羧基的的-I效应，故第一步容易电离，但电离后羧基负离子对第二个羧效应，故第一步容易电离，但电离后羧基负离子对第二个羧基有基有+I效应，因此第二步电离比较困难。效应，因此第二步电离比较困难

10、。故：故：pka2 pka11.取代基对羧酸酸性的影响取代基对羧酸酸性的影响第十五页，本课件共有38页 应用：用于分离、鉴别应用：用于分离、鉴别。2.成成盐羧酸的酸的酸性比酸性比碳酸碳酸强（一）（一）羧酸的酸性与成盐羧酸的酸性与成盐第十六页，本课件共有38页 医医药工工业上常将水溶性差又含有上常将水溶性差又含有羧基的基的药物物转变成易溶于水成易溶于水的碱金属的碱金属盐，以增加其水溶性。如：，以增加其水溶性。如：-内内酰胺抗生素胺抗生素（青霉素青霉素钠、青霉素青霉素钾）、）、头孢菌素菌素等。等。青霉素青霉素G钠2.成成 盐盐第十七页，本课件共有38页（二）（二）羧酸衍生物的生成酸衍生物的生成 1

11、.酰卤的生成的生成 2.酸酸酐的生成的生成酐键三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质第十八页，本课件共有38页 3.酯的生成的生成 4.酰胺的生成胺的生成伯醇伯醇和和绝大多数仲大多数仲醇醇醇脱醇脱氢；叔醇叔醇脱脱羟基基酯键酰胺胺键（二）（二）羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成第十九页，本课件共有38页（三）（三）乙二酸及丙二酸的脱乙二酸及丙二酸的脱羧反反应脱羧反应：羧酸失去羧基放出CO2的反应三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质第二十页，本课件共有38页2 取代羧酸取代羧酸 羧酸分子中酸分子中烃基部分的基部分的氢原子原子被其它原子或被其它原子或原子原子团取代的化合物取代的化合物称称取代取代羧酸酸。

12、取代酸按取代基的种取代酸按取代基的种类分分为卤代酸代酸、羟基酸、基酸、羰基酸和氨基酸基酸和氨基酸等。等。第二十一页，本课件共有38页一、一、羟基酸基酸 羧酸分子中酸分子中，烃基上的基上的氢原子原子 被被羟基取代后基取代后的生成物，叫做的生成物，叫做羟基酸基酸(hydroxyl acid)。2 取代羧酸取代羧酸第二十二页，本课件共有38页（一）（一）命名命名1、醇酸的命名、醇酸的命名 醇酸的系醇酸的系统命名法，是以命名法，是以羧酸作酸作为母体，母体，羟基基为取代取代基，并用阿拉伯数字或希腊字母基，并用阿拉伯数字或希腊字母、等等标明明羟基的位置。有些醇酸基的位置。有些醇酸则多用俗名多用俗名。一、羟

13、基酸一、羟基酸第二十三页，本课件共有38页1、醇酸的命名、醇酸的命名第二十四页，本课件共有38页 酚酸的命名，是以芳香酚酸的命名，是以芳香羧酸酸为母体，并根据母体，并根据羟基在芳基在芳环上的位置，上的位置，给出相出相应的名称。的名称。2、酚酸的命名、酚酸的命名（一）（一）命名命名第二十五页，本课件共有38页（二）（二）物理性物理性质 醇酸多醇酸多为固体，在水中的固体，在水中的溶解度溶解度较同数碳原子同数碳原子的醇和酸要的醇和酸要大大，低，低级的的羟基酸可与水混溶，基酸可与水混溶，熔、沸熔、沸点点都比相都比相应的的羧酸酸高高。多数醇酸。多数醇酸具有旋光性。具有旋光性。一、羟基酸一、羟基酸第二十六

14、页，本课件共有38页1、羟基酸的酸性基酸的酸性 醇酸中醇酸中羟基离基离羧基越近，酸性增加越大；反之，基越近，酸性增加越大；反之，酸性增加就越小，甚至无影响。酸性增加就越小，甚至无影响。（三）化学性（三）化学性质 羟基酸具有基酸具有羟基和基和羧基的通性基的通性同同时，由于，由于羟基和基和羧基的相互影响，基的相互影响，羟基酸基酸还具有一些特殊的性具有一些特殊的性质。CH2COOHOHCH3CHCOOHOHCH2CH2COOHOHCH3CH2COOHpKa 3.83 3.87 4.51 4.88一、羟基酸一、羟基酸酸性顺序：酸性顺序：pKa 3.00 4.17 4.54COOHOHCOOHOHCOO

15、H(1)(2)(3)第二十七页，本课件共有38页2、醇酸的氧化反、醇酸的氧化反应 稀硝酸稀硝酸一般不能氧化醇，但却一般不能氧化醇，但却能氧化醇酸能氧化醇酸而生成而生成醛酸、酸、酮酸或二元酸或二元羧酸酸。Tollens 试剂不与醇反不与醇反应，但却，但却能将能将-羟基酸基酸氧化成氧化成-酮酸。酸。（三）羟基酸的化学性质（三）羟基酸的化学性质第二十八页，本课件共有38页3、醇酸的脱水反、醇酸的脱水反应 羟基酸分子间脱水羟基酸分子间脱水 -羟基酸分子内脱水羟基酸分子内脱水分子分子间的交的交叉脱水叉脱水交交酯（三）羟基酸的化学性质（三）羟基酸的化学性质第二十九页，本课件共有38页-和和-羟基酸分子内脱

16、水得羟基酸分子内脱水得内酯内酯-丁内酯-戊内酯3、醇酸的脱水反应、醇酸的脱水反应第三十页，本课件共有38页 4、酚酸的脱、酚酸的脱羧反反应 羟基在基在羧基的基的邻位或位或对位的酚酸，加位的酚酸，加热至熔点以上至熔点以上时，便，便发生分解反生分解反应，生成相，生成相应的酚和二氧化碳的酚和二氧化碳。（三）羟基酸的化学性质（三）羟基酸的化学性质第三十一页，本课件共有38页二、酮酸二、酮酸 脂肪脂肪羧酸分子中的酸分子中的烃基上的基上的氢被氧原子替代后的物被氧原子替代后的物质叫叫氧代氧代羧酸酸，包括，包括醛酸酸和和酮酸酸 根据根据酮基和基和羧基相基相对位置的不同位置的不同，酮酸分酸分为、酮酸。酸。由于糖

17、、由于糖、脂肪和蛋白脂肪和蛋白质在体内代在体内代谢主要主要产生生-酮酸和酸和-酮酸，因此它酸，因此它们尤尤为重要。重要。2 取代羧酸取代羧酸第三十二页，本课件共有38页（一）（一）酮酸的命名酸的命名 酮酸的命名，也是以酸的命名，也是以羧酸酸为母体，母体，酮基作取基作取代基，叫代基，叫某某酮酸酸。酮基的位置，基的位置，习惯上多用上多用希腊字希腊字母母标明。明。二、酮酸二、酮酸第三十三页，本课件共有38页（二）（二）酮酸的化学性酸的化学性质二、酮酸二、酮酸1 酸性酸性 由于由于羰基氧原子的吸基氧原子的吸电子能力子能力强于于羟基，因基，因此此酮酸的酸的酸性酸性强于相于相应的醇酸的醇酸，更，更强于相于

18、相应的的羧酸酸。第三十四页，本课件共有38页.-酮酸的脱酸的脱羧反反应（二）（二）酮酸的化学性质酮酸的化学性质.-酮酸的脱酸的脱羧反反应由于生成物由于生成物为酮类，故又称，故又称为酮式分解式分解。ONaOHCH3CH2CCH2COOHCH3CH2COONa+CH3COONa酸式分解酸式分解2 脱脱羧反反应第三十五页，本课件共有38页 反反应的机理的机理 由于由于-酮酸分子中的酸分子中的酮基氧原子的吸基氧原子的吸电子子诱导效效应（-I 效效应），以及），以及酮基氧原子与基氧原子与羧基中的基中的氢原子形成分子原子形成分子内内氢键。当分子受。当分子受热时，即，即发生脱生脱羧反反应，形成，形成烯醇式中醇式中间体，然后分子体，然后分子进行重排而得到行重排而得到酮。.-酮酸的脱羧反应酮酸的脱羧反应第三十六页，本课件共有38页【本章重点本章重点】1.羧酸和取代酸和取代羧酸的酸的结构和命名构和命名俗名俗名。2.羧酸和取代酸和取代羧酸的化学性酸的化学性质酸性、酸性、羧酸衍酸衍生物的生成、脱生物的生成、脱羧反反应及脱水反及脱水反应等。等。第三十七页，本课件共有38页感感谢谢大大家家观观看看第三十八页，本课件共有38页