羧酸衍生物取代酸.ppt
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1、关于羧酸衍生物取代酸现在学习的是第1页,共70页2023/4/42第一节第一节 羧酸羧酸官能团为羧基官能团为羧基 简写为简写为COOH或或CO2H(一)分类(一)分类羧基相连的羧基相连的烃基烃基不同不同脂肪酸脂肪酸芳香酸芳香酸饱和脂肪酸饱和脂肪酸不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸分子中分子中羧基数目羧基数目,可分为一元酸、二元酸、多元酸,可分为一元酸、二元酸、多元酸现在学习的是第2页,共70页2023/4/43(二)命名(二)命名羧酸的命名常用俗名羧酸的命名常用俗名甲酸(蚁酸)甲酸(蚁酸)乙酸(醋酸)乙酸(醋酸)丁二酸(琥珀酸)丁二酸(琥珀酸)现在学习的是第3页,共70页2023/4/44系统命名与醛相
2、似系统命名与醛相似3-甲基丁酸甲基丁酸3,4,5-三甲基己酸三甲基己酸1选取包括羧基在内的最长碳链为主链。选取包括羧基在内的最长碳链为主链。2从羧基碳开始编号,不需指羧基的位置。从羧基碳开始编号,不需指羧基的位置。现在学习的是第4页,共70页2023/4/453甲基甲基2丁烯酸丁烯酸苯甲酸(安息香酸)苯甲酸(安息香酸)3不饱和脂肪酸命名时,主链应包括羧基和不饱和键不饱和脂肪酸命名时,主链应包括羧基和不饱和键 在内,从羧基碳开始编号,注明不饱和键的位置。在内,从羧基碳开始编号,注明不饱和键的位置。4芳香酸把芳香环看作取代基芳香酸把芳香环看作取代基。2乙基丙烯酸乙基丙烯酸2苯基丙酸苯基丙酸现在学习
3、的是第5页,共70页2023/4/465二元酸的命名以包括两个羧基在内的最长碳链。二元酸的命名以包括两个羧基在内的最长碳链。2-乙基丙二酸乙基丙二酸邻苯二甲酸邻苯二甲酸乙二酸(草酸)乙二酸(草酸)间苯二甲酸间苯二甲酸现在学习的是第6页,共70页2023/4/47二、羧酸的物理性质二、羧酸的物理性质沸点:沸点:羧酸的沸点随分子量的增大而增大,与分子量羧酸的沸点随分子量的增大而增大,与分子量 相近的醇相比沸点较高,因为两个羧酸分子间相近的醇相比沸点较高,因为两个羧酸分子间 可以通过两个氢键缔合成二聚体。可以通过两个氢键缔合成二聚体。水溶性:水溶性:四个碳以下的羧酸与水混溶(与水形成氢四个碳以下的羧
4、酸与水混溶(与水形成氢 键)。随着烃基增大,酸对水的溶解度降低。键)。随着烃基增大,酸对水的溶解度降低。二元和多元羧酸易溶于水。二元和多元羧酸易溶于水。现在学习的是第7页,共70页2023/4/48显酸性显酸性羟基被取代羟基被取代脱羧反应脱羧反应HH反应反应羧基由羧基由 和和-OH组成,某种程度上表现了各自的化学性质。组成,某种程度上表现了各自的化学性质。如:如:-氢易被取代氢易被取代,-OH易被易被X2、-OR、-NH2取代取代;它们又形成了一;它们又形成了一个个P-共轭体系,使共轭体系,使O-H键极性增大,易解离出键极性增大,易解离出H+而显酸性而显酸性。但由但由于羧基中羰基碳的正电性较弱
5、,于羧基中羰基碳的正电性较弱,难于发生亲核加成,所以不与羰基难于发生亲核加成,所以不与羰基试剂作用。试剂作用。三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质现在学习的是第8页,共70页2023/4/49(一)酸性(一)酸性1、具有酸的通性:使石蕊变红,与碱成盐,与活泼、具有酸的通性:使石蕊变红,与碱成盐,与活泼 金属作用放出金属作用放出H2。2、弱酸:其酸性比、弱酸:其酸性比HCl、H2SO4弱的多,但比碳酸、弱的多,但比碳酸、苯酚强。因此羧酸能分解碳酸氢盐,而苯酚则不苯酚强。因此羧酸能分解碳酸氢盐,而苯酚则不 能,借此可区分羧酸和酚。能,借此可区分羧酸和酚。羧羧酸酸的的钾钾、钠钠盐盐易易溶溶于于水水,
6、利利用用这这种种性性质质可可以以将将羧羧酸与其它不溶于水的非酸性有机物分离。酸与其它不溶于水的非酸性有机物分离。现在学习的是第9页,共70页2023/4/410 羧酸的结构对酸性的影响羧酸的结构对酸性的影响1.电子效应对酸性的影响电子效应对酸性的影响 1)诱导效应)诱导效应 影响因素影响因素 电子效应电子效应:给电子基,酸性减弱;给电子基,酸性减弱;吸电子基,酸性增强。吸电子基,酸性增强。饱和一元羧酸中,甲酸的酸性最强。现在学习的是第10页,共70页2023/4/411 吸电子基团吸电子能力越强;数目越多;离羧基越近;羧酸的酸性则越强。二元羧酸中,乙二酸的酸性最强。乙二酸、丙二酸的pKa1都比
7、一元羧酸的小得多。现在学习的是第11页,共70页2023/4/412(二)羧基中羟基的取代反应(二)羧基中羟基的取代反应酰卤酰卤 酸酐酸酐 酯酯(可逆)(可逆)酰胺酰胺 浓浓 羧基中的羧基中的-OH可被可被-X、-OR、-NH2取代生成酰卤、酯、取代生成酰卤、酯、酰胺。酰胺。现在学习的是第12页,共70页2023/4/413(三)二元羧酸的受热反应(三)二元羧酸的受热反应 羧羧酸酸分分子子失失去去羧羧基基,放放出出二二氧氧化化碳碳的的反反应应,称称脱脱羧羧反应。反应。二二元元羧羧酸酸对对热热敏敏感感,受受热热后后可可随随两两羧羧基基的的距距离离不不同同而发生不同的反应:而发生不同的反应:现在学
8、习的是第13页,共70页2023/4/4141乙二酸、丙二酸乙二酸、丙二酸(生成少一个(生成少一个C的一元羧酸和的一元羧酸和CO2)丙二酸的脱羧反应丙二酸的脱羧反应是所有在羧基的是所有在羧基的位有位有 基团的化基团的化合物共有的反应。合物共有的反应。如:烷基丙二酸、如:烷基丙二酸、酮酸酮酸现在学习的是第14页,共70页2023/4/4152丁二酸,戊二酸丁二酸,戊二酸(分子内失水生成环酐分子内失水生成环酐和和H2O)戊二酸酐戊二酸酐丁二酸酐丁二酸酐现在学习的是第15页,共70页2023/4/4163己二酸,庚二酸己二酸,庚二酸(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分子内同时失水
9、失羧生成环酮分子内同时失水失羧生成环酮+CO2+H2O)现在学习的是第16页,共70页2023/4/417 间隔间隔5个以上碳原子的脂肪二元羧酸在加热情况下,得个以上碳原子的脂肪二元羧酸在加热情况下,得到到分子间失水分子间失水而成的酸酐。而成的酸酐。在有可能形成环状化合物的条件下,总是比较容易形在有可能形成环状化合物的条件下,总是比较容易形成成5元环或元环或6元环元环。现在学习的是第17页,共70页2023/4/418(四)烃基上的反应(四)烃基上的反应 脂肪羧酸的脂肪羧酸的氢受羧基的影响较活泼,可被卤素取代,氢受羧基的影响较活泼,可被卤素取代,但由于但由于P-共轭效应,反应速度较慢且共轭效应
10、,反应速度较慢且氢是逐步被取代氢是逐步被取代的。的。(1)卤代作用卤代作用(2)芳香环上的取代反应芳香环上的取代反应(间位定位基)间位定位基)现在学习的是第18页,共70页2023/4/419(五)(五)还原还原注:羧酸很难被还原,一般只能用强还原剂或高注:羧酸很难被还原,一般只能用强还原剂或高温高压下催化加氢温高压下催化加氢现在学习的是第19页,共70页2023/4/420四、重要的羧酸四、重要的羧酸(一)甲酸(一)甲酸 甲酸俗名蚁酸甲酸俗名蚁酸,酸性较其他的一元羧酸强。分子中既酸性较其他的一元羧酸强。分子中既有羧基又有醛基,所以甲酸既有酸的性质,又有一些醛的有羧基又有醛基,所以甲酸既有酸的
11、性质,又有一些醛的性质,如甲酸被弱氧化剂氧化(银镜反应,也能使性质,如甲酸被弱氧化剂氧化(银镜反应,也能使KMnO4溶液褪色)。溶液褪色)。现在学习的是第20页,共70页2023/4/421(二)乙酸(二)乙酸(三)苯甲酸三)苯甲酸乙酸俗名醋酸,凝结为冰状固体,称为冰醋酸。乙酸俗名醋酸,凝结为冰状固体,称为冰醋酸。苯甲酸是最简单的芳香酸,俗名安息香酸。具有防苯甲酸是最简单的芳香酸,俗名安息香酸。具有防腐杀菌作用,毒性较低,故苯甲酸及其钠盐作食品、药腐杀菌作用,毒性较低,故苯甲酸及其钠盐作食品、药剂和日用品的防腐剂。剂和日用品的防腐剂。现在学习的是第21页,共70页2023/4/422(四)乙二
12、酸四)乙二酸1、二元饱和羧酸中,乙二酸的酸性是最强的,也、二元饱和羧酸中,乙二酸的酸性是最强的,也 比一元羧酸强比一元羧酸强2、有还原性,能与、有还原性,能与KMnO4作用,分析化学中用来作用,分析化学中用来 标定标定KMnO4溶液的浓度。溶液的浓度。3、工工业业上常用草酸作漂白上常用草酸作漂白剂剂,漂白麦草、硬脂酸等。,漂白麦草、硬脂酸等。现在学习的是第22页,共70页2023/4/423(五)五)丁二酸丁二酸 丁二酸(丁二酸(HOOC-CHHOOC-CH2 2CHCH2 2-COOH-COOH)俗名琥珀酸,无色晶体,俗名琥珀酸,无色晶体,熔点熔点185-187185-187,能溶于水。有抗
13、痉挛、祛痰(兼止咳平,能溶于水。有抗痉挛、祛痰(兼止咳平喘)和利尿作用。是地龙的有效成分,在薤白中也有存在。喘)和利尿作用。是地龙的有效成分,在薤白中也有存在。(六)邻苯二甲酸及对苯二甲酸(六)邻苯二甲酸及对苯二甲酸 均为白色结晶。对苯二甲酸为制造涤纶的主要原均为白色结晶。对苯二甲酸为制造涤纶的主要原料之一。料之一。现在学习的是第23页,共70页2023/4/424(七)丁烯二酸七)丁烯二酸 反反-丁丁烯烯二酸俗名延胡索酸二酸俗名延胡索酸富富马马酸,存在于延胡索中;酸,存在于延胡索中;顺顺-丁丁烯烯二酸俗二酸俗名名马马来酸。二者的物理性来酸。二者的物理性质质相差很大。如:相差很大。如:顺顺式的
14、熔点式的熔点为为139-140139-140,在,在水中的溶解度水中的溶解度为为7979;而反式的熔点;而反式的熔点则为则为300-302300-302,在水中的溶解度,在水中的溶解度为为0.70.7。这这些差距都是由其不同的构型所造成的。些差距都是由其不同的构型所造成的。丁烯二酸有两种构型:顺丁烯二酸有两种构型:顺-丁烯二酸和反丁烯二酸和反-丁烯二酸。丁烯二酸。现在学习的是第24页,共70页2023/4/425第二节第二节 羧酸的衍生物羧酸的衍生物一、一、羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名 羧酸衍生物是指羧酸分子中,羧基上的羟基被其羧酸衍生物是指羧酸分子中,羧基上的羟基被其他原子或原子团取代他
15、原子或原子团取代现在学习的是第25页,共70页2023/4/426羧酸去掉羧基中的羟基后的基团称为羧酸去掉羧基中的羟基后的基团称为酰基酰基苯甲酰基苯甲酰基草酰基草酰基乙酰基乙酰基丙酰基丙酰基现在学习的是第26页,共70页2023/4/4271、酰卤和酰胺的命名、酰卤和酰胺的命名 酰基名卤素名酰基名卤素名乙酰氯乙酰氯 苯甲酰氯苯甲酰氯 丙酰溴丙酰溴 乙酰胺乙酰胺N,N-二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺(DMF)N-乙基乙酰胺乙基乙酰胺现在学习的是第27页,共70页2023/4/4282、酯的命名、酯的命名 某酸某酯某酸某酯乙酸乙酯乙酸乙酯 甲酸丙酯甲酸丙酯 苯甲酸甲酯苯甲酸甲酯 现在学习的是第28页,共
16、70页2023/4/4293、酸酐的命名、酸酐的命名依来源命名依来源命名“某酐某酐”乙酐乙酐乙丙酐乙丙酐邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐 2-甲基甲基-丁二酸酐丁二酸酐 现在学习的是第29页,共70页2023/4/430二二 物理性质物理性质1 酸酐、酰氯:有刺激性;大多数的酯酸酐、酰氯:有刺激性;大多数的酯:愉快气味。:愉快气味。2 氢键的影响氢键的影响酰胺酰胺多为固体多为固体 酸酐酸酐酰氯酰氯酯酯液体液体沸点高沸点高沸点低沸点低可形成氢键可形成氢键不可形成氢键不可形成氢键 ab沸点:沸点:221.2 165现在学习的是第30页,共70页2023/4/431酯和酰胺的水解需酸、碱催化且加热,反应是可
17、逆反应。酯和酰胺的水解需酸、碱催化且加热,反应是可逆反应。1 1、酰基上的亲核取代、酰基上的亲核取代 反反应应活活性性依依次次减减弱弱(1)(1)水解水解 羧酸衍生物水解生成相应的羧酸衍生物水解生成相应的羧酸羧酸三、化学性质三、化学性质现在学习的是第31页,共70页2023/4/432皂化反应皂化反应 酰胺在酰胺在酸性酸性溶液中水解,得到羧酸和氨盐,在溶液中水解,得到羧酸和氨盐,在碱碱作作用下水解得到羧酸盐并放出氨。用下水解得到羧酸盐并放出氨。现在学习的是第32页,共70页2023/4/433(二)醇解(二)醇解 羧羧酸酸酯酯的的醇醇解解反反应应实实际际是是醇醇部部分分的的交交换换,为为可可逆
18、逆反反应应,要使反应完全,试剂醇必须是过量的。,要使反应完全,试剂醇必须是过量的。酰氯、酸酐和酯与醇或酚作用,主要产物是酰氯、酸酐和酯与醇或酚作用,主要产物是酯酯。反反应应活活性性依依次次减减弱弱现在学习的是第33页,共70页2023/4/434(三)氨解(三)氨解反反应应活活性性依依次次减减弱弱酰氯、酸酐和酯进行氨解,主要产物是酰氯、酸酐和酯进行氨解,主要产物是酰胺酰胺。现在学习的是第34页,共70页2023/4/435 以以上上反反应应从从羧羧酸酸衍衍生生物物的的角角度度看看:是是羧羧酸酸衍衍生生物物发发生生了了水水解解、醇醇解或氨解解或氨解。但但对对水水、醇醇或或氨氨来来说说,相相当当于
19、于在在分分子子中中引引入入酰酰基基,是是发发生生了了酰基化反应酰基化反应。酰氯、酸酐和酯都是酰基化试剂。酰氯、酸酐和酯都是酰基化试剂。现在学习的是第35页,共70页2023/4/436酰基上的亲核反应机理酰基上的亲核反应机理(加成(加成消除机理)消除机理)第二步第二步:消除消除离去基团带一对电子离去,恢复碳氧双键,离去基团带一对电子离去,恢复碳氧双键,生成产物。生成产物。第一步第一步:加成加成亲核试剂进攻羰基碳亲核试剂进攻羰基碳,形成氧负离子中间体。形成氧负离子中间体。羧酸衍生物羧酸衍生物水解、醇解、胺解水解、醇解、胺解的活性次序是的活性次序是:酰酰 氯氯 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺 现在学习的
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