第9章羧酸及其衍生物.pptx
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1、羧酸羧酸(carboxylic acid)是分子中含有羧基是分子中含有羧基(carboxyl)并且具有并且具有酸性的一类有机化合物。酸性的一类有机化合物。(Ar)R COOH羧酸分子中羧基上的羟基被其它原子或基团取代后生成的化合物,称羧酸分子中羧基上的羟基被其它原子或基团取代后生成的化合物,称羧酸衍生物羧酸衍生物(derivatives of carboxylic acid)。)。L=-X(-Cl、-Br)酰卤酰卤-OCOR(Ar)酸酐酸酐-OR(Ar)酯酯 -NH2、-NHR、-NR2 酰胺酰胺 第第9 9章章 羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物第1页/共85页 1、俗名、俗名一元羧酸:一元羧酸:
2、一、羧酸分类、命名与结构一、羧酸分类、命名与结构methanoic acid acetic acid propanoic acidbutanoic acid benzoic acid 3-phenylpropenoic acid(一)羧酸的分类与命名(一)羧酸的分类与命名第一节第一节 羧羧 酸酸第2页/共85页二元羧酸:二元羧酸:oxalic acid propanedioic acid butanedioic acid cis-butenedioic acid trans-butenedioic acid(一)羧酸的分类与命名(一)羧酸的分类与命名第3页/共85页C17H35COOH 硬脂酸
3、硬脂酸 stearicacid C15H31COOH 软脂酸软脂酸 palmic acidCH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 油酸 oleic acid高级脂肪酸高级脂肪酸:(一)羧酸的分类与命名(一)羧酸的分类与命名第4页/共85页2 2、系统命名、系统命名母母体体为为羧羧酸酸,从从羧羧基基端端开开始始编编号号,编编号号用用阿拉伯数字或希腊字母阿拉伯数字或希腊字母3溴丁酸(溴丁酸(-溴丁酸)溴丁酸)b-bromobutanoic acid 2 2-萘乙酸萘乙酸 2-naphthylacetic acid (一)羧酸的分类与命名(一)羧酸的分类与命名第5页/共85页高级烯酸在碳数
4、后加高级烯酸在碳数后加“碳碳”字字CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH-(CH2)7 COOH 9,12-十八碳二烯酸 或9,12-十八碳二烯酸(一)羧酸的分类与命名(一)羧酸的分类与命名第6页/共85页(二)(二)羧酸的羧酸的结构结构羧基碳原子为羧基碳原子为sp2sp2杂化杂化,分别与烃基的碳原子、羰基的氧,分别与烃基的碳原子、羰基的氧原子和羟基的氧原子形成三个原子和羟基的氧原子形成三个键,三个键,三个键处于键处于同一同一平面平面内。余下的内。余下的p p轨道,既与羰基氧的轨道,既与羰基氧的p p轨道平行重叠轨道平行重叠形成形成键,又与羟基氧原子未共用电子对的键,又与羟基氧原子未共用
5、电子对的p p轨道重叠,轨道重叠,形成形成p-p-共轭体系共轭体系。一、羧酸分类、命名与结构一、羧酸分类、命名与结构第7页/共85页甲酸的结构:甲酸的结构:键长发生了平均化,双键变长、单键变短,显然羟基氧与羰基发生了键长发生了平均化,双键变长、单键变短,显然羟基氧与羰基发生了p p共共轭。轭。甲酸根形成了三中心四电子的甲酸根形成了三中心四电子的键键(二)(二)羧酸的羧酸的结构结构第8页/共85页二、羧酸的物理性质(自学)二、羧酸的物理性质(自学)1 1、状态、状态C C1 1 C C3 3是具有强烈酸味和刺激性的水状液体。是具有强烈酸味和刺激性的水状液体。C C4 4 C C9 9是具有腐臭酸
6、味的油状液体。是具有腐臭酸味的油状液体。C C1010是无味的蜡状固体。是无味的蜡状固体。第9页/共85页 羧酸的沸点高于分子量相当的醇是因为它能够羧酸的沸点高于分子量相当的醇是因为它能够形成分子间的双氢键缔合体。形成分子间的双氢键缔合体。2 2、沸点、沸点二、羧酸的物理性质(自学)二、羧酸的物理性质(自学)第10页/共85页三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质羧酸主要的化学性质1、羧酸的酸性与成盐 2、羧酸衍生物的生成 3、脱羧反应 第11页/共85页1、羧酸的酸性与成盐、羧酸的酸性与成盐 酸性:酸性:RCOOH H2CO3 ArOH ROH第12页/共85页为什么羧酸的酸性比醇强?为什么羧
7、酸的酸性比醇强?羧基中的碳原子与两个氧原子形成了共轭体系,羧基中的碳原子与两个氧原子形成了共轭体系,p-p-共轭效应使共轭效应使O OH H键的电键的电子云密度降低,故羧基中羟基上的氢易于离解。子云密度降低,故羧基中羟基上的氢易于离解。羧酸根负离子比烃基负离子或酚氧负离子更稳定。羧酸根负离子比烃基负离子或酚氧负离子更稳定。1、羧酸的酸性与成盐、羧酸的酸性与成盐第13页/共85页影响酸性强度的因素影响酸性强度的因素:凡是能使羧基电子云密度降低的基团,羧基凡是能使羧基电子云密度降低的基团,羧基的极性增加,酸性增大。反之亦然。的极性增加,酸性增大。反之亦然。诱导效应的影响:诱导效应的影响:当A为吸电
8、子基团 酸性增强 当D为推电子基团 酸性减弱 1、羧酸的酸性与成盐、羧酸的酸性与成盐第14页/共85页酸性强弱的排列次序:酸性强弱的排列次序:pKa 4.82 2.86 4.41 FCH2COOH ClCH2COOH BrCH2COOH ICH2COOHpKa 2.67 2.87 2.90 3.16CH3COOH ClCH2COOH Cl2CHCOOH Cl3CCOOHpKa 4.76 2.87 1.36 0.63CH3CH2CH2COOH CH3CH2CH(Cl)COOH CH3CH(Cl)CH2COOH 1、羧酸的酸性与成盐、羧酸的酸性与成盐第15页/共85页共轭效应对酸性的影响:共轭效应
9、对酸性的影响:苯甲酸分子中的苯基是吸电子基团,酸性应比甲酸强,但由于苯环大苯甲酸分子中的苯基是吸电子基团,酸性应比甲酸强,但由于苯环大键与羧基形键与羧基形成共轭体系,电子云稍向羧基偏移,因此苯甲酸的酸性比甲酸弱,但比其它脂肪族成共轭体系,电子云稍向羧基偏移,因此苯甲酸的酸性比甲酸弱,但比其它脂肪族一元羧酸强。一元羧酸强。1 23酸:HCOOH CH3COOH RCH2COOH R2CHCOOH 叔碳正离子叔碳正离子(3 3)生成酯)生成酯(esterification)第27页/共85页问题:问题:二氢山米丁(二氢山米丁(dihydrosamidindihydrosamidin)是扩张冠状)是
10、扩张冠状动脉的药物。试指出分子中含有的动脉的药物。试指出分子中含有的酯键酯键和和手性碳手性碳。(3 3)生成酯)生成酯(esterification)第28页/共85页 4.4.生成酰胺(生成酰胺(amideamide)酰胺键酰胺键乙酰苯胺乙酰苯胺羧酸与氨或胺作用,首先生成铵盐,然后加热脱水羧酸与氨或胺作用,首先生成铵盐,然后加热脱水生成酰胺:生成酰胺:第29页/共85页思考:思考:氨苄青霉素的结构式如下,试标氨苄青霉素的结构式如下,试标出其分子中的出其分子中的酰胺键酰胺键。4.4.生成酰胺(生成酰胺(amideamide)第30页/共85页 脱羧属于分子内的消除反应,消除分子中潜在的稳脱羧属
11、于分子内的消除反应,消除分子中潜在的稳 定的结构单元定的结构单元COCO2 23、脱羧反应(脱羧反应(decarboxylation)+OR COHRHCO2较困难、产率低第31页/共85页当羧基上连有当羧基上连有-NO2 -CN -X -C6H5 等吸电子基时,脱羧通过碳负离子历程进行。等吸电子基时,脱羧通过碳负离子历程进行。3、脱羧反应(脱羧反应(decarboxylation)第32页/共85页4 4、还原反应、还原反应羧酸一般难于还原,用氢化铝锂可将其还原为羧酸一般难于还原,用氢化铝锂可将其还原为伯醇。伯醇。用氢化铝锂作还原剂时,对碳碳双键或叁键不用氢化铝锂作还原剂时,对碳碳双键或叁键
12、不作用。作用。还原的过程为亲核加成-水解第33页/共85页5 5、-H-H卤代反应卤代反应CH3-CH2-COOHPCl2CH3-CHCl-COOHPCl2CH3-CHCl2-COOH 羧酸的羧酸的-H-H的活泼性不及醛酮的强,卤代的活泼性不及醛酮的强,卤代时需用红磷作催化剂。时需用红磷作催化剂。注意只能用少量红磷,若红磷过量将会如何?注意只能用少量红磷,若红磷过量将会如何?成酰卤成酰卤第34页/共85页6 6、脂肪酸的、脂肪酸的-氧化氧化第35页/共85页乙二酸和丙二酸加热脱羧乙二酸和丙二酸加热脱羧7、二元羧酸受热反应、二元羧酸受热反应第36页/共85页丁二酸和戊二酸加热脱水丁二酸和戊二酸加
13、热脱水7、二元羧酸受热反应、二元羧酸受热反应第37页/共85页 己二酸和庚二酸受热反应己二酸和庚二酸受热反应7、二元羧酸受热反应、二元羧酸受热反应第38页/共85页 小结:小结:乙、丙二酸乙、丙二酸 酸酸+CO2 丁、戊二酸丁、戊二酸 环酐环酐+H2O己、庚二酸己、庚二酸 环酮环酮+H2O+CO2二元羧酸热解产物与碳链长度有关:二元羧酸热解产物与碳链长度有关:7、二元羧酸受热反应、二元羧酸受热反应第39页/共85页练习练习1:第40页/共85页练习练习2:(1)命名:(2)反应式:(3)鉴别:甲酸、苯甲酸、苯甲醛、苯甲醇。答答:1:1、对苯氧基苯甲酸、对苯氧基苯甲酸第41页/共85页一、分类与
14、命名一、分类与命名(一)分类(一)分类 羧酸分子中的羟基被其它原子或基团取代生成的化合物叫羧酸衍生物,常见羧酸分子中的羟基被其它原子或基团取代生成的化合物叫羧酸衍生物,常见的有的有:第二节第二节 羧酸衍生物羧酸衍生物 Derivatives of Carboxylic Acids第42页/共85页(二)(二)命名命名1.1.酰卤和酰胺根据相应的酰基来命名酰卤和酰胺根据相应的酰基来命名乙酰氯 苯甲酰氯 乙酰胺 苯甲酰胺 acetyl chloride benzoyl chloride acetyl amine benzoic amide N-甲基-3-甲基丁酰胺 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)N
15、-methyl-3-methyl butanamide N,N-dimethyl formamide第43页/共85页2 2、酯和酸酐是根据相应的生成它们的酸和醇来命名、酯和酸酐是根据相应的生成它们的酸和醇来命名acetic anhydride acetic propanoic anhydride phthalic anhydride 乙酸苯甲酯 苯甲酸乙酯 乙二醇二乙酸酯 benzyl acetate ethyl benzoate glycol diacetate(二)(二)命名命名第44页/共85页二、羧酸衍生物的物理性质(自学)二、羧酸衍生物的物理性质(自学)物态及水溶解性:物态及水溶解
16、性:物态及水溶解性:物态及水溶解性:酰酰酰酰氯氯氯氯、酸酸酸酸酐酐酐酐:分分分分子子子子间间间间无无无无氢氢氢氢键键键键作作作作用用用用,挥挥挥挥发发发发性性性性强强强强,有有有有刺刺刺刺鼻鼻鼻鼻气气气气味味味味的的的的液液液液体体体体。沸沸沸沸点点点点随随随随着着着着相相相相对对对对分分分分子子子子质质质质量量量量而而而而。遇遇遇遇水水水水水水水水解。解。解。解。酯酯酯酯:酯酯酯酯不不不不溶溶溶溶于于于于水水水水。低低低低级级级级酯酯酯酯是是是是有有有有酯酯酯酯香香香香味味味味的的的的液液液液体体体体。高高高高级级级级脂脂脂脂肪酸的高级脂肪醇酯为固体,俗称肪酸的高级脂肪醇酯为固体,俗称肪酸的
17、高级脂肪醇酯为固体,俗称肪酸的高级脂肪醇酯为固体,俗称“蜡蜡蜡蜡”。酰酰酰酰胺胺胺胺:分分分分子子子子间间间间氢氢氢氢键键键键作作作作用用用用强强强强,一一一一般般般般为为为为固固固固体体体体,但但但但DMFDMFDMFDMF或或或或DEFDEFDEFDEF为为为为液液液液体体体体,是是是是常常常常用用用用的的的的非非非非质质质质子子子子性性性性溶溶溶溶剂剂剂剂。低低低低级级级级酰酰酰酰胺胺胺胺可可可可溶溶溶溶于水,随着分子量于水,随着分子量于水,随着分子量于水,随着分子量,水溶解度,水溶解度,水溶解度,水溶解度。沸点:沸点:沸点:沸点:酰卤、酸酐、酯、腈的沸点低于羧酸;酰卤、酸酐、酯、腈的沸
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- 羧酸 及其 衍生物
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