c羧酸及其衍生物PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1c羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物CH3COOHCH3CH2CH2COOH 醋酸丁酸Acetic acidButanoic acid一一 自然界中的羧酸自然界中的羧酸HOOHOHCOOH膽酸 (Cholic acid)第1頁/共49頁C C(CH2)7COOHCH3(CH2)7HH油酸 ( Oleic acid )主要用于化學(xué)工業(yè)中主要用于化學(xué)工業(yè)中, 做乳化劑做乳化劑, 潤滑劑潤滑劑第2頁/共49頁亞油酸具有獨(dú)特的結(jié)合亞油酸具有獨(dú)特的結(jié)合/解離氧的能力，能夠協(xié)助解離氧的能力，能夠協(xié)助氧的傳輸，提高人體耐缺氧和抗疲勞能力。另外氧的傳輸，提高人體耐缺氧和抗疲勞能力。另外，亞油酸還可以用于化妝

2、品，作為營養(yǎng)性助劑，亞油酸還可以用于化妝品，作為營養(yǎng)性助劑，加速皮膚細(xì)胞的更新，去除皮膚表面的黑色素顆加速皮膚細(xì)胞的更新，去除皮膚表面的黑色素顆粒，美白皮膚。還具有保濕、抗過敏、調(diào)理作用粒，美白皮膚。還具有保濕、抗過敏、調(diào)理作用。在肥皂配方中加入亞油酸可防浴后昆蟲叮咬，。在肥皂配方中加入亞油酸可防浴后昆蟲叮咬，增白乳液中，亞油酸能夠有效抑制酪氨酸酶的活增白乳液中，亞油酸能夠有效抑制酪氨酸酶的活性，減少黑色素形成。性，減少黑色素形成。CCCH2CH3(CH2)4HHCC(CH2)7COOHHH亞油酸 ( Linoleic acid )第3頁/共49頁脂肪酸飽和脂肪酸不飽和脂肪酸芳香酸羧酸羧酸 按

3、羧基數(shù)目分類按羧基數(shù)目分類 一元酸、二元酸、多元酸一元酸、二元酸、多元酸第4頁/共49頁第5頁/共49頁HCOOHCH3COOHCH3CHCH2COOHCH3CHCHCOOHCH3COOHCOOHCOOH甲 酸 (蟻酸 )乙 酸 (醋 酸 )3-甲 基丁酸2-丁烯酸苯 甲 酸 -萘 乙 酸 環(huán) 戊 烷 羧 酸 安息香酸安息香酸巴豆酸巴豆酸第6頁/共49頁二元酸的主鏈包括兩個羧基，叫二元酸的主鏈包括兩個羧基，叫某二酸某二酸。芳香羧酸常把。芳香羧酸常把芳香環(huán)看作取代基：芳香環(huán)看作取代基： CH3CH2CHCOOHCOOHHOOCCH2CH2CH2COOHCOOHCOOHCHCHCOOH鄰 苯 二甲

4、 酸乙 基丙二酸戊 二酸 -苯 基丙烯酸肉 桂酸()HOOCCHCHCOOH丁烯二酸COOHCOOH乙 二酸 (草酸 )CH2COOHCH2COOH丁二酸丁二酸(琥珀酸琥珀酸)第7頁/共49頁三三 羧酸的結(jié)構(gòu)羧酸的結(jié)構(gòu)ROHOCOORC.形式上看，羧基由形式上看，羧基由羰基羰基和和羥羥基基組成。羥基氧原子的未共組成。羥基氧原子的未共用電子對所占據(jù)的用電子對所占據(jù)的p軌道和軌道和羰基的羰基的鍵形成鍵形成p-共軛。共軛。羥基氧上電子云密度有所降羥基氧上電子云密度有所降低，羰基碳上電子云密度有低，羰基碳上電子云密度有所升高。因此，羧酸中羰基所升高。因此，羧酸中羰基對親核試劑的活性降低，不對親核試劑的

5、活性降低，不利于利于HCN等親核試劑反應(yīng)。等親核試劑反應(yīng)。第8頁/共49頁CORHOCORHOCOROCOROCORO羧酸的結(jié)構(gòu)羧酸的結(jié)構(gòu)羧酸根的共振結(jié)構(gòu)羧酸根的共振結(jié)構(gòu)第9頁/共49頁四四 物理性質(zhì)物理性質(zhì)狀態(tài)狀態(tài): 十個碳原子以下的飽和一元羧酸為液體，有酸味十個碳原子以下的飽和一元羧酸為液體，有酸味；高級脂肪酸為蠟狀固體；脂肪二元羧酸和芳香酸為結(jié)；高級脂肪酸為蠟狀固體；脂肪二元羧酸和芳香酸為結(jié)晶形固體。晶形固體。溶解性溶解性: 低級脂肪酸易溶于水，隨著碳原子數(shù)增加水溶低級脂肪酸易溶于水，隨著碳原子數(shù)增加水溶性逐漸降低。性逐漸降低。沸點(diǎn)沸點(diǎn): 羧酸熔沸點(diǎn)比分子量相近的其他化合物高許多，羧酸熔

6、沸點(diǎn)比分子量相近的其他化合物高許多，因?yàn)椋阂驗(yàn)椋悍肿娱g可以形成兩個氫鍵。分子間可以形成兩個氫鍵。ROOHROOHCC 第10頁/共49頁五五 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 羧酸的反應(yīng)概貌羧酸的反應(yīng)概貌RCHCOOHH酸性酸性 -H反應(yīng)反應(yīng)羰基羰基羥基取代羥基取代第11頁/共49頁 1 酸性酸性( Acidity)1.1 酸性酸性 羧酸羧酸可看作水分子中的氫被?；〈嚎煽醋魉肿又械臍浔货；〈河捎隰驶挠捎隰驶逆I與羥基氧上未共用電子對形成鍵與羥基氧上未共用電子對形成p共軛共軛。羥基氧上電子云密度有。羥基氧上電子云密度有所降低，羥基中的氫氧鍵就比所降低，羥基中的氫氧鍵就比水分子中氫氧鍵要弱，氫更容易離

7、解。表現(xiàn)出水分子中氫氧鍵要弱，氫更容易離解。表現(xiàn)出酸的通性酸的通性，其酸性比碳酸還強(qiáng)，但與無機(jī)酸比還是弱酸。，其酸性比碳酸還強(qiáng)，但與無機(jī)酸比還是弱酸。 ROHOC?；鵆H3COOHOH2CH3COOH3O+第12頁/共49頁RCOOH + MgO(RCOO)2MgRCOOH + NaOHRCOONaRCOOH + NaCO3RCOONaCO2+H2O+H2O2+H2O2羧酸的鈉鹽、鉀鹽均溶于水，故可用此法分離提羧酸的鈉鹽、鉀鹽均溶于水，故可用此法分離提純羧酸。純羧酸。思考題思考題:怎樣分離苯甲酸和苯酚怎樣分離苯甲酸和苯酚第13頁/共49頁二元羧酸二元羧酸也可分兩步電離，但第二步電離要也可分兩步

8、電離，但第二步電離要困難得多，可形成酸性鹽和中性鹽。困難得多，可形成酸性鹽和中性鹽。COOHCOOHNaOHCOONaCOOHCOONaCOONaNaOH草酸 草酸氫鈉 草酸鈉第14頁/共49頁甲酸的酸性比其他羧酸要強(qiáng)的多，因?yàn)闊N基的甲酸的酸性比其他羧酸要強(qiáng)的多，因?yàn)闊N基的給電子給電子效應(yīng)效應(yīng)，羥基上氧電子云密度有所增大，氫更難離解。，羥基上氧電子云密度有所增大，氫更難離解。 1.2 酸性比較酸性比較比較比較 HCOOH 和和 RCOOH 的酸性的酸性FCH2CH2COOHClCH2CH2COOHBrCH2CH2COOHICH2CH2COOH比較下列兩組化合物的酸性比較下列兩組化合物的酸性CH

9、3COOHCH2ClCOOHCHCl2COOHCCl3COOH第15頁/共49頁影響酸性的因素影響酸性的因素：使羧酸根負(fù)離子趨向更穩(wěn)定的因素，使酸性增加使羧酸根負(fù)離子趨向更穩(wěn)定的因素，使酸性增加（1）誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)：鹵原子使酸根負(fù)離子的負(fù)電：鹵原子使酸根負(fù)離子的負(fù)電荷分散，有利于酸的離解，酸性增強(qiáng)。荷分散，有利于酸的離解，酸性增強(qiáng)。A 相同鹵原子中，鹵原子數(shù)越多，酸性越強(qiáng)相同鹵原子中，鹵原子數(shù)越多，酸性越強(qiáng)B 相同鹵原子中，鹵原子離羧基越近，酸性越強(qiáng)相同鹵原子中，鹵原子離羧基越近，酸性越強(qiáng)C 不同鹵原子中，電負(fù)性大酸性強(qiáng)，不同鹵原子中，電負(fù)性大酸性強(qiáng)，F(xiàn)ClBrI（2）共軛共軛 效應(yīng)效應(yīng)：供

10、電子基團(tuán)酸性減弱；吸電：供電子基團(tuán)酸性減弱；吸電子基團(tuán)酸性增強(qiáng)子基團(tuán)酸性增強(qiáng)第16頁/共49頁課堂練習(xí)課堂練習(xí) 比較下列三組化合物的酸性比較下列三組化合物的酸性COOHNO2COOHOMeCOOHCH3COOHBrCH2COOHCF3CH2COOHCH3CHCOOHCH3ClCH2COOHICH2COOHHCOOHCH3COOHRCH2COOHR3CCOOH第17頁/共49頁二元酸的酸性二元酸的酸性：當(dāng)兩個羧基相距較近時，一個羧基由于另一個羧基的存在而電離度加大，酸性增強(qiáng)。 CH2COOHHOOCCH2COOHCH3二元酸第一步電離的酸性大于第二步電離CH2COOHHOOCCH2COO-HOO

11、CCH2COO-HOOCCH2COO-COO-H+H+第18頁/共49頁2. 羧基中羥基的羧基中羥基的取代取代反應(yīng)反應(yīng) 羧基中的羥基可被酸根羧基中的羥基可被酸根(RCOO- )、鹵素、烷氧基、鹵素、烷氧基(-OR)或氨基或氨基(-NH2)取代取代1 酸酐的生成酸酐的生成 脫水劑脫水劑P2O5存在下加熱，分子間脫去一分子水存在下加熱，分子間脫去一分子水ROHOROHOP2O5ROOROOH2CCCC+酸酐第19頁/共49頁2 酰鹵的生成酰鹵的生成 常用的是酰氯，由羧酸和常用的是酰氯，由羧酸和SOCl2(亞硫酰氯亞硫酰氯)、PCl5或或PCl3制得：制得：ROHOPCl5ROHOPCl3RClOR

12、ClOPOCl3H3PO3ROHORClOSOCl2SO2C+C+CC+HCl+酰氯C+C+HCl+第20頁/共49頁3 酯的生成酯的生成 強(qiáng)酸催化下，羧酸與醇分子間脫去一分子水成酯，反應(yīng)強(qiáng)酸催化下，羧酸與醇分子間脫去一分子水成酯，反應(yīng)可逆。同位素標(biāo)記得知，水是由羧酸的可逆。同位素標(biāo)記得知，水是由羧酸的OH和醇的和醇的H形成形成的的 (特點(diǎn)特點(diǎn):可逆反應(yīng)、需要酸催化可逆反應(yīng)、需要酸催化)ROHOCH3OHOROOOHRRHOCH2CH3H+CH3OOCH2CH3C+C+C+H2O濃硫 酸18C18+H2O平衡反應(yīng)，提高產(chǎn)率方法：平衡反應(yīng)，提高產(chǎn)率方法：1.便宜的酸或醇過量；便宜的酸或醇過量；2

13、.油水分離器，苯和水為共沸混合物，蒸去水。油水分離器，苯和水為共沸混合物，蒸去水。第21頁/共49頁4 酰胺的生成酰胺的生成 羧酸與氨反應(yīng)生成羧酸的銨鹽，銨鹽加熱失去一分子水羧酸與氨反應(yīng)生成羧酸的銨鹽，銨鹽加熱失去一分子水成酰胺，若繼續(xù)加熱，可進(jìn)一步失水成腈，腈水解又得成酰胺，若繼續(xù)加熱，可進(jìn)一步失水成腈，腈水解又得到羧酸，為逆反應(yīng)：到羧酸，為逆反應(yīng)：ROHONH3RONH4ORNH2ONRRCNRNH2ORONH4OC+CH2OCH2OC+H2OCH2OC酰胺酰胺腈腈第22頁/共49頁芳香羧酸、二元羧酸也能進(jìn)行以上各種取代反應(yīng)。二元羧酸在進(jìn)行取代反應(yīng)時，可以是一個羧基中的羥基被取代，如生成單

14、酰氯、單酯等，也可以兩個羧基中的羥基都被取代生成二酰氯、二酯等COOHCOOHROHCOORCOOHROHCOORCOOR乙二酸單酯 乙二酸二酯第23頁/共49頁三三 還原還原 羧基中的羧基中的C是最高氧化態(tài)，強(qiáng)還原劑才是最高氧化態(tài)，強(qiáng)還原劑才能將其還原為能將其還原為醇醇ROHOLiAlH4RCH2OHC四四 烴基上的反應(yīng)烴基上的反應(yīng)1 -鹵代作用鹵代作用 脂肪羧酸中的脂肪羧酸中的-H和醛酮一樣和醛酮一樣比較活潑，在比較活潑，在光照光照或或紅紅 磷磷的催化下，可以被鹵素的催化下，可以被鹵素取代。如取代。如第24頁/共49頁CH3COOHCl2ClCH2COOHCl2CHCOOHCl3CCOOH

15、Cl2Cl2+日 光日 光日 光一 氯 乙 酸二氯 乙 酸三 氯 乙 酸-氫被氯取代后，由于氯原子的吸電子效應(yīng)，使得氫被氯取代后，由于氯原子的吸電子效應(yīng)，使得O-H間間電子云密度降低，酸性更強(qiáng)。故電子云密度降低，酸性更強(qiáng)。故-鹵代酸中鹵原子數(shù)越鹵代酸中鹵原子數(shù)越多，酸性越強(qiáng)。多，酸性越強(qiáng)。RCH2COOHX2PRCHCOOHXX2PRCCOOHXX CH3CCOOHClClCH3CH2CCOOHClCl除草劑除草劑第25頁/共49頁2 芳香環(huán)的取代反應(yīng)芳香環(huán)的取代反應(yīng)：羧基是間位定位基，取代基進(jìn)入間位：羧基是間位定位基，取代基進(jìn)入間位：COOHBrCOOHBr2FeBr3/第26頁/共49頁

16、重要代表物HOOC-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COCH3 癸-2-烯-9-酮酸蜂王分泌的吸引雄蜂的外激素OOHCOOHOHCH3OHOHCOOHOHCH3前列腺素E2 前列腺素F1a第27頁/共49頁1 甲酸（甲酸（HCOOH） 強(qiáng)酸性（pKa），還原性，與費(fèi)林試劑作用生成銅鏡，與托倫試劑作用生成銀鏡。有殺菌力,可作消毒或防腐劑HCOOHOHOCOOHCO2OH2+2 乙酸（乙酸（CH3COOH） 醋酸、冰醋酸；乙醛在乙酸錳的催化下，被氧氣氧化生成乙酸；無色有刺激性臭的液體；易溶于水及其它許多有機(jī)物，常用作氧化反應(yīng)的溶劑。 純乙酸是無色有刺激臭的液體,沸點(diǎn)C,熔點(diǎn)C.

17、在16C以下能結(jié)成似冰狀的固體,無水乙酸叫冰醋酸.第28頁/共49頁3 苯甲酸（C6H5COOH）安息香 ,無色結(jié)晶,微溶于水,能升華 用作藥物和食品中的防腐劑4 乙二酸（HOOC-COOH） 草酸，無色晶體，含兩個結(jié)晶水；是飽和二元羧酸中酸性最強(qiáng)的。具有一般羧酸的性質(zhì)，還有還原性，能還原高錳酸鉀(COOH)2KMnO4H2SO4K2SO4MnSO4CO2OH2+5232+10+85 丁二酸（HOOCCH2CH2COOH） 琥珀酸，在醫(yī)藥上有抗痙攣、怯淡及利尿的作用。第29頁/共49頁6 鄰苯二甲酸及對苯二甲酸 均為白色晶體.鄰苯二甲酸加熱易失水,得酸酐COOHCOOHCOOCOOH2+7 丁

18、烯二酸（HOOCCH=CHCOOH） 有順反兩種幾何異構(gòu)體CCCOOHHHOOCHCCCOOHHHCOOH順式（馬來酸） 反式鄰苯二甲酸酐鄰苯二甲酸酐第30頁/共49頁第31頁/共49頁RCOYRCOOHRCOXRCOORCOORRCONH2CRORCN羧酸衍生物羧酸 酰鹵 酸酐酯 酰胺 腈X = F, Cl, Br, ICarboxylic acid Acyl halide Acid anhydrideEster Amide Nitrle第32頁/共49頁一一 命名命名 1酰氯酰氯和和酰胺酰胺都是以它們所含的?；憾际且运鼈兯孽；篊H3ClOCH3NH2OClONH2OHNOC

19、H3CH3CH3NHOCH2CH3CCCCCC乙 酰氯苯 甲 酰氯乙 酰胺苯 甲 酰胺N,N-二甲 基甲 酰胺N-乙 基乙 酰胺(DMF)第33頁/共49頁2酸酐酸酐是根據(jù)其來源命名：是根據(jù)其來源命名：CH3OOCH3OCH3OOCH2CH3OOOOCCCC乙 酸 酐乙 丙酐鄰 苯 二甲 酸 酐3 3、酯酯的命名和酸酐相似，按照形成它的酸和醇，叫的命名和酸酐相似，按照形成它的酸和醇，叫某酸某酯某酸某酯： CH3COCH2CH3CH3COCH2CH2CH2CH3(CH3)2CHCH2COCH2COCH3OOOO乙 酸乙 酯苯 甲 酸甲 酯乙 酸 丁酯異戊 酸 芐 酯第34頁/共49頁二二 物理性

20、質(zhì)物理性質(zhì)味道味道 酰氯和酸酐都對粘膜有刺激性，遇水分解酰氯和酸酐都對粘膜有刺激性，遇水分解；酯有香味；酯有香味沸點(diǎn)沸點(diǎn) 酰氯、酸酐和酯由于不能形成氫鍵，熔沸酰氯、酸酐和酯由于不能形成氫鍵，熔沸點(diǎn)與分子量相近的羧酸低，酰胺分子間可形成氫點(diǎn)與分子量相近的羧酸低，酰胺分子間可形成氫鍵，沸點(diǎn)相當(dāng)高，一般為固體。鍵，沸點(diǎn)相當(dāng)高，一般為固體。溶解性溶解性 酯難溶于水，酰胺易溶于水。酯難溶于水，酰胺易溶于水。第35頁/共49頁三三 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)1 1 水解水解 酰氯酰氯和和酸酐酸酐容易水解，容易水解， 酯酯和和酰氨酰氨水解需水解需酸堿酸堿做催化劑，做催化劑，加熱加熱RClOROOROROORNH2OR

21、HOHROHONH3ROHOROHCCCCC+C+HClC第36頁/共49頁ROORNaOHROONaROHRNH2OROHORONaONH3NH4ClNaOHC+H2OC+C+H2OCC+HCl反應(yīng)活性：酰氯反應(yīng)活性：酰氯 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺皂化反應(yīng)皂化反應(yīng)第37頁/共49頁2 醇解醇解 酰氯、酸酐和酯能醇解，生成酰氯、酸酐和酯能醇解，生成酯酯RClOROOROROORHOROOROHOROHRRCCCC+C+HClC酯的醇解也叫酯交換，即醇分子中烷氧基取代酯酯的醇解也叫酯交換，即醇分子中烷氧基取代酯中的烷氧基，在生物體中也存在這類反應(yīng)，如：中的烷氧基，在生物體中也存在這類反應(yīng)，如：乙

22、酰輔酶乙酰輔酶A與膽堿形成乙酰膽堿的反應(yīng)與膽堿形成乙酰膽堿的反應(yīng)： 第38頁/共49頁CH3SOCoAHOCH2CH2N(CH3)3OHCH3OCH2CH2N(CH3)3OHOC+C+酯交 換3 氨解氨解 酰氯、酸酐和酯能氨解，生成酰胺酰氯、酸酐和酯能氨解，生成酰胺 RClOROOROROORHNH2RNH2ORONH4OROHCCCC+C+HClC第39頁/共49頁反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理 親核取代反應(yīng)歷程親核取代反應(yīng)歷程(雙分子歷程雙分子歷程)RCOANu-RCAONuRCONuA+A=OH，X，OR，RCOO，NH2； Nu=X，OR，OH，RCOO，NH3第40頁/共49頁4 克萊森克萊森(C

23、laisen)酯縮合酯縮合 酯中的酯中的氫比較活潑氫比較活潑，在醇鈉作用下，能與另一分子酯脫去一分子醇，生，在醇鈉作用下，能與另一分子酯脫去一分子醇，生成成酮酸酯酮酸酯CH3OC2H5OH2COC2H5OHCH3OH2COC2H5ONaOC2H5C+CCC 生物體內(nèi)長鏈脂肪酸以及其他化合物的合成，就生物體內(nèi)長鏈脂肪酸以及其他化合物的合成，就是通過酯縮合增長碳鏈?zhǔn)峭ㄟ^酯縮合增長碳鏈乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯第41頁/共49頁CH3SOCH3SOCH3OCH2SOCH3CHOHCH2SOCH3CHCHSOCH3CH2CH2SOCH3CH2CH2OHOC酶C酶+CC酶C酶C酶C酶C還原水 解脫水還原第42頁/共49頁5 酰胺的酸堿性酰胺的酸堿性RNH2OC.NHOOKOHNKOO+酰胺是中性的酰胺是中性的酰亞胺略帶酸性酰亞胺略帶酸性鄰苯二甲酰亞胺鄰苯二甲酰亞胺 鄰苯二甲酰亞胺鉀鄰苯二甲酰亞胺鉀第43頁/共49頁四四 自然界中的羧酸衍生物自然界中的羧酸衍生物 自然界中酰氯和酸酐很少，只有羧酸和磷酸形成自然界中酰氯和酸酐很少，只有羧酸和磷酸形成的混合酸酐。酯和酰胺廣泛