第二節(jié) 取代羧酸1

1、第十三章 羧酸和取代酸第二節(jié) 取代酸教學目標教學目標一、了解羥基酸和酮酸的分類，掌握羥基酸和酮酸的命名；一、了解羥基酸和酮酸的分類，掌握羥基酸和酮酸的命名；二、掌握羥基酸和酮酸的化學性質；二、掌握羥基酸和酮酸的化學性質；三、了解常見的羥基酸和酮酸的的結構及臨床應用；三、了解常見的羥基酸和酮酸的的結構及臨床應用； 羧酸分子中烴基部分的氫原子被其它羧酸分子中烴基部分的氫原子被其它原子原子或或原子團原子團取代的化合物取代的化合物稱取代酸。稱取代酸。 取代酸取代酸按取代基的種類分為按取代基的種類分為鹵代酸鹵代酸、羥基酸羥基酸、羰基羰基酸酸和和氨基酸氨基酸等。等。R-CH-COOHNH2R-CH-COO

2、HXR-CH-COOHOHR-C-CH2COOH=O羰基酸羰基酸氨基酸氨基酸鹵代酸鹵代酸羥基酸羥基酸取代酸取代酸羥基酸羥基酸一、羥基酸的分類一、羥基酸的分類 羧酸分子中烴基部分的氫原子被其它羧酸分子中烴基部分的氫原子被其它原子原子或或原子團原子團取代的化合物取代的化合物稱取代酸。稱取代酸。 根據羥基酸分子中羥基所連烴基的不同：根據羥基酸分子中羥基所連烴基的不同：羥基酸羥基酸醇酸：醇酸：羥基與脂肪烴基相連羥基與脂肪烴基相連酚酸：酚酸：羥基與苯環(huán)相連羥基與苯環(huán)相連OHCOOH- -OHHOOC-CH-CH -COOH- -OH二、羥基酸的命名二、羥基酸的命名表示羥基和其它烴基的位置方法有兩種：表示

3、羥基和其它烴基的位置方法有兩種：用阿拉伯數字表示：羧基碳為用阿拉伯數字表示：羧基碳為1號碳號碳用希臘字母表示：與羧基相連的碳為用希臘字母表示：與羧基相連的碳為號碳，然后以號碳，然后以此類推，此類推，、（一）系統(tǒng)命名法（一）系統(tǒng)命名法1.1.以羧酸為母體，以羥基為取代基。以羧酸為母體，以羥基為取代基。2.2.選擇含選擇含-COOH-COOH和和-OH-OH的最長鏈為主鏈。的最長鏈為主鏈。3.3.編號從編號從-COOH-COOH端開始。端開始。醇酸醇酸酚酸以芳香酸為母體，羥基作為取代基酚酸以芳香酸為母體，羥基作為取代基酚酸酚酸OHCOOH鄰羥基苯甲酸鄰羥基苯甲酸（水楊酸）（水楊酸）OHOHOHCO

4、OH3,4,5 三羥基苯甲酸三羥基苯甲酸, 三羥基苯甲酸三羥基苯甲酸HO-C-COOHCH2COOHCH2COOH3-3-羥基羥基-3-3-羧基戊二酸羧基戊二酸-羥基羥基-羧基戊二酸羧基戊二酸 OH CH3CHCOOH 3 2 1 2- 2-羥基丙酸羥基丙酸-羥基丙酸羥基丙酸COOHCHOHCHOHCOOHCH2COOHHO-C-COOHCH2COOHCOOHCHOHCH2COOH2,3-二羥基丁二酸 二羥基丁二酸2-羥基丁二酸羥基丁二酸3-羥基- 3 -羧 基 戊二酸檸檬酸酒石酸蘋果酸二、羥基酸的命名二、羥基酸的命名2 2、普通（習慣）命名法、普通（習慣）命名法許多羥基酸來源于自然界，常根據

5、其來源用俗名許多羥基酸來源于自然界，常根據其來源用俗名三、羥基酸的性質三、羥基酸的性質（一）物理性質（一）物理性質 分子中同時存在羥基和羧基，羥基和羧基都是親水基，醇分子中同時存在羥基和羧基，羥基和羧基都是親水基，醇酸在水中的酸在水中的溶解度溶解度一般都很大，一般都很大，熔點熔點也比相應的羧酸高。也比相應的羧酸高。 羥基和羧基都能形成羥基和羧基都能形成氫鍵氫鍵，多為，多為粘稠狀液體或結晶固體。粘稠狀液體或結晶固體。（二（二 ）化學性質）化學性質 羥基酸羥基酸具有具有醇（酚）醇（酚）和和酸酸的雙重反應性能。還具有兩的雙重反應性能。還具有兩種官能團互相影響而表現出的特殊性質。種官能團互相影響而表現

6、出的特殊性質。 羥基酸羥基酸的性質常與的性質常與羥基羥基與與羧基羧基的相對位置有關。如加熱的相對位置有關。如加熱失水，按照失水，按照羥基羥基和和羧基羧基的相對位置，可以有不同的的相對位置，可以有不同的失水失水方式。方式。由于由于羥基羥基的的吸電子效應吸電子效應，其，其酸性酸性也得到也得到增強增強。1 1、酸性：、酸性：比羧酸強比羧酸強（二（二 ）化學性質）化學性質羥基離羧酸越近，其酸性越強羥基離羧酸越近，其酸性越強CH3CHCOOHOHCH2CH2COOHOHpKa3.874.51CHCOOHCH2OHCH2OHCHCOOHCH3OH所含羥基越多，酸性越強所含羥基越多，酸性越強 COOH CO

7、OHOH COOHOH COOHOHpKa 4.17 3.0 4.12 4.54 醇酸：醇酸： 酚酸酚酸（二（二 ）化學性質）化學性質2 2、醇酸的氧化反應：、醇酸的氧化反應： - -羥基酸中的羥基比醇中羥基易氧化。羥基酸中的羥基比醇中羥基易氧化。TollenTollen試劑與醇不反應，但能把試劑與醇不反應，但能把- -羥基酸氧羥基酸氧化為化為- -羰基酸。羰基酸。H2OOOCH3CCOOHOHCH3CHCOOHOHCH3CCOOHOH銀鏡反應銀鏡反應3 3、醇酸的脫水反應：、醇酸的脫水反應： 羥基酸羥基酸的性質常與的性質常與羥基羥基與與羧基羧基的相對位置有關。的相對位置有關。如加熱失水，按照

8、如加熱失水，按照羥基羥基和和羧基羧基的相對位置，可以有的相對位置，可以有不同的不同的失水失水方式。方式。（二（二 ）化學性質）化學性質3 3、醇酸的脫水反應：、醇酸的脫水反應：-羥基酸羥基酸分子間失水，生成交酯分子間失水，生成交酯 R-CHOHHO-CC OHHC-RHO=-2H2OO=OR-CHCCCH-ROO=交酯交酯+OO=-羥基酸羥基酸 -H-H與與-OH-OH的失水，生成的失水，生成,- -不飽和酸不飽和酸R-CH - CH-COOHR-CH=CH-COOH-H2O- -HOH- -分子內脫水分子內脫水3 3、醇酸的脫水反應：、醇酸的脫水反應： - -和和-羥基酸羥基酸分子內脫水，生

9、成分子內脫水，生成五元五元或六元環(huán)內酯或六元環(huán)內酯 羥基丁酸羥基丁酸丁內酯丁內酯 羥基戊酸羥基戊酸 戊內酯戊內酯4 4、脫羧反應：、脫羧反應：與羥基和羧基的相對位置有關與羥基和羧基的相對位置有關- - 醇酸醇酸中羥基和羧基距離較近，羧基易受羥基影響。中羥基和羧基距離較近，羧基易受羥基影響。 醇酸醇酸與稀硫酸共熱，易脫羧，生成甲酸和醛或酮與稀硫酸共熱，易脫羧，生成甲酸和醛或酮 醇酸醇酸與高錳酸鉀反應，生成甲酸和醛或酮，與高錳酸鉀反應，生成甲酸和醛或酮， 但醛會繼續(xù)被氧化但醛會繼續(xù)被氧化4 4、脫羧反應：、脫羧反應：酚酸脫羧，羥基會在羧基的臨、對位的酚酚酸脫羧，羥基會在羧基的臨、對位的酚 酸，受熱

10、易發(fā)生脫羧反應生成酚。酸，受熱易發(fā)生脫羧反應生成酚。OHCOOHOH-CO2200 -2205 5、酚酸的顯色反應：、酚酸的顯色反應： 酚酸中含有酚羥基，能與酚酸中含有酚羥基，能與FeCI3發(fā)生顯色反應。發(fā)生顯色反應。 如水楊酸遇如水楊酸遇 FeCIFeCI3 3 顯顯紫紅紫紅色色HOOHCOOH-CO2200HOHOOHHO酮酮 酸酸酮酸：酮酸：分子中同時含有羧基和酮基的化合物，稱為酮酸。分子中同時含有羧基和酮基的化合物，稱為酮酸。一、酮酸的分類和命名一、酮酸的分類和命名1、酮酸的分類根據分子中羧基和羰基的相對位置，分為：根據分子中羧基和羰基的相對位置，分為：酮酸酮酸- - 酮酸酮酸- -

11、酮酸酮酸- - 酮酸酮酸其中其中- - 酮酸和酮酸和- - 酮酸酮酸是較為重要的酮酸，是人是較為重要的酮酸，是人體內糖、脂肪和蛋白質等體內糖、脂肪和蛋白質等代謝過程的中間產物。代謝過程的中間產物。2 2、酮酸的命名、酮酸的命名以羧酸為母體，酮基為取代基。以羧酸為母體，酮基為取代基。1 1、選擇含羰基和羧基在內的最長碳鏈作主鏈，叫作、選擇含羰基和羧基在內的最長碳鏈作主鏈，叫作某酮酸。某酮酸。2 2、羰基的位置用阿拉伯數字或希臘字母標出。、羰基的位置用阿拉伯數字或希臘字母標出。3 3、亦可用?；〈醽砻┗?、亦可用酰基取代酸來命名，醛基以“甲?；柞；北硎?，稱為表示，稱為 某酰某酸某酰某

12、酸CH3CCOOHO丙酮酸丙酮酸 CH3CCH2COOHO-丁酮酸丁酮酸 （乙酰乙酸）（乙酰乙酸） HOOC- C-CH2-COOHO丁二酮酸丁二酮酸（草酰乙酸）（草酰乙酸）二、酮酸的化學性質二、酮酸的化學性質 酮酸中既含有羧基又含有羰基，因此同時具有羧酸和酮酮酸中既含有羧基又含有羰基，因此同時具有羧酸和酮的典型性質。又由于羧基和羰基的相互影響，酮酸也有一些的典型性質。又由于羧基和羰基的相互影響，酮酸也有一些特殊性質。特殊性質。羧酸性質：酸性、成鹽、酯化反應、生成酰鹵等羧酸性質：酸性、成鹽、酯化反應、生成酰鹵等酮性質：酮性質： 加氫還原等加氫還原等1 1、還原反應：、還原反應：人體內在酶催化下

13、進行反應人體內在酶催化下進行反應 O CH3CCOOH OH CH3CCOOH+2H-2H丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸CH3- C-CH2-COOHO H- C-CH2-COOHO + CO2 生物體內的生物體內的-酮酸和酮酸和-酮酸在酶的催化下酮酸在酶的催化下也能發(fā)生類似的脫羧反應：也能發(fā)生類似的脫羧反應：COOH- C-CH2-COOHO H- C-CH2-COOHO+ CO2酶酶草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸 和和-酮酸均可脫羧，但酮酸均可脫羧，但-酮酸比酮酸比-酮酸更容易脫羧，酮酸更容易脫羧，如乙酰乙酸在室溫下就發(fā)生脫羧，生成丙酮：如乙酰乙酸在室溫下就發(fā)生脫羧，生成丙酮：二、酮酸的化學性質二、酮

14、酸的化學性質2 2、脫羧反應：、脫羧反應：-酮酸、酮酸、-酮酸受熱時發(fā)生脫羧反應酮酸受熱時發(fā)生脫羧反應三、酮式與烯醇式的互變異構現象三、酮式與烯醇式的互變異構現象O C H3-C -C H2-C -O C2H5O1 1、乙酰乙酸乙酯（又稱、乙酰乙酸乙酯（又稱-丁酮酸）丁酮酸）乙乙 酰酰 乙酸乙酸 乙酯乙酯 - -丁酮酸和乙醇生成的酯是乙酰乙酸乙酯，丁酮酸和乙醇生成的酯是乙酰乙酸乙酯，較穩(wěn)定。較穩(wěn)定。無色，有水果香味，液體。稍溶于水，易無色，有水果香味，液體。稍溶于水，易溶于乙醇和乙醚。有機合成的重要原料。溶于乙醇和乙醚。有機合成的重要原料。2 2、乙酰乙酸乙酯的物理性質、乙酰乙酸乙酯的物理性質

15、3 3、乙酰乙酸乙酯的化學性質、乙酰乙酸乙酯的化學性質性質特殊性質特殊能與能與HCNHCN、NaHSONaHSO3 3、羥胺、苯肼反應、羥胺、苯肼反應能與能與FeCIFeCI3 3現紫色、使溴水褪色、與現紫色、使溴水褪色、與金屬鈉作用放出氫氣金屬鈉作用放出氫氣羰（酮）基羰（酮）基雙鍵、羥基雙鍵、羥基（烯醇式）（烯醇式）實驗測得：實驗測得：CH3-C-CH2-C-OC2H5CH3-C=CH-C-OC2H5OHOOO酮式酮式 93%93%烯醇式烯醇式 7%7%原因：原因：乙酰乙酸乙酯可發(fā)生互變異構（烯醇式和乙酰乙酸乙酯可發(fā)生互變異構（烯醇式和 酮式互變）酮式互變）4 4、互變異構、互變異構 一般來

16、說，分子中含有一般來說，分子中含有“COCHCOCH2 2”結結構構的化合物，均能發(fā)生酮式的化合物，均能發(fā)生酮式- -烯醇式互變異構。烯醇式互變異構。 乙酰乙酸乙酯與其烯醇式異構體組成一個互乙酰乙酸乙酯與其烯醇式異構體組成一個互變平衡體系。變平衡體系。 在室溫下，互變速度極快，不能分離。這種在室溫下，互變速度極快，不能分離。這種同分異構體間以一定比例平衡存在，并能相互轉同分異構體間以一定比例平衡存在，并能相互轉化的現象叫做化的現象叫做互變異構現象互變異構現象。重要的羥基酸和酮酸重要的羥基酸和酮酸一、乳酸（一、乳酸（-羥基丙酸羥基丙酸）H3CHCOHCOOH乳酸結構乳酸結構 從酸牛奶中得到而得名

17、。是人體從酸牛奶中得到而得名。是人體糖代謝的中間產物。糖代謝的中間產物。 人在劇烈運動后，肌肉會有酸脹感，人在劇烈運動后，肌肉會有酸脹感，就是因為人體內糖氧化成乳酸，就是因為人體內糖氧化成乳酸，釋放能量，同時肌肉中乳酸含量增加。釋放能量，同時肌肉中乳酸含量增加。 無色或淡黃色粘稠液體，無臭，有酸味，有很強的吸濕無色或淡黃色粘稠液體，無臭，有酸味，有很強的吸濕性，能與水、乙醇等混溶。性，能與水、乙醇等混溶。用途：用途：消毒防腐劑。消毒防腐劑。蒸發(fā)乳酸水溶液，進行空氣消毒滅菌蒸發(fā)乳酸水溶液，進行空氣消毒滅菌 糾正酸中毒。糾正酸中毒。 乳酸鈣可治療缺鈣性疾病，如佝僂病。乳酸鈣可治療缺鈣性疾病，如佝僂

18、病。 大量應用于食品、飲料等的增酸劑。大量應用于食品、飲料等的增酸劑。存在：存在：多種水果中；或以鹽的形式存在多種水果中；或以鹽的形式存在于水果中。其鉀鹽難溶于水，釀制葡萄于水果中。其鉀鹽難溶于水，釀制葡萄酒時析出，故名酒石。酒時析出，故名酒石。用途：用途：可用作酸味劑；可用作酸味劑；催吐劑。其催吐劑。其銻鉀鹽又稱吐酒石，有催吐作用；銻鉀鹽又稱吐酒石，有催吐作用；治治療血吸蟲??；療血吸蟲??；瀉藥；實驗室配制斐林瀉藥；實驗室配制斐林試劑試劑。三、酒石酸（三、酒石酸（2,3-2,3-二羥基丁二酸二羥基丁二酸）二、蘋果酸（二、蘋果酸（-羥基丁二酸羥基丁二酸）H2CHCHOCOOHCOOH乳酸結構乳酸

19、結構存在：存在：未成熟的果實內；植物的葉子未成熟的果實內；植物的葉子 中；自然界中存在的是左旋體。中；自然界中存在的是左旋體。用途：用途：制藥和食品工業(yè)。制藥和食品工業(yè)。CHHCHOCOOHCOOHHO酒石酸結構酒石酸結構四、檸檬酸（枸櫞酸，四、檸檬酸（枸櫞酸，3-3-羥基羥基-3-3-羧基戊二酸羧基戊二酸）存在：存在：柑橘等柑橘等多種植物的果實中，尤以檸檬多種植物的果實中，尤以檸檬中含量最多而得名；動物組織與體液中，為中含量最多而得名；動物組織與體液中，為無色晶體。無色晶體。 易溶于水及醇。是人體內糖、脂肪和蛋易溶于水及醇。是人體內糖、脂肪和蛋白質代謝過程中三羧酸循環(huán)的起始物。白質代謝過程中

20、三羧酸循環(huán)的起始物。用途：用途： 食品工業(yè)的調味品（有酸味）；食品工業(yè)的調味品（有酸味）；抗凝劑，防止血液凝固；抗凝劑，防止血液凝固；補血劑，檸檬補血劑，檸檬酸鐵銨可治療缺鐵性貧血酸鐵銨可治療缺鐵性貧血。CHCHOCOOHCOOHHOH2CCOOH檸檬酸結構檸檬酸結構五、水楊酸（柳酸，五、水楊酸（柳酸，鄰羥基苯甲酸鄰羥基苯甲酸）存在：存在：柳樹、水楊樹及其它植物中。柳樹、水楊樹及其它植物中。 白色針狀晶體，微溶于水，易溶白色針狀晶體，微溶于水，易溶于乙醚。屬于酚酸，具有羧酸和酚的于乙醚。屬于酚酸，具有羧酸和酚的一般性質，遇一般性質，遇FeCI3呈紫色。呈紫色。OHCOOH用途：用途：具有殺菌防腐能力，可外用具有殺菌防腐能力，可外用作消毒劑，對腸胃有刺激作用，不宜作消毒劑，對腸胃有刺激作用，不宜內服；內服；乙酰水楊酸，又名阿司匹林，乙酰水楊酸，又名阿司匹林，可作為內服藥，具有解熱鎮(zhèn)痛和抗風可作為內服藥，具有解熱鎮(zhèn)痛和抗風濕作用，還可用作預防和治療心腦血濕作用，還可用作預防和治療心腦血管病等；管病等；對氨基水楊酸抗結核。對氨基水楊酸抗結核。水楊酸結構水楊酸結構乙酰水楊酸結構乙酰水楊酸結構七、丙酮酸七、丙酮酸CH3COCOOH六、沒食子酸六、沒食子酸OHOHOHCOOH存在于茶、五倍子中存在于茶、五倍子中 是最簡單的酮酸。無色有刺激性氣味，液體，可與水混是最簡單的酮酸。無色