第十章取代羧酸與1

第十章取代羧酸學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握：羥基酸和羰基酸的結(jié)構(gòu)、命名和主要化學(xué)特性。

熟悉：阿司匹林的制備及乙酰乙酸乙酯的酮式-烯醇式互變異構(gòu)現(xiàn)象。

了解：常見取代酸及其在醫(yī)藥上的應(yīng)用。取代羧酸羧酸衍生物取代羧酸：羧酸分子中烴基上的氫原子被其他原子或基團取代后的產(chǎn)物。羧酸羥基酸羰基酸鹵代酸氨基酸取代羧酸的分類R-CH-COOH

OHR-C-COOHOR-CH-COOHXR-CH-COOH

NH2√√在一些護膚品以及治療頭癬、足癬的軟膏藥品的說明書中經(jīng)常會看到含有水楊酸成分。低濃度的水楊酸（0.5%~2%）能去除老化的角質(zhì)，使皮膚表面光滑，也可以收縮毛孔。高濃度的水楊酸一般（

＞6%）對皮膚具有一定的傷害。對于大面積或長期使用水楊酸的患者，須特別注意水楊酸的中毒效應(yīng)的產(chǎn)生，包括眩暈、耳鳴、惡心、電解質(zhì)失調(diào)等情況。討論：水楊酸屬于哪一類有機物？它的化學(xué)名稱叫什么？有哪些性質(zhì)？

醇酸

酚酸

羥基酸分類：羥基酸：既含羥基（-OH）又含羧基(-COOH)的化合物。有志者事竟成

第一節(jié)羥基酸羥基酸的官能團：-OH

和-COOH自然界和日常生活中的羥基酸檸檬酸HO—C—COOHCH2—COOHCH2—COOHCH2COOHCHCOOH蘋果酸CH3CHCOOHOH乳酸OHCOOH

OCOCH3COONa

OHNH2對氨基水楊酸鈉CH3–CH

–

COOHOH

2-羥基丙酸(乳酸)32(α)1醇酸的命名：系統(tǒng)命名法：以羧酸為母體，羥基為取代基一、羥基酸的命名命名：系統(tǒng)命名法，更常用俗名。HOOC-CH–CH2–

COOHOH2-羥基丁二酸(蘋果酸)1234HO-C–COOHCH2COOHCH2COOH214533-羥基-3-羧基戊二酸（檸檬酸或枸櫞酸）練習(xí)2,3-二羥基丁二酸（酒石酸）HOOC-CH-CH-COOHOHOHCH3-CH–CH2–

COOH

OHβα3-羥基丁酸(β-羥基丁酸)COOH

OCOCH3

乙酰水楊酸（阿司匹林）COOH

OH2-羥基苯甲酸（水楊酸）12酚酸的命名：COOH

OHHOOH3,4,5-三羥基苯甲酸（沒食子酸）COOH

OH對羥基苯甲酸COOH

OHOH3,4-二羥基苯甲酸（原兒茶酸）COOH

OHNH2對氨基水楊酸阿司匹林具有解熱、鎮(zhèn)痛、抗炎、抗風(fēng)濕及抗血栓形成的作用。刺激性較水楊酸小，是常用的解熱鎮(zhèn)痛藥。現(xiàn)在還用于防治冠狀動脈和腦血管栓塞的形成，預(yù)防急性心肌梗死。阿司匹林臨床上可用來治療膽道蛔蟲??；可防治抗生素造成的耳聾；預(yù)防腸息肉癌變降低腸癌的發(fā)病率；還可用于治療腳癬、偏頭疼、糖尿病等。但不是所有的人都能服用阿司匹林。有哮喘、胃潰瘍、血友病、視網(wǎng)膜出血和其他出血性疾病患者不宜服用。16歲以下青少年禁止服用阿司匹林。阿司匹林的應(yīng)用物理性質(zhì)：（自學(xué)）醇酸比相應(yīng)的羧酸或醇更易溶于水二、羥基酸的性質(zhì)氫鍵?羥基酸的化學(xué)性質(zhì)：共性：羥基酸具有羥基和羧基的典型反應(yīng)特性：根據(jù)羥基和羧基的相對位置不同而有所不同

醇羥基：氧化,脫水,成酯等酚羥基：氧化，與FeCl3顯色等羧基：酸性，成鹽，成酯

等相互影響:受熱脫水,易于氧化

等1.醇酸的酸性：羥基的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)一般使醇酸比相應(yīng)的羧酸酸性強。醇酸的羥基越靠近羧基,其酸性就越強。酸性強弱：CH3CHCOOHOHCH2CH2COOHOHCH3CH2COOH（一）羥基酸的酸性:比相應(yīng)的羧酸強＜＜與電子效應(yīng)、共軛效應(yīng)和鄰位效應(yīng)等相關(guān)，其酸性隨羥基與羧基的相對位置不同而表現(xiàn)出明顯的差異。2.酚酸的酸性：pKa3.00 4.12 4.17 4.54吸電子誘導(dǎo)作用小、斥電子共軛作用大

吸電子誘導(dǎo)作用中、斥電子共軛作用小吸電子誘導(dǎo)作用大、斥電子共軛作用大、內(nèi)氫鍵作用大HOCOOHCOOHOHCOOHHOCOOH>>>結(jié)論：(1)電子效應(yīng)的影響：吸電子取代基使酸性增強斥電子取代基使酸性減弱（2）分子內(nèi)的氫鍵使羧酸的酸性增強CH3CHCOOH

OHCH2CH2COOH

OH②＞③＞①CH3CH2COOH②③1、比較酸性強弱：①思考COOH

OH

COOH

OH

OHCOOH

COOH

2、

比較酸性強弱①②③④②＞③＞①＞

④思考

受羧基吸電子效應(yīng)的影響，醇酸分子中的羥基比醇的羥基容易被氧化。例如：稀硝酸一般不能氧化醇，但卻能氧化醇酸生成醛酸、酮酸或二元酸；Tollens試劑不與醇反應(yīng)，卻能將α-羥基酸氧化成α-酮酸。(二)α-羥基酸的氧化反應(yīng)CH3–CH–COOH

OH[O]–C–COOH

=OCH3

α-羥基丙酸(乳酸)丙酮酸CH3–CH–CH2COOH

OH氧化–C–CH2COOH

=OCH3

β-丁酮酸(乙酰乙酸)β-羥基丁酸練習(xí)(酶，-2H)（三）脫水反應(yīng)脫水方式因羥基和羧基的相對位置不同而不同。（1）α-醇酸的脫水：受熱后，兩個醇酸分子間的羥基和羧基交叉脫水，生成較穩(wěn)定的六元環(huán)交酯。α-羥基丙酸丙交酯交酯多為結(jié)晶物質(zhì),在酸或堿存在下易水解成原來的醇酸。（2）β-醇酸的脫水：由于β-羥基和羧基的相互影響，β-醇酸分子中的α-氫原子很活潑，受熱時容易與β-羥基脫水，生成α,β-不飽和羧酸。CH2=CH-COOH+H2Oβ-羥基丁酸丙烯酸CH2-CH-COOHOHHβα

C

=OCH2CH2CH2OHOH-H2O

C

=OCH2CH2CH2Oγ-羥基丁酸γ–丁內(nèi)酯()OOγαβ

（3）γ-醇酸的脫水：γ-醇酸分子中的羥基和羧基在常溫下可自動脫水,生成穩(wěn)定的五元環(huán)內(nèi)酯（γ-內(nèi)酯）

。(四)脫羧反應(yīng)（了解）醇酸的脫羧反應(yīng)（了解）酚酸的脫羧反應(yīng)

鄰-或?qū)?羥基苯甲酸的特性：加熱到熔點以上時發(fā)生脫羧COOH

OH

三、重要的羥基酸（見教材）

水楊酸：又名柳酸。分子中含有酚羥基和羧基，具有酚和羧酸的一般性質(zhì)。遇三氯化鐵顯紫色。乙酰水楊酸（阿司匹林）COOH

OCOCH3COOH

OH+(CH3CO)2O80℃+CH3COOH冰醋酸由水楊酸制備乙酰水楊酸的反應(yīng)原理：水楊酸醋酐如何用化學(xué)方法鑒別水楊酸和乙酰水楊酸？【復(fù)習(xí)思考題1】第二節(jié)羰基酸閱讀：糖尿病的患病率在逐年上升，病因是當(dāng)人體內(nèi)新陳代謝紊亂時，脂肪酸在人體內(nèi)不能完全氧化成二氧化碳和水，而是生成了中間產(chǎn)物β-丁酮酸、β-羥基丁酸和丙酮，血液中這些中間產(chǎn)物含量增加，血液酸性增強，從而導(dǎo)致酸中毒。討論：

1.β-丁酮酸屬于哪類有機物？它的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)如何？2.β-丁酮酸、β-羥基丁酸和丙酮這三者之間又有什么聯(lián)系呢？羰基酸：指分子中含有羰基和羧基的化合物。分類：醛酸和酮酸。根據(jù)酮基和羧基的相對位置不同，酮酸可分為α、β、γ…酮酸。系統(tǒng)命名：選擇含羰基和羧基的最長碳鏈為主鏈，叫某醛酸或某酮酸。一、羰基酸的命名丙醛酸H

–C–CH2–COOH=O乙醛酸OH—C—COOH醛酸的命名：某醛酸酮酸的命名：

以羧酸為母體,酮基作取代基,酮基的位次用阿拉伯?dāng)?shù)字或希臘字母標(biāo)明。–C–COOH=OCH3

丙酮酸α

-酮丁二酸(草酰乙酸)γ-戊酮酸(4-戊酮酸)αγβ–C–CH2CH2COOH=OCH3

CH3–C–COOH=O丙酮酸3-丁酮酸（β-丁酮酸）C–CH2–COOH=O–CH3【練習(xí)】根據(jù)名稱寫結(jié)構(gòu)式：二、羰基酸的性質(zhì)：共性：羰基酸具有羰基和羧基的典型反應(yīng)特性：根據(jù)羰基和羧基的相互影響而致

酮酸除了具有酮的通性和羧酸的通性外，還具有一些特殊的性質(zhì)酮酸的酸性強于相應(yīng)的醇酸，更強于相應(yīng)的羧酸。（一）酸性C–CH2–COOH=O–CH3稀H2SO4–C–CH3

=OCH3

+

CO2↑丙酮β-丁酮酸

β-酮酸易脫羧,通常β-酮酸只能在低溫下保存。(二)脫羧反應(yīng)

生物體內(nèi)的酮酸在酶的作用下，也能發(fā)生脫羧反應(yīng)。如草酰乙酸脫羧生成丙酮酸是生物體內(nèi)糖代謝中的重要反應(yīng)之一。COHOOCCH2COOHCO2COCH3COOH酶β-羥基丁酸β-丁酮酸丙酮血中酮體正常參考值：﹤10mg/L酮血癥：>3000mg/L

CH3CHCH2COOHOHCH3CCH2COOHO酮體：由β-丁酮酸、β-羥基丁酸

和丙酮組成。CH3–C–CH2-COOH=O–C–CH3=OCH3

+CO2丙酮脫羧β-丁酮酸CH3–C–CH2-COOH=O+2H-2Hβ-丁酮酸β-羥基丁酸

CH3–CH–CH2–COOH

OH糖尿病患者血液中酮體含量增加，從尿中排出，故對糖尿病患者，除檢查尿糖外，還要檢查酮體。如何檢查酮體？臨床上酮體的檢驗方法：加入亞硝酰鐵氰化鈉和氨水，若有丙酮存在，則顯紫紅色；加入亞硝酰鐵氰化鈉和氫氧化鈉，則顯鮮紅色。（四）酮式-烯醇式的互變異構(gòu)現(xiàn)象乙酰乙酸乙酯（酮酸酯）(1)它可以和2，4、二硝基苯肼反應(yīng)生成橙色的2，4-二硝基苯腙，表明含酮式結(jié)構(gòu)。乙酰乙酸乙酯表現(xiàn)出雙重的反應(yīng)性能：(2)又能與三氯化鐵溶液作用顯紫色；能使溴水褪色；能與金屬鈉作用放出氫氣。這3個反應(yīng)是烯醇的典型反應(yīng)。CH3CCH2OCOC2H5O互變CH3CCHOHCOC2H5O烯酸式

酮式研究證明，乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式異構(gòu)體的混合