羧酸及取代羧酸

羧酸及取代羧酸第1頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

分子中含有羧基（－COOH）的有機(jī)物稱為羧酸,或烴分子中的氫原子被羧基（－COOH）所取代的化合物。

羧酸分子中烴基上的氫原子被其他原子或原子團(tuán)取代后的化合物，稱為取代羧酸。概述

羧酸和取代羧酸廣泛存在于生物體內(nèi).如氨基酸,尿酸,膽汁酸,脂肪酸,丙酮酸……..

第十章羧酸和取代羧酸

第2頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、羧酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名（一）羧酸的結(jié)構(gòu)§1羧酸p-π共軛123pm(較正常羰基鍵長(zhǎng)122pm略長(zhǎng))136pm(較醇中的C－O單鍵鍵長(zhǎng)143pm短)第4頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月-127pm負(fù)電荷完全均等地分布在O－C－O鏈上，即兩個(gè)C－O鍵鍵長(zhǎng)完全平均化，羧酸負(fù)離子（一）羧酸的結(jié)構(gòu)第5頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（二）羧酸的分類脂肪羧酸按烴基分芳香羧酸：

Ar-COOH飽和羧酸：CH3COOH不飽和羧酸：CH2=CH-COOH按羧基數(shù)目分一元羧酸：CH3COOH二元羧酸：多元羧酸：COOHCOOHCOOHCOOHHO-C-COOH脂環(huán)羧酸一、羧酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名第6頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

選含有羧基的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈，根據(jù)主鏈的碳原子數(shù)目稱為某酸，編號(hào)從羧基開(kāi)始。

3-甲基丁酸β-甲基丁酸3-methylbutanoicacid丁二酸琥珀酸butandioicacidsuccinicacid

（三）羧酸的命名１.系統(tǒng)命名法一、羧酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名第7頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2-萘乙酸2-naphthylaceticacid3-環(huán)己基丁酸3-cyclohexylbutanoicacid苯甲酸安息香酸

benzoicacid順丁烯二酸馬來(lái)酸cis-2-butendioicacidmaleicacid１.系統(tǒng)命名法第8頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一元酸系統(tǒng)命名俗名

HCOOH甲酸蟻酸CH3COOH乙酸醋酸CH3CH2COOH丙酸初油酸CH3CH2CH2COOH丁酸酪酸CH3(CH2)14COOH十六酸軟脂酸CH3(CH2)16COOH十八酸硬脂酸HOOCCOOH乙二酸草酸HOOCCH2COOH丙二酸縮蘋果酸HOOC(CH2)2COOH丁二酸琥珀酸(Z)-HOOCCH=CHCOOH順丁烯二酸馬來(lái)酸

(E)-HOOCCH=CHCOOH反丁烯二酸富馬酸(延胡索酸）２.羧酸的俗名（三）羧酸的命名第9頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、羧酸的物理性質(zhì)

羧酸是極性分子，能與水形成氫鍵，故低級(jí)一元酸可與水互溶，但隨M↑，在水中的溶解度↓，從正戊酸開(kāi)始在水中的溶解度只有3.7%，＞C10的羧酸不溶于水。b.p：羧酸＞M相同的醇。m.p：隨M↑呈鋸齒形上升。偶數(shù)碳原子羧酸的m.p＞相鄰兩個(gè)同系物的m.p?！?羧酸第10頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)-活潑H的反應(yīng)酸性羥基被取代，生成羧酸衍生物脫羧反應(yīng)§1羧酸第11頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）羧酸的酸性與成鹽

羧酸的酸性比水、醇強(qiáng)，甚至比碳酸的酸性還要強(qiáng)。三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)第12頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.取代基對(duì)羧酸酸性的影響

電子效應(yīng)的影響：取代基的電負(fù)性、數(shù)量、與-COOH的距離對(duì)羧基酸性的影響

HCOOHC6H5-COOHCH3COOH

pka

3.374.204.73（一）羧酸的酸性與成鹽pKa

2.844.064.52第13頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月立體效應(yīng)對(duì)羧酸的酸性影響OHOOHOHCOOHOHCOOHpka2.984.084.57pKa

2.213.4９3.4２鄰位取代苯甲酸的酸性比對(duì)位和間位強(qiáng),與取代基的類型無(wú)關(guān)？1.取代基對(duì)羧酸酸性的影響COOHNO2COOHNO2COOHNO2

羥基處于羧基的鄰位，由于空間擁擠，在一定程度上使羧基與苯環(huán)不能共平面，削弱了共軛效應(yīng)，因而減少了苯環(huán)上的π電子云向羧基轉(zhuǎn)移，使羧基酸性增強(qiáng)。這種現(xiàn)象，叫做鄰位效應(yīng)。第14頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二元羧酸的酸性與2個(gè)羧基的距離有關(guān)。草酸>丙二酸>丁二酸>戊二酸>己二酸

但由于離解是分步進(jìn)行的，第一步電離要受另一個(gè)羧基的-I效應(yīng)，故第一步容易電離，但電離后羧基負(fù)離子對(duì)第二個(gè)羧基有+I效應(yīng)，因此第二步電離比較困難。故：pka2>pka11.取代基對(duì)羧酸酸性的影響第15頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

應(yīng)用：用于分離、鑒別。2.成鹽羧酸的酸性比碳酸強(qiáng)（一）羧酸的酸性與成鹽第16頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

醫(yī)藥工業(yè)上常將水溶性差又含有羧基的藥物轉(zhuǎn)變成易溶于水的堿金屬鹽，以增加其水溶性。如：β-內(nèi)酰胺抗生素（青霉素鈉、青霉素鉀）、頭孢菌素等。青霉素G鈉2.成鹽第17頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）羧酸衍生物的生成

1.酰鹵的生成

2.酸酐的生成酐鍵三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)第18頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.酯的生成

4.酰胺的生成伯醇和絕大多數(shù)仲醇醇脫氫；叔醇脫羥基酯鍵酰胺鍵（二）羧酸衍生物的生成第19頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）乙二酸及丙二酸的脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)：羧酸失去羧基放出CO2的反應(yīng)三、羧酸的化學(xué)性質(zhì)第20頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§2取代羧酸

羧酸分子中烴基部分的氫原子被其它原子或原子團(tuán)取代的化合物——稱取代羧酸。

取代酸按取代基的種類分為鹵代酸、羥基酸、羰基酸和氨基酸等。第21頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、羥基酸

羧酸分子中，烴基上的氫原子被羥基取代后的生成物，叫做羥基酸

(hydroxylacid)?！?取代羧酸第22頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）命名1、醇酸的命名

醇酸的系統(tǒng)命名法，是以羧酸作為母體，羥基為取代基，并用阿拉伯?dāng)?shù)字或希臘字母α、β、γ、δ……等標(biāo)明羥基的位置。有些醇酸則多用俗名。一、羥基酸第23頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、醇酸的命名第24頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

酚酸的命名，是以芳香羧酸為母體，并根據(jù)羥基在芳環(huán)上的位置，給出相應(yīng)的名稱。2、酚酸的命名（一）命名第25頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）物理性質(zhì)

醇酸多為固體，在水中的溶解度較同數(shù)碳原子的醇和酸要大，低級(jí)的羥基酸可與水混溶，熔、沸點(diǎn)都比相應(yīng)的羧酸高。多數(shù)醇酸具有旋光性。一、羥基酸第26頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、羥基酸的酸性

醇酸中羥基離羧基越近，酸性增加越大；反之，酸性增加就越小，甚至無(wú)影響。（三）化學(xué)性質(zhì)

羥基酸具有羥基和羧基的通性同時(shí)，由于羥基和羧基的相互影響，羥基酸還具有一些特殊的性質(zhì)。CH2COOHOHCH3CHCOOHOHCH2CH2COOHOHCH3CH2COOHpKa

3.83

3.87

4.51

4.88一、羥基酸酸性順序：⑴＞⑵＞⑶pKa

3.00

4.17

4.54COOHOHCOOHOHCOOH(1)

(2)

(3)

第27頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、醇酸的氧化反應(yīng)

稀硝酸一般不能氧化醇，但卻能氧化醇酸而生成醛酸、酮酸或二元羧酸。Tollens試劑不與醇反應(yīng)，但卻能將α-羥基酸氧化成α-酮酸。（三）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)第28頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、醇酸的脫水反應(yīng)①α羥基酸分子間脫水

②β-羥基酸分子內(nèi)脫水分子間的交叉脫水交酯（三）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)第29頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③γ-和δ-羥基酸分子內(nèi)脫水得內(nèi)酯

-丁內(nèi)酯

-戊內(nèi)酯3、醇酸的脫水反應(yīng)第30頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、酚酸的脫羧反應(yīng)

羥基在羧基的鄰位或?qū)ξ坏姆铀幔訜嶂寥埸c(diǎn)以上時(shí)，便發(fā)生分解反應(yīng)，生成相應(yīng)的酚和二氧化碳。（三）羥基酸的化學(xué)性質(zhì)第31頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、酮酸

脂肪羧酸分子中的烴基上的氫被氧原子替代后的物質(zhì)叫氧代羧酸，包括醛酸和酮酸．

根據(jù)酮基和羧基相對(duì)位置的不同，酮酸分為

α、β、γ……酮酸。由于糖、脂肪和蛋白質(zhì)在體內(nèi)代謝主要產(chǎn)生α-酮酸和β-酮酸，因此它們尤為重要?！?取代羧酸第32頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）酮酸的命名

酮酸的命名，也是以羧酸為母體，酮基作取代基，叫某酮酸。酮基的位置，習(xí)慣上多用希臘字母標(biāo)明。二、酮酸