选修5第三章烃的含氧衍生物第三节羧酸酯.ppt

选修5 有机化学基础,第三章 烃的含氧衍生物,第三节 羧酸 酯,知识与技能,1、认识羧酸的官能团，理解典型代表物的组成、结构与性质的关系； 2、掌握酯化反应的原理、实验操作及相关问题，进一步理解可逆反应、催化作用。,过程与方法,1、通过互助学习用已知条件设计实验及观察、描述、解释实验现象的能力， 2、培养自身分析归纳、概括总结的思维能力与表达能力。,学习目标,情感态度与价值观,通过设计实验、动手实验，激发学习兴趣，培养求实、探索、创新、合作的优良品质。介绍同位素示踪法在化学研究中的使用，通过酯化反应过程的分析、推理、研究，培养自身从现象到本质、从宏观到微观、从实践到理论的科学思维方法。发展学习化学的乐趣,乐于探究物质变化的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐，有将化学知识应用于生活实践的意识。,学习目标,自然界中的有机酸,我们常常会吃到一些酸味较浓的食物，这些食物为什么有酸味？你能举例吗？,如食醋含有乙酸，柠檬含有柠檬酸，苹果含有苹果酸，葡萄含有酒石酸，酸奶中含有乳酸，大家观察它们的结构，为什么它们都有酸味呢？,柠檬酸,苹果酸，又名 2羟基丁二酸,草酸：人体中维生素C的一种代谢物。甘氨酸氧化脱氨而生成的乙醛酸，如进一步代谢障碍也可氧化成草酸，甚至可与钙离子结合沉淀而致尿路结石。 各种植物都含有草酸，以菠菜、茶叶中含量多。可从草酰乙酸水解，异柠檬酸降解等方式生成。,草酸晶体,【活动1】给下列有机羧酸进行合适的分类。,蚁酸,HCOOH,一、羧酸：,1、羧酸的定义： 从结构上看，由烃基和羧基相连组成的有机物。,2、羧酸的分类,（1）按与羧基相连的烃基的不同,脂肪酸,芳香酸,CH3COOH,（C17H35COOH）,苯甲酸,（C6H5COOH）,硬脂酸,R-COOH,软脂酸,（C15H31COOH）,（2）按羧基数目,一元羧酸,二元羧酸,多元羧酸,油酸（C17H33COOH）,乙二酸（HOOC-COOH）,饱和羧酸、 不饱和羧酸,（3）按烃基饱和程度,3、通式(饱和一元羧酸) ：,CnH2nO2 或 CnH2n+1COOH （n1）或 R-COOH,油酸（C17H33COOH）,几种重要的羧酸,除乙酸外的其它酸： （1）甲酸：HCOOH （2）苯甲酸：C6H5-COOH （3）乙二酸：HOOC-COOH,【例题】今有化合物：,(1)请写出化合物中含氧官能团的名称： 。 (2)请判别上述哪些化合物互为同分异构体： 。 (3)请分别写出鉴别甲、乙、丙化合物的方法。(指明所选试剂及主要现象即可) 鉴别甲的方法： ; 鉴别乙的方法： ; 鉴别丙的方法： . (4)请按酸性由强至弱排列甲、乙、丙的顺序： 。,醛基、羟基、羰基、羧基,甲、乙、丙互为同分异构体,与FeCl3溶液作用显紫色的为甲,与Na2CO3溶液作用有气泡生成的为乙,与银氨溶液共热发生银镜反应的是丙,乙甲丙,分析氢谱图写出乙酸的结构式。,二、羧酸代表物乙酸,吸收峰较强的为甲基氢，较弱的为羧基氢，二者面积比约为3：1,1、乙酸结构,分子式,结构式,结构简式,官能团,C2H4O2,H O | H C C O H | H,CH3COOH,羧基：COH （或COOH）,O,写出乙酸各类结构表达式,2、物理性质,常温下为无色液体,强烈刺激性气味,与水、酒精以任意比互溶,气味 ：,色 态 ：,溶解性：,熔沸点：,熔点：16.6，易结成冰一样的晶体。（冰醋酸由此得名）沸点：117.9 ,【请回忆】归纳出乙酸的物理性质,分析结构，了解断键方式,（弱酸性）,（酯化反应）,【请回忆】：归纳出乙酸的化学性质,【思考1】请同学们试说出几种可以检验醋酸具有酸性的方法。 1. 使石蕊试液变红 2. 与活泼金属置换出氢气 3. 与碱发生中和反应 4. 与碱性氧化物反应 5. 能与部分盐(如碳酸盐)反应,【思考2】 醋酸可以除去水垢，说明其酸性比碳酸的酸性强。前面我们学习了苯酚也有酸性，那乙酸、碳酸、苯酚的酸性谁强呢? 请按提供的仪器(课本P60的科学探究)，能否自己设计出实验方案来证明它们三者酸性强弱?,3、化学性质：A、乙酸具酸的通性:,实验装置图1,CH3COOH,Na2CO3,苯酚钠溶液,对比分析,实验装置图2,CH3COOH,Na2CO3,饱和NaHCO3溶液,苯酚钠溶液,有气泡生成,溶液变浑浊,比较装置的优缺点、并写出反应的化学方程式。,P60科学探究1,2CH3COOH+Na2CO3 2CH3COONa+H2O+CO2 CH3COOH+NaHCO3 CH3COONa+H2O+CO2 CO2+H2O+C6H5ONa C6H5OH+NaHCO3,酸性:CH3COOH H2CO3,除去挥发出来的乙酸蒸气,酸性:H2CO3 C6H5OH,乙酸 碳酸 苯酚,酸性：,醇、酚、羧酸中羟基的比较,比碳酸弱,比碳酸强,能,能,能,能,能,不能,不能,不能,能，不 产生CO2,不能,能,能,增 强,中性,酸牛奶中含有乳酸，其结构为 C，试写出：,（乳酸跟足量金属钠反应的化学方程式： ,（乳酸跟少量碳酸钠反应的化学方程式： ,（乳酸在浓硫酸存在下，分子相互反应， 生成链状物质的结构简式为:,（乳酸在浓硫酸存在下，分子相互反应， 生成环状物质的结构简式为:,【知识迁移】,B、酯化反应：醇和酸起作用，生成酯和水的反应.,【复习】乙醇与乙酸发生酯化反应的实验过程, 复习实验的有关知识。,【实验3-4】必修2,【步骤】1、组装仪器，并检查装置的气密性。 2、加药品：向一支试管中加入3 mL乙醇，然后边摇动试管边 慢慢加入2 mL浓硫酸和2 mL冰醋酸。 3、连接好装置，用酒精灯小心均匀地加热试管3 min5 min，产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上。这时可看到有透明的油状液体产生并可闻到香味。 4、停止实验，撤装置，并分离提纯产物乙酸乙酯。,【实验现象】,溶液分层，上层有无色透明的油状液体产生 , 并有香味。,1、药品混合顺序？浓硫酸的作用是： 2、得到的反应产物是否纯净？ 主要杂质有哪些？ 3、饱和Na2CO3溶液有什么作用？ 4、为什么导管不插入饱和Na2CO3溶液中？,不纯净；主要含乙酸、乙醇。, 中和乙酸 溶解乙醇。 降低酯在水中的溶解度，以便使酯分层析出。,防止受热不匀发生倒吸。,有无其它防倒吸的方法？,催化剂、吸水剂,【思考】,乙醇-浓硫酸-冰醋酸,浓硫酸的作用：催化剂（加快反应速率）、吸水剂（使可逆反应向生成乙酸乙酯的方向移动）。,几种可防倒吸的装置：,【思考】,5、加热的目的：加快反应速率、及时将产物乙酸乙酯蒸出以利于可逆反应向生成乙酸乙酯的方向移动。（注意：加热时须小火均匀进行，这是为了减少乙醇的挥发，并防止副反应发生生成醚。） 6、试管要与桌面成45角，且试管中的液体不能超过试管体积的三分之一。 7、导气管兼起冷凝和导气作用。 导气管伸到饱和碳酸钠溶液液面上的目的：防止受热不均引起倒吸。,思考与交流,乙酸与乙醇的酯化反应是可逆的，在制取乙酸乙酯的实验中，如果要提高乙酸乙酯的产率，你认为应当采取哪些措施？,(1)由于乙酸乙酯的沸点比乙酸、乙醇都低，因此从反应物中不断蒸出乙酸乙酯可提高其产率。,(2)使用过量的乙醇，可提高乙酸转化为乙酸乙酯的产率。,根据化学平衡原理，提高乙酸乙酯产率的措施有：,(3)使用浓H2SO4作吸水剂，提高乙醇、乙酸的转化率。,【科学探究2】 P61 根据酯化反应的定义，生成1个水分子需要一个羟基与一个氢原子生成一个水分子。 脱水时有下面两种可能方式，你能设计一个实验方案来证明是哪一种吗?,P61科学探究,酯化反应的过程,酸脱羟基，醇脱氢,酸脱氢，醇脱羟基,同位素原子示踪法,同位素原子示踪法：,酯化反应酸跟醇起反应脱水后生成酯和水的反应。,a反应机理：羧酸脱羟基醇脱氢 b酯化反应可看作是取代反应，也可看作是分子间脱水的反应。,4、 乙酸的用途,重要化工原料，生产醋酸纤维、合成纤维、喷漆溶剂、香料、染料、医药、农药等。,5、 乙酸的制法,a、 发酵法：制食用醋,b、 乙烯氧化法：,常见的高级脂肪酸,（1）酸性（2）酯化反应（3）油酸加成,三、几种常见的羧酸,甲酸除具有酸的性质外，还有醛的性质,O HCOH,俗称蚁酸，无色有强烈刺激性的液体，可与水混溶，也能溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，有毒性。,甲 酸,【讨论】请用一种试剂鉴别下面四种有机物？,乙醇、乙醛、乙酸、甲酸,新制Cu(OH)2悬浊液,写出甲酸相应的反应,乙二酸 HOOC-COOH,【物性】俗称“草酸”，无色透明晶体，通常含两个结晶水，（(COOH)2H2O），加热至100时失水成无水草酸， 易溶于水和乙醇，溶于乙醚等有机溶剂。,乙二酸,+ 2H2O,【化性】草酸是最简单的饱和二元羧酸，是二元羧酸中酸性最强的，它具有一些特殊的化学性质。能使酸性高锰酸钾溶液褪色、可作漂白剂。,【知识迁移】写出下列酸和醇的酯化反应,C2H5ONO2 + H2O,CH3COOCH3 + H2O,硝酸乙酯,乙酸甲酯,足量,+ 2H2O,二乙酸乙二酯,环乙二酸乙二酯,苯甲酸 C6H5COOH (安息香酸),白色固体，微溶于水。,【酸性】 HOOC-COOH HCOOH C6H5COOH CH3COOH 。,未成熟的梅子、李子、杏子等水果中,含有草酸、安息香酸等成分。,请写出以水、空气、乙烯为原料制取乙酸乙酯的相关化学方程式：,【知识迁移】,自然界中的有机酯,丁酸乙酯,戊酸戊酯,乙酸异戊酯,CH3(CH2)2COOCH2CH3,CH3(CH2)3COO(CH2)4CH3,资料卡片,【复习提问】 请写出乙酸跟甲醇在有浓硫酸存在并加热的条件下, 发生反应的化学方 程式 , 上述反应叫做 反应; 生成的有机物名称叫 , 结构简式 是 , 生成物中的水是由 . 结合而成的.,酯化反应,乙酸甲酯,乙酸脱羟基甲醇脱羟基氢,四、酯,1、定义：,3、通式：,酯是羧酸分子羧基中的-OH被-OR取代后的产物。,酯的结构简式或一般通式:,2、命名:,( R 可以是烃基或H原子, 而R只能是烃基,可与 R相同也可不同),某酸某酯,(根据酸和醇的名称来命名),RCOOR,与饱和一元羧酸互为同分异构体,CnH2nO2,【练一练】说出下列化合物的名称：,（1）CH3COOCH2CH3 （2）HCOOCH2CH3 （3）CH3CH2ONO2 （4）CH3CH2NO2,酯的命名“某酸某酯”,硝酸乙酯,写出分子式为C8H8O2属于芳香羧酸和芳香类酯的所有同分异构体,练习,4种和6种,【练习】写出C4H8O2的各种同分异构体的结构简式,根据酸的不同分为：有机酸酯和无机酸酯。 或根据羧酸分子中羧基的数目分为：一元酸酯、二元酸酯（如乙二酸二乙酯）、多元酸酯(如油脂)。,4、分类,5、酯的物理性质,低级酯有香味，密度比水小，不溶于水，易溶有机溶剂，可作溶剂。,【思考】,乙醇与氢溴酸加热能否生成酯？讨论无机酸生成酯的条件是什么？,无机酸生成酯需含氧酸。,五、酯代表物乙酸乙酯,1、乙酸乙酯的分子组成和结构,结构简式：CH3COOCH2CH3,化学式：C4H8O2,乙酸乙酯的核磁共振氢谱图应怎样表现?,【探究实验】请你设计实验，探讨乙酸乙酯在中性、酸性和碱性溶中，以及不同温度下的水解速率。,【思考】,（1）酯为什么在中性条件下难水解，而在酸、碱性条件下易水解？ 酯的水解反应在酸性条件好，还是碱性条件好？ （2）酯化反应稀H2SO4和NaOH溶液哪种作催化剂好？为什么？（用浓H2SO4 ？ ）,科学探究,请你填写实验现象及结论。,无变化,无明显变化,层厚 减小 较慢,层厚 减小 较快,完全 消失 较快,完全 消失 快,1、酯在碱性条件下水解速率最快，其次是酸性条件，中性条件下几乎不水解； 在强碱的溶液中酯水解趋于完全。,2、温度越高，酯水解程度越大。,（水解反应是吸热反应）,2、乙酸乙酯的水解,酯在无机酸、碱催化下，均能发生水解反应，其中在酸性条件下水解是可逆的，在碱性条件下水解是不可逆的。,酯水解的规律：,酯 + 水,酸 + 醇,酯 + 水,酸 + 醇,酯的化学性质,酯可以水解生成相应的酸和醇。,O O R-C-OR + H-OH R-COH+HOR,RCOOR+NaOH RCOONa + ROH,【小结】: 1、酯在酸(或碱)存在的条件下, 水解生成酸和醇。 2、酯的水解和酸与醇的酯化反应是可逆的。 3、在有碱存在时, 酯的水解趋近于完全。 (用化学平衡知识解释),【延伸】形成酯的酸可以是有机酸也可以是无机含氧酸(如:HNO3,H2SO4,H3PO4)。 C2H5OH+HNO3C2H5ONO2+H2O,酯化反应与酯水解反应的比较,酯化,水解,【小结】几种衍生物之间的关系,有机物相互网络图,例1（03年高考理综试题）根据图示填空。,（1）化合物A含有的官能团是_。 （2）1molA与2molH2反应生成1molE，其反应方程式是_。 （3）与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是_。 （4）B在酸性条件下与Br2反应得到D，D的结构简式是_。 （5）F的结构简式是_。由E生成F的反应类型是_。,解析 （1）碳碳双键、醛基、羧基。 （2）OHCCH=CHCOOH+2H2 HOCH2CH2CH2COOH。 （3）A分子中有三种官能团，所以符合题示条件的异构体只有。 （4）要注意是在酸性条件下反应，所以产物是HOOCCHBrCHBrCOOH。 （5） 。酯化（或取代）。,例2 通常情况下，多个羟基连在同一个碳原子上的分子结构是不稳定的，容易自动失水，生成碳氧双键的结构： 下面是9个化合物的转变关系：,（1）化合物是_，它跟氯气发生反应的条件A是_。 （2）化合物跟可在酸的催化下去水生成化合物， 的结构简式是：_；名称是_。 （3）化合物是重要的定香剂，香料工业上常用化合物和直接合成它。写出此反应的化学