羧酸及其衍生物和取代酸生物教案

1、（生物科技行业）第九章竣酸及其衍生物和取代酸2020年5月多年的企业咨询顾问好验.绎过实战验证可以落地执行的卓越管理方案，值为您下载楣有第九章羧酸及其衍生物和取代酸I学习要求1 .了解羧酸、羧酸衍生物、取代酸的结构特点和分类；了解生物体中重要羧酸及取代酸的俗名及物理性质。2 .熟练掌握羧酸、羧酸衍生物、取代酸的系统命名。3 .熟练掌握羧酸、羧酸衍生物、取代酸的化学性质；尤其是诱导效应对羧酸及取代酸酸性的影响。4 .掌握个别羧酸的特殊反应（甲酸、草酸、丙酮酸、乙酰乙酸、水杨酸等）。5 .掌握互变异构的概念以及产生互变异构的条件，理解产生互变异构的原因。n内容提要一.羧酸的结构特点与化学性质竣基（

2、一COOH）是竣酸的官能团，竣基中的碳原子为sp2杂化，是平面构型。其中厥基与羟基之间存在的p-兀共轲效应，使默基的缺电子性质下降，亲核加成反应活性远不及醛、酮。由于默基的吸电子（L-C）效应和羟基氧原子的共轲（+C）效应及其诱导（T）效应，导致竣酸有一定的酸性（pKa=45）。竣基的吸电子效应使竣酸的a-氢有一定的活泼性，但其活泼性小于醛、酮的“-氢。在一定的条件下，竣基中的羟基可被取代生成酰氯、酸酎、酯和酰胺等。竣酸是极性分子，分子间及与水分子之间均能形成氢键，其沸点比相对分子质量相同的醇的沸点高。可以看出，在竣基中既不存在典型的玻基，也不存在典型的羟基，而是二者相互影响的统一体。因此，根

3、据竣基的结构特点，竣酸可发生以下主要反应：1 .酸性：竣酸具有酸性，其酸性比一般无机酸的酸性弱而比碳酸和苯酚强。竣酸分子中存在有吸电子基团时，其酸性增强，连有斥电子基团时，酸性减弱。2 .竣酸衍生物的生成：竣基中的羟基可被一X、一OCOR、一OR、一NH2等取代，生成相应的竣酸衍生物酰卤、酸酎、酯和酰胺。OIIR-C-OHPC3O P2O5 R'-C-OH 浓 HSO4R'-OH NH3OIIR-C-ClOOIlIIR- C- O - C-R'OIIR-C-OR'O 一，OR-C-ONH4 _H2O- R-C-NH23 .脱竣反应：饱和一元竣酸在一般条件下不易脱

4、竣，需用无水碱金属盐与碱石灰共热。芳香酸的脱竣比脂肪酸容易，一般加热到熔点以上即逐渐脱竣；当脂肪酸的aC上连有吸电子基团时，由于诱导效应，使竣基变得不稳定，更容易脱竣；在生物体内酶的催化下，一元竣酸容易发生脱竣反应。二元竣酸分子中由于两个竣基的相互影响，对热比较敏感，受热时随着两个竣基间距离不同分别发生脱竣、脱水或既脱竣又脱水。+ CO2(n=0,1)COOH(CH2)n<COOH+ H2O(n=2,3)CH3（CH2）n-iCOOH+ CO2 + H2O (n=4,5)1 CH2、(CH2)n-2,C=OCH24 .aH的卤代反应：与醛、酮类似，竣酸的aH也能被卤素取代生成卤代酸，但反

5、应比醛、酮困难，需少量碘或红磷作催化剂才能进行。5 .还原反应：竣酸不易被还原，但在LiAlH4作用下，竣酸能被顺利地还原成醇，并且反应有较高的产率和较好的选择性。1）无水乙醍RCH=CHCOOH+LiAlH42）h+,hq"RCH=CHCH20H二较酸衍生物的性质1 .亲核取代反应一一水解、醇解、氨解式中A=一X、一OCOR、一OR、NH2竣酸衍生物发生水解、醇解和氨解的活性顺序为：酰卤酸酎酯酰胺。2.酯的Na+C2H50HRC00R'2-_RCH20H+R'OH一还原：酯比竣酸易被还原，酯可被金属钠加乙醇还原成醇，而双键不受影响。3 .酯的缩合反应：酯分子中的a4

6、H较活泼，在醇钠的作用下，能与另一分子的酯脱去一分子醇生成3-酮酸酯。4 .酰胺的主要性质：H20H+ 或 0H-_.+0I:R-C-NH2H0 N0-A-RC00H + N2I + H20与亚硝酸反应，用于鉴别和定量分析Br2+Na0H2RNH2Hofmann降级反应，制备少一个碳原子的伯胺P205-7-RC=N +H2。脱水反应，制备睛4RC00H(RC00)+NH4(NH3)水解三.羟基酸的主要性质1 .酸性：羟基是一个吸电子基团，因此羟基酸的酸性比相应的竣酸要强,羟基距较基越近，对酸性的影响就越大。2 .脱水反应：3 .氧化反应：R-CH-C00H0-R-Q-C00H四.默基酸的主要性

7、1 .脱竣反应：a-酮酸和3-酮酸都容易脱竣而生成少一个碳原子的醛或酮，3-酮酸比a-酮酸更容易脱竣。2 .氧化还原反应:OOH3.酮式-烯醇式+2HR-CCOOH-RCHCOOH-2HOIIOR-C-COOHRCOOH+CO2的互变异构现象凡具有下列结构特征者，一般都存在有互变异构现象。O0HR-C-CH2-Y-RC-CH-YOOHII _R-C-NH-YR-C-N-Y（Y=CHO、一COR、一COOH、一COOR、一CN等）m例题解析例i.写出下列化合物的名称或构造式：（5）乙酰水杨酸（6）草酰乙酸乙酯（7）富马酸（8）丁二酰亚胺解：（1）3-甲基丁酸乙酯（2）E-3-甲基2-己烯酸（3）

8、N-甲基氨基甲酸-1-蔡酯（4）3-甲基戊二酸酎(5)COOHIO-c-CH3OHOOCHHCOOHOOIIII(6)HOOC-C-CH2-C-OC2H5(8)ch2-c°NHCH2-CO例2.将下列各组化合物的酸性由强到弱排列成序：解：(1) D>C>B>A硝基的诱导效应和共轲效应方向一致，都是吸电子的。当硝基处于间位时，其共轲效应影响不到竣基，所以对硝基苯甲酸的酸性大于间硝基苯甲酸；而对于氯原子而言，其诱导效应为吸电子，共轲效应为供电子，对竣基的作用相反，当氯原子在间位时，其供电子的共轲效应影响不到竣基,所以间氯苯甲酸的酸性大于对氯苯甲酸。(2) A>C&

9、gt;D>B羟基具有吸电子诱导效应和供电子共轲效应。邻位，羟基与竣基形成分子内氢键，稳定负离子，酸性相对最强。间位，羟基的吸电子诱导效应大于其供电子共轲效应，所以间羟基苯甲酸的酸性大于苯甲酸。对位，羟基的供电子共轲效应大于其吸电子诱导效应，所以对羟基苯甲酸的酸性比苯甲酸小。例3.将下列化合物按脱竣反应由易到难排列成序。A.CH2(COOH)2B.NWCH2COOHC.CH3COOHD.C13CCOOHE.CH3COCH2COOH解:脱竣反应活性：D>B>A>E>C当aC上连有吸电子基团时，有利于竣基的脱竣，且取代基的吸电子能力越强，越容易脱竣。例4.完成下列反应或

10、注明反应条件:()CH3OH(3)ONH3CH3CH(COOH)2-(nh3二()ONH3,(CH3CH2COOC COOHOOIICOHOHOIICH3-C.OCH3-CO解:COOHCOOCH3ICONH23COOCH3Br2+NaOH例5.由指定原料合成下列化合物:解:例6.用简便的化学方法鉴别下列各组化合物:水杨酸、苯甲酸、肉桂酸CH3COOHNH3KMnO4/H+4CONH2,Cl2,FeCONH2Br2,NaOHClNHClK2Cr2O7CH3CH2OH-H+H2OH+'CH2COOHCOOHCH3CHCH3-HB-(OHCl2CH3COOHCH2COOHClNaCNCH2

11、COOHCNC2H5OHH2SO4_CH3CHCH3BrCH2COOC2H5COOC2H5NaCNCH3CHCH3CNH2O-H-CH3CHCH3COOH(2)草酸、丙酮酸、丙酸解:(2)艮镜Tollens试剂艮镜无用系统命名法命名下列化合物:FeCl3-无紫色IV练习题二.将下列化合物按酸性由强到弱的顺序排列:1.醋酸、三氯乙酸、苯酚、碳酸2.甲酸、乙酸、草酸3.苯甲酸、对氯苯甲酸、对硝基苯甲酸、对甲基苯甲酸4.2-氯丙酸、2-澳丙酸、乳酸、丙酸、丙酮酸1. CH3CHCOOH-LOL(OHOH2. |COOH+NaHCO33.C2H50HH2so44.COCOOH0：)SOCl2(NH35

12、. HOCH2CH2CHCOO-(CH36. HOOC-C-CH2COOH(ONH3，(NaOH+I2)hno2-三.完成下列反应:四用简便的化学方法鉴别下列化合物:1 .丙酸、丙酮酸、3-丁酮酸2 .a-氨基丙酸、a-氯丙酸、丙酮酸3 .水杨酸、苯酚、苯甲醇4 .甲酸、乙酸、甲酸乙酯五用指定原料合成下列化合物:六.推导下列化合物的构造式:1 .某化合物A的分子式为C5H6O3,它与等物质量的乙醇作用得到两个互为异构体的化合物B和C,B和C分别与亚硫酰氯作用后再加入乙醇得到相同的化合物D。试推出A、B、C、D的构造式。2 .今有A、B、C三个同分异构体，分子式为C3H6。2,A与Na2CO3溶液作用放出CO2,B和C无此反应，但B和C在NaOH溶液中加热可以水解。B的水解产物之一可以发生碘仿反应，而C的水解产物均不发生碘仿反应。试推出A、B、C的构造式。3.某化合物A,分子式为C7H14O3,水解后得B和C, C能与NaOI作用