羧酸和取代羧酸

羧酸和取代羧酸第一页，共五十八页，2022年，8月28日羧酸(carboxylicacid)是分子中含有羧基(carboxyl)并且具有酸性的一类有机化合物。(Ar)RCOOH羧酸分子中烃基上的氢原子被其他官能团取代后的化合物称为取代羧酸。如羟基酸和酮酸第11章羧酸和取代羧酸COCOOHRCOOHCHOHR第二页，共五十八页，2022年，8月28日一元羧酸：methanoicacidaceticacidpropanoicacidbutanoicacid

benzoicacid3-phenylpropenoicacid11.1羧酸第三页，共五十八页，2022年，8月28日二元羧酸：oxalicacidpropanedioicacidbutanedioicacidcis-butenedioicacidtrans-butenedioicacid(maleicacid)(fumaricacid)

第四页，共五十八页，2022年，8月28日C17H35COOH

硬脂酸

stearic

acid

C15H31COOH

软脂酸

palmicacidCH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

油酸oleicacid高级脂肪酸:高级烯酸在碳数后加“碳”字CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH-(CH2)7COOH

9，12-十八碳二烯酸或Δ9，12-十八碳二烯酸第五页，共五十八页，2022年，8月28日羟基酸：俗名使用普遍第六页，共五十八页，2022年，8月28日羟基酸：第七页，共五十八页，2022年，8月28日羧基碳原子为sp2杂化，分别与烃基的碳原子、羰基的氧原子和羟基的氧原子形成三个σ键，三个σ键处于同一平面内。余下的p轨道，既与羰基氧的p轨道平行重叠形成π键，又与羟基氧原子未共用电子对的p轨道重叠，形成p-π共轭体系。一、羧酸的结构第八页，共五十八页，2022年，8月28日甲酸的结构：键长发生了平均化，双键变长、单键变短，显然羟基氧与羰基发生了p～π共轭。甲酸根形成了三中心四电子的π键第九页，共五十八页，2022年，8月28日二、羧酸的物理性质1.状态C1～C3是具有强烈酸味和刺激性的水状液体。C4～C9是具有腐臭酸味的油状液体。≥C10是无味的蜡状固体。第十页，共五十八页，2022年，8月28日

羧酸的沸点高于分子量相当的醇是因为它能够形成分子间的双氢键缔合体。2.沸点第十一页，共五十八页，2022年，8月28日三、羧酸的化学性质羧酸主要的化学性质

羧酸的酸性与成盐；

羧酸衍生物的生成；

脱羧反应

第十二页，共五十八页，2022年，8月28日（一）羧酸的酸性与成盐

酸性：

RCOOH>H2CO3>ArOH>ROH第十三页，共五十八页，2022年，8月28日为什么羧酸的酸性比醇强？羧基中的碳原子与两个氧原子形成了共轭体系，p-π共轭效应使O—H键的电子云密度降低，故羧基中羟基上的氢易于离解。羧酸根负离子比烃基负离子或酚氧负离子更稳定。（一）羧酸的酸性与成盐第十四页，共五十八页，2022年，8月28日影响酸性强度的因素：凡是能使羧基电子云密度降低的基团，羧基的极性增加，酸性增大。反之亦然。诱导效应的影响：当A为吸电子基团酸性增强

当D为推电子基团酸性减弱（一）羧酸的酸性与成盐第十五页，共五十八页，2022年，8月28日酸性强弱的排列次序：pKa4.822.864.41FCH2COOH＞ClCH2COOH>BrCH2COOH>ICH2COOHpKa2.672.872.903.16CH3COOH<ClCH2COOH<Cl2CHCOOH<Cl3CCOOHpKa4.762.871.360.63CH3CH2CH2COOH＜CH3CH2CH(Cl)COOH＞CH3CH(Cl)CH2COOH（一）羧酸的酸性与成盐第十六页，共五十八页，2022年，8月28日共轭效应对酸性的影响：苯甲酸苯基是-I基团，酸性应比甲酸强，但由于苯环大π键与羧基形成共轭体系+C，电子云稍向羧基偏移，因此苯甲酸的酸性比甲酸弱，但比其它脂肪族一元羧酸强。<HCOOH（一）羧酸的酸性与成盐

二元羧酸的酸性强弱排序：草酸＞丙二酸＞丁二酸＞戊二酸＞己二酸第十七页，共五十八页，2022年，8月28日取代苯甲酸的酸性：

（一）羧酸的酸性与成盐-I,-C邻位效应-I,-C-I间位的取代基不存在C效应第十八页，共五十八页，2022年，8月28日应用：用于鉴别羧酸用于分离提纯非水溶性羧酸增加药物水溶性如青霉素、氨苄青霉素转变成其钠盐和钾盐后，水溶性增大，便于临床使用。用于生产肥皂如C12～C18脂肪酸的钠盐可用作肥皂（一）羧酸的酸性与成盐第十九页，共五十八页，2022年，8月28日鉴别：分离：注意分离与鉴别的区别如何鉴别苯甲酸和苯酚？如何分离苯甲酸、甲苯和苯酚的混合物？（一）羧酸的酸性与成盐第二十页，共五十八页，2022年，8月28日

脱羧属于分子内的消除反应，消除分子中潜在的稳定的结构单元—CO2（二）脱羧反应（decarboxylation）+OR—

C—O—HRHCO2较困难、产率低第二十一页，共五十八页，2022年，8月28日当羧基上连有-NO2-CN-X-C6H5

等吸电子基时，脱羧通过碳负离子历程进行。（二）脱羧反应（decarboxylation）第二十二页，共五十八页，2022年，8月28日乙二酸和丙二酸加热脱羧（二）脱羧反应（decarboxylation）第二十三页，共五十八页，2022年，8月28日（三）还原反应羧酸一般难于还原，用氢化铝锂可将其还原为伯醇。用氢化铝锂作还原剂时，对碳碳双键或叁键不作用。还原的过程为亲核加成-水解第二十四页，共五十八页，2022年，8月28日（四）羧酸衍生物的生成生成酯

—OR’生成酰胺

—NH2生成酸酐

—OOCR’生成酰卤

L=—XAcyl

酰基第二十五页，共五十八页，2022年，8月28日酯化反应的最大特点是反应的可逆性，为提高转化率，通常采取的措施是：（1）增加某一原料的投料量；（2）不断移走反应的的生成物（除去水或移走反应生成的酯）1.生成酯（esterification）如何提高酯化反应的收率？第二十六页，共五十八页，2022年，8月28日酯化反应历程：1)双分子酰氧断裂——伯醇和仲醇2)单分子烷氧断裂——叔醇烷氧断裂1.生成酯（esterification）第二十七页，共五十八页，2022年，8月28日酯化机理1：加成～消除反应历程Yang盐质子化的醇1.生成酯（esterification）第二十八页，共五十八页，2022年，8月28日酯化机理2：碳正离子历程两种反应类型都形成一个四面体结构的中间体，比反应物更拥挤，所以空间阻碍对反应速度的影响很大。醇:CH3OH>1°>2°>3°酸:HCOOH>CH3COOH>RCH2COOH>R2CHCOOH叔碳正离子1.生成酯（esterification）第二十九页，共五十八页，2022年，8月28日问题：二氢山米丁（dihydrosamidin）是扩张冠状动脉的药物。试指出分子中含有的酯键和手性碳。1.生成酯（esterification）第三十页，共五十八页，2022年，8月28日2.生成酰胺（amide）酰胺键乙酰苯胺羧酸与氨或胺作用，首先生成铵盐，然后加热脱水生成酰胺：（肽键）第三十一页，共五十八页，2022年，8月28日思考：氨苄青霉素的结构式如下，试标出其分子中的酰胺键。2.生成酰胺（amide）第三十二页，共五十八页，2022年，8月28日3.生成酸酐(acidanhydride)对于能形成五六元环的二元羧酸加热后则易失水成酐第三十三页，共五十八页，2022年，8月28日但己二酸和庚二酸受热的产物不是酸酐3.生成酸酐(acidanhydride)第三十四页，共五十八页，2022年，8月28日常用卤化剂：PCl3PCl5SOCl24.酰卤的生成（acylhalideoracidhalide）选用PX3还是PX5，取决于产物与反应物、副产物是否易分离。适于制备高沸点酰氯，因其副产物均是气体，产品较纯。第三十五页，共五十八页，2022年，8月28日练习1：第三十六页，共五十八页，2022年，8月28日结构特点：含有双官能团，这些官能团既独立存在，又相互影响，化合物的性质就既具有各单官能团的性质，又有相互影响的特性，这节主要学习它们的特性。一、羟基酸的化学性质11.2取代羧酸第三十七页，共五十八页，2022年，8月28日（一）酸性

羟基具有吸电子诱导效应，使酸性增强。pKa=4.873.874.51第三十八页，共五十八页，2022年，8月28日酚酸的酸性与酚羟基和羧基的相对位置有关。pKa=4.173.04.124.54（一）酸性第三十九页，共五十八页，2022年，8月28日酚酸：酸性由位置决定。+C-I

分子内氢键，

-I-I增加了羧基中氧氢键极性。（一）酸性第四十页，共五十八页，2022年，8月28日（二）醇酸的氧化反应CH3CHCH2COOHOHHNO3稀CH3CCH2COOHOβ-丁酮酸第四十一页，共五十八页，2022年，8月28日α-羟基酸可被Tollens试剂氧化成α-酮酸（二）醇酸的氧化反应第四十二页，共五十八页，2022年，8月28日1.α-醇酸脱水成交酯丙交酯（三）醇酸加热脱水反应随着羟基位置不同，脱水方式也不同。第四十三页，共五十八页，2022年，8月28日2.β-醇酸脱水成共轭烯酸

2-戊烯酸(三)醇酸加热脱水反应第四十四页，共五十八页，2022年，8月28日3.γ，δ-醇酸脱水成内酯γ-戊内酯H2O+OOCH2CH2CH2CH2COOHOHδ-戊内酯（三）醇酸加热脱水反应第四十五页，共五十八页，2022年，8月28日

g-醇酸比d-醇酸更易脱水，通常室温下即可失水成内酯，因此游离的γ-醇酸很难存在，通常以γ-

醇酸盐的形式保存。

g-羟基丁酸钠具有麻醉作用及术后苏醒快的特点，适用于呼吸功能不全患者的麻醉。（三）醇酸加热脱水反应第四十六页，共五十八页，2022年，8月28日小结：醇酸脱水与羟基的位置有关α-醇酸脱水成交酯β-醇酸脱水成共轭烯酸γ、δ-醇酸脱水成内酯为什么？（三）醇酸加热脱水反应第四十七页，共五十八页，2022年，8月28日（四）酚酸的脱羧反应邻位或对位羟基羧酸受热易脱羧生成苯酚和二氧化碳。第四十八页，共五十八页，2022年，8月28日根据酮基和羧基的相对位置不同，酮酸可分为α、β、γ……酮酸。α-丙酮酸β-丁酮酸二、酮酸的化学性质

酮酸的命名也是以羧酸为母体，酮基作取代基第四十九页，共五十八页，2022年，8月28日（一）酸性

由于羰基氧吸电子能力强于羟基，因此酮酸的酸性强于相应的醇酸，更强于相应的羧酸。酮酸具有酮和酸一些性质外，还有一些特殊的性质。

pKa2.49第五十页，共五十八页，2022年，8月28日（二）α-酮酸的氨基化反应α-酮酸与氨在催化剂（如生物体内的酶）作用下可转变成α-氨基酸，称为α-酮酸的氨基化反应。生物体内，α-酮酸与α-氨基酸在各种转氨酶的作用下可以发生相互转换，产生新的α-酮酸与α-氨基酸。如：第五十一页，共五十八页，2022年，8月28日（四）酮酸的分解反应

1.a-酮酸的分解

a-酮酸与稀