医用化学教案-羧酸及衍生物-4学时

第16次课 学时2授课题目（章，节）第「章段酸及其衍生物1授课类型（请打J）理论课口 研讨课口 习题课口 复习课口其他口教学目的：1、了解竣酸的分类命名，掌握其结构、性质及重要的竣酸。2、了解取代酸的分类和命名，掌握取代酸的结构、性质及体内重要的取代酸。3、了解竣酸衍生物的分类和命名，掌握竣酸衍生物的结构、性质及重要的衍生物。教学方法、手段：板书和多媒体辅助教学。教学重点、难点：竣酸的结构、性质；取代酸的的结构、性质；竣酸衍生物的结构、性质。教学内容及过程设计补充内容和时间分配一、课程回顾：以提问的方式和同学们互动，共同回忆上次课程所学内容：a）什么是醛？有什么特点？有何理化特性？b）什么是酮？有什么结构特点？日常生活中的酮都有什么？二、讲授新课（所有一级和二级目录板书，并标出重点难点）第一节找酸由烃基（或氢原子）与羧基相连所组成的化合物称为竣酸，其通式为RCOOH，竣基（-COOH）是竣酸的官能团。一、分类和命名按竣酸分子中烃基的种类将竣酸分为脂肪族竣酸和芳香族竣酸。（10分钟）课程回顾以提问的方式加深学生们的印象。（10分钟）竣酸的分类和命名按羧酸分子中所含的羧基数目不|可将羧酸分为一兀酸和多兀酸。一些常见的竣酸多用俗名，这是根据它们的来源命名的。如：HCOOH蚁酸 CHCOOH醋酸 HOOC—COOH 草酸3脂肪族竣酸的系统命名原则与醛相同，即选择含有竣基的最长的碳链作主链，从竣基中的碳原子开始给主链上的碳原子编号。取代基的位次用阿拉伯数字表明。有时也用希腊字母来表示取代基的位次，从与羧基相邻的碳原子开始，依次为a、B、Y等。例CH3CH2CH-CHCOOHch3Ch3 "HTHCOOH2-丁烯酸2,3-二甲基戊酸 a-丁烯酸（巴豆酸）芳香族竣酸和脂环族竣酸，可把芳环和脂环作为取代基来命名。例如：g2'00H g二CHC00H ^j^pCH2cH2COOHCh3 9 ch3

对甲基环已基乙酸 3-苯丙烯酸（肉桂酸）4-甲基-3-（2-萘）丙酸命名脂肪族二元竣酸时，则应选择包含两个竣基的最长碳链作主链，叫某二酸。如： COOH产2cH2cH3COOH COOH邻-苯二甲酸 止丙基丙二酸二、较酸的制法（10分钟）1、氧化法竣酸的制法高级脂肪烃（如石蜡）在加热至120℃-150℃和催化剂存在的条件下通入空气，可被氧化生成多种脂肪酸的混合物。RCHCHR A'RCOOH+RCOOH2 21A 1伯醇氧化成醛，醛易氧化成羧酸，因此伯醇可作为氧化法制竣酸的原料。含a-氢的烷基苯用高镒酸钾氧化时，产物均为苯甲酸。例如：0TCH2CH3 2 6tcooh^^ A2、格氏试剂合成法格氏试剂与二氧化碳反应，再将产物用酸水解可制得相应的竣酸。例如：RMgX+CO2 "RCOOMgX »RCOOH1、腈水解法在酸或碱的催化下，腈水解可制得竣酸。RCN+HO+HCl人厂RCOOH+NHCl2 △ 4RCN+H2O+NaOH *RCOONa+NH3三、物理性质（10分钟）1、状态 甲酸、乙酸、丙酸是具有刺激性气味的液体，含4-9个碳原子的竣酸竣酸的理化是有腐败恶臭气味的油状液体，含10个碳原子以上的竣酸为无味石蜡状固体。脂肪性质族二元酸和芳香酸都是结晶形固体。2、沸点 竣酸的沸点比分子量相近的醇还高。这是由于竣酸分子间可以形成两个氢键而缔合成较稳定的二聚体。3、水溶性竣酸分子可与水形成氢键，所以低级竣酸能与水混溶，随着分子量的增加，非极性的烃基愈来愈大，使竣酸的溶解度逐渐减小，6个碳原子以上的竣酸则难溶于水而易溶于有机溶剂。四.化学性质20分钟:竣1、酸性酸的化学性竣酸具有酸性，因为竣基能离解出氢离子。质RCOOH- RCOO-+H+因此，竣酸能与氢氧化钠反应生成羧酸盐和水。RCOOH+NaOH -RCOONa+HO2竣酸的酸性比苯酚和碳酸的酸性强，因此竣酸能与碳酸钠、碳酸氢钠反应生成羧酸盐。RCOOH+NaHCO(NaCO) -RCOONa+HO+COf 22Q -2-但竣酸的酸性比无机酸弱，所以在竣酸盐中加入无机酸时，竣酸又游离出来。利用这一性质，不仅可以鉴别竣酸和苯酚，还可以用来分离提纯有关化合物。例如：欲鉴别苯甲酸、苯甲醇和正甲苯酚，可按如下步骤进行，在这三者中加入碳酸氢钠溶液，能溶解并有气体产生的是苯甲酸；再在剩下的二个中加入氢氧化钠溶液，溶解的是对-甲苯酚，不溶解的是苯甲醇。当竣酸的烃基上（特别是a-碳原子上）连有电负性大的基团时，由于它们的吸电子诱导效应，使氢氧间电子云偏向氧原子，氢氧键的极性增强，促进解离，使酸性增大。基团的电负性愈大，取代基的数目愈多，距竣基的位置愈近，吸电子诱导效应愈强，则使竣酸的酸性更强。如：三氯乙酸 二氯乙酸氯乙酸pKa 0.028 1.29 2.81因此，低级的二元酸的酸性比饱和一元酸强，特别是乙二酸，它是由两个电负性大的竣基直接相连而成的，由于两个竣基的相互影响，使酸性显著增强，乙二酸的pKai=1.46,其酸性比磷酸的pKai=1.59还强。&取代基对芳香酸酸性的影响也有同样的规律。当竣基的对位连有硝基、卤素原子等吸电子基时，酸性增强；而对位连有甲基、甲氧基等斥电子基时，则酸性减弱。至于邻位取代基的影响，因受位阻影响比较复杂，间位取代基的影响不能在共轭体系内传递，影响较小。对硝基苯甲酸 对氯苯甲酸 对甲氧基苯甲酸对甲基苯甲酸pKa 3.42 3.97 4.47 4.382、、竣基中的羟基被取代竣酸分子中竣基上的羟基可以被卤素原子（-X）、酰氧基（-00CR）、烷氧基（-0R）、氨基（-nh2）取代，生成一系列的竣酸衍生物。①酰卤的生成竣酸与三氯化磷、五氯化磷、氯化亚砜等作用，生成酰氯。 RC00H+PCl3（PCl5S0C12） RCOCl②酸酎的生成在脱水剂的作用下，竣酸加热脱水，生成酸酎。常用的脱水剂有五氧化二磷等。PR-RC00H+RC00H2"RC000CRA③酯化反应TOC\o"1-5"\h\z竣酸与醇在酸的催化作用下生成酯的反应，称为酯化反应。酯化反应是可逆反应，为了提高酯的产率，可增加某种反应物的浓度，或及时蒸出反应生成的酯或水，使平衡向生成物方向移动。 H+ RC00H+R10H RC00R1+H20酯化反应可按两种方式进行：RC00H +H0R] — RC00R] + H20 （1）RC00H +H0R] - RC00R] + H20 （2）实验证明，大多数情况下，酯化反应是按（1）的方式进行的。如用含有示踪原子180的甲醇与苯甲酸反应，结果发现180在生成的酯中。④酰胺的生成在竣酸中通入氨气或加入碳酸铵，首先生成竣酸的铵盐，铵盐胺热脱水生成酰胺。RCOOH+NH RCOONH^RCONH3 4 △ 23、a-氢被取代竣基和羰基一样，能使a-H活化。但竣基的致活作用比羰基小，所以竣酸的a-H卤代反应需用在红磷等催化剂存在下才能顺利进行。 pCH3COOH+C12 .CH2C1COOH CHC12COOH CC13COOH2、还原反应竣酸在一般情况下，和大多数还原剂不反应，但能被强还原剂一氢化锂铝还原成醇。用氢化铝锂还原竣酸时，不但产率高，而且分子中的碳碳不饱和键不受影响，只还原竣基而生成不饱和醇。例如：LiAlH.RCH2cH-CHCOOH 4-RCH2cH-CHCH20H5、脱竣反应竣酸分子脱去竣基放出二氧化碳的反应叫脱竣反应。例如，低级竣酸的钠盐及芳香族竣酸的钠盐在魁灰（NaOH-CaO）存在下加热，可脱竣生成烃。CHCOONa ~~- CH+NaCO3 A 4 2 3这是实验室用来制取纯甲烷的方法。一元竣酸的脱羧反应比较困难，把竣酸盐蒸气通过加热至400-500℃的钍、镒或镁的氧化物，则脱竣生成酮。2CH3COOH 一CH3COCH3+CO2+H2O当一元竣酸的a-碳上连有吸电子基时，脱竣较容易进行，如：CC1COOH-.CHC1+COf3 △ 3 2五、重要的竣酸1、甲酸 俗称蚁酸，是具有刺激性气味的无色液体，有腐蚀性，可溶于水、乙10分钟：重醇和甘油。甲酸的结构比较特殊，分子中竣基和氢原子直接相连，它既有竣基结构，要的竣酸又具有醛基结构，因此，它既有竣酸的性质，又具有醛类的性质。如能与托伦试剂、斐林试剂发生银境反应和生成砖红色的沉淀，也能被高镒酸钾氧化。2、乙酸 俗称醋酸，是食醋的主要成分，一般食醋中含乙酸6%-8%。乙酸为无色具有刺激性气味的液体。当室温低于16。6℃时，无水乙酸很容易凝结成冰状固体，故常把无水乙酸称为冰醋酸。乙酸能与水按任何比例混溶，也可溶于乙醇、乙醚和其它有机溶剂。3、苯甲酸俗名安息香酸，是无色晶体，微溶于水。苯甲酸钠常用作食品的防腐剂。4、乙二酸俗称草酸，是无色晶体，通常含有两分子的结晶水，可溶于水和乙醇，不溶于乙醚。草酸具有还原性，容易被高锰酸钾溶液氧化。HOOC—COOH+ KMnO4 + H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + CO2f利用草酸的还原性，还可将其用作漂白剂和除锈剂。5、已二酸为白色电晶体，溶于乙醇，微溶于水和乙醚。已二酸和已二胺发生聚合反应，生成聚酰胺（尼龙-66）。 10分钟：课程小结课程小结：

.羧酸的分类和命名（熟悉掌握）.羧酸的结构（掌握）.较酸的性质（重点难点）.重要的羧酸（了解）思考题、作业题、讨论题：课本练习题第1、2、3题课后总结分析：本次课程的内容较抽象，所以尽量用生活中常见的物质和现象来举例说明，尤其是与临床有关的例子来说明，既能提高学习兴趣又能掌握所学内容。第」_次课 学时2授课题目（章，节）第十章竣酸及其衍生物2授课类型（请打J）理论课口 研讨课口 习题课口 复习课口其他口教学目的：1.了解取代酸的分类和命名；2.掌握取代酸的结构、性质及体内重要的取代酸。教学方法、手段：板书和多媒体软件辅助教学。教学重点、难点：取代酸的的结构、性质。教学内容及过程设计补充内容和时间分配一、课程回顾提问上次所学内容，加深学生们的印象（10分钟）1、按竣酸分子中烃基的种类将竣酸分为哪几类？2、按竣酸分子中所含的竣基数目不同将竣酸分为哪几类？新课导入3、竣酸有哪些理化性质？4、试举例说出三种竣酸及用途。二、讲授新课（所有一级和二级目录板书，并在小结时标出重点难点）什么是取代竣酸？竣酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或原子团取代后生成的化合物称为取代竣酸。常见的取代竣酸有卤代酸、羟基酸、羰基酸（氧代酸）和氨基酸等。第二节羟基酸一、羟基酸分类和命名（10分钟）羟基酸可以分为醇酸和酚酸两类。羟基酸的命羟基酸的命名是以相应的竣酸作为母体，把羟基作为取代基来命名的。自然界名存在的羟基酸常按其来源而采用俗名。如：CH£HOHCOOH2-羟基丙酸（乳酸）HOOCCHCHOHCOOHHOOCCHCHOHCOOH2HOOCCHOHCHOHCOOHCOOH羟基丁二酸（苹果酸）2,3-二羟基丁二酸（洒石酸）OHOHCOOHOOHOH2-羟基苯甲酸（水杨酸）3,4,5-三羟基苯甲酸（没食子酸）20分钟：羟基酸的理化性质20分钟：羟基酸的理化性质1、物理性质醇酸一般为结晶的固体或粘稠的液体。由于羟基和竣基都以且慢水形成氢键所以醇酸在水中的溶解度比相应的醇或竣酸都大，低级的醇酸可与水混溶。2、化学性质醇酸既具有醇和竣酸的一般性质，如醇羟基可以氧化、酰化、酯化；竣基可以成盐、成酯等，又由于羟基和竣基的相互影响，而具有一些特殊的性质。⑴酸性在醇酸分子中，由于羟基的吸电子诱导效应沿着碳链传递到竣基上，而降低了竣基碳的电子云密度，使竣基中氧氢键的电子云偏向于氧原子，促进了氢原子解离成质子。由于诱导效应随传递距离的增长而减弱，因此醇酸的酸性随着羟基与竣基距离的增加而减弱。如：pKa2、CHCHOHCOOH3pKa2、CHCHOHCOOH33.87OHCH2cH2cOOH4.51a-醇酸的分解反应CH3cH2cOOH

4.88由于羟基和竣基都有吸电子诱导效应低，有利于二者之间键的断裂，所以当a由于羟基和竣基都有吸电子诱导效应低，有利于二者之间键的断裂，所以当a一个碳原子的醛或酮和甲酸。使竣基与a-碳原子之间的电子云密度降-醇酸与稀硫酸共热时，分解成比原来少稀硫酸RCHOHCOHRCHO+HCOOH此反应常用于由高级竣酸经a-澳代卿*备少一个碳原子的RCHCOOH一2RCHOHCOHRCHO+HCOOH此反应常用于由高级竣酸经a-澳代卿*备少一个碳原子的RCHCOOH一2 PRCHBrCOOH RCHOHCOOHOH-I级醛。-':RCHO+HCOOHA3、脱水反应脱水产物因羟基与竣基的相对位置不同而有所区别。①a-醇酸生成交酯：a-醇酸受热时，一分子a-醇酸的羟基与另一分子a-醇酸的羟基相互脱水，生成六元环的交酯。RCHOHCOOH+RCHOHCOOHA交酯②②B-醇酸生成a基的影响，比较活泼B-不饱和竣酸：8-醇酸中的a-氢原子同时受到羟基和竣

受热时容易与B-碳原子上的羟基结合，发生分子内脱水生成a,B-不饱和竣酸。

RCHOHCHCOOH RCH=CHCOOH+HOTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2 2③Y-和3-醇酸生成物内酯：Y-和3-醇酸在室温时分子内的羟基和竣基就自动脱去一分子水，生成稳定的Y-和3-内酯。0ch2-c-oh ch2-C.、、\o"CurrentDocument"I 0CH2-CHOH CH2-ch/\o"CurrentDocument"R R④羟基与竣基相隔5个或5个以上碳原子的醇酸受热，发生多分子间的脱水，生成链状的聚酯。三、酚酸的性质（1）物理性质酚酸大多数为晶体，有的微溶于水（如水杨酸），有的易溶于水（如没食子酸）。（2）化学性质羟基处于邻或对位的酚酸，对热不稳定，当加热至熔点以上时，则脱去竣基生成相应的酚。COOH200℃ 3^COJ0HCOOH210℃0H-0H-0H0H0H-200℃ 3^COJ0HCOOH210℃0H-0H-0H0H0H-COJ四、重要的羟基酸溶于水、乙醇、甘油和乙1、乳酸：为无色粘稠液体，有很强的吸湿性和酸味，醚，不溶于氯仿和油脂。溶于水、乙醇、甘油和乙2、B-羟基丁酸：是吸湿性很强的无色晶体，一般为糖浆状粘稠液体，易溶于水、乙醇及乙醚，不溶于苯。3、苹果酸：为针状结晶，易溶于水和乙醇，微溶于乙醚。苹果酸在酶的催化下生成草酰乙酸。苹果酸在食品工业中用作酸味剂。4、洒石酸：是透明棱形晶体，有很强的酸味，易溶于水。洒石酸常用于配制饮料，洒石酸钾钠用于配制斐林试剂。5、柠檬酸：为无色结晶，含一分子结晶水，易溶于水、乙醇和乙醚，有强酸味柠檬酸常用于配制清凉饮料和作糖果的调味剂，也是制药工业的重要原料。6、水杨酸：为无色针状结晶，微溶于冷水，易溶于乙醇、乙醚和热水。它具有酚和竣酸的一般性质，如易被氧化、遇三氯化铁显紫红色，酸性比苯甲酸强等。7、乙酰水杨酸：俗称“阿司匹林”，为白色针状晶体。它可用水杨酸和乙酎在-COOH-OCOCH&3得： .-COOH-OCOCH&3浓硫酸+（CH3cO）2O "乙酰水杨酸具有解热镇痛作用，是常用的解热镇痛药。乙酰水杨酸分子中中无游离的酚羟基，故其纯品与三氯化铁不显色，但在潮湿的空气中，其易水解为水杨酸和乙酸，因此应密闭于干燥处贮存。

8、没食子酸：又称五倍子酸。纯粹的没食子酸为白色结晶性粉末，能溶于水、乙醇和乙醚。没食子酸有较强还原性，极易被氧化，露置在空气中能迅速氧化呈暗褐色，可用作抗氧剂的影像显影剂。没食子酸与三氯化铁产生蓝黑色沉淀，可用来制造墨水。第二节羰基酸一、分类和命名分子中既含有羰基又含有竣基的化合物称为羰基酸。根据所含的是醛基还是酮基，将其分为醛酸和酮酸。（10分钟）羰基酸的分羰基酸的命名与醇酸相似，也是以竣酸为母体，羰基的位次用阿拉伯数字或用希腊字母表示。如：（10分钟）羰基酸的分类和命名OHC—COOH乙醛酸二、化学性质CHCOCOOH3丙酮酸CH3类和命名OHC—COOH乙醛酸二、化学性质CHCOCOOH3丙酮酸酮酸具有酮和竣酸的一般性质，如与氢或亚硫酸氢钠加成、与羟胺生成肟、成3-丁酮酸（B-丁酮酸）酮酸具有酮和竣酸的一般性质，如与氢或亚硫酸氢钠加成、与羟胺生成肟、成盐和酰化等。由于两种官能团的相互影响，a-酮酸和B-酮酸又有一些特殊的性质。（一）a-酮酸的性质1、脱竣和脱羰反应在a-酮酸分子中，羰基与竣基直接相连，由于羰基和竣基的氧原子都具有较强的吸电子能力，使羰基碳与竣基碳原子之间的电子云密度降低，所以碳碳键容易断裂，在一定条件下可发生脱竣和脱羰反应。a-酮酸与稀硫酸或浓硫酸共热，分别发生脱竣和脱羰反应生成醛或竣酸。150℃RCOCOOH+稀H2SO4 RCHO+CO2TRCOCOOH+浓HSO ARCOOH+COT4 △2、氧化反应a-酮酸很容易被氧化，托伦试剂就能其氧化成竣酸和二氧化碳。RCOCOOH+[Ag（NH）]+ -RCOONH+Ag；2 A 4（二）8-酮酸的性质在B-酮酸分子中，由于羰基和竣基的吸电子诱导效应的影响，使a-位的亚甲基碳原子电子云密度降低。因此亚甲基与相邻两个碳原子间的键容易断裂，在不同的反应条件下，能发生酮式和酸式分解反应。1、酮式分解8-酮酸在高于室温的情况下，即脱去竣基生成酮。称为酮式分解。RCOCHCOOH ARCOCH+COT2 A 3 22、酸式分解8-酮酸与浓碱共热时，a-和8-碳原子间的键发生断裂，生成两分子竣酸盐。称为酸式分解。 RCOCHCOOH+40%NaOH RCOONa+CHCOONa2 3三、乙酰乙酸乙酯及酮式-烯醇式互变异构现象20分钟：羰1、乙酰乙酸乙酯的制备

20分钟：羰在醇钠的催化作用下，两分子乙酸乙酯脱去一分子乙醇生成乙酰乙酸乙酯，此反应称为克莱森酯缩合反应。2CHfOOC2H5乙醇钠_~~^CH3COCH2cOOC2在醇钠的催化作用下，两分子乙酸乙酯脱去一分子乙醇生成乙酰乙酸乙酯，此反应称为克莱森酯缩合反应。2CHfOOC2H5乙醇钠_~~^CH3COCH2cOOC2H5 + C2H50H2、酮式-烯醇式互变异构现象乙酰乙酸乙酯能与羰基试剂如羟按、苯肌反应生成肟、苯腙等，能与氢氰酸、亚硫酸氢钠等发生加成反应。由此，证明它具有酮的结构。另外，乙酰乙酸乙酯还能与金属钠作用放出氢气，能使澳的四氯化碳溶液褪色，与三氯化铁作用产生紫红色。由此，又证明它也具有烯醇式的结构。这种现象的产生是因为乙酰乙酸乙酯室温下通常是由酮式和烯醇式两种异构体共同组成的混合物，它们之间在不断地相互转变，并以一定比例呈动态平衡。3、分解反应(1)酮式分解乙酰乙酸乙酯在稀碱溶液中加热，可发生水解反应，经酸化后生成B-丁酮酸。基酸的理化性质一酮酸不稳定,失去二氧化碳生成丙酮。CH3-C-CH2C00C2H5#碱^CH3-C-CH2COONaH+ *A0ch3-C-ch3(2)酸式分解乙酰乙酸乙酯与浓碱共热时，生成两分子乙酸盐0 0CH3-C-CH9COOC9H,~浓碱^CH-C-ONa3 2 25 3经酸化后得到两分子乙酸。OH+ch3-C-oh34、在合成上的应用乙酰乙酸乙酯亚甲基上的氢原子很活泼，与醇钠等强碱作用时，生成乙酰乙酸乙酯的钠盐，再与活泼的卤烃或酰卤作用，生成乙酰乙酸乙酯的一烃基、二烃基或酰基衍生物。0

ch3C-ch2-Coc2h5乙醇钠酰基衍生物。0

ch3C-ch2-Coc2h5乙醇钠ORO

CH3c-MY0c2H5RXCH31H2-C0c2H5+RCOXNaH 0

ch.C-

30乙醇钠chC- 3 3RX10

CH-CoC2H55H2C)OOHCRICIRR-C-O乙酰乙酸乙酯的钠盐还可与卤代酸酯、卤代丙酮等反应，引入相应的酯基和羰基。乙酰乙酸乙酯的一烃基、二烃基或酰基衍生物，再进行酮式分解或酸式分解反应，可以制取甲基酮、二酮、IICHqC-CH—COCcH二元竣酸、二0元竣酸、酮酸等化合物。稀碱CH3应，可以制取甲基酮、二酮、IICHqC-CH—COCcH二元竣酸、二0元竣酸、酮酸等化合物。稀碱CH3C-CH2ROIICHqC-3RiC-C0c2H5R浓碱 -A稀碱 J-Arch2cooh0R1ch3C-Ch-r浓碱rchcooh浓碱I-R1—CH3c-CkC0c2H5R—C=0

稀碱OO

CH.C-CH.-C-R

A 3 2浓碱—r-C-ch9-coohA 2四、重要的羰