有机化学-羧酸及其衍生物

第八章羧酸及其衍生物羧基是羧酸的官能团，化学式为—COOH。由一个碳原子、两个氧原子和一个氢原子组成。羧酸是带有官能团羧基(-COOH)的有机化合物。最简单的羧酸是甲酸（俗成蚁酸）。结构与性质一、羧酸的分类和命名1、按烃基的种类可分：脂肪族羧酸、脂环族羧酸、芳香羧酸2、按饱和度分：饱和羧酸、不饱和羧酸3、按羧基数目分：一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸

命名（简单命名、系统命名、俗名）烷烃、烯烃、炔烃、单环、螺环、桥环、苯、萘、蒽、醇、酚、醚、醛、酮、醌1、官能团2、取代基3、书写规则一个取代基二个及以上取代基决定母体；官能团优先编号。特殊：甲苯、苯甲酸若主链连有2或2个以上取代基时，主链序号应使支链位次和尽可能低；在位次和相同的情况下，优先小基团。位置-数目-名称书写时小基团优先写特殊：苯基、烃氧基请回忆前面所学命名原则，并试着为以下羧酸命名。甲酸丙酸丁二酸4-甲基-3-乙基戊酸3-甲基-3-戊烯酸芳香族羧酸：羧基与苯环支链相连，以脂肪族为母体，芳基做取代基；羧基与苯环相连，苯甲酸常为母体，环上其他基团为取代基。苯甲酸间甲基苯甲酸对苯二甲酸（1,4-苯二甲酸）二、羧酸的物理性质羧酸是极性分子，能与水形成氢键，故低级一元酸可与水互溶，但随M↑，在水中的溶解度↓，从正戊酸开始在水中的溶解度只有3.7%，＞C10的羧酸不溶于水。三、化学性质（一）羧酸的酸性R-COOH>H2CO3>ArOH>ROH羧酸呈明显的弱酸性。在水溶液中，羧基中的氢氧键断裂，离解出的氢离子能与水结合成为水合氢离子

RCOOH+H2O==RCOO―+H3O+

羧酸碳酸酚醇pKa56.371016-19（酸度系数：是弱酸电离常数的负对数）

羧酸酸性强于碳酸，所以能与NaOH，Na2CO3，NaHCO3反应。鉴别详见144页羧酸是弱酸，无取代基的一元羧酸pKa在4～5之间。向羧酸盐溶液中加入无机酸后，羧酸又可游离出来。（二）羧基上的羟基的取代反应

羧基上的OH原子团可被一系列原子或原子团取代生成羧酸的衍生物。羧酸分子中消去OH基后的剩下的部分（）称为酰基。1.酰卤的生成除HCOOH外，羧酸与PX3、PX5、SOCl2作用则生成酰卤。

CH3COOH+SOCl2CH3COCl+SO2+HCl

亚硫酰氯2.酸酐的生成

除HCOOH外，羧酸与脱水剂P2O5或(CH3CO)2]共热，两分子羧酸则发生分子间脱水生成酸酐。主要用于制备酯。4个或5个碳原子的二元酸加热就能脱水生成环状（稳定的五元或六元）酸酐。3.酯化反应羧酸与醇在酸催化下作用，脱去一分子水生成酯的反应，称为酯化反应。酯化反应是可逆反应，增加反应物的浓度（一般是加过量的醇）可提高反应效率成酯方式酯化时，羧酸和醇之间脱水可有两种不同的方式：究竟按哪种方式脱水，与羧酸和醇的结构及反应条件有关。ⅠⅡ伯醇和仲醇与羧酸的酯化是按酰氧键断裂进行的。叔醇与羧酸的酯化是按烷氧键断裂进行的。4．酰胺的生成在羧酸中通入氨气或加入RNH2、R2NH，可得到羧酸铵盐,铵盐热解失水而生成酰胺。能与羧酸反应的胺----至少含一个氢(才能脱水)（三）α-H的取代反应脂肪族羧酸的α-氢原子也可被卤原子取代，但其反应活性要比醛、酮低的多，通常要在少量红磷、硫等催化剂存在下方可进行。（四）还原反应羧酸不易被还原。在高温、高压下可以催化加氢还原成醇。常用的催化剂为：Cu、Zn或亚铬酸镍。实验室中，羧酸在强还原剂LiAlH4作用下，可被还原成羟基，不受不饱和键影响。（五）脱羧反应羧酸或其盐脱去羧基(失去CO2)的反应，称为脱羧反应。低级羧酸及芳香族羧酸的金属盐在碱石灰存在下加热则可发生脱羧反应。如：

当α-碳原子上连有－NO2、－C≡N、－CO－、－Cl等强吸电子基时则容易脱羧。如：23二元羧酸受热，依两个羧基的相对位置不同，其产物各异，乙二酸、丙二酸脱羧生成一元酸；丁二酸、戊二酸脱羧生成酸酐；己二酸、庚二酸则脱羧兼脱水生成酮。24

1、酸性：2、羧酸衍生物的生成

1）酰卤的生成

2）

酸酐的生成25

3）酯的生成

4）酰胺的生成4、还原反应3、脱羧反应

如：26α-氢原子的反应5、重要的一元羧酸——甲酸1．结构

2．特性①甲酸的酸性显著高于其它饱和一元酸②甲酸具有还原性，能发生银镜反应。③甲酸也能使高锰酸钾溶液退色。④甲酸具有杀菌力，可作消毒或防腐剂。⑤甲酸与浓硫酸加热，则分解生成一氧化碳和水。

羧酸衍生物羧酸衍生物系指酰卤、酸酐、酯、酰胺，它们经简单水解后都得到羧酸。一、羧酸衍生物的命名方法

酰卤一般由相应的羧酸来命名，相应的酸字改为酰卤。乙酰氯2-甲基丙酰溴对甲基苯甲酰氯单酐：在羧酸的名称后加酐字；混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；环酐：在二元酸的名称后加酐字。乙酸酐乙酸丙酸酐邻苯二甲酸酐酯是根据形成它的羧酸和醇来命名，称为“某酸某酯”.丙二酸二甲酯乙酸异丙酯乙酸甲酯对甲基苯甲酸乙酯苯甲酸苯甲酯乙酸苯酯CH3-C-NH2OCH3-C-NHCH3OCH3-C-NOCH3CH3乙酰胺苯甲酰胺N-甲基乙酰胺N，N-二甲基乙酰胺

酰胺命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺。二、化学性质(1)水解