羧酸及其取代酸

a-c-a
d-c-b
(2)
a-c-b
a-c-b
(3)
a-c-b
e -c -d
(4)
例如：1，4-环己烷二羧酸
易溶于水
难溶于水
产生顺反异构的条件： *
（1）分子中存在限制碳原子自由旋转的因素， 如双键或脂环，即存在着刚体结构。
（2）每个不能自由旋转的碳原子连接的两个 原子或原子团必须不相同。
3.顺反异构体的命名
CH3—C—OH + H—O—CH3 水解 CH3—C—O—CH 3+ H2O
3.脱羧反应：在脱羧酶的催化下，羧酸失去
羧基中的二氧化碳的反应。*
O R—C—O—H
R—H + CO2
脱羧酶
草酰乙酸
丙酮酸
乙酰乙酸
脱羧酶
脱羧酶
5-羟基色氨酸
5-羟色胺（5-HT）
三、重要的羧酸*
1.乙酸 CH3 COOH
3.苹果酸 HOOC-CHOH-CH2-COOH
4.酒石酸 HOOC-CHOH-CHOH-COOH 5.柠檬酸（枸橼酸）
6.水杨酸
四、旋光异构
右旋乳酸
CH3
HO
C H
COOH
左旋乳酸
CH3
C H
HOOC
OH
1.偏振光与旋光性
•通过尼可尔棱镜只在一个平面上振动的光线称 平面偏振光（简称偏振光）。 •与偏振光的振动平面垂直的平面叫做偏振面。
-、-等表示-OH位置。
• 举例：
OH CH3CHCOOH
HO - CH2CH2COOH
HO - CH - COOH CH2-COOH
α-羟基丙酸（乳酸） β-羟基丙酸
α-羟基丁二酸（苹果酸）
酚酸是以羧基为主要功能基并根据羟基在苯 核上的位置来命名的。
COOH
COOH
二、羟基酸的化学性质*
羟基酸既具有羧酸性质（酸性、成盐 等），又具醇的典型反应（氧化，脱水 等），还具有由于羟基与羧基相互影响 的一些特殊性质。
（1）顺反构型命名法： *
若C=C的两个碳原子所连的原子或原子团彼此有相同 的，则相同的在同侧称顺式构型；在两侧的为反式构 型。
当a-c-b类型的结构，即C=C的两个碳原子所连的
e-c-d
原子或原子团都不相同，则一般选择两个比较相似的 原子或原子团在同侧的作为顺式，另一个作为反式。
顺- -氯-2-丁烯酸
反- -氯-2-丁烯酸
第二节 羟基酸
分子中同时含羟基和羧基两种功能基的化合 物。
OH
醇性羟基
CH3CHCOOH 乳酸(醇酸）
酚性羟基
OH COOH
水杨酸（酚酸）
一、命名*
1.以羧酸为母体，以羟基为取代基。 2.选择含-COOH和-OH的最长链为主链。 3.编号从-COOH端开始，习惯上用-、-、
•按照羧酸分子中含有羧基的数目，羧酸可分 为一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸。
•羧酸的系统命名法：*
（一）烷酸的命名 1.首先选择含羧基的最长碳链为主链，按主
链的碳原子数目称为“某酸” ； 2.主链碳原子从羧基一端开始编号。
（二）烯酸的命名
1.不饱和羧酸的主链应包括双键及羧基，而称为 “某烯酸”，并在某烯名称前以阿拉伯数字标 明双键位次;有两个或三个双键的烯酸称为“二 烯酸”或“三烯酸”，并分别在前面标明各双 键的位次；
CH3CH2CH=15CHCH2CH=12CHCH2CH=9CH（CH2）7COOH 9，12，15-十八碳三烯酸 （亚麻酸） Δ9，12，15十八碳三烯酸
CH3（CH2）4CH=14CHCH2CH=11CHCH2CH=8CHCH2CH=5CH（CH2）3COOH 5，8，11，14-廿碳四烯酸 （花生四烯酸） Δ5，8，11，14廿碳四烯酸
例如：
D-（—）-乳酸
L-（+）-乳酸
6.构型对生理和药理作用的影响 例如：
有效
无效
第三节 酮酸
一、酮酸的结构和命名
酮酸：分子中同时含有羰基和羧基两种功能基的 化合物。
是某些羟基酸的氧化产物。
例如：
O
[O]
R-CHOH-CH 2-COOH
R-C-CH 2-COOH + H 2O
酮酸的命名： *
R—COOH + NaOH R—COONa + H2O
例如 CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O
又如 硬脂酸（十八碳酸）和NaOH中和生成硬脂 酸钠（肥皂）：
C17H35COOH + NaOH C17H35COONa + H2O
2.酯化反应：羧酸和醇脱去一分子水而成酯。
O
O
酯化
1. 酸性：强于相应羧酸。
CH3 CH COOH > CH3CH2COOH > H2CO3 OH
2.氧化反应
α-羟基酸中的-OH比醇中-OH易被氧化。
CH3CHCOOH OH
2H
+2H+
CH3CCOOH O
乳酸
丙酮酸
3.脱水反应
① 醇酸脱水，产物为交酯。
乳酸
丙交酯
② 醇酸脱水，产物为烯酸。
CH3CH - CH2 - COOH OH
以羧基为母体，按照酮基和羧基的相对位置， 用希腊字母或阿拉伯数字表明酮基的位置。
系统命名法常用“氧代”表示羰基。
二、酮酸的化学性质 • 酮的性质：亲核加成反应； • 羧酸的性质：成盐、成酯反应等； • 特殊性质： -酮酸、-酮酸易受热分解。
三、重要的酮酸*
1.丙酮酸 2. -丁酮酸 又称乙酰乙酸。 易脱羧生成丙酮，又易被还原为 -羟基丁酸。
四、顺反异构
立体异构：指化合物的结构式相同，但分子中的原 子或原子团在空间排列不同而产生的异构现象 。 顺反异构：有机分子中键的自由旋转，由于某种原 因（如双键或环的存在）而受到阻碍时，就可使其 原子或原子团在空间具有固定的排列方式（即一定 的构型），由此而产生的异构称为顺反异构（几何
异构）。*
1.产生顺反异构的条件：
投影的方向：将手性碳原子中与碳相连的两个键 竖立，将主链编号为1的碳原子放在上端，这两 个竖键指向后方（常用虚线表示），与碳相连的 其余两个横键自然指向纸面前方（常用实线表 示）。然后进行投影，即得平面投影式。
对映异构体构型的表示方法
(1) D、L构型表示法： *
A、指定以甘油醛为标准
B、通过一定的化学方法，将其他旋光性物质与甘 油醛联系起来，确定它们的构型。
酮体： -丁酮酸、 丙酮、 -羟基丁酸
3. -丁酮二酸 HOOC-CO-CH 2 –COOH 又名草酰乙酸，能溶于水。
脱羧
丙酮酸羧化酶
四、酮式-烯醇式互变异构 乙酰乙酸乙酯的制备：
乙酸乙酯
乙酰乙酸乙酯
乙酰乙酸乙酯的化学性质： •具有酮的结构：与苯肼反应生成苯腙
与亚硫酸钠发生加成反应 •具有双键结构：使红棕色的溴的四氯化碳溶液褪色 •具有烯醇式结构：使三氯化铁溶液呈紫色反应
• t：测定时的温度
• c：溶液的浓度，以每毫升溶液中所含溶质的克数 表示
• l：盛液管的长度（1dm或10cm）
例如：肌乳酸
[] 20 = +3.8o
D
3.旋光性和分子结构的关系
CH3
含有手性碳原子 *
结构不对称 旋光性物质
CH3
HO C
H
COOH
C H
HOOC
OH
•有的分子虽有手性碳原子，但分子在结构上存 有某种对称因素，致使该分子没有手性。
例如：二羟基丁二酸（酒石酸）
4.对映异构体 顺时钟方向
逆时钟方向
[] 20 = -3.8o
D
[] 20 = +3.8o
D
对映异构体：彼此成镜像而又不能重叠的一对化
合物。*
旋光异构：具有旋光性的立体异构。
外消旋体：对映异构体的等量混合物，用dl或 （±）表示。
5.对映异构体构型的表示方法
平面投影式（Fischer 投影式)
相同原子或原子团同在一侧称为顺式（cis）； 另一种排列方式是分处两侧称为反式（trans）。 例如：丁烯二酸（HOOC—CH=CH—COOH）
顺-丁烯二酸 Cis-丁烯二酸
（缩水苹果酸）
反-丁烯二酸 trans-丁烯二酸
（延胡索酸）
不是所有的双键化合物都有顺反异构现象。
a-c-a
a-c-b
(1)
-羟基丁酸
CH3 - CH = CH - COOH + H2O
-丁烯酸
③ 、 醇酸脱水，产物为内酯。
CH2COOH CH2CH2OH
-羟基丁酸
O CH2 - C O CH2 - CH2
-丁内脂
+ H2O
-羟基戊酸
-戊内酯
三、重要的羟基酸*
1.乳酸 CH3-CHOH-COOH
2. -羟基丁酸 CH3-CHOH-CH2-COOH
2.不饱和烯酸主链碳原子数目大于10个时，须在 中文数字后紧接一个“碳”字，以免数字混淆；
3.可用“”代表双键， 的右上角数字表示双键 的位置；
4.碳链编号可用希腊字母表示，与羧基直接相邻 的碳原子编为，依次为、、······等。
二、羧酸的化学性质
羰基：不易起亲核加成反应 羧 基
羟基：具有明显的酸性
又名醋酸、冰醋酸。
2.苯甲酸
COOH
俗名安息香酸。
3.丁二酸： CH2COOH
CH2COOH
俗名琥珀酸。
4.乙二酸： COOH COOH
俗名草酸。
5.必需脂肪酸:
不能在体内合成，必须由食物提供的脂肪酸。
CH3（CH2）4CH=12CHCH2CH=9CH（CH2）7COOH
9，12-十八碳二烯酸 （亚油酸） Δ9，12十八碳二烯酸
互变异构现象：凡两种或两种以上的异构体能互
相转变，并以动态平衡存在的现象。 *
室温时 酮型（93%）
烯醇型（7%）
O
•一般分子中具有-C-CH2-结构单位的化合物， 均可发生酮型-烯醇型互变异构
酮型
烯醇型
•含有共轭体系“-C-C=C-C=O”的分子能烯 醇化
第六章复习思考题
1.名词解释：脱羧反应、顺反异构、手性碳原子、 对映异构体、互变异构现象 2.掌握羧酸、羟基酸、酮酸的系统命名（书中例题 及课后复习思考题第1题）。 3.掌握重要的羧酸、羟基酸、酮酸的结构（课后复 习思考题第2题）。 4.掌握羧酸、羟基酸、酮酸的重要化学性质（课后 复习思考题第3题）。 5.顺反异构现象产生的条件是什么？掌握顺反构型 命名法。 6.掌握对映异构体D、L构型表示法。 7.课后复习思考题第5、6、8题。
由于p~ 效应：
（1）羟基中氧原子的电子云密度降低，羟基中的 共用电子对就更偏向氧原子，从而使氢原子容易 成为氢离子而解离出来，故羧酸表现明显的酸性。
（2）羧基碳原子的电子云密度增高，使其正电性 降低，故羧基不易与亲核试剂发生加成反应。

脂肪羧酸的主要化学性质：*
1.酸性和成盐：
R—COOH
R—COO - + H+
•旋光性：凡能使偏振光的偏振面旋转的性质。具 有旋光性的物质叫做旋光性物质。
•旋光度：旋光性物质使偏振光的偏振面旋转的角 度。
•检偏镜旋转的角度和方向代表旋光性物质的 旋光度，向左旋转的叫左旋；向右旋转的叫 右旋。
2.旋光度和比旋光度
旋光度 左旋 l 右旋 d +
[] t
=
Cl
• ：由旋光仪测定的旋光度， [] 表示比旋光度 • ：所用光源的波长
• 羧酸定义：分子中烃基跟羧基相连而构 成的化合物。
• 羧基:
O
- C - OH
羧酸通式：
羧酸
乙酸: 分子式: C2H4O2
O ..
结构式: CH3 - C - OH
第一节 羧酸
一、羧酸的分类和命名
•根据羧酸分子中烃基R的不同，羧酸可分为 脂肪族羧酸、脂环族羧酸和芳香族羧酸；脂 肪族羧酸又可分为饱和羧酸和不饱和羧酸。