医用化学教案-第十章羧酸及衍生物-4学时

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+ H2SO4K2SO4+ MnSO4+ CO2↑
利用草酸的还原性，还可将其用作漂白剂和除锈剂。
RCOOH +R1OH RCOOR1+ H2O
酯化反应可按两种方式进行：
RCOOH + HOR1RCOOR1+ H2O (1)
RCOOH + HOR1RCOOR1+ H2O (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18O的甲醇与苯甲酸反应，结果发现18O在生成的酯中。
④酰胺的生成
在羧酸中通入氨气或加入碳酸铵，首先生成羧酸的铵盐，铵盐胺热脱水生成酰胺。
RCOOH + NH3RCOONH4RCONH2
3、α-氢被取代
羧基和羰基一样，能使α-H活化。但羧基的致活作用比羰基小，所以羧酸的α-H卤代反应需用在红磷等催化剂存在下才能顺利进行。
CH3COOH + Cl2CH2ClCOOH CHCl2COOH CCl3COOH
对硝基苯甲酸 对氯苯甲酸 对甲氧基苯甲酸 对甲基苯甲酸
pKa3.42 3.974.47 4.38
2、羧基中的羟基被取代
羧酸分子中羧基上的羟基可以被卤素原子（-X）、酰氧基（-OOCR）、烷氧基（-OR）、氨基（-NH2）取代，生成一系列的羧酸衍生物。
①酰卤的生成
羧酸与三氯化磷、五氯化磷、氯化亚砜等作用，生成酰氯。
教学方法、手段：
板书和多媒体辅助教学。
教学重点、难点：
羧酸的结构、性质；取代酸的的结构、性质；羧酸衍生物的结构、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？
pKa3.87 4.51 4.88
2、α-醇酸的分解反应
由于羟基和羧基都有吸电子诱导效应，使羧基与α-碳原子之间的电子云密度降低，有利于二者之间键的断裂，所以当α-醇酸与稀硫酸共热时，分解成比原来少一个碳原子的醛或酮和甲酸。
RCHOHCOHRCHO + HCOOH
此反应常用于由高级羧酸经α-溴代酸制备少一个碳原子的高级醛。
例如：欲鉴别苯甲酸、苯甲醇和对-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。
当羧酸的烃基上（特别是α-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，距羧基的位置愈近，吸电子诱导效应愈强，则使羧酸的酸性更强。如：
三氯乙酸 二氯乙酸 氯乙酸
pKa0.0281.29 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羧基直接相连而成的，由于两个羧基的相互影响，使酸性显著增强，乙二酸的pKa1=1.46，其酸性比磷酸的pKa1=1.59还强。
取代基对芳香酸酸性的影响也有同样的规律。当羧基的对位连有硝基、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。
（10分钟）羧酸的理化性质
20分钟：羧酸的化学性质
10分钟：重要的羧酸
10分钟：课程小结
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17次课学时2
授课题目（章，节）
五、重要的羧酸
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、乙醇和甘油。甲酸的结构比较特殊，分子中羧基和氢原子直接相连，它既有羧基结构，又具有醛基结构，因此，它既有羧酸的性质，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，也能被高锰酸钾氧化。
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。
第二节 羟基酸
一、羟基酸分类和命名
羟基酸可以分为醇酸和酚酸两类。
羟基酸的命名是以相应的羧酸作为母体，把羟基作为取代基来命名的。自然界存在的羟基酸常按其来源而采用俗名。如：
CH3CHOHCOOH2-羟基丙酸（乳酸）
HOOCCH2CHOHCOOH羟基丁二酸（苹果酸）
HOOCCHOHCHOHCOOH2，3-二羟基丁二酸（洒石酸）
RMgX + CO2RCOOMgX RCOOH
1、腈水解法
在酸或碱的催化下，腈水解可制得羧酸。
RCN + H2O + HCl RCOOH + NH4Cl
RCN + H2O + NaOH RCOONa + NH3
三、物理性质
1、状态 甲酸、乙酸、丙酸是具有刺激性气味的液体，含4-9个碳原子的羧酸是有腐败恶臭气味的油状液体，含10个碳原子以上的羧酸为无味石蜡状固体。脂肪族二元酸和芳香酸都是结晶形固体。
第16次课学时2
授课题目（章，节）
第十章 羧酸及其衍生物1
授课类型（请打√）
理论课□ 研讨课□ 习题课□ 复习课□ 其他□
教学目的：
1、了解羧酸的分类命名，掌握其结构、性质及重要的羧酸。
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、了解羧酸衍生物的分类和命名，掌握羧酸衍生物的结构、性质及重要的衍生物。
第十章 羧酸及其衍生物2
授课类型（请打√）
理论课□ 研讨课□ 习题课□ 复习课□ 其他□
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ห้องสมุดไป่ตู้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
1、按羧酸分子中烃基的种类将羧酸分为哪几类？
2、按羧酸分子中所含的羧基数目不同将羧酸分为哪几类？
3、羧酸有哪些理化性质？
4、试举例说出三种羧酸及用途。
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）
什么是取代羧酸？
羧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羧酸。常见的取代羧酸有卤代酸、羟基酸、羰基酸（氧代酸）和氨基酸等。
RCH2COOH RCHBrCOOH RCHOHCOOH RCHO + HCOOH
3、脱水反应
脱水产物因羟基与羧基的相对位置不同而有所区别。
①α-醇酸生成交酯：α-醇酸受热时，一分子α-醇酸的羟基与另一分子α-醇酸的羟基相互脱水，生成六元环的交酯。
RCHOHCOOH + RCHOHCOOH交酯
②β-醇酸生成α，β-不饱和羧酸：β-醇酸中的α-氢原子同时受到羟基和羧基的影响，比较活泼，受热时容易与β-碳原子上的羟基结合，发生分子内脱水生成α，β-不饱和羧酸。
CH3COONaCH4+Na2CO3
这是实验室用来制取纯甲烷的方法。
一元羧酸的脱羧反应比较困难，把羧酸盐蒸气通过加热至400-500℃的钍、锰或镁的氧化物，则脱羧生成酮。
2CH3COOH CH3COCH3+ CO2+ H2O
当一元羧酸的α-碳上连有吸电子基时，脱羧较容易进行，如：
CCl3COOH CHCl3+ CO2↑
HCOOH 蚁酸 CH3COOH 醋酸 HOOC─COOH 草酸
脂肪族羧酸的系统命名原则与醛相同，即选择含有羧基的最长的碳链作主链，从羧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α、β、γ等。例如：
CH3CH═CHCOOH
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 羧酸
由烃基（或氢原子）与羧基相连所组成的化合物称为羧酸，其通式为RCOOH，羧基（-COOH）是羧酸的官能团。
一、分类和命名
按羧酸分子中烃基的种类将羧酸分为脂肪族羧酸和芳香族羧酸。
按羧酸分子中所含的羧基数目不同将羧酸分为一元酸和多元酸。
一些常见的羧酸多用俗名，这是根据它们的来源命名的。如：
（1）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羧基上，而降低了羧基碳的电子云密度，使羧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羧基距离的增加而减弱。如：
CH3CHOHCOOH OHCH2CH2COOH CH3CH2COOH
RCOOH + PCl3(PCl5SOCl2) RCOCl
②酸酐的生成
在脱水剂的作用下，羧酸加热脱水，生成酸酐。常用的脱水剂有五氧化二磷等。
RCOOH +RCOOH RCOOOCR
③酯化反应
羧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。