实验九 羧酸和取代羧酸的性质

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羧酸取代羧酸实验报告

羧酸取代羧酸实验报告

一、实验目的1. 了解羧酸和取代羧酸的结构特点和性质。

2. 掌握羧酸取代羧酸的反应条件和产物鉴定方法。

3. 培养实验操作技能,提高化学实验的观察和分析能力。

二、实验原理羧酸分子中的羧基(-COOH)可以被其他原子或原子团取代,形成取代羧酸。

羧酸取代羧酸的反应类型主要包括酯化反应、酰化反应、烷基化反应等。

本实验主要涉及羧酸与醇、氨、卤代烃等物质的反应,生成相应的取代羧酸。

三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 羧酸:乙酸、丙酸、丁酸等- 取代基:醇、氨、卤代烃等- 反应溶剂:乙醇、水等2. 实验仪器:- 烧杯- 酒精灯- 滴定管- 烧瓶- 滤纸- 冷却水浴- 紫外-可见分光光度计四、实验步骤1. 乙酸与乙醇反应制备乙酸乙酯- 将5g乙酸和5g无水乙醇加入烧杯中,加入5ml水,混合均匀。

- 在冷却水浴中加热,搅拌至反应完全。

- 冷却后,用滤纸过滤,得到乙酸乙酯。

2. 丙酸与氨反应制备丙酸铵- 将5g丙酸和5g氨水加入烧杯中,混合均匀。

- 在冷却水浴中加热,搅拌至反应完全。

- 冷却后,用滤纸过滤,得到丙酸铵。

3. 丁酸与溴代烃反应制备丁酸溴代烃- 将5g丁酸和5ml溴代烃加入烧瓶中,加入10ml乙醇,混合均匀。

- 在冷却水浴中加热,搅拌至反应完全。

- 冷却后,用滤纸过滤,得到丁酸溴代烃。

4. 产物鉴定- 乙酸乙酯:用紫外-可见分光光度计测定吸收峰,确定产物结构。

- 丙酸铵:用滴定法测定其含量,确定产物结构。

- 丁酸溴代烃:用红外光谱法测定吸收峰,确定产物结构。

五、实验结果与分析1. 乙酸乙酯的制备- 实验结果表明,乙酸与乙醇在加热条件下反应,生成乙酸乙酯。

产物颜色为无色,具有酯的气味。

2. 丙酸铵的制备- 实验结果表明,丙酸与氨水在加热条件下反应,生成丙酸铵。

产物呈碱性,能使酚酞指示剂变红。

3. 丁酸溴代烃的制备- 实验结果表明,丁酸与溴代烃在加热条件下反应,生成丁酸溴代烃。

产物具有溴代烃的气味。

4. 产物鉴定- 通过紫外-可见分光光度计、滴定法和红外光谱法对产物进行鉴定,证实了实验产物的结构。

取代羧酸实验报告

取代羧酸实验报告

一、实验目的1. 学习并掌握取代羧酸的制备方法。

2. 探究取代羧酸的物理性质和化学性质。

3. 理解取代基对羧酸性质的影响。

二、实验原理羧酸分子中羧基上的氢原子被其他原子或原子团取代的产物称为取代羧酸。

取代羧酸的种类繁多,根据取代基的不同,可分为卤代羧酸、烷基羧酸、芳基羧酸等。

本实验以苯甲酸为例,通过卤代反应制备取代羧酸,并研究其性质。

三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 苯甲酸- 氯化亚铁- 浓硫酸- 乙醇- 乙醚- 碘化钠- 氢氧化钠- 氢氧化钠溶液- 水浴锅- 烧杯- 滴管- 滤纸- 酒精灯- 冷却水- pH试纸- 721分光光度计2. 实验仪器:- 坩埚- 研钵- 蒸发皿- 漏斗- 烧瓶- 滴定管- 酸式滴定瓶- 铁架台- 移液管四、实验步骤1. 苯甲酸的制备- 将苯甲酸加入烧杯中,加入适量的乙醇,加热溶解。

- 加入氯化亚铁溶液,搅拌均匀。

- 加入浓硫酸,继续搅拌。

- 将反应液倒入蒸发皿中,加热蒸发至干燥。

- 将干燥的固体产物加入研钵中,研细。

- 将研细的固体产物转移至坩埚中,放入马弗炉中加热至熔融。

- 将熔融的固体产物倒入冷却水中,冷却结晶。

- 将结晶产物过滤、洗涤、干燥,得到苯甲酸。

2. 取代羧酸的制备- 将苯甲酸加入烧杯中,加入适量的乙醇,加热溶解。

- 加入碘化钠溶液,搅拌均匀。

- 加入氢氧化钠溶液,调节pH值为8-9。

- 将反应液倒入烧瓶中,加热回流。

- 反应一段时间后,停止加热,冷却至室温。

- 将反应液倒入漏斗中,过滤、洗涤、干燥,得到取代羧酸。

3. 取代羧酸的性质研究- 物理性质:观察取代羧酸的颜色、状态、熔点、沸点等。

- 化学性质:1. 酸性:测定取代羧酸的pKa值。

2. 氧化还原性:用高锰酸钾溶液测定取代羧酸的氧化还原性。

3. 水解性:用氢氧化钠溶液测定取代羧酸的水解性。

五、实验结果与讨论1. 苯甲酸的制备- 成功制备了苯甲酸,产率较高。

2. 取代羧酸的制备- 成功制备了取代羧酸,产率较高。

《羧酸及取代羧酸》课件

《羧酸及取代羧酸》课件
取代羧酸中的取代基可能参与还原反应,影响其 化学性质。
取代羧酸可通过取代基的亲核作用与其他分子发 生反应。
Hale Waihona Puke 羧酸的脱羧反应羧酸可脱去羧基,生成相应的 醛或酮化合物。
羧酸的应用
1 食品工业
羧酸可用作食品酸味剂和抗氧化剂。
2 药物工业
羧酸是制备药物的重要原料,可调控药物的性质和稳定性。
3 洗涤品工业
羧酸可用作洗涤剂的表面活性剂,改善洗涤效果。
什么是取代羧酸?
取代羧酸是指羧酸分子中的一个或多个氢被其他原子或基团取代的化合物,具有类似羧酸的化学性质,但性质 和用途也有所不同。
不同的取代基赋予取代羧酸不同的功能,影响其在化学和生物领域的应用。
取代羧酸的物性质
溶解性
取代羧酸的溶解性依赖于取 代基的性质和溶剂的性质。
熔点和沸点
取代羧酸的熔点和沸点受取 代基和羧酸的影响。
分子构型
取代羧酸的立体构型由取代 基的空间位阻决定。
取代羧酸的化学性质
酸性 还原性
亲核性
取代羧酸可通过脱质子反应表现出酸的性质。
羧酸的物理性质
• 羧酸通常呈液体或固体,具有特定的熔点和沸点。 • 具有酸性,可以与碱发生中和反应。 • 一些羧酸具有特殊的气味,例如柠檬酸和醋酸。
羧酸的化学性质
羧酸的酯化反应
羧酸与醇反应生成酯,常用于 有机合成和食品调味中。
羧酸的酰氯化反应
羧酸与酰氯反应生成酰氯,用 作有机合成中的重要中间体。
取代羧酸的命名方式
取代羧酸的命名方式与羧酸类似,根据取代基的种类和位置进行命名。例如,“氨基乙酸”代表乙酸的一个氨基 取代物。
取代羧酸的化学特性
1
取代基的电子效应

有机化学第九章羧酸和取代羧酸

有机化学第九章羧酸和取代羧酸
羧酸根负离子的 p-π 共轭
5
第一节 羧 酸
一、羧酸的结构
123pm
O
O 122pm
RC
··O ·· 136pm
H
C
H
H
O H
143pm
CH3
p-π 共轭 导致结构与性质的变化:
键长 —— 平均化
羰基的正电性 —— 降低,亲核加成变难
羟基 H 的酸性 —— 增加
6
α-H 的活性 —— 降低
第一节 羧 酸
CH2CH2COOH 300℃
H2C CH2
C O + H2O + CO2
CH2CH2COOH Ba(OH)2 H2C CH2
CH2CH2COOH CH2
CH2CH2COOH
300℃ Ba(OH)2
CH2 CH2
CH2
CH2 C
CH2
O + H2O + CO2
含八个以上碳原子的脂肪族二元羧酸受热时发生分子间脱水,生成酸酐。
C2H5OH
浓H2SO4
O
酯键
110~120℃ CH3C-O-C2H5 H2O
乙酸乙酯
O
H2SO4
O
C6H5-C—OH + H O-CH3 C6H5-C—O-CH3 +H2O
苯甲酸甲酯 (85-95%)
增加反应物之一,或不断从反应体系中移去一种生成物,可促使平衡右移,提高酯 的收率。
23
第一节 羧 酸
IUPAC: 2-羟基丙酸
HO CH COOH CH2 COOH
苹果酸 (Malic acid)
2-羟基丁二酸
32
第二节 取代羧酸
HO CH COOH HO CH COOH

羧酸和取代羧酸(N6)

羧酸和取代羧酸(N6)
O
(C 3 C H 2 O O) OO
2
COOH C O C
有些二元酸不需要脱水剂只要加热即可脱 水成环状酸酐。例如:
O
COOH COOH
C
O C
O
羧酸盐与酰卤作用可制备混合酸酐

OO
R C O O N a+ R 'C O C l R C O C R + N 'a C l
练习:
HOOCCH2CH2CH2COOH
(乳酸)
(苹果酸)
一、卤代酸 (自学)
1、α卤代酸:
CH 3CHCO+OH2H OOH CH 3CHCOOH
Cl
OH
2、β-卤代酸: 易发生消除生成α,β-不饱和酸:
RCHCHOCHOOH RCH=CHCOOH
XH
3、γ-卤代酸: 在稀碱中加热反应,生成五元环内酯:
O
CH 2CH 2CH 2COOH NaCO3/H2O
• 羟基酸的特殊性质;酮酸的性质。
羧 酸 是 指 分 子 中 含 有 羧 基 ( -COOH ) 的
化合物,羧基(carboxyl)是羧酸的官能 团。羧酸的通式为:R-COOH。
取代羧酸是指羧酸分子中烃基上的氢被其
它原子或基团取代后的化合物,它包括卤 代酸、羟基酸、氧代酸和氨基酸等。
第一节 分类和命名
例如:
F2 C CH O > C O 2 lC C H O > H B O 2 r C C H O > H IO C 2 CH O
p K a 2 .6 7
2 .8 7
2 .9 0
3 .1 6
C3 C H 2 C HHC >C O 3 C H O H 2 C H C O > H C O 2 C H H 2 C H 2 C HO

实验九 羧酸和取代羧酸的性质

实验九  羧酸和取代羧酸的性质

实验九羧酸和取代羧酸的性质一、实验目的1.验证羧酸和取代羧酸的主要化学性质。

2.掌握羧酸及取代羧酸的鉴别方法。

二、实验原理羧酸均有酸性,与碱作用生成羧酸盐。

羧酸的酸性比盐酸和硫酸弱,但比碳酸强,因此可与碳酸钠或碳酸氢钠成盐而溶解。

饱和一元羧酸中甲酸的酸性最强,二元羧酸中草酸的酸性最强。

羧酸和醇在浓硫酸的催化下发生酯化反应,生成有香味的酯。

在适当的条件下羧酸可发生脱羧反应。

甲酸分子中含有醛基,具有还原性,可被高锰酸钾或托伦试剂氧化。

由于两个相邻羧基的相互影响,草酸易发生脱羧反应和被高锰酸钾氧化。

乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种互变异构体共同组成的混合物,因此它既有酮的性质,如能与2,4-二硝基苯肼反应生成橙色的2,4-二硝基苯腙沉淀,又有烯醇的性质,如能使溴水褪色,与三氯化铁溶液作用发生显色反应等。

三、仪器和药品试管、烧杯、酒精灯、试管夹、带软木塞的导管等。

冰醋酸、草酸、苯甲酸、乙醇、异戊醇、乙酰乙酸乙酯、水杨酸、乙酰水杨酸、乳酸、酒石酸、2mol∙L-1一氯乙酸、2mol∙L-1三氯乙酸、2,4-二硝基苯肼、10%甲酸、10%乙酸、10%草酸、10%苯酚、托伦试剂、5%氢氧化钠溶液、5%盐酸、%高锰酸钾溶液、∙L-1三氯化铁溶液、5%碳酸钠溶液、浓硫酸、溴水、饱和石灰水、甲基紫指示剂、pH试纸。

四、实验步骤1.羧酸的酸性(1)用干净的玻棒分别蘸取10%乙酸、10%甲酸、10%草酸、10%苯酚于pH试纸上,观察和记录其pH并解释之。

(2)在2支试管中分别加入0.1g苯甲酸、水杨酸和1mL水,边摇边逐滴加入5%氢氧化钠溶液至恰好澄清,再逐滴加入5%盐酸溶液,观察和记录反应现象并解释之。

(3)在2支试管中分别加入0.1g苯甲酸、水杨酸,边摇边逐滴加入5%碳酸钠溶液,观察和记录反应现象并解释之。

2.乙酰乙酸乙酯的互变异构现象(1)在试管中加入10滴2,4-二硝基苯肼试剂和3滴10%乙酰乙酸乙酯,观察和记录反应现象并解释之。

有机化学讲义--第十三章羧酸和取代羧酸

有机化学讲义--第十三章羧酸和取代羧酸
第十三章
羧酸和取代羧酸
羧酸(carboxylic acids):分子中含有羧基 (carboxyl)(-COOH)的有机化合物。羧酸 的官能团是羧基,除甲酸( HCOOH)外,都 可以看作烃中的氢被羧基取代的烃衍生物。
取代羧酸(substituted carboxylic acids): 羧酸分子中的烃基上的氢被其他原子或原子 团取代后的化合物。
一、分类和命名
羧酸是由烃基和羧基两部分构成。
1 、按照与羧基相连的烃基不同:脂肪酸、脂环酸和 芳香酸
2 、按照羧基数目不同:一元酸、二元酸和多元酸
3 、按照烃基饱和程度不同:饱和酸和不饱和酸;不 饱和酸又可分为烯酸和炔酸。 4 、取代羧酸包括卤代酸、羟基酸、氧代酸(羰基酸) 和氨基酸等。各类取代羧酸又可根据取代基和羧基的 相对位置,分为α-,β-,γ-,δ-等取代羧酸。
多官能团化合物的优先次序为: (优先,作母体)羧酸 > 磺酸 > 酸酐 > 酯 > 酰卤 > 酰胺 > 腈 > 醛>酮>醇>酚>胺>醚>烃 (后者作取代基)。
二、羧酸的制备
1、醇、醛的氧化:KMnO4, CrO3, 子中其他不饱和键没有影响) Ag2O(用于醛且对分
( O ) R C H O H R C O O H 2 ( O ) R C H O R C O O H
+ ( O H )
O R C O H+H L
H R C N R C O O H H O 2
三、物理性质
溶解性:丁酸以下与水混溶,5-11碳部分溶解;羧酸盐 溶解性好(表面活性剂)。 熔点呈锯齿状上升,偶数碳原子的熔点比它前后相邻两 个奇数碳原子同系物的熔点高,

羧酸和取代羧酸

羧酸和取代羧酸
3-乙基-3-丁烯酸
COOH CH3
邻甲基苯甲酸
14
CO2H
CO2H
O
乙二酸(草酸)
OHC CH2 C CH2 COOH 3-氧代戊醛酸
OH HOOC CH2 C CH2 COOH
COOH
3-羧基-3-羟基戊二酸(柠檬酸)
15
第二节 羧酸的物理性质及光谱性质
一、物理性质
饱和一元羧酸中: C1~C3的低分子量羧酸是具有强烈酸 味和刺激性的液体; C4~C9的羧酸是具有 腐败气味的油状液体。
R CH A
O C OH
-A=-X,-OH,-NH 2
3
羧基中的-OH被其它原子或基团取 代后生成的化合物称羧酸衍生物。
O R CL
O L = -X ,-OR , R C O , -NH2 -NHR, -NR2
4
第一节 羧酸的分类与命名
5
一、羧酸的结构 羧基是由羰基和羟基组合而成。
R——
p-p共轭体系
19
Ms:
O CH3CH2CH2CH2C OH
+.
O
+CH2CH2CH2C OH m/z 87
+
HO C O m/z 45
γ-H麦氏重排(麦克拉费蒂Mclafferty):
H3C
H
CH2
+.
O
CH2
C
CH2
γH
OH
CH3
H O+.
CH +
C
CH2 CH2 OH
m/z60(基峰) 20
第三节 羧酸的化学性质
Gd:electron-donating group
Ga:electron-attracting group

羧酸与取代羧酸的化学性质[1].pp

羧酸与取代羧酸的化学性质[1].pp

实验步骤
2、浓硫酸氧化 、 乳酸, 浓硫酸, 将1ml乳酸,1ml浓硫酸,几粒沸石放入带支管并接 乳酸 浓硫酸 有导气管的试管,加热。观察混合液的颜色变化, 有导气管的试管,加热。观察混合液的颜色变化,并 点燃导气管的关口外出的气体,有何现象。 点燃导气管的关口外出的气体,有何现象。 作上述试验。 用0.5克酒石酸作上述试验。点燃导气管口外出的气 克酒石酸作上述试验 并将外出的气体通入石灰水中,有何现象。 体,并将外出的气体通入石灰水中,有何现象。 作上述试验。 用0.5克柠檬酸作上述试验。点燃导气管口外出的气 克柠檬酸作上述试验 将外出的气体通入石灰水中,并用1ml次碘酸钠溶 体,将外出的气体通入石灰水中,并用 次碘酸钠溶 液检验外出的气体。各有何现象。 液检验外出的气体。各有何现象。
实验步骤
3、醋酸铁的形成与分解 、 氢氧化钠溶液中和中 将3滴冰醋酸和 滴冰醋酸和2ml水,用5%氢氧化钠溶液中和中 水 氢氧化钠 三氯化铁溶液 性,加1滴1%三氯化铁溶液,摇动试管,观察溶液 滴 三氯化铁溶液,摇动试管, 呈何颜色。加热煮沸 煮沸约 呈何颜色。加热煮沸约1~2min,观察有何变化。 ,观察有何变化。 二、甲酸的氧化 甲酸, 浓硫酸, 取一支试管,加入1ml甲酸,1ml浓硫酸, 取一支试管,加入 甲酸 浓硫酸 1mL0.5%高锰酸钾溶液,几粒沸石,加热。迅速 高锰酸钾溶液, 沸石, 高锰酸钾溶液 几粒沸石 加热。 塞好试管,并把导气管插入装有石灰水 石灰水( 塞好试管,并把导气管插入装有石灰水(或氢氧化 钡水溶液)的小试管里。 钡水溶液)的小试管里。观察气体通入后溶液的变 化。
实验步骤
五、醇酸与三氯化铁反应 3支试管,各加入1滴饱和苯酚溶液和 滴1%三氯化铁溶液, 支试管,各加入 滴饱和苯酚溶液和 滴饱和苯酚溶液和3滴 三氯化铁溶液 三氯化铁溶液, 支试管 摇动试管,观察试管里溶液的颜色。然后再这3支试管里分别 摇动试管,观察试管里溶液的颜色。然后再这 支试管里分别 加入5滴 乳酸溶液, 酒石酸溶液和 酒石酸溶液和5%柠檬酸溶液 柠檬酸溶液。 加入 滴10%乳酸溶液,5%酒石酸溶液和 柠檬酸溶液。观 乳酸溶液 察各试管溶液的颜色有何变化。 察各试管溶液的颜色有何变化。 六、酚酸的反应 1、氧化反应 、 2支试管,分别加入 滴饱和苯甲酸溶液,饱和水杨酸溶液,再 支试管, 滴饱和苯甲酸溶液, 支试管 分别加入5滴饱和苯甲酸溶液 饱和水杨酸溶液, 各加入1ml5%碳酸钠溶液和 滴0.5%高锰酸钾溶液。观察各试 碳酸钠溶液和1滴 高锰酸钾溶液。 各加入 碳酸钠溶液和 高锰酸钾溶液 管有何现象发生。 管有何现象发生。 2、 与三氯化铁反应 、 2支试管,分别加入 滴饱和苯甲酸溶液,饱和水杨酸溶液,再 支试管, 滴饱和苯甲酸溶液, 支试管 分别加入5滴饱和苯甲酸溶液 饱和水杨酸溶液, 各加入1~2滴1%三氯化铁溶液。观察各试管有何现象? 三氯化铁溶液。 各加入 滴 三氯化铁溶液 观察各试管有何现象?

大学化学实验-(取代)羧酸及其衍生物、胺的性质

大学化学实验-(取代)羧酸及其衍生物、胺的性质

大学化学实验-(取代)羧酸及其衍生物、胺的性质大学化学实验-(取代)羧酸及其衍生物、胺的性质实验二十五(取代)羧酸及其衍生物、胺的性质【实验目的】1. 熟悉羧酸、羧酸衍生物和取代羧酸的化学性质;2. 掌握胺类化合物的性质及其鉴别方法;3. 了解酰化反应和缩二脲反应的应用。

【实验原理】羧酸一般为弱酸性(但酸性比碳酸强)。

羧酸能发生脱羧反应,而且不同各种羧酸的脱羧的条件各有不同,如草酸、丙二酸经加热即易脱羧,放出CO2;羧酸与醇在酸的催化下,加热可以发生酯化反应。

甲酸含有醛基,故能还原托伦试剂。

羧酸除能生成酯外,也能生成酰卤、酸酐和酰胺(四者统称为羧酸衍生物)。

它们的化学性质相似,能发生水解机、醇解和氨解。

活泼顺序为:酰卤酸酐酯酰胺。

取代羧酸中重要的有羟基酸和酮酸。

羟基酸中的羟基比醇分子中的羟基易被氧化,如乳酸能被托伦试剂氧化成丙酮酸;,在碱性高锰酸钾溶液中,则因高锰酸钾被乳酸还原而使紫色褪去。

乙酰乙酸乙酯是酮型和烯醇型两种互变异构体的平衡混合物,这两种异构体借分子中氢原子的移位而互变转换,所以它既具有酮的性质(如与2,4-二硝基苯肼反应生成2,4-二硝基苯腙),又具有烯醇的性质(如能使溴水褪色并能与FeCl3溶液作用呈现紫色)。

胺可以看做是氨分子中的氢原子被羟基取代的衍生物。

胺类化合物有碱性,能与酸反应生成盐。

芳香胺由于氨基的存在使苯环活化,易发生取代反应。

在酰化反应中,伯胺和仲胺由于氮上有氢原子可被酰基取代,生成相应的酰胺类化合物,叔氨氮上无氢原子则无此反应。

大多数酰胺为结晶固体,故可利用酰化反应鉴别胺类化合物。

胺类容易被氧化,氧化产物往往很复杂。

将尿素缓慢加热至熔点以上,则二分子尿素可脱去一分子氨生成缩二脲。

缩二脲在碱性溶液中与稀的硫酸铜溶液反应能产生紫红色,这种反应叫做缩二脲反应。

【仪器材料】小试管10支,烧杯(100 mL)2个,玻璃棒1根,小橡皮塞1个,酒精灯1个,温度计1个,石棉网1个,铁架台1个,铁圈1个,铁夹1个,大试管1个,带孔橡皮塞1个,导管1个,药匙1个。

羧酸取代羧酸的分类命名、性质

羧酸取代羧酸的分类命名、性质
CH3CH2CH2COOH + Br2 CH3CH2COOH
Br2 / P
3
-H活性:羧酸小于醛酮。 PCl3、PBr3 或红磷(P)等催化。 催化量 PBr
CH3CH2CHCOOH Br CH3CHCOOH Br
5. 羧酸的脱羧反应
HOOCCOOH HOOCCH2COOH HCOOH + CO2 CH3COOH + CO2
CH3(CH2)16COOH 二元酸
HOOCCOOH HOOCCH2COOH
十八酸
硬脂酸
乙二酸 丙二酸
草酸
系 统 命 名 法
4
3
CH3
2
1
CH3CHCH2COOH

CH3CH2 C COOH CH2
3–甲基丁酸
HOOCCHCH2COOH CH3
3–乙基–2–丙烯酸
HOOCC CHCOOH
CH2CH3
CH2 COOH
CH3 C
CH2 COOH
丙醛酸或 3-羰基丙酸
3–丁酮酸或β–羰基丁酸
1. 卤代酸
卤代酸的水解反应
R CH COOH + H2O X R CH OH COOH + HX
OH-
RCH2COOH + Br2
PBr3
RCHCOOH Br
H2O OH-
RCHCOOH OH
2.羟基酸(醇酸、酚酸)
180—190oC -H2O DCC/THF 0C
o
PhCONHPh (84%)
CH3CON(CH3)2
3. 羧基被还原
LiAlH4是还原羧酸为醇的最好试剂 LiAlH (醚) HO
RCOOH
COOH

羧酸和取代羧酸

羧酸和取代羧酸
5
羧酸的系统命名法与醛相似。对于简单的脂肪 酸也常用 a、b、g 等希腊字母表示取代基的位次;
CH3 CH3-CH2-CH-CH2-CO2H
54 3 2 1 gb a
3-甲基戊酸 b-甲基戊酸
CH3 Br-CH2-CH2-CH-CO2H
4321 g ba
2-甲基-4-溴丁酸 a-甲基-g-溴丁酸
6
Cl
Cl
Cl
pKa 2.84
4.06
4.52
4.82
(4) HO2C-CO2H HO2C-CH2-CO2H HO2C-CH2CH2-CO2H
Ka1 5.9×10-2
1.6×10-3
6.8×10-5
电离后的羧基负离子对第二个羧基有斥电子 诱导效应,因此第二个羧基比第一个难离解。
15
(5)
COOH
COOH
20
21
(3) 酯(ester)的生成
O C6H5-C—OH + H O-CH3
H2SO4
D

O C6H5-C—O-CH3 + H2O
85-95%
HO2C(CH2)4CO2H+C2H5OH
H2SO4
甲苯/D
OO C2H5O-C(CH2)4C-OC2H5+H2O
95%
该反应可逆,必须在催化剂及加热下才能较快进
1. 羧酸的结构 羰基与羟基通过p-p共轭构成一个整体 2. 命名 俗名; 系统命名 3. 性质 酸性;生成羧酸衍生物;二元酸脱羧 4. 羟基酸 酸性;氧化;脱水;酚酸脱羧 5. 酮酸 酸性;脱羧
29
合物称羧酸衍生物(derivatives of carboxylic acid)。
O R C OH

羧酸和取代羧酸

羧酸和取代羧酸

(一)结构
O (Ar)R C O H (Ar)R C O O _
O (Ar)R C O H
(a)
(b)
(c)
(二)分类: 分类:
脂肪酸 芳香酸
CH3CH2COOH
一元酸
COOH
二元酸 饱和酸
CH3CH2COOH
多元酸
不饱和酸 CH2=CHCOOH
(三)命名
1,俗名 , 2,系统命名法 ,
1. 俗名
(二)羧酸衍生物的生成
O R
O R C
酰基
O OH
生成酰卤 生成酸酐 生成酯 生成酰胺
C
R
C
L
L= —X —OOCR' —OR' —NH2
1.酰卤的生成 .
卤化剂: 卤化剂:PCl3,PCl5,SOCl2
O 3 C 2H5COH + PCl 3
O
3 C2H5C Cl
+ H3PO3
COOH + PCl5 COOH + SOCl2
酸性强弱的排列次序
FCH2COOH > ClCH2COOH > BrCH2COOH > ICH2COOH pKa 2.67 2.87 2.90 3.16
CH3COOH < ClCH2COOH < pKa 4.76 2.87
Cl2CHCOOH < Cl3CCOOH 1.36 0.63
CH3CH2C(Cl)HCOOH > CH3C(Cl)HCH2COOH > ClCH2CH2CH2COOH pKa 2.86 4.06 4.52
2-戊烯酸
COOH COOH + H2O OH
γ, δ -醇酸脱水成内酯

有机化学 羧酸及取代羧酸讲解

有机化学 羧酸及取代羧酸讲解

OH R C OH
限速步骤
OH
亲核加成
R C OH
H 2O
H O
HOR'
R C OR'
HOR' R
OH C OH OR' H
O R C OR'
? H+先与羧基羰基氧结合(增强了羧基的亲电性) ? OR' 上的氧原子来自于醇
- H2O
+
H3O
Ⅰ型酯化的证据
(a) 同位素标记法
C2H5 S H (b) 动力学证据
pKa =4.76
甲酸: Ka= 2.1×10-4 ,
pKa =3.75
其他一元羧酸的Ka在1.1~1.8×10-5之间, pKa在4.7-5之间
由于ph 的吸电子效应,芳香酸的酸性一般较相应的的脂肪酸要强
CH3—COOH
pKa
4.76
ph—COOH 4.19
(1) 饱和脂肪酸:碳原子数越多(支化度愈高),酸性越小。 (2) 芳香酸的酸性较同碳原子的脂肪酸要强。 (3) 同碳数的二元酸比一元酸强。
酯化反应相对速率
(无H218O生成)
SC 2H 5
(无H2S生成)
HCO2H > CH3CO2H > RCH2CO2H > R2CHCO2H > R3CCO2H CH3OH > C2H5OH > 1。ROH> 2。ROH >( 3。ROH)
(2) Ⅱ型酯化 (烷氧键的断裂—醇去羟基酸去氢)
通过烷基碳正H离子中间体
应用:分离、提纯、鉴别
提高药物的水溶性
鉴别
分离
(二)羟基的取代反应——羧酸衍生物的生成
O RC X

有机化学——羧酸

有机化学——羧酸

酯化和酯水解反应历程
+ O
R-C-OH
H-O18-R' -H2O H+
O R-C-O18-R'
O
H+
O+H R'-O:-H
R-C-OH
R-C-OH
OH
R-C-O-H H-O+-R'
O
- H+
R-C-O-R'
OH
-H2O
R-C+-O-R'
OH R-C-O+H2
O-R'
②还原反应(比羧酸易还原)
酰卤的还原:
+ CH3-CO-CH2-C-O-C2H5 C2H5OH
乙酰乙酸乙酯 O
其历程类似于羟醛缩合反应。P232
Ⅲ、取代酸:
羧酸分子中烃基上的H原子被其它原子 或基团取代后的产物,如卤代酸、羟基酸、 羰基酸等。含多个官能团,称复合官能团化 合物。
R-CH-COOH R-CH-COOH R-C-COOH R-CH-COOH
己内酰胺
CH3 H-C N
O
CH3
N,N-二甲基甲酰胺 (DMF)
2、化学性质
①水解、醇解和氨解反应(活性:酰卤>酸酐>酯)
O
R-C-Z +
H-O-H H-O-R'
O
R-C-OH + H-Z
O
R-C-OR' + H-Z
O
H-NH2
R-C-NH2 + H-Z
Z = -X、 -O-CO-R’、 -O-R’
(4)羧酸的还原反应
羧基是有机物中碳的最高氧化态,用催 化氢化或金属加酸方法都不能将羧基还 原,但用氢化铝锂可将羧基还原。

有机化学——09羧酸和取代羧酸

有机化学——09羧酸和取代羧酸

OH
pKa 3.00
OH
4.12
4.17
HO
4.54
2.氧化反应
醇酸分子中的羟基受羧基影响,比醇分子中的羟基更 容易被氧化
稀HNO3 CH3 CH CH2COOH
CH3 C CH2COOH
OH
O
Tollens试剂
CH3 CH COOH
OH

CH3 C COOH Ag O
3.分解反应
α-醇酸与稀硫酸共热时,分解生成甲酸和少一个碳的 醛或酮
3.酯的生成 在少量酸((如浓硫酸)的催化作用下,羧酸
可与醇反应生成酯,该反应被称为酯化反应
O
浓 H2SO4 O
R C OH + R' OH
R C O R' + H2O
羧酸


酯化反应是可逆反应,生成的酯在同样条件下 可与水作用生成羧酸和醇,称为酯的水解反应
羧酸与醇的酯化反应,在大多数情况下,是羧 酸的羟基与醇羟基上的氢形成水
柠檬酸为晶体,易溶于水和乙醇,酸味强 5.水杨酸又名柳酸 —邻羟基苯甲酸(存在于柳树和水杨树皮中)
水杨酸为无色针状晶体,熔点159℃,在79℃时升华, 易溶于热水、乙醇、乙醚和氯仿
视为取代基
COOH
COOH
CH=CH COOH
苯甲酸
COOH COOH
CH3 间甲基苯甲酸
3 -苯基丙烯酸
CH2 COOH
邻苯二甲酸
环戊基乙酸
另外,羧酸还常根据其天然来源或性质用俗名,
如蚁酸HCOOH、醋酸CH3COOH、草酸HOOC-
COOH、安息香酸
COOH
三、羧酸的物理性质
低级羧酸是具有强烈气味的液体,高级羧酸是无臭固体 羧酸的沸点高于质量相近的其它类型有机物——双分子缔合

第五章羧酸及取代羧酸

第五章羧酸及取代羧酸
2) β-羟基酸的脱水反应。 3) γ -羟基酸δ -羟基酸的脱水反应。
第五章 羧酸及取代羧酸
第二节 取代羧酸
课堂练习
用化学方法鉴别下列各组化合物
苯甲酸 邻羟基苯甲酸 甲酸 乳酸
FeCl3
托伦试剂 水浴加热
无变化 呈紫色
有光亮银镜 无变化
第五章 羧酸及取代羧酸
第二节 取代羧酸
二、羰基酸
分子中既含有羧基又含有羰基的化合物称为羰基酸。
第五章 羧酸及取代羧酸
第二节 取代羧酸
一、羟基酸
(二)羟基酸的性质
结构特征 化性特征 化学反应
1.羟基酸具有酸性。羟基酸的酸性比相应的羧酸 强。 羟基离羧酸越近,酸性增加越大,反之亦小,甚至 无影响。 2.羟基酸能 与稀HNO3或托伦试剂反应。 3.羟基酸能发生脱水反应。 1) α-羟基酸的脱水反应。
最长碳链为主链,称为“某烯酸”或“某炔酸”。主链碳原子的
编号仍从羧基开始,将双、三键的位次写在某烯酸或某炔酸名称
前面。 【例如】
CH3 C CH COOH CH3 CHCHCHCOOH
CH3
CH2CH3
3-甲基-2-丁烯酸
2-乙基-3-戊烯酸
第五章 羧酸及取代羧酸
第一节 羧酸
一、羧酸的结构、分类和命名
和羧基相邻的α -碳原子上,具体表现为酸性、羟 基被取代、羧基的还原、脱羧以及α -氢的取代反 应等。
第五章 羧酸及取代羧酸
第一节 羧酸
二、羧酸的性质
化学性质 1.羧酸能与Na2CO3、NaHCO3和NaOH反应;
结构特征 2.羧酸能 与氯化剂反应生成酰卤;
能发生 羧基间失水反应 生成酸酐;
化性特征
【例如】
C O O H

羧酸及取代羧酸

羧酸及取代羧酸

为“某酸”。从含有羧基的一端编号,用阿拉伯数字或用希腊
字母(α、β、γ、δ…)表示取代基的位置,将取代基的位
次及名称写在主链名称之前。
CH3CH2CH2COOH CH3 CH CH2 COOH CH3
3-甲基丁酸
丁酸
CH3 β-甲基丁酸
CH CH COOH CH3 CH3
2,3-二甲基丁酸
(2)脂肪族二元羧酸的系统命名:选择包含两个羧基的最长
羟基酸除具有羧酸和醇(酚)的典型化学性质外,还具 有两种官能团相互影响而表现出的特殊性质
H
C
OH
(1)甲酸除具有羧酸的性质外,还具有醛的还原性。如
能发生银镜反应;可被高锰酸钾氧化;
HCOOH + 2 [Ag(NH 3)2]++ 2 OH-
O
4 NH3
+
CO
2
3
-
+
2 Ag
+
2 H2O
H COOH KMnO4 [HO C OH]
CO2 +H2O
(2)甲酸与浓硫酸在60~80℃条件下共热,可以分解为水和 一氧化碳,实验室中用此法制备纯净的一氧化碳
CaO

CH4 + Na2CO3
2、低级二元羧酸受热容易发生脱羧反应。如乙二酸和丙
二酸加热,脱去二氧化碳,生成比原来羧酸少一个碳原子
的一元羧酸:
HOOC COOH
HCOOH + CO2
HOOC CH2 COOH
三、重要的羧酸
CH3COOH + CO2
1、甲酸
O
甲酸的结构不同于其它羧酸,它的羧基与一个 氢原子相连,因此又可看成有一个醛基。
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实验九羧酸和取代羧酸的性质
一、实验目的
1.验证羧酸和取代羧酸的主要化学性质。

2.掌握羧酸及取代羧酸的鉴别方法。

二、实验原理
羧酸均有酸性,与碱作用生成羧酸盐。

羧酸的酸性比盐酸和硫酸弱,但比碳酸强,因此可与碳酸钠或碳酸氢钠成盐而溶解。

饱和一元羧酸中甲酸的酸性最强,二元羧酸中草酸的酸性最强。

羧酸和醇在浓硫酸的催化下发生酯化反应,生成有香味的酯。

在适当的条件下羧酸可发生脱羧反应。

甲酸分子中含有醛基,具有还原性,可被高锰酸钾或托伦试剂氧化。

由于两个相邻羧基的相互影响,草酸易发生脱羧反应和被高锰酸钾氧化。

乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种互变异构体共同组成的混合物,因此它既有酮的性质,如能与2,4-二硝基苯肼反应生成橙色的2,4-二硝基苯腙沉淀,又有烯醇的性质,如能使溴水褪色,与三氯化铁溶液作用发生显色反应等。

三、仪器和药品
试管、烧杯、酒精灯、试管夹、带软木塞的导管等。

冰醋酸、草酸、苯甲酸、乙醇、异戊醇、乙酰乙酸乙酯、水杨酸、乙酰水杨酸、乳酸、酒石酸、2mol∙L-1一氯乙酸、2mol∙L-1三氯乙酸、2,4-二硝基苯肼、10%甲酸、10%乙酸、10%草酸、10%苯酚、托伦试剂、5%氢氧化钠溶液、5%盐酸、0.05%高锰酸钾溶液、0.05mol∙L-1三氯化铁溶液、5%碳酸钠溶液、浓硫酸、溴水、饱和石灰水、甲基紫指示剂、pH试纸。

四、实验步骤
1.羧酸的酸性
(1)用干净的玻棒分别蘸取10%乙酸、10%甲酸、10%草酸、10%苯酚于pH 试纸上,观察和记录其pH并解释之。

(2)在2支试管中分别加入0.1g苯甲酸、水杨酸和1mL水,边摇边逐滴加入5%氢氧化钠溶液至恰好澄清,再逐滴加入5%盐酸溶液,观察和记录反应现象并解释之。

(3)在2支试管中分别加入0.1g苯甲酸、水杨酸,边摇边逐滴加入5%碳酸
钠溶液,观察和记录反应现象并解释之。

2.乙酰乙酸乙酯的互变异构现象
(1)在试管中加入10滴2,4-二硝基苯肼试剂和3滴10%乙酰乙酸乙酯,观察和记录反应现象并解释之。

(2)在试管中加入乙酰乙酸乙酯2滴,加乙醇2 mL,再加0.05 mol∙L-1三氯化铁溶液1滴,注意颜色变化。

再加溴水到颜色刚好消失。

注意不久颜色又会重现,观察并解释发生的变化。

五、说明
1.酯化反应温度不能过高,若超过乙酸异戊酯和异戊醇的沸点,会引起两者挥发,使现象不明显。

2.羧酸一般无还原性,但由于甲酸与草酸的结构特殊,均能被氧化而具有还原性。

3.水杨酸与甲醇所生成的酯叫水杨酸甲醇,又叫冬青油,有特殊的香味。

六、思考题
1.做脱羧实验时,若将过量的二氧化碳通入石灰水中时,将会出现什么现象?
2.甲酸是一元羧酸,草酸是二元羧酸,它们都有还原性,可以被氧化。

其他的一元羧酸和二元羧酸是否也能被氧化?
3.如何鉴别甲酸、乙酸与草酸?
4.为什么酯化反应要加硫酸?为什么酯的碱性水解比酸性水解效果好?。

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