羧基是羧酸的官能团

1. 酯的生成 羧酸与醇在强酸(如硫 酸等)催化下，生成酯和水的反应， 称为酯化反应。酯化反应为可逆
反应。
O CH3 C OH + HO CH2CH3
乙酸 乙醇
H+
O
CH3 C OCH 2CH3 + H2O
乙酸乙酯
2. 酰卤的生成
羧酸和磷的卤化物(如五氯化
磷等)发生反应生成酰卤。
例如：
O CH3 C OH + PCl 5
第一节 羧 酸 —、羧酸的分类和命名
(一) 分类 根据烃基的结构不同，分为脂
肪酸和芳香酸。脂肪酸又分为饱 和脂肪酸和不饱和脂肪酸两类。 按分子中羧基的数目，又可分为 一元、二元及多元羧酸。
(二) 命名 羧酸常用俗名和系统命名。
俗名：许多羧酸最初是从天然产
物中得到的，因此常根据来源而得
得名。如甲酸最早从蚂蚁中得到，
团—羧基所决定，羧基是由羰基 和羟基直接相连而成，但羧酸的 化学性质并不是羰基和羟基性质 的加合，而是具有羧基自身的性 质。
羧基中的碳原子为sp2杂化 ，碳原 子的3个sp2杂化轨道分别与2个氧原子 、l个烃基的碳原子或1个氢原子形成3 个σ键，并处于同一平面上，羧基碳 原子余下的1个未杂化的p轨道与羰基 氧原子的p轨道平行重叠形成π键。 该π键与羟基中氧原子上含未共用电 子对的p轨道相互重叠，形成p－π共 轭体系。如图所示：
3-甲基-2-丁烯酸
CH3 CH2 C COOH CH2
2-乙基丙烯酸
CH3 (CH2)4 CH CH CH2 CH CH (CH2)7 COOH
9，12一十八碳二烯酸(亚油酸)
芳香酸是把芳烃基作为取代基进 行命名。例如：
CH2 COOH
苯乙酸
COOH COOH
邻-苯二甲酸
CH CH COOH
β苯基丙烯 酸(肉桂酸)
O CH3 C Cl + POCl3 + HCl
乙酸
乙酰氯
3. 酸酐的生成
羧酸与脱水剂(如五氧化二磷等)
共热，2个羧基脱去一分子水形
成酸酐。例如：
O CH3 C OH
CH3 C OH O
P2O5 △
O
CH3 C O CH3 C
O
+ H2O
乙酸
乙酐
(三)α-氢的卤代反应 羧酸的α-氢与醛酮分子中的α-氢
α-卤代酸
p
Cl
R C COOH + HCl
Cl
α，α-二卤代酸
(四) 脱羧反应 羧酸失去羧基放出二氧化碳的反
应，称为脱羧反应。一元羧酸不易 脱羧，但在特殊条件下可以发生脱 羧反应。
R COONa
NaOH/CaO △
R H + Na 2CO3
(五) 二元羧酸的受热反应 二元羧酸除可以发生羧基的所有
O RC
OH
在p－π共轭体系中，羟基氧原子上的 电子云向羰基转移，导致羟基氧上的电子 云密度有所降低，羧基碳上的电子云密度 有所增加。因此，p－π共轭效应的结果， 使氧氢间电子云更偏向氧原子，有利于羟 基中氢原子的解离，故羧酸表现出明显的 酸性；羰基碳的正电性减弱，不易与亲核 试剂(如HCN、NaHSO3等)发生加成反应。
相似，受羧基吸电子作用的影响, 具 有一定的活泼性。但因羧基中的p－ π共轭效应，其致活作用比羰基弱。 在少量红磷等催化剂作用下，羧酸
分子中的α-氢可被卤素取代，生成 α-卤代酸，且α-氢是逐步被取代的。
R CH2 COOH + Cl 2
R CH COOH + Cl 2 Cl
p R CH COOH + HCl Cl
COOH
对-甲基苯 甲酸(4-甲 CH3 基苯甲酸)
羧酸去掉羧基中的羟基，所余下的 原子团称为酰基，按原来羧酸的名称 而叫做某酰基。例如：
O
乙酸
O 乙酰基
CH3 C OH
CH3 C
O
C OH 苯甲酸
O
C 苯甲酸基
O
草酸
O
HOOC C OH
HOOC C
草酰基
二、羧酸的结构和化学性质 羧酸的化学性质主要由其官能
R-COOH + NaHCO 3
R-COONa + CO2↑ + H 2O
羧酸的钠、钾和铵盐易溶于水，制
药工业中常利用此性质，将不溶于水
的药物变成水溶性的盐，以便配制水
剂或注射液使用。
(二) 羧基中羟基的取代反应 羧基中的羟基在一定条件下，
可被烃氧基(-OR)、卤素(-X)和 酰氧基取代，分别生成酯、酰 卤和酸酐等羧酸衍生物
故得名蚁酸；乙酸是食醋的主要成
分，因此称为醋酸。
HCOOH 甲酸(蚁酸)
CH3COOH 乙酸(醋酸)
系统命名：原则与醛相似。脂肪酸是选 择含有羧基的最长碳链作为主链，根据主 链碳原子的数目称为某酸。有侧链或取代 基时，从羧基碳原子开始用阿拉伯数字对 主链编号，也常用希腊字母，把与羧基直 接相连的碳原子的位置定为α位，依次为 β、γ、δ…，如果有取代基，则将取代 基的位次、数目和名称写于“某酸”之前。 例如：
α -氢的取代反应
H
RC
H
羟基被取代
O
CO
H
氧氢键断裂呈酸性
脱羧反应
(一) 酸性 羧基中的氢易于离解，具有明 显的酸性，能与碱中和生成盐 和水。
R-COOH + H 2O
R-COOH + NaOH
R-COO - + H3O+
R-COONa + H2O
羧酸是弱酸，饱和一元羧酸的pKa 一般在3－5之间，但比碳酸(pKa1＝ 6.38)和酚类(苯酚pKa＝9.96)较强, 因 此羧酸能分解碳酸氢钠，同时放出二 氧化碳，而酚则不能，利用这个性质 可以区别羧酸和酚类化合物。
HOOC-COOH 乙二酸(草酸)
HOOC-CH2-CH2-COOH 丁二酸(琥珀酸)
不饱和脂肪酸命名时，选择含羧 基和不饱和键在内的最长碳链作主 链，称为某烯酸，并把不饱和键的
位置写在“某烯酸”之前。当主链 碳
原子的数目大于 10时，则在中文小 写数字后加1个“碳”字。例如：
CH3 C CH COOH CH 3
γ βα
CH 3-CH-CH 2-COOH
4
3
CH
2
3
1
3-甲基丁酸 (β-甲基丁酸)
4
CHБайду номын сангаас
3
32
1
CH3-CH-CH-CH 2-COOH
5CH CH 3
6CH 3
3，4，5-三
甲基己酸
CH3-(CH2)14-COOH
十六酸(软脂酸)
CH3-(CH2)16-COOH
十八酸(硬脂酸)
脂肪二元酸的命名是选择含有2 个羧基的最长碳链作为主链，称为 某二酸。例如：
反应外，由于分子中2个羧基的相 互影响，又有某些特殊性质。二元 羧酸受热后，随着2个羧基间的距 离不同而发生不同的作用。有的发 生脱羧反应，有的发生失水反应， 有的脱羧反应与失水反应同时进行。