(一)羧酸的分类和命名重点
羧酸知识点总结,酯化反应
《羧酸》知识点总结1.羧酸的定义：在分子里烃基跟羧基直接相连接的有机物叫做羧酸，羧酸可表示为R—COOH。
2.饱和一元羧酸的通式为：C n H2n O2，其中含有2n-1个C—H键，n-1个C—C键，1个C=O键，1个O—H键，1个羧基。
3.羧酸的分类：（1）根据分子里的烃基是否饱和可分为饱和羧酸、不饱和羧酸；（2）根据羧基的数目可分为一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸；（3）根据烃基不同可分为脂肪酸、芳香酸；（4）根据C原子数目可分为低级脂肪酸、高级脂肪酸。
4.羧酸的系统命名法：（1）选主链：选含-COOH的最长碳链为主链，称为某酸；（2）编号：从-COOH的C原子开始编号，即羧基上C原子编号时必为1号C原子；（3）命名：取代基编号-取代基某酸；注意：主链中含碳碳双键或碳碳叁键时，命名时要给出双键或叁键的位置编号。
如命名为______________________。
命名为______________________。
5.酯的命名：将酯拆分为酸和醇，先酸后醇，命名时读作“某酸某酯”，“某酯”实际上指的是“某醇”。
如，CH3COOC4H9命名为乙酸丁酯，CH2CHCOOC8H17命名为丙烯酸辛酯。
6.羧酸的化学性质：由于羧酸的分子里含有羧基，羧基是羧酸的官能团，它决定着羧酸的主要化学特性，所以羧酸的主要化学性质有：①酸的通性；②可发生酯化反应。
7.羟基酸的酯化反应：（1）分子间的酯化反应：（2）分子内的酯化反应：8.饱和一元羧酸(C n H2n O2)的不饱和度为1，所以分子式为C n H2n O2的有机物既存在羧酸类的同分异构体，也存在酯类的同分异构体。
例1.给下列酯命名：（1）C6H5COOCH3：________________________。
苯甲酸甲酯（2）：________________________。
甲基丙烯酸甲酯例2.巴豆酸的结构简式为CH3CH＝CHCOOH，现有：①氯化氢，②溴水，③纯碱，④2-丙醇，⑤酸性高锰酸钾溶液。
第七章 含氧有机化合物(三)(1)
羧酸具有明显的酸性，甚至能与NaHCO3等成 盐：
RCOOH + NaHCO 3
RCOONa + CO2 + H2O
说明RCOOH的酸性大于H2CO3。 pKa数据亦说明，酸性： RCOOH＞H2CO3＞ArOH
与无机酸相比，RCOOH仍为弱酸：
RCOONa + HCl
∴
RCOOH + NaCl
分类：
①按烃基不同分类
¬ ¾ µ R-COOH Ö ²Ë RCH=CHCOOH不±¹ Ë ¤ Í µ ② 按－COOH数目
¶ ª µ þ Ò Ô Ë CH3COOH ¡ Ô Ë º ª µ
Ar-COOH
²Ï Ë » ã µ ² ±¹ Ë º ¤ Í µ
RCH2CH2COOH
COOH ¶ ª µ ¡´ Ô Ë COOH
¡¡¡ á
小结 þ ª µ Ó ±¹ ¶ Ô Ë » È Ê £ Ò ¶ Ë ¡ ±¶ Ë Í ô þ µ ¢ û þ µ Ñ È ¡ þ µ ¢ ì þ µ Ñ ® ¶ ¶ Ë ¡ Î ¶ Ë Í Ë ¹ þ µ ¢ ý þ µ Ñ È ¢ Ñ ® » ¶ Ë ¡ · ¶ Ë Í ô ¡ Í Ë
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一、 羧 酸
官能团：-COOH羧基
O
结构： R
C OH
构造：
O
p- 共轭： R C
O O H
R －C－OH
sp 2 杂化
羧酸分子中，羧基上的两个氧原子均为sp2杂化。 羟基氧的杂化与苯酚中氧的杂化是一样的，氧上未杂化的p 轨道含有两个电子。
羰基氧上未杂化的p轨道含有一个电子，它与碳原子未杂化 的p轨道平行侧面重叠形成π键，与羟基氧上未杂化的p轨道 形成p-π共轭。
大学有机化学第十三章羧酸
CH3-C CH-COOH CH3
4
3
2
1
3-甲基-2-丁烯酸
取代酸
CH
CHCOOH
3-苯基丙烯酸（肉桂酸） （ -苯基丙烯酸）
◆ 羧酸的物理性质
O R C
=
O
H O
H H H
R C
=
O
H O O
O H
O H
=
C R
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。
O CH3C OH + NH3
CH3COOH + NH3
O
CH3C O.NH4 200℃CH C NH 3 2
CH3COONH4 Δ CH3CONH2 + H2O
-+
O
二元酸的二铵盐受热则发生分子内脱水兼脱氨，
生成五元或六元环状酰亚胺。
C H2C O O NH 4 C H2C O O NH 4
O
300℃
回流
ClCH2COOH
Cl2 , P
一氯乙酸
Cl2CHCOOH
回流
Cl2 , P Cl3CCOOH
二氯乙酸
回流
三氯乙酸
α-卤代酸是一种重要的取代酸，它可以发生与卤代烃相 似的亲核取代或消去反应，从而转变成其它的取代酸。
如：
CH3COOH Br2 ,P BrCH2COOH NaCN NCCH2COOH α-氰基乙酸
b.p： 羧酸 ＞ M 相同的醇。
IR谱：
OH伸缩振动—
二聚体：2500~3300cm-1(宽而散)；
单体： 3550cm-1(气态或非极性溶剂的稀溶液)。 C=O伸缩振动——脂肪族羧酸：1700~1725cm-1 芳香族羧酸：1680~1700cm-1
有机化学 第11章 羧酸
C O C
2.两个羧基相隔2～3个碳原子的二元酸，不需要任 何脱水剂，加热就能脱水生成五元或六元环酐。
O H H C C C OH C OH O 150℃ H H C C O C O C O + H2 O
（三）酯的生成
酯化是可逆反应。为了提高酯的产率，通常采用加 过量的酸或醇。
§11-1 羧酸的分类和命名法
分子中含有羧基 一、分类
按照与羧基所连的烃基： （—COOH）的化合物。 脂肪酸和芳香酸。 通式：RCOOH和 按照分子中所含羧基数目： ArCOOH表示。
一元羧酸和多元羧酸。
二、命名
（一）脂肪酸
CH3 CH3CHCH2COOH 3-甲基丁酸 β-甲基丁酸
_ H3 O+
CH3(CH2)3CHCHO CH2CH3
KMnO4,OHH 2O
CH3(CH2)3CHCOO CH2CH3
CH3(CH2)3CHCOOH CH2CH3 (78％)
二、腈水解
HOCH2CH2Cl NaCN HOCH2CH2CN (1)OH-,H2O (2)H3O
+
HOCH2CH2COOH
α-C有强吸电子基时容易脱羧，二元羧酸也较容易 发生脱羧反应。芳基作为拉电子基，使芳酸的脱羧 比脂肪酸容易。
COOH O2N NO2 NO2 ~100℃ H2O O2N NO2 NO2 + CO2
五、烃基上的反应
（一）α-H卤化 羧基与羰基类似，能使α-H活化。但羧基的致活作 用比羰基小得多，必须在碘、硫或红磷等催化剂存 在下α-H才能被卤原子取代。
医学有机化学--第八章羧酸及其衍生物
O O
180℃
O +H O 2
3、酯的生成
C6H5CH2CH2CH2COOH
H2SO4 回流
+ CH3CH2OH
+ H2O
C6H5CH2CH2CH2COOC2H5
羧酸与伯醇和绝大多数仲醇反应生成酯时，醇脱氢，羧 酸脱羟基。
O C O C
=
=
R OH + H
O C
18
O
R'
H
+
18
第八章
羧酸及其衍生物
（Carboxylic acid and
carboxylic acid derivatives ）
分子中含有羧基（－COOH）的有机物称为羧酸。 羧酸分子中羧基上的羟基被取代后的产物称为羧 酸衍生物。
第一节
羧 酸
一、羧酸的结构、分类和命名
(一)羧酸结构
O R C
R C
O
O H
O
O O O
COOH
+ SOCl2
O O O
+ SO2
+HCl
COCl
应用：药物合成
2.酸酐的生成 羧酸在脱水剂（P2O5）作用下 或加热， 羧基间失水生成酸酐。
O CH3 C OH
O + HO C CH3
P2O5
O CH3 C O
O C CH3 + H2O
具有五元环或六元环的酸酐，可由二元酸加热分子内 失水而得。
C CH3
+
H2O
2CH3COOH
O RC OR'
O
+ H2O
H+ 或OH
羧酸的化学知识点总结
羧酸的化学知识点总结一、羧酸的结构和命名1. 结构：羧酸分子的基本结构是一个含有羧基的碳原子。
羧基通常连接在碳原子上，并且与氢原子取代原子或它们的共轭基。
2. 命名：羧酸通过在化学名词前面加上“酸”字作为后缀来命名。
例如甲酸、乙酸、苹果酸、柠檬酸等。
二、羧酸的物理性质1. 溶解性：大多数羧酸在水中溶解度较高，因为羧基上的氧原子能够与水形成氢键。
2. 气味：许多羧酸具有特殊的气味，如乙酸的发酵味、醋酸的芳香味等。
3. 沸点和熔点：羧酸的沸点和熔点因其分子结构而异，但大多数羧酸的沸点和熔点都较高。
三、羧酸的化学性质1. 酸性：羧酸中的羧基是一个弱酸基，可以脱去氢离子形成阴离子，导致其呈现酸性。
羧酸越理想，pKa值越小，酸性越弱。
2. 反应性：羧酸能够与醇、胺等进行酯化、酰胺化等反应，形成酯、酰胺等不同种类的化合物。
3. 氧化还原反应：羧酸可以与氢气发生还原反应，生成醇和二氧化碳；也可以与醇发生酯化反应，生成酯。
四、羧酸的生物活性1. 蛋白质合成：氨基酸中的羧酸与胺基在蛋白质合成过程中发生缩合反应，形成多肽链。
2. 新陈代谢：某些羧酸在生物体内是重要的代谢产物，如醋酸作为能量物质参与有氧呼吸过程。
3. 药物作用：某些羧酸具有抗菌、抗炎、抗氧化等生物活性，被广泛应用于医药领域。
五、羧酸的应用1. 化妆品：果酸可促进皮肤代谢，被广泛用于美容产品中。
2. 食品饮料：柠檬酸、乙酸等常作为食品酸味剂使用。
3. 农业：乙酸、丙酸等可作为农药原料，用于制备杀虫剂、杀菌剂等。
总结：羧酸作为一类具有羧基的有机酸，在自然界和人造环境中广泛存在，并且具有重要的生物活性和化学性质。
它们不仅被广泛应用于医药、农业、食品和工业领域，还对理解生命的起源和进化具有重要意义。
随着对羧酸的深入研究，相信其在各个领域中的应用将会更加广泛。
羧酸的结构分类和命名
OH slow R C OH
HO R'
+
OH R C OH R'O+ H
- H+ O R C OR'
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OH + OH fast + R C OH2 R C OR' 消除 H 2O OR'
..
..
加成
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问题: 解释酯化反应的活性顺序
不同醇的酯化反应由易到难:
CH3OH ＞ CH3CH2OH ＞ (CH3)2CH-OH ＞ (CH3)3C-OH
不同酸的酯化反应由易到难:
HCO2H ＞ CH3CO2H ＞ (CH3)2CHCO2H ＞ (CH3)3CCO2H
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4．酰胺的生成
羧酸与氨(或胺)反应首先形成铵盐, 然后加热脱水得到酰胺 (amide)。
RCOOH
O NH3 R-C-O-NH4+
△
-H2O △
O R-C—N H2
酰胺键
COOH
浓H2SO4
乙酸乙酯
O O H2SO4 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。
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伯醇、仲醇与羧酸的酯化反应，通常 是按酸脱羟基醇脱氢的方式生成酯。 O O CH3-C—OH + H O18-C2H5 CH3-C—O18-C2H5 + HO-H
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(三) 羧酸的命名
脂肪族和芳香族羧酸均以脂肪酸作母体命名。
第10章羧酸
总结： 芳香羧酸的酸性
取代基具有吸电子共轭效应时，酸性强弱顺序为： 邻 > 对 > 间
取代基具有给电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：
邻 > 间 > 对 具体分析： 邻 位（诱导、共轭、场、氢键效应、空间效应 均要考虑。）
对 位（诱导很小、共轭为主。）
间 位（诱导为主、共轭很小。）
二、羧基中羟基的取代反应——羧酸 衍生物的生成
O R C OH
生成酰卤 生成酸酐 生成酯 生成酰胺
O R C L
O
1、生成酰卤(acyl halide ) R C X O PCl3 R C Cl + H3PO3 bp:200℃ O O PCl5 R C Cl + POCl3 + HCl R C OH
ClCH2COOH 2.86
BrCH2COOH 2.89
ICH2COOH
3.16
（2）供电子诱导效应使酸性减弱
• CH3COOH > CH3CH2COOH > (CH3)3CCOOH pKa： 4.76 4.87 5.05
（3）吸电子基增多酸性增强
ClCH2COOH>Cl2CHCOOH>Cl3CCOOH pKa： 2.86 1.29 0.65
O CH3C-OH + H-O (CH2)5CH3 CH3 H O CH3C-O (CH2)5CH3 CH3 H
H+
R
构型不变
R
酯化反应的机理
*（1） 加成--消除机理
O CH3C-OH
+
双分子反应一 步活化能较高
H+
OH
第十二章 羧酸
此性质可用于醇、酚、酸的鉴别和分离，不溶于 水的羧酸既溶于NaOH也溶于NaHCO3，不溶于水的酚 能溶于NaOH不溶于NaHCO3，不溶于水的醇既不溶于 NaOH也溶于NaHCO3。 RCOOH + NH4OH RCOONH4 + H2O 高级脂肪酸高级脂肪酸的钠、钾盐是肥皂的主 要成分，高级脂肪酸的铵盐是雪花膏的主要成分， 镁盐可用于医药工业，钙盐用于油墨工业。
影响羧酸酸性的因素： 影响羧酸酸性的因素复杂，这里主要讨论电 子效应和空间效应。 1． 电子效应对酸性的影响 1）诱导效应 1°吸电子诱导效应使酸性增强。 FCH2COOH > ClCH2COOH > BrCH2COOH > ICH2COOH > CH3COOH pKa值 2.66 2.86 2.89 3.16 4.76 2°供电子诱导效应使酸性减弱。 CH3COOH > CH3CH2COOH > (CH3)3CCOOH pKa值 4.76 4.87 5.05
3°吸电子基增多酸性增强。 ClCH2COOH < Cl2CHCOOH < Cl3CCOOH pKa值 2.86 1.29 0.65 4°取代基的位置距羧基越远，酸性越小。
2) 共轭效应 当能与基团共轭时,则酸性增强，例如： CH3COOH Ph-COOH pKa值 4.76 4.20
2．取代基位置对苯甲酸酸性的影响 取代苯甲酸的酸性与取代基的位置、共轭效 应与诱导效应的同时存在和影响有关，还有场效 应的影响，情况比较复杂。 可大致归纳如下： a 邻位取代基（氨基除外）都使苯甲酸的酸 性增强（位阻作用破坏了羧基与苯环的共轭）。 b 间位取代基使其酸性增强。 c 对位上是第一类定位基时，酸性减弱；是 第二类定位基时，酸性增强。见P7表12-3。
羧酸的化学性质
COOH 5 CO + 2 K O4 M + H 3 H 2 n S 4O OK 2 S 4 + 2 O M4 n + 1 C S 2 0 + O 8 O H 2 O
5.丁烯二酸
H C
HOOC
H
H
C
C
COOH HOOC
COOH
C H
顺丁烯二酸 （马来酸或失水苹果酸）
反丁烯二酸 （延胡索酸或富马酸）
C 3H CC HC HOLO i 4H A C 3 l H C HC HH C 2 O HH
LiAlH4可还原-COOH、C=O；NaBH4只还原C=O；二者均不能还原C=C、碳碳三键
练习题
1、
COOH CH3 CH
△
COOH
2、 CH3 CHCH2COOHBa(O2H) CH2CH2COOH
3、
4 NH3
+
CO
2
3
-
+
2 Ag
+
2 H2O
CO2 +H2O
H COOHH2S4O CO+H2O
2.乙酸 3.过氧乙酸 4.乙二酸
O CH3COOH
乙二酸是二元羧酸中酸性最强的一个，其钙盐溶解度极小，可用于Ca2+的分析和测定。乙 二酸还可以和许多金属离子形成配合物，且形成的配合物溶于水，因此能除去铁锈及衣物上的 蓝墨水痕迹。乙二酸受热可发生脱羧反应，在浓硫酸存在下加热可同时发生脱羧、脱水反应。 乙二酸可以还原高锰酸钾，可用作标定高锰酸钾的基准物质。
CH3
CH3 CH3
3- 甲 基 丁 酸 或 β-甲基丁酸
2，3-二甲基丁酸
CH3 CH CH COOH
有机化学(第二版)第十二章 羧酸及其衍生物
CH2=CHOCOC2H5
丙二酸二乙酯
醋酸乙烯酯
12.9 羧酸衍生物的化学性质 12.
一、羧酸衍生物的亲核取代反应 • 加成-消除历程：
O 1) R C L O
+
Nu
R C Nu L 亲 亲亲 亲
O 2) R C Nu L:-X,-OCOR,-OR,-NH 2 L R
O C OH HO
O C
O C OH
pKa
4.76
3.75
1.23
2、α-H卤代
• 赫尔－乌尔哈－泽林斯基反应
Br2/P
Br CH2COOH CH2COOH Cl
CH3COOH
Cl2/S
CN
NaCN
CN
H+/H 2 O
RCHCOOH X
① OH
+
-
RCHCOONa OH RCHCOONa RCHCOONa NH 2
②羧酸氯化水解
RCH2COOH Cl2 P RCHCOOH Cl OH .H2O RCHCOOH OH
2、β-羟基酸
• ① 通过次卤酸(p.55)
OH
HOCl
OH Cl
NaCN
OH
R
R
R
CN
1) NaOH
2) H
+
R
COOH
② Reformasky反应
Zn+BrCH2COOC2H5 RCHCH2COOC2H5 OZnBr 无 RCHO ZnBrCH2COOC2H5 .H2O RCHCH2COOH OH
.H2O H
+
三、化学性质
1、酸性
有机化学第9章 羧酸
芳香酸: 较易
COONa
Cu, △
喹啉
NO2
COONa NO2
△
NO2
NO2
H2O NO2 NO2
（七） 二元羧酸特有反应
乙二酸、丙二酸——脱羧
丁二酸、戊二酸——分子内失水，酸酐
己二酸、庚二酸——失水、脱羧 ，环酮
α-H的取代反应
H O C C O
加氢还原
H
酸性 亲核取代 脱羧反应
四.羧酸的来源和制备 （一）氧化法 1.烃氧化
沸点比较
乙酸 丙醇 丁烷 b.p./℃ 118 97 0.5
O R C O H O H O C R
双分子缔合的二聚体
High B.P
O
OH O
bp (1 atm)
31°C
80°C
OH 99°C 141°C
hydrogen bonding
Dimers
O CH —— Soluble in Water
种类
FCH2COOH
ClCH2COOH
BrCH2COOH
数目 强
Cl3COOH
Cl2CHCOOH
ClCH2COOH
ICH2COOH
CH3CH2COOH
弱
CH3COOH
远近
CH3CH2CHClCOOH
CH3CHClCH2COOH
CH2ClCH2CH2COOH
强
CH3CH2CH2COOH
弱
（三）羧基上羟基的取代反应
C O H
醇中C-O单键键长为1.43Å
O H C O
O H C O
-
1.27Å
α-H的取代反应
H O C C O
加氢还原
(一)羧酸的分类和命名重点
对苯二甲酸
C O O H
柠檬酸
p-Phthalic acid
Citric acid
(2)命名
(甲)俗名
HCOOH CH3COOH C H 3C H 2C H 2C O O H
甲酸 乙酸
丁酸
蚁酸 醋酸
酪酸
C H 3 (C H 2 )10 C O O H 月桂酸 Lauric acid
C H 3 (C H 2 )12 C O O H 豆蔻酸 Palmitic acid
利用羧酸的酸性和羧酸盐的性质，可把羧酸与中 性 或碱性化合物分开.
(丙)影响酸性的因素
羧酸酸性取决于分子的结构，任何使羧酸根 负离子稳定的因素将增加其酸性，反之酸性 减弱。主要讨论诱导效应的影响：
诱导效应的表示
X ←CR3
- I 效应
H CR3 标准
X的电负性大 于H，吸电子
Y→CR3
+ I 效应
O Ar C OH
1700～ 1680cm -1
正癸酸的红外光谱
(乙)核磁共振谱 羧基中的质子: 由于氢键缔合的去屏蔽作用, 吸收峰出现在很远的低场.
RCH2COOH δ H =10.5～13
α-碳上的质子: 由于羧基的吸电作用,吸收峰向
低场位移.
RCH2COOH R2CHCOOH
δ H =2～2.6
Cl
4.52
4.82
供电基:
CH3
HCOOHCH3 COOHCH3CH2COOHCH3 C COOH
pKa 3.75
4.75
4.87
CH3
5.07
二元酸: 有两个解离常数 pKa1＜pKa2
pKa1=2.9
H O O C C H 2C O O H
羧酸的分类和命名
第4页，共28页。
γ βα
CH3-CH-CH2-COOH 4 3 CH32 1
3-甲基丁酸 (β-甲基丁酸)
4 3CH32 1 CH3-CH-CH-CH 2-COOH
5CH CH3
6CH3
3，4，5-三 甲基己酸
CH3-(CH2)14-COOH
第14页，共28页。
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
第15页，共28页。
(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 + H2O
R-COOH + NaOH
R-COO- + H3O+
R-COONa + H2O
第16页，共28页。
生成环酮。
O CH2 CH2 C OH
CH2 CH2 C OH O
己二酸
Ba(OH)2 △
CH2 CH2 C O + CO2↑ + H2O
CH2 CH2
环戊酮
O
CH2 CH2 C OH CH2
CH2 CH2 C OH O
庚二酸
Ba(OH)2 △
CH2 CH2
CH2
C O + CO2↑ + H2O
CH2 CH2
第22页，共28页。
R CH2 COOH + Cl2
R CH COOH + Cl2 Cl
p R CH COOH + HCl Cl
α-卤代酸
第9章 羧酸及其衍生物
分 子 量： 46 沸点(0C)： 78
O....H R C O
O C R
H.... O
羧酸的沸点高于分子量相当的醇是因为它能够 形成分子间的双氢键缔合体。
三、羧酸的化学性质
还原反应
O
脱羧反应
RCCOH H
酸性
羧羟基被取代（加成.消除）的反应 (羧酸转化为其衍生物的反应） α-H被取 代的反应 羧酸主要的化学性质
5、α-H卤代反应 羧酸的α-H的活泼性不及醛酮的强，卤代 时需用红磷作催化剂。
烷氧断裂
（3）生成酯（esterification） 酯化机理1：加成～消除反应历程
O R C OH OH H R C OH
(1)
OH R'OH R C OH O R' H
(2) 质子转移
Yang 盐
质子化的醇
OH R C OH2 O R' (3) -H2O OH R C OR' (4) O -H R C OR' (5)
1、羧酸的酸性与成盐 二元羧酸的酸性强弱排序：
草酸 、己二酸、丁二酸、丙二酸、戊二酸
草酸 ＞丙二酸＞丁二酸＞戊二酸＞己二酸 应用： 用于鉴别羧酸 用于分离提纯非水溶性羧酸 增加药物水溶性 如青霉素、氨苄青霉素转变成其钠盐和钾盐后，水 溶性增大，便于临床使用。 用于生产肥皂 如C12～ C18脂肪酸的钠盐可用作肥皂
HOOC H C =C
propanedioic acid
COOH H HOOC H
butanedioic acid
C =C H COOH
顺丁烯二酸 (马来酸)
反丁烯二酸 (富马酸)
cis-butenedioic acid
trans-butenedioic acid
羧酸的结构与命名
俗名 系统名
O CCC C C C
OH
6 5432 1
例如：
CH2=CH-COOH
4
3
21
CH3-CH=CH-COOH
丙烯酸（败脂酸）
CH3
2-丁烯酸（巴豆酸）
CH3-CH-CH-COOH
CH3
俗称：,-二甲基丁酸 (,-二甲基酪酸) 系统名称: 2,3-二甲基丁酸
• 脂肪族二元羧酸的命名
CH2COOH
CH2COOH
CH=CHCOOH
3-苯丙烯酸
苯乙酸（苯醋酸） （-苯丙烯酸，肉桂酸）
-萘乙酸
2. 羧基直接与苯环相连——苯甲酸作为母体
COOH
COOH
苯甲酸（安息香酸）
CH3
对甲苯甲酸
羧酸及其衍生物
（一）羧酸
1 羧酸的结构、分类和命名
1.1 羧酸的结构 ——羧酸的分子中都含有羧基官能团:
酰基
O
σ
羧基
R σ C σ OH
• 羧基中的碳原子是SP2杂化，三个键在一个平面上。 • 碳原子的一个P轨道与氧原子的P轨道形成键。
p-共轭
sp2杂化
2
1.2 羧酸的分类和命名 (1) 分类
按烃基骨架分类
• 选择分子中含有两个羰基的碳原子在内的最长碳链 作主链,称为某二酸.
C
乙二酸（草酸）
H
COOH
CC
HOOC
H
富马酸
(反丁烯二酸）
丙二酸（胡萝卜酸）
H
H
CC
HOOC
COOH
马来酸
(顺丁烯二酸）
• 芳香族羧酸的命名 1. 羧基与苯环支链相连——脂肪酸作为母体
脂肪族羧酸 芳香族羧酸 脂环族羧酸
羧酸及其衍生物
羧酸及其衍生物第一节羧酸由烃基(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: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═CHCOOH2-丁烯酸2,3-二甲基戊酸α-丁烯酸(巴豆酸)芳香族羧酸和脂环族羧酸,可把芳环和脂环作为取代基来命名.例如:对甲基环已基乙酸3-苯丙烯酸(肉桂酸) 4-甲基-3-(2-萘)丙酸命名脂肪族二元羧酸时,则应选择包含两个羧基的最长碳链作主链,叫某二酸.如:邻-苯二甲酸正丙基丙二酸二,羧酸的制法1,氧化法高级脂肪烃(如石蜡)在加热至120℃-150℃和催化剂存在的条件下通入空气,可被氧化生成多种脂肪酸的混合物.RCH2CH2R1 RCOOH + R1COOH伯醇氧化成醛,醛易氧化成羧酸,因此伯醇可作为氧化法制羧酸的原料.含α-氢的烷基苯用高锰酸钾氧化时,产物均为苯甲酸.例如:2,格氏试剂合成法格氏试剂与二氧化碳反应,再将产物用酸水解可制得相应的羧酸.例如:RMgX + CO2 RCOOMgX RCOOH腈水解法在酸或碱的催化下,腈水解可制得羧酸.RCN + H2O + HCl RCOOH + NH4ClRCN + 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.2,沸点羧酸的沸点比分子量相近的醇还高.这是由于羧酸分子间可以形成两个氢键而缔合成较稳定的二聚体.3,水溶性羧酸分子可与水形成氢键,所以低级羧酸能与水混溶,随着分子量的增加,非极性的烃基愈来愈大,使羧酸的溶解度逐渐减小,6个碳原子以上的羧酸则难溶于水而易溶于有机溶剂.化学性质1,酸性羧酸具有酸性,因为羧基能离解出氢离子.RCOOH RCOO- + H+因此,羧酸能与氢氧化钠反应生成羧酸盐和水.RCOOH + NaOH RCOONa + H2O羧酸的酸性比苯酚和碳酸的酸性强,因此羧酸能与碳酸钠,碳酸氢钠反应生成羧酸盐.RCOOH + NaHCO3(Na2CO3) RCOONa + H2O + CO2↑但羧酸的酸性比无机酸弱,所以在羧酸盐中加入无机酸时,羧酸又游离出来.利用这一性质,不仅可以鉴别羧酸和苯酚,还可以用来分离提纯有关化合物.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pKa 0.028 1.29 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.对硝基苯甲酸对氯苯甲酸对甲氧基苯甲酸对甲基苯甲酸pKa 3.42 3.97 4.47 4.382,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.RCOOH + PCl3(PCl5 SOCl2) RCOCl②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 RCOOOCR③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.RCOOH + R1OH RCOOR1 + H2O酯化反应可按两种方式进行:RCOOH + HOR1 RCOOR1 + H2O (1)RCOOH + HOR1 RCOOR1 + 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 + NH3 RCOONH4 RCONH23,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 + Cl2 CH2ClCOOH CHCl2COOH CCl3COOH还原反应羧酸在一般情况下,和大多数还原剂不反应,但能被强还原剂—氢化锂铝还原成醇.用氢化铝锂还原羧酸时,不但产率高,而且分子中的碳碳不饱和键不受影响,只还原羧基而生成不饱和醇.例如: RCH2CH═CHCOOH RCH2CH═CHCH2OH5,脱羧反应羧酸分子脱去羧基放出二氧化碳的反应叫脱羧反应.例如,低级羧酸的钠盐及芳香族羧酸的钠盐在碱石灰(NaOH-CaO)存在下加热,可脱羧生成烃.CH3COONa CH4 + 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↑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.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.利用草酸的还原性,还可将其用作漂白剂和除锈剂.5,已二酸为白色电晶体,溶于乙醇,微溶于水和乙醚.已二酸和已二胺发生聚合反应,生成聚酰胺(尼龙-66).羧酸衍生物一,分类和命名重要的羧酸衍生物有酰卤,酸酐,酯和酰胺.1,酰卤和酰胺酰卤和酰胺的命名由酰基名称加卤素原子或胺.酰基:羧酸分子从形式上去掉一个氢原子以后所乘余的部分.某酸所形成的酰基叫某酰基.例如:某酰基乙酰氯乙酰胺N-甲基乙酰胺2,酸酐某酸所形成的酸酐叫\"某酸酐\".如:乙酐(醋酐) 乙丙酐丁二酸酐邻-苯二甲酸酐酯酯的命名为\"某酸某酯\".如:CH3CH2COOCH3 丙酸甲酯(CH3)2C═CHCH2COOCH2CH3 4-甲基-3-戊烯酸乙酯苯甲酸甲酯苯甲酸苄酯HOOC—COOCH2CH3 乙二酸氢乙酯CH3CH2OOC—CH2—COOCH2CH3 丙二酸二乙酯二,物理性质酰氯大多数是具有强烈刺激性气味的无色液体或低熔点固体.低级酸酐是具有刺激性气味的无色液体,高级酸酐为无色无味的固体.酸酐难溶于水而溶于有机溶剂.低级酯是具有水果香味的无色液体.酯的相对密度比水小,难溶于水而易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂.三,化学性质1,水解四种羧酸衍生物化学性质相似,主要表现在它们都能水解,生成相应的羧酸.RCOCl HClRCOOOCR1 R1COOHRCOOR1 + H2O RCOOH + R1OHRCONH2 NH3水解反应进行的难易次序为:酰氯> 酸酐> 酯> 酰胺例如,乙酰氯与水发生猛烈的放热反应;乙酐易与热水反应;酯的水解在没有催化剂存在时进行得很慢;而酰胺的水解常常要在酸或碱的催化下,经长时间的回流才以完成.2,醇解和氨解酰氯,酸酐和酯都能与醇作用生成酯.RCOCl HClRCOOOR1 + HOR2 RCOOR2 + R1COOHRCOOR1 R1OH酰氯,酸酐和酯都能与氨作用,生成酰胺.RCOCl HClRCOOOR1 + NH3 RCONH2 + R1COOHRCOOR1 R1OH四,重要的羧酸衍生物1,乙酰氯:是一种在空气中发烟的无色液体,有窒息性的刺鼻气味.能与乙醚,氯仿,冰醋酸,苯和汽油混溶.2,乙酐:又名醋(酸)酐,为无色有极强醋酸气味的液体,溶于乙醚,苯和氯仿.3,顺丁烯二酸酐:又称马来酸酐和失水苹果酸酐.为无色结晶性粉末,有强烈的刺激性气味,易升华,溶于乙醇,乙醚和丙酮,难溶于石油醚和四氯化碳.4,乙酸乙酯:为无色可燃性的液体,有水果香味,微溶于水,溶于乙醇,乙醚和氯仿等有机溶剂.5,甲基丙烯酸甲酯:为无色液体,其在引发剂存在下,聚合成无色透明的化合物,俗称有机玻璃.6,丙二酸二乙酯及其在有机合成中的应用:丙二酸二乙酯,简称丙二酸酯,为无色有香味的液体,微溶于水,易溶于乙醇,乙醚等有机溶剂.常用下面的方法来制取丙二酸酯:CH2ClCOONa CH2CNCOONa + C2H5OH C2H5OOCCH2COOC2H5由于丙二酸酯分子中亚甲基上的氢原子受相邻两个酯基的影响,比较活泼,其能在乙醇化钠的催化下与卤代烃或酰氯反应,生成一元取代丙二酸酯和二元取代丙二酸酯.烃基或酰基取代两二酸酯经碱性水解,酸化和脱羧后,可制得相应的羧酸.这是合成各种类型羧酸的重要方法,称为丙二酯酯合成法.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.第一节羟基酸一,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:CH3CHOHCOOH 2-羟基丙酸(乳酸)HOOCCH2CHOHCOOH 羟基丁二酸(苹果酸)HOOCCHOHCHOHCOOH 2,3-二羟基丁二酸(洒石酸)2-羟基苯甲酸(水杨酸)3,4,5-三羟基苯甲酸(没食子酸)二,醇酸的性质1,物理性质醇酸一般为结晶的固体或粘稠的液体.由于羟基和羧基都以且慢水形成氢键,所以醇酸在水中的溶解度比相应的醇或羧酸都大,低级的醇酸可与水混溶.2,化学性质醇酸既具有醇和羧酸的一般性质,如醇羟基可以氧化,酰化,酯化;羧基可以成盐,成酯等,又由于羟基和羧基的相互影响,而具有一些特殊的性质.(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 CH3CH2COOHpKa 3.87 4.51 4.882,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.RCHOHCOH RCHO + 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.RCH2COOH RCHBrCOOH RCHOHCOOH RCHO + HCOOH3,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.RCHOHCH2COOH RCH═CHCOOH + H2O③γ-和δ-醇酸生成物内酯:γ-和δ-醇酸在室温时分子内的羟基和羧基就自动脱去一分子水,生成稳定的γ-和δ-内酯.④羟基与羧基相隔5个或5个以上碳原子的醇酸受热,发生多分子间的脱水,生成链状的聚酯.三,酚酸的性质(1)物理性质酚酸大多数为晶体,有的微溶于水(如水杨酸),有的易溶于水(如没食子酸).(2)化学性质羟基处于邻或对位的酚酸,对热不稳定,当加热至熔点以上时,则脱去羧基生成相应的酚.+ CO2↑+ CO2↑四,重要的羟基酸1,乳酸:为无色粘稠液体,有很强的吸湿性和酸味,溶于水,乙醇,甘油和乙醚,不溶于氯仿和油脂.2,β-羟基丁酸:是吸湿性很强的无色晶体,一般为糖浆状粘稠液体,易溶于水,乙醇及乙醚,不溶于苯.3,苹果酸:为针状结晶,易溶于水和乙醇,微溶于乙醚.苹果酸在酶的催化下生成草酰乙酸.苹果酸在食品工业中用作酸味剂.4,洒石酸:是透明棱形晶体,有很强的酸味,易溶于水.洒石酸常用于配制饮料,洒石酸钾钠用于配制斐林试剂.5,柠檬酸:为无色结晶,含一分子结晶水,易溶于水,乙醇和乙醚,有强酸味.柠檬酸常用于配制清凉饮料和作糖果的调味剂,也是制药工业的重要原料.6,水杨酸:为无色针状结晶,微溶于冷水,易溶于乙醇,乙醚和热水.它具有酚和羧酸的一般性质,如易被氧化,遇三氯化铁显紫红色,酸性比苯甲酸强等.7,乙酰水杨酸:俗称\"阿司匹林\",为白色针状晶体.它可用水杨酸和乙酐在少量浓硫酸存在下制得.乙酰水杨酸具有解热镇痛作用,是常用的解热镇痛药.乙酰水杨酸分子中中无游离的酚羟基,故其纯品与三氯化铁不显色,但在潮湿的空气中,其易水解为水杨酸和乙酸,因此应密闭于干燥处贮存.8,没食子酸:又称五倍子酸.纯粹的没食子酸为白色结晶性粉末,能溶于水,乙醇和乙醚.没食子酸有较强还原性,极易被氧化,露置在空气中能迅速氧化呈暗褐色,可用作抗氧剂的影像显影剂.没食子酸与三氯化铁产生蓝黑色沉淀,可用来制造墨水.第二节羰基酸一,分类和命名分子中既含有羰基又含有羧基的化合物称为羰基酸.根据所含的是醛基还是酮基,将其分为醛酸和酮酸.羰基酸的命名与醇酸相似,也是以羧酸为母体,羰基的位次用阿拉伯数字或用希腊字母表示.如:OHC—COOH CH3COCOOH CH3COCH2COOH乙醛酸丙酮酸3-丁酮酸(β-丁酮酸)二,化学性质酮酸具有酮和羧酸的一般性质,如与氢或亚硫酸氢钠加成,与羟胺生成肟,成盐和酰化等.由于两种官能团的相互影响,α-酮酸和β-酮酸又有一些特殊的性质.(一)α-酮酸的性质1,脱羧和脱羰反应在α-酮酸分子中,羰基与羧基直接相连,由于羰基和羧基的氧原子都具有较强的吸电子能力,使羰基碳与羧基碳原子之间的电子云密度降低,所以碳碳键容易断裂,在一定条件下可发生脱羧和脱羰反应.α-酮酸与稀硫酸或浓硫酸共热,分别发生脱羧和脱羰反应生成醛或羧酸.RCOCOOH + 稀H2SO4 RCHO + CO2↑RCOCOOH + 浓H2SO4 RCOOH + CO↑2,氧化反应α-酮酸很容易被氧化,托伦试剂就能其氧化成羧酸和二氧化碳.RCOCOOH + *Ag(NH3)2++ RCOONH4 + Ag↓(二)β-酮酸的性质在β-酮酸分子中,由于羰基和羧基的吸电子诱导效应的影响,使α-位的亚甲基碳原子电子云密度降低.因此亚甲基与相邻两个碳原子间的键容易断裂,在不同的反应条件下,能发生酮式和酸式分解反应.1,酮式分解β-酮酸在高于室温的情况下,即脱去羧基生成酮.称为酮式分解.RCOCH2COOH RCOCH3 + CO2↑2,酸式分解β-酮酸与浓碱共热时,α-和β-碳原子间的键发生断裂,生成两分子羧酸盐.称为酸式分解.RCOCH2COOH + 40℅NaOH RCOONa + CH3COONa三,乙酰乙酸乙酯及酮式-烯醇式互变异构现象1,乙酰乙酸乙酯的制备在醇钠的催化作用下,两分子乙酸乙酯脱去一分子乙醇生成乙酰乙酸乙酯,此反应称为克莱森酯缩合反应.2CH3COOC2H5 CH3COCH2COOC2H5 + C2H5OH2,酮式-烯醇式互变异构现象乙酰乙酸乙酯能与羰基试剂如羟按,苯肼反应生成肟,苯腙等,能与氢氰酸,亚硫酸氢钠等发生加成反应.由此,证明它具有酮的结构.另外,乙酰乙酸乙酯还能与金属钠作用放出氢气,能使溴的四氯化碳溶液褪色,与三氯化铁作用产生紫红色.由此,又证明它也具有烯醇式的结构.这种现象的产生是因为乙酰乙酸乙酯室温下通常是由酮式和烯醇式两种异构体共同组成的混合物,它们之间在不断地相互转变,并以一定比例呈动态平衡.像这样两种异构体之间所发生的一种可逆异构化现象,叫做互变异构现象.乙酰乙酸乙酯分子中烯醇式异构体存在的比例较一般羰基化合物要高的原因,是由于其分子中的亚甲基氢受羰基和酯基的吸电子诱导效应的影响酸性较强,容易以质子形式解离.形成的碳负离子与羰基和酯基共轭,发生电子离域而比较稳定.当H+与羰基氧结合时,就形成烯醇式异构体.此外,还由于烯醇式异构体能形成六元环的分子内氢键,以及其分子中共轭体系的存在,更加强了它稳定性. 3,分解反应(1)酮式分解乙酰乙酸乙酯在稀碱溶液中加热,可发生水解反应,经酸化后,生成β-丁酮酸.β-丁酮酸不稳定,失去二氧化碳生成丙酮.(2)酸式分解乙酰乙酸乙酯与浓碱共热时,生成两分子乙酸盐,经酸化后得到两分子乙酸.4,在合成上的应用乙酰乙酸乙酯亚甲基上的氢原子很活泼,与醇钠等强碱作用时,生成乙酰乙酸乙酯的钠盐,再与活泼的卤烃或酰卤作用,生成乙酰乙酸乙酯的一烃基,二烃基或酰基衍生物.+ RCOX乙酰乙酸乙酯的钠盐还可与卤代酸酯,卤代丙酮等反应,引入相应的酯基和羰基.乙酰乙酸乙酯的一烃基,二烃基或酰基衍生物,再进行酮式分解或酸式分解反应,可以制取甲基酮,二酮,一元羧酸,二元羧酸,酮酸等化合物.四,重要的羰基酸1,乙醛酸:为无色糖浆状液体,易溶于水.2,丙酮酸:为无色有刺激性气味的液体,可与水混溶,酸性比丙酮和乳酸都强.3,β-丁酮酸:又称乙酰乙酸,是无色粘稠液体,酸性比丁酸和β-羟基丁酸强,可与水或乙醇混溶.临床上把β-丁酮酸,β-羟基丁酸和丙酮三者总称为酮体.酮体是脂肪酸在人体内不能完全氧化成二氧化碳和水的中间产物,大量存在于糖化酶尿病患者的血液和尿中,使血液的酸度增加,发生酸中毒,严重时引起患者昏迷或死亡.4,α-酮丁二酸:又称草酰乙酸,为晶体,能溶于水,在水溶液中产生互变异构,生成α-羟基丁烯二酸,其水溶液与三氯化铁反应显红色.α-酮丁二酸具有二元羧酸和酮的一般反应.如能成盐,成酯,成酰胺,与2,4-二硝基苯肼作用生成2,4-二硝基苯腙等.立体化学基础按结构不同,同分异构现象分为两大类.一类是由于分子中原子或原子团的连接次序不同而产生的异构,称为构造异构.构造异构包括碳链异构,官能团异构,位置异构及互变异构等.另一类是由于分子中原子或原子团在空间的排列位置不同而引起的异构,称为立体异构.立体异构包括顺反异构,对映异构和构象异构.。
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O (CH3)3CCH2CCH3
1, Br2, 2, H,
NaOH H2O
O (CH3)3CCH2COH
89%
（2）氰水解 氰水解是合成羧酸的重要方法之一.
CH3 H2O, H2SO4 CN
CH3 COOH
80-90%
(
RX NaCN
1º, 2°)
H+ or HORCN H2O
RCOOH
注意:
CH3 CH3 C Br
CH3CHCH2COOH
3-环戊基丁酸
(二）羧酸的制法
（1）氧化 法 （甲）烃氧化
CH3CH2CH2CH3
O2, 醋酸钴 90-100oC, 1.01-5.47MPa
CH3COOH + HCOOH + CH3CH2COOH + CO2 + CO
(57%)
(1-2%)
(2-3%)
(17%)
CH3
+
3 2
～1760cm-1 ～ 1710 cm-1
O
O
C 伸缩振动 C C C OH ～1720cm-1 1715～1690cm-1
O Ar C OH
1700～1680cm-1
正癸酸的红外光谱
(乙)核磁共振谱 羧基中的质子: 由于氢键缔合的去屏蔽作用, 吸收峰出现在很远的低场.
RCH2COOH
δ =10.5～13 H
α-碳上的质子: 由于羧基的吸电作用,吸收峰向
低场位移.
RCH2COOH R2CHCOOH
δ H =2～2.6
异丁酸的核磁共振谱
(四)羧酸的化学性质 O
羧酸的官能团是
C OH
由 C=O 和 O-H 直接相连而成跟据羧酸分子结 构的特点,羧酸可在以下四个部位发生反应:
2-butenoic acid
脂环族羧酸
芳香族羧酸 杂环族羧酸
COOH
COOH O COOH
环戊烷甲酸
苯甲酸
2-呋喃甲酸
Cyclopentyl carboxylic acid
Benzoic acid
2-furanyl carboxylic acid
(乙) 按分子中羧基的数目
CH3CH2COOH HOOCCOOH HOOCCH2CH2CHCOOH
第十四章 羧酸
(一)羧酸的分类和命名 (二)羧酸的制法 (三)羧酸的物理性质 (四)羧酸的化学性质 (五)羟基酸
制作 杨学茹
羧酸：分子中含有羧基（COOH)的化合物.
(一)羧酸的分类和命名
(1)分类
(甲)按羧基所连烃基的碳架
脂肪族 羧酸
CH3COOH
乙酸
CH3CH CHCOOH
2-丁烯酸
Acetic acid
甲酸 乙酸
丁酸
蚁酸 醋酸
酪酸
CH3(CH2)10COOH 月桂酸 Lauric acid
CH3(CH2)12COOH 豆蔻酸 Palmitic acid
CH3(CH2)14COOH 棕榈酸 Palmitic acid
CH3(CH2)16COOH 硬脂酸 Stearic acid
CH3(CH2)7
C
C
Propanoic acid 草酸 Oxalic acid
NH2
谷氨酸
Ethanedioic acid Glutamic acid
HOOC
COOH
OH HOOCCH2 C CH2COOH
对苯二甲酸
COOH
柠檬酸
p-Phthalic acid
Citric acid
(2)命名
(甲)俗名
HCOOH CH3COOH CH3CH2CH2COOH
46 100.7 ℃
CH3CH2CH2OH
60 97.4℃
CH 3CO OH
60 117.9
(2)波谱性质
(甲)红外光谱
羧酸的官能团是羧基,故有羰基和羟基的特征吸收. 羧酸 的红外特征吸收
羧酸状态 振动类型
单体
二聚体
O H 伸缩振动 3560～3600cm-1
3000～ 2500cm-1
O R C OH
MgBr ①CO2 ②H2O,H+
COOH 85%
(4）酚酸合成—Kolbe-Schmidt反应
ONa
OH
150-160oC CO2 0.5MPa
COONa H2O, H
OH COOH
90%
OK
180-190oC CO2 2.02MPa
OH H H2O
COOK
OH COOH
（三）羧酸的物理性质
（1）一般物性：
43 2 1
BrCH2CH2CH2COOH
18
12 10
CH3(CH2)5CHCH2CH
9
1
CH(CH2)7COOH
5 CH2
43 CCH
21 CHCOOH
HO
CH2CH2CH2CH3
4-溴丁酸
12-羟基-9-十八碳烯酸 4-丁基-2,4-戊二烯酸
HOOCCH CHCOOH CH3 CH2CH3
2-甲基-3-乙基丁二酸
O2
钴盐或锰盐
165oC, 0.88MPa
COOH + H2O
（乙）伯醇和醛氧化
(CH3)3C CH C(CH3)3 K2Cr2O7 , H2SO4
CH2OH
CH3CH2CHO +
1 2
O2
丙酸锰 0.1MPa,90%
(CH3)3C CH C(CH3)3 COOH
CH3CH2COOH
（丙）甲基酮氧化
(CH2)7COOH
油酸 Oleic acid
H
H
(乙)普通命名法
γβ α
CH3CH2CHCOOH CH3
- 甲基丁酸
αγβ α
ω
CH3CH2C CHCOOH HOCH2CH2CH2CH2COOH
CH3
-甲基- -戊稀酸 -羟基戊酸
（丙）系统命名法
(A)脂肪族羧酸
母体： 选含羧基的最长连续碳链,不饱和羧酸选含羧 基和不饱和键在内的最长连续碳链为主链.
NaCN CH3
CH3 C CH2
CH3
(3)Grignard试剂与CO2作用
是由卤代烃（1°、2°、3°卤代烷、烯丙基卤和芳基卤） 制备多一个碳原子羧酸很有效的方法。
Me3C MgCl + O C O
C(CH3)3 C O MgCl O
H2O, H (CH3)3CCOO H
79-80%
Br Mg Et2O
物态： C1～C9为液体,C10以上为固体. 气味 C1～C3有刺激性气味,C4～C9有与水互溶.
O HOH
OHO
RC
RC
CR
O H OH H
O HO
沸点 缔合成稳定的二聚体，比相应分子量的醇沸点高
例如:
CH3CH2OH
M
46
b.p. 78.5℃
HCOO H
HOOC
COOH
CC
H
H
(Z)-丁烯二酸
(B)含环羧酸 羧基与环相连:母体为芳烃(或脂环烃)名称+甲酸
COOH
对甲基苯甲酸
CH3
COOH
2,4-环戊二烯甲酸
COOH
反-1,2-环戊烷二甲酸
COOH
羧基与侧链相连:母体为脂肪酸.
CH CHCOOH
3-苯基丙烯酸
CH2COOH CH2COOH
1,2-苯二乙酸