羧酸羧酸衍生物取代酸

§17-1 羧 酸
官能团：
O C OH
饱和一元脂肪酸通式：CnH2nO2
分类
按羧基数目分
一元羧酸：CH3COOH
二元羧酸： COOH
COOH
多元羧酸：
COOH HO-C-COOH
COOH
命名
1. 系统命名法：[同“醛”（选主链，编号，命名）
例：
HOCH2CH2CHCH2COOH
Cl
5-羟基-3-氯戊酸
甲酸 乙醇 乙酸 丙醇
分子量
HCOOH
46
CH3CH2OH
46
CH3COOH
60
CH3CH2CH2OH 60
沸点/℃ 100 78.3 118 97.2
（3) 熔点
饱和一元酸的熔点随碳链的增长而升高， 显锯齿状变化，
即含偶数碳原子羧酸的熔点比前后两个 相邻的含奇数碳原子酸的熔点要高。
(4）水溶性
含有二个羧基的羧酸称为二元酸。
二、羧酸的性质
1. 物理性质：羧酸是极性分子 。 （1）物态
C1～C3 有酸味的无色液体
C4～C9 有腐败酸臭味的油状液体
C10 以上——蜡状固体，没有气味 芳香族羧酸（Ar-COOH）和脂肪族二元羧酸 为结晶的固体
（2） 沸点
液态脂肪酸以二聚体形式存在。 所以羧酸的沸点比相对分子质量相 当的醇高。
羧酸的俗名(根据酸的来源命名) 根据它们的天然来源而有其俗名。
甲酸最初是从一种蚂蚁中得到，故称蚁酸 乙酸存在于食醋中，因而又称醋酸
一元酸
系统命名
Leabharlann Baidu
普通(俗名)命名
HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH CH3CH2CH2COOH CH3(CH2)14COOH CH3(CH2)16COOH
反 （1）反应速率慢，需要强酸催化，且加热 应 （浓硫酸，对甲苯磺酸等） 特点：（2）反应的可逆性。（K较小）
增大产率：可减少生成物水（分水装置，带 水剂）；或增加反应物，改变醇酸摩尔比。
生成酰胺
O
RC OH + NH3
O R C O NH4+
O
+ RC NH2 H2 O
⑶ 脱羧反应
通式：
+ 或碱
BrCH2CH
CCH2CH2COOH C2H5
4-乙基-6-溴-4-己烯酸
COOH
环己基甲酸
2. 普通命名法 选主链：含羧基在内的最长碳链 编号：从羧基邻位碳原子开始，依次为 α,β,γ,δ（德尔塔） ,ε（艾普西龙）…ω
CH3CH2CHCH2COOH CH3
β-甲基戊酸
γ –环己基丁酸
CH2CH2CH2COOH
低级酸易溶于水。羧基是亲水基团易 与水形成氢键
O R-C
H -O H
O -H O -H
H H -O
H
高级羧酸随分子量增大( R↑) 而在水中的溶 解度减小。
2. 化学性质
羧酸和羧酸根的结构比较 两个碳氧键等长，完全离域。
两个碳氧 键不等长 ，部分离 域。
H0.125nm
Rα- C
C
O
..
SP2
H OH
0.136nm
O
RC O-
O
R-C
-
O
比醛酮（>C=O）键长（0.123nm）要长 键长平均化
比醇C-O键长（0.143nm）要短
羧酸根比较稳定，所以羧酸的氢 能解离而表现出酸性。
化学性质
• 酸性（p-π共轭，使O-H极性增大）
O R C ..
OH
• -OH的取代反应（酰化） • 还原 • 脱羧
• α-H的卤代
甲酸 乙酸 丙酸 丁酸 十六酸 十八酸
蚁酸 醋酸 初油酸 酪酸 软脂酸 硬脂酸
二元酸
系统命名
HOOCCOOH
乙二酸
HOOCCH2COOH HOOC(CH2)2COOH (Z)-HOOCCH=CHCOOH
丙二酸 丁二酸 顺丁烯二酸
(E)-HOOCCH=CHCOOH 反丁烯二酸
普通(俗名)命名 草酸 缩苹果酸 琥珀酸 马来酸 富马酸
ACH2COOH
ACH3 CO2
O
O
A为-COOH，-CN， CR，-NO2，-CX3， C C6H5-等吸电子基团时，脱羧反应相当容易进行。
⑷烃基中α-H的卤代
X
+ 少量 P
RCH2COOH X2
RCHCOOH
⑸还原
RCOOH LiAlH4 或 B2H6
RCH2OH
三、重要化合物
1.甲酸(HCOOH)
⑴ 羧基中氢原子的反应 ①酸性
能溶与水的羧酸在水溶液中可离解出 氢离子而呈酸性，使蓝色石蕊试纸变红。
O R C OH
O
R C O- + H+
大多数脂肪族一元羧酸的pKa值在4～5范 围内。芳香酸及二元酸的酸性强于一元脂肪族 羧酸；羧酸的酸性弱于无机强酸而强于碳酸 （pKa=6.38）和一般的酚（pKa≈10）。
R COOH + NaHCO3
R COONa + CO2 + H2O
羧酸的碱金属盐具有一般无机盐的性质， 加入强酸又可以使羧酸重新游离出来。
R COONa + HCl
应用：利用羧酸的酸性可以分离羧酸和不具酸性 的有机化合物，也可以用于羧酸的鉴别和精制。
CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O CH3COOH + NaHCO3 CH3COONa + CO2 + H2O
O RC OH
RCOX
酰卤
RCOOCOR 酸酐 RCOOR 酯 RCONH2 酰胺
生成酸酐
O
O
R C OH + HO C R1
O
O
R C O C R1 + H2O
生成酰氯
PCl5 SOCl2
O
RC Cl + POCl3 + H Cl O
RC Cl + SO2 + H Cl
二氯亚砜(亚硫酰氯)
成酯反应
•酯化反应、羧酸衍生物的亲核取代 反应。
•羧酸衍生物在有机合成中的应用和 几个重要的有机人名反应等。
学习要求 1. 了解羧酸及其衍生物的结构，物理性质， 理解羧酸结构对其性质的影响； 2. 掌握羧酸及其衍生物的分类、命名和主 要化学性质； 3. 熟悉常见取代酸的命名及其重要性质； 4. 了解几种重要的羧酸、羧酸衍生物、取 代酸的性质和应用。
基础化学
(下)
羧酸是一种有机机酸，常以盐或酯的形 式广泛存在于自然界中，对人类生活关系密切。
例如：食用的醋，就是2%的醋酸水溶液； 日常用的肥皂，是高级脂肪酸的钠盐；
食用的油以及许多工业用的油都是属于羧酸 的甘油酯
羧酸也是一类非常重要的工业原料， 例如化合成纤维（尼龙、的确良）的重要 原料之一就是羧酸。
甲酸可用作还原剂、消毒剂和防腐剂等
2.乙酸 俗称醋酸，普通食醋含4%～8%的乙酸。 乙酸是染料、香料、制药、塑料等工业 不可缺少的工业原料。
3.丁烯二酸
H
H
CC
HOOC
COOH
顺丁烯二酸
H
COOH
CC
HOOC
H
反丁烯二酸
4.苯甲酸
俗名安息香酸 其钠盐用作食物和某些药物的防腐剂
羧酸的通式：R-COOH 或 Ar-COOH
第17章 羧酸 羧酸衍生物 取代酸
§17-1 羧 酸 一、羧酸的分类和命名
二、羧酸的性质
三、个别化合物
§17-2 羧酸衍生物 一、分类和命名 二、羧酸衍生物的性质
§17-3 取代酸 一、羟基酸 二、羰基酸
本章重点 •羧酸及其衍生物和取代酸的分子结 构与性质。