羧酸的结构
有机化学：12 羧酸及羧酸衍生物
C
+
O C O
H
(二)羧基上羟基的取代反应
O 酰卤 O 酸酐 O O 酯 O 酰胺 R C X R C O C R R C O R R C NH2(R)
1.成酯反应
O R C OH + H OR' H
+
O R C OR' + H2O
称酯化反应 反应特点：用酸做催化剂，反应可逆，速率慢
1.成酯反应
(1)诱导效应
HCOOH > CH3COOH > CH3CH2COOH
pKa 3.77 4.76 4.88
(一)酸性
如：卤素的位置——越靠近羧基影响越大
CH3CH2CHCOOH Cl
CH3CHCH2COOH CH2CH2CH2COOH Cl Cl
pKa
2.86
4.41
4.70
卤素的数目——越多，酸性越强
RCH2COOH + RCHCOX
X RCHCOOH
X X 该反应称为赫尔-佛尔哈德-泽林斯基(Hell-VolhardZelinsky)反应。 α-位如果还有H，可以进一步发生卤代反应，直至 所有α-H全部反应完。
问：
COOH CH3COOH 1 COOH 2 H2C COOH COOH 3
CH3COOH+SOCl2
pKa
4.20
3.83
4.09
4.10
2.电子效应的影响
邻位取代：
C和 I 都发挥作用，还有空间效应，情况复杂。
除氨基外，-X、-CH3、-OH、NO2酸性都比间 位或对位取代的强。邻位有取代时，羧基与 苯环不共平面，苯环电子云向羧基偏移少。
羧酸及羧酸衍生物
水解
（1）反应特点:
+ RCOOR' H2O
① 反应可逆(酯化和水解都不能进行完全)。
② 反应速度慢，催化剂同时加速酯化和水解反应。
增大产率：① 增加反应物； ② 减少生成物。
（2）反应历程: ① 伯、仲醇：亲核加成—消除历程 醇中羟基上的氢与羧酸中的羟基结合脱水生成 酯，反应中羧酸的酰氧键断裂。
沸点(162℃)
O
+ R C OH SOCl2
沸点(79℃)
O
+ R C Cl POCl3 制备高沸点酰氯
沸点(107℃)
O
+ + R C Cl SO2 HCl
两种情况均适用
生成酰卤的反应历程
R
O
-HCl
C OH + PCl3
R
O CO
PCl2
Cl- R
O C
O PCl2
b.p. 75℃
Cl
O R C Cl + HO PCl2
攻酰基碳而发生酯化。
O
O
O
+O
+
C-OH
C-OH2
+C
C
CH3
CH3 H2SO4(浓) CH3
CH3 CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3OH CH3
CH3
OH C-O+ CCHH33
-H+ CH3
CH3
O C-OCH3
CH3
CH3
78%
CH3
CH3
（3）羧酸和醇的结构对酯化反应速率的影响 ① 羧酸α-C上支链愈多，基团愈大，酯化反应 速率愈慢。
羧酸高中知识点总结
羧酸高中知识点总结
1. 羧酸的结构
羧酸的结构通常由一个羧基（COOH）和一个碳链或环组成。
羧基是由一个碳原子与一个
氧原子共享一个双键而形成的，而另外一个氧原子与一个氢原子结合。
羧酸的结构可以根
据碳链或环的不同而有所变化，比如在脂肪酸中，羧基连接在一个长碳链上，而在柠檬酸中，羧基连接在一个环结构上。
2. 羧酸的性质
羧酸通常具有酸性，因为羧基中的氧原子能够释放质子（H+），形成羧酸离子（COO-）。
羧酸的酸性可以通过pKa值来表示，pKa值越小，酸性越强。
羧酸还可以发生酯化、酰化等化学反应，生成相应的酯、酰基等化合物。
3. 羧酸的生物学作用
羧酸在生物体内起着重要的生物学作用，比如在葡萄糖代谢中，磷酸化产生了甲酰辅酶A，从而参与三羧酸循环。
在脂肪酸代谢中，羧酸作为脂肪酸的一部分，参与能量代谢。
此外，羧酸还是氨基酸的一部分，比如天门冬氨酸和谷氨酸等都含有羧基。
4. 羧酸的相关实验方法
对于羧酸的检测和分离常使用pH指示剂法、酮酸法、红外光谱法、质谱法等实验方法。
这些方法可以帮助科学家们快速准确地检测出羧酸的存在和浓度，对于研究生物体内羧酸
的代谢和功能具有重要的意义。
以上就是羧酸的一些主要知识点的总结，通过学习这些知识点，可以帮助学生更好地理解
羧酸在生物体内的重要作用，以及在生物学实验中的应用。
同时，也可以引发学生对羧酸
和生物体内其它有机化合物生物学作用的探索和思考。
羧酸的结构.
RC sp2 杂化
O OH
O RC
OH
O HC
OH
O RC
O
O 0.127nm HC
O 0.127nm
O RC
O
O HC
O
二、羧酸的分类
1、分子中含有羧基的数目
一元羧酸
COOH CH3COOH
二元羧酸 HOOCCH2COOH HOOC
HOOC
多元羧酸
COOH
HOOC
COOH
2、羧基所连烃基的类别
CH 3
COOH
3、伯醇和醛的氧化
KMnO 4 or Na 2Cr2O7
RCH 2OH RCO 2H
RCHO
RCO 2H
CH3CH=CHCHO
Ag(NH3)2+ CH3CH=CHCOOHHCHOFra bibliotekC=C
CH3CH2
CH3
Ag(NH3)2+
HCl
H
COOH
C=C
CH3CH2
CH3
2
CHO NaOH（浓）
CH2OH +
COONa
4、甲基酮的卤仿反应
RCOCH3 NaOX or NaOH/X2
RCO2Na H+/H2O RCO2 H
(CH3)3CCOCH3 + NaOX
(CH3)3CCOONa 70%
COCH3
+ Cl2
NaOH H2O
H+
COOH 87%
(CH3)2C=CHCOCH3
+
Cl2
NaOH H2O
2、核磁共振氢谱 -COO-H δ= 9.5 ~ 13
R1 RCHCOOH
第12章 羧酸
第12章 羧酸§12.1 羧酸的分类、结构与命名12.1.1 结构和分类 1、定义分子中含有C OH O基团(羧基)的有机化合物称为羧酸。
2、羧酸的结构通式：R-COOH (-R=烷基或芳基) 3、羧酸(RCOOH)的分类方法☐ 按照羧基连的烃基构造： ☐ 按照分子中羧基的数目：脂肪族羧酸（饱和及不饱和） 一元羧酸 脂环族羧酸 二元羧酸 芳香族羧酸 多元羧酸其中链状的一元羧酸（包括饱和的及不饱和的）通称为脂肪酸12.1.2 命名 1、系统命名法A 、饱和脂肪酸的命名1）选择含有羧基的最长碳链为主链，并按主链碳数称“某酸”； 2）从羧基碳原子开始编号，用阿拉伯数字标明取代基的位置； 3）并将取代基的位次、数目、名称写于酸名前。
如：C H 3 C H 2 C H 2 CO O H丁酸 C H 3 C H C H 3 C H C H 3C H 2 C O O H 3 , 4 - 二甲基戊酸 β , γ - 二甲基戊酸12 3 4 5 α β γB 、不饱和脂肪酸的命名1）选择包括羧基碳原子和各C=C 键的碳原子都在内的最长碳链为主链，根据主链上碳原子的数目称“某酸”或“某烯（炔）酸”；2）从羧基碳原子开始编号；3）在“某烯（炔）酸”前并注明取代基情况及双键的位置。
如：CH 3CCHCH CH 3CH 3COOHC CCOOHHOOCH H2, 4–二甲基–3–戊烯酸 (E ) –丁烯二酸 3-苯基丙烯酸C 、脂环族羧酸的命名1）羧基直接连在脂环上时，可在脂环烃的名称后加上“羧酸或二羧酸”等词尾； 2）不论羧基直接连在脂环上还是在脂环侧链上，均可把脂环作为取代基来命名。
如：D 、芳香族羧酸的命名1）以芳甲酸为母体；2）若芳环上连有取代基，则从羧基所连的碳原子开始编号，并使取代基的位次最小。
如：E 、二元酸的命名选包括两个羧基碳原子在内的最长碳链作为主链，按主链的碳原子数称为“某二酸”。
羧酸
O
H O OH OH COOH COOH
pKa 2.98
-I、环
4.08
-I（+C受阻） +C>-I
4.57
氢键
O COOH OH C O O H
－
+ H+
场效应的影响：通过空间传递静电力的效应
COOH
HO Cl C
O
pKa：
6.04
6.25
2. 羧基上羟基的取代
取代羟基生成羧酸衍生物
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
9-十八碳烯酸（油酸） Δ9-十八碳烯酸
• 可用希腊字母表明不饱和键的位次。 • 俗名： 蚁酸（ HCOOH ）、草酸、醋酸CH3COOH、 苹果酸、柠檬酸、硬脂酸、软脂酸、油 酸、肉桂酸、月桂酸、安息香酸。
CH CHCOOH
COOH
四、 羧酸的物理性质 1.物态：饱和一元羧酸中，甲酸、乙酸、丙酸具有
O O O R C O
有两个完全 等价的共振式
3)
应用：鉴别、分离和纯化化合物
醇、酚、羧酸的鉴别和分离： 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但不溶于NaHCO3； 不溶于水的醇既不溶于NaOH也不溶于NaHCO3。
水相 混合物 OH CO2H + 有机溶剂萃取 非酸性化合物 R R CO2
O RHC X
3 PX3
C
C
OH
2P +
X2
O X + P(OH)3 OH -H X
3 RCH2COOH + O RCH2 C X
PX3 OH RHC C
3 RCH2 C
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
第十三章羧酸
在羧酸中通入NH3或加入（NH4）2CO3生成羧酸 的铵盐，再加热失水得到酰胺。酰胺与脱水剂一起 加热，可以得到腈。
O R-C-O-NH4+
室温
O RC-OH + NH3
-H2O
O RC-NH2
P2O5
RCN + H2O
反应是可逆的，加热、脱水有利于正反应，为了使 正反应顺利进行，常采用苯、甲苯带水的方式除去反应 体系中产生的水。
O CH3(CH2)6COH + PCl5
O CH3(CH2)6CCl + POCl3 + HCl
§13.4 酰化反应
§13.4.4 生成（酸）酐
羧酸与强脱水剂一起加热生成酸酐。
O R C OH P2O5 R C OH
O
O RC R C O + H2O
O
产率很低
例如：
OO CH2COOH CH3COCCH3
§13.4.3
生成酰氯
羧酸的羟基被卤素取代生成物叫酰卤。
所用的试剂为: PX3 、PX5 、SOCl2 （亚硫酰氯）等。
适用于低沸 点酰卤制备
适用于高 沸点酰卤 制备
低、高沸点 的酰氯制备 都适合
O R C OH PBr3
O
R C Br
酰溴
H3PO3
亚磷酸 （200℃分解）
O R C OH PCl5
（1）加热
（2）碱性条件
（3）加热和碱性条件共存
A-CH2-COOH 加热 碱 ACH3 + CO2
当A为吸电子基团，如：A=COOH， CN， C=O， NO2， CX3， C6H5等时。失羧反应极易进行。
有机化学第15章 羧酸及其衍生物
CO2H
Br2 P
Br CO2H
反应选择性地发生在羧酸的α-C上，如果卤素过量，还可 以进一步产生二卤化物和三卤化物，例如：
CH3COOH Cl2，P ClCH2COOH Cl2，P Cl2CHCOOH Cl2，P Cl3COOH
16
α-卤代酸还可以发生消除反应生成α,β-不饱和羧酸。
RCH2CHCOOH X KOH 醇 RCH CHCOOK H+ RCH CHCOOH
④ 二元酸的有两个离解常数K1和K2, K1 、K2其大小与两个羧 基的相对距离有关，离解是分步进行的，第一步电离受到另 一个羧基-I效应的影响，两个羧基相距越近影响越大，因此， 二元羧酸的pKa1 一般小于一元羧酸的pKa2，例如：
草酸 < 丙二酸 < 丁二酸 < 乙酸 pKa1 值 1.27 2.85 4.21 4.75
4
（2）伯醇和醛的氧化
H R C O H H O H R C O O O R C OH
CH2OH KMnO4/H2SO4
CHO KMnO4/H2SO4
COOH
CH3CH2CH2CH2OH
KMnO4/H2SO4
CH3CH2CH2CHO
KMnO4/H2SO4 CH3CH2CH2COOH
O CH3CH2CH2CH
(CH3)3CBr
(CH3)3CCH2CH2OH
K2Cr2O7,H+ H2O
(CH3)3CCH2CO2H
此法可用于制备比原料 多一个或两个碳的羧酸
RCH=CH2 + CO + H2O Ni(CO)4 R CH CH2 C O H2O R CH COOH CH3
8
医用有机化学第九章
O C O CH2CH3 C O CH2CH3 O
乙二酸氢乙酯 （酸性酯）
乙二酸二乙酯 （中性酯）
CH3
O
O
γ-戊内酯
2.5 酰胺的命名
氮原子与酰基直接连接而成的 化合物称为酰胺
O CH3C NH2
O O CH3C N CCH3 H
O O CH3C N CCH3 O C CH3
乙酰胺 （伯酰胺）
O O CH3C ONa + CH3CH2C Cl CH3 O O C O C CH3 + NaCl
可以制备混酐或制取单酐。
3、酯化反应
• 羧酸与醇生成酯的反应称为酯化反 应（esterification ）。
H2SO4 RCOOH + R'OH RCOOR' + H2O
反应特点： 反应速度慢,常需加入催化剂： H2SO4、磷酸和苯磺酸。
COOH COOH
COOH CH2 COOH CH3COOH + CO2
HCOOH + CO2
2、 4~5个碳的二元酸受热时，分子 内脱水生成稳定的五元环或六元环的 环酐
O CH2COOH CH2COOH H 2C H 2C C O C O
O CH2COOH CH2 CH2COOH H2C CH2 C O CH2 C O
反应机理为：
伯醇或仲醇与羧酸进行酯化时，羧基 提供羟基，醇提供氢：
O R C OH + H O
18
H+ R
O 18 R C O R
+ H2O
酸催化的酯化反应机理如下：
O R C OH H
+
OH R C OH
+
专题15 羧酸(教师版)
专题15 羧酸1．羧酸的结构（1）概念：由烃基与羧基相连构成的化合物。
（2）通式：R—COOH(R为烃基或氢原子)，官能团：—COOH。
饱和一元脂肪酸的分子通式：C n H2n＋1COOH 或C m H2m O2。
2．羧酸的化学性质羧酸的化学性质与乙酸相似，主要取决于官能团—COOH。
（1）弱酸性由于—COOH能电离出H＋，使羧酸具有弱酸性。
羧酸具有酸的通性。
例如：RCOOH RCOO－＋H＋2RCOOH＋Na2CO3―→2RCOONa＋CO2↑＋H2O。
（2）酯化反应反应原理：羧酸与醇发生酯化反应时，一般情况下，羧酸脱去羟基，醇脱去氢原子。
【典例】关于乙酸的下列说法不正确的是()A．乙酸是一种重要的有机酸，是具有强烈刺激性气味的液体B．乙酸分子中含有四个氢原子，所以乙酸是四元酸C．无水乙酸又称冰醋酸，它是纯净物D．乙酸易溶于水和乙醇【答案】B【解析】羧酸是几元酸是根据分子中所含羧基的数目来划分的，一个乙酸分子中只含有一个羧基，故为一元酸。
乙酸与乙醇反应的化学方程式为CH3COOH＋CH3CH2OH CH3COOC2H5＋H2O，像这样生成酯和水的反应叫酯化反应，属于酯化反应，又属于取代反应。
（1）乙酸乙酯的实验室制备(实验装置如图所示)：①实验时需要加入浓硫酸、乙酸各2 mL，乙醇3 mL，正确的加入顺序是：先加入乙醇，然后加入浓硫酸和乙酸。
②为防止a中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施是向反应试管中加入碎瓷片。
③浓硫酸的作用催化剂和吸水剂。
④长导管的作用导气和冷凝⑤试管b中加有饱和Na2CO3溶液，其作用是a.溶解乙醇；b.中和乙酸；c.降低乙醇乙酯的溶解度，便于酯析出。
⑥导管不能伸入饱和碳酸钠溶液中的原因是防止倒吸。
⑦反应结束后，振荡试管，静置。
观察到的现象是有不溶于水、具有果香味的无色透明油状液体生成。
（2）乙酸和乙醇的反应机理是(即酯化反应的实质是酸脱羟基醇脱羟基氢)。
【典例】如图为实验室制取少量乙酸乙酯的装置图，下列关于该实验的叙述中，不正确的是()A．向a试管中先加入浓硫酸，然后边摇动试管边慢慢加入乙醇，再加冰醋酸B．试管b中导气管下端管口不能浸入液面的原因是防止实验过程中发生倒吸现象C．实验时加热试管a的目的是及时将乙酸乙酯蒸出并加快反应速率D．采用长玻璃导管有导气兼冷凝的作用【答案】A【解析】A、浓硫酸和其他液体混合时，应将浓硫酸慢慢加到密度比它小的液体中。
羧酸的结构
羧酸的结构羧酸是一类含有羧基（-COOH）的有机化合物，具有特定的结构和化学性质。
羧酸分子由一个碳原子与一个氧原子形成双键，同时与另外一个氧原子通过单键相连，该氧原子上还连接有一个氢原子。
这种结构为羧酸赋予了一些独特的性质和功能。
羧酸可以分为两类：一酸性羧酸和二酸性羧酸。
一酸性羧酸分子中只含有一个羧基，例如乙酸（CH3COOH），而二酸性羧酸分子中含有两个羧基，例如柠檬酸（C6H8O7）。
羧酸具有一些重要的特点，使其在生物学、化学和工业领域中扮演着重要的角色。
首先，羧酸具有弱酸性，可以与水分子发生反应，释放出氢离子（H+），形成共振稳定的羧酸根离子（-COO-）。
这种弱酸性使得羧酸可以作为一种酸性催化剂，参与许多化学反应，如酯化、脱羧等。
其次，羧酸还具有一定的溶解性和挥发性。
一些低碳链羧酸（如乙酸）在水中可以完全溶解，而高碳链羧酸（如脂肪酸）则通常只能部分溶解。
此外，一些羧酸也能在较低的温度下挥发，产生特定的气味，如醋酸（乙酸）的酸味。
这些特性使得羧酸在食品、香料和药物等行业中被广泛应用。
此外，羧酸还具有一些其他的功能。
在生物体内，脂肪酸是重要的能量来源，而柠檬酸则作为三羧酸循环中的重要中间产物参与能量代谢。
在化学合成中，羧酸的衍生物，如酰氯、酯和酰胺等，常用于有机合成反应中，具有重要的中间体和试剂的角色。
总之，羧酸是一类含有羧基的有机化合物，具有特定的结构和化学性质。
它们的酸性、溶解性、挥发性和各种功能使得羧酸在许多领域中得到了广泛应用。
深入了解羧酸的结构和性质，对于我们理解有机化学反应、生物代谢以及开发新的化学合成方法具有重要的指导意义。
羧酸的官能团羧基分类
COR 这些基团
共轭体系上的取代基若能增高共轭体系的电子密度，则
这些基团有给电子的共轭效应（+C）。
如： NH2 OH OR OCOR 这些基团 均有给电子的共轭效应。
例：比较下列化合物的酸性：
COOH
＞
NO 2
场效应的影响：
COOH
＞
NO 2
COOH COOH
＞
CH 3
场效应是一种空间的静电作用。 羧基负离子对羧基有诱导效应还 有场效应，结果使羧基上的氢不 易离去。
强而宽的吸收峰 形成缔合体波长红移 宽峰
1HNMR:
O
CC O H
H
10~13ppm
2.0~2.5ppm
O
CH
9~10ppm
二. 羧酸的反应 (Reactions of Carboxylic Acids)
O CC O H H
①羧基中氢的反应 ②羧基中羟基的取代反应 ③羧基中脱羧的反应
④羧基中羰基的还原
羧酸与PCl3，PCl5，SOCl2作用得酰氯。
3 RCOOH + PCl3
3RCOCl + H3PO3
用于制低沸点的酰氯，因H3PO3的沸点是200℃。
3 RCOOH + PCl5
RCOCl + POCl 3 + HCl
用于制高沸点的酰氯，因POCl3的沸点是107℃。
RCOOH + SOCl 2
O CO
O
C O
O C
O
命名：常见的酸由它的来源命名：
例：HCOOH 蚁酸
CH 3COOH
醋酸
CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)10COOH
有机化学基础知识点整理羧酸的结构与性质
有机化学基础知识点整理羧酸的结构与性质羧酸是有机化学中一类重要的化合物，具有独特的结构和化学性质。
本文将对羧酸的结构和性质进行整理和探讨，帮助读者更好地理解和应用有机化学中的羧酸化合物。
一、羧酸的结构羧酸分子结构为一个羧基（-COOH）与一个有机基团（-R）相连。
羧基由一个碳原子和两个氧原子组成，一个氧原子与碳原子成双键，另一个氧原子与碳原子成单键；有机基团则与碳原子成单键连接。
二、羧酸的命名羧酸的命名通常以有机基团的名称为前缀，后加“酸”字。
例如，甲酸、乙酸、丙酸等。
若有官能团存在于有机基团中（如羟基、氨基等），则将官能团名称加在有机基团名称的前面，并去掉官能团名称中的末尾字母“e”。
例如，羟基乙酸、氨基丙酸等。
三、羧酸的物理性质1. 羧酸为无色结晶体，具有辛辣的刺激性气味。
2. 羧酸可以在水中溶解，溶解度随碳链长度的增加而降低。
3. 羧酸具有融点和沸点，融点和沸点随碳链长度的增加而增加。
4. 羧酸分子形成二聚体或多聚体结构，通过氢键相连。
5. 羧酸可以被还原为相应的醛或醇。
四、羧酸的化学性质1. 酸性反应：羧酸的羧基可以与碱反应生成相应的盐，如与氢氧化钠反应生成相应的羧酸钠盐。
2. 酰化反应：羧酸可以与醇发生酯化反应，生成羧酸酯。
该反应常用于合成酯类化合物。
3. 还原反应：羧酸可以被还原为相应的醛或醇。
常用还原剂包括亚砜、过硫酸铵等。
4. 脱羧反应：羧酸经脱羧反应可以生成相应的醛或酮。
该反应常用于合成醛或酮类化合物。
5. 酸酐化反应：羧酸经加热可以发生内部脱水反应，生成相应的酸酐。
常用的酸酐包括酰氯、酸酐等。
五、羧酸的应用1. 医药领域：羧酸类化合物常用于药物中作为活性基团，具有药效活性。
如水杨酸具有消炎镇痛作用。
2. 食品工业：羧酸类化合物常用作食品添加剂，如柠檬酸、苹果酸等，用于增强食品的酸味和保持稳定性。
3. 染料行业：羧酸类化合物用于染料的合成和着色剂的改良，能够增加染料的稳定性和附色力。
第十三章 羧酸、羟基酸、酮酸
HOOC CH CH2 CH3
2-甲基丁二酸
COOH
HOOC CH2
丙二酸
COOH
化学工业出版社
4、芳香酸和脂环酸
将芳环或脂环看作取代基，以脂肪酸为母体进行命名。
COOH
CH CHCOOH
CH3
对甲基苯甲酸
CH2COOH CH2COOH
1,2-苯二乙酸
3-苯基丙烯酸
CH3CHCH2COOH
3-环戊基羧酸
上用作抗凝血剂，补血剂 。
化学工业出版社
（四）水杨酸 （邻羟基苯甲酸） 存在 柳树或水杨树皮中 用途 消毒剂和食品防腐剂
OH COOH
COOH O OCCH3
乙酰水杨酸
乙酰水杨酸即阿司匹灵（aspirin），有解热、镇 痛作用，能抑制血小板凝聚，防止血栓的形成。
水杨酸甲酯是由冬青树叶中取得的主要成分（也叫 冬青油），可做香料和外用扭伤药。
A．羧基与烃基相连形成的有机物称为羧酸
B．饱和链状一元羧酸的组成符合CnH2nO2 C．羧酸在常温下都能发生酯化反应
D．羧酸的官能团是—COOH，它具有特殊的性质
化学工业出版社
课堂练习
二、填空题
1.羧酸分子中羧基上的羟基被 氨基 取代称为酰胺。 2.乙酸与乙醇发生酯化反应脱水时，乙酸 失掉的
三、重要的羟基酸和酮酸
（一）乳酸
H H3C C COOH
OH
存在 酸牛奶（外消旋）、蔗糖发酵（左旋的）、 肌肉中（右旋的）。
用途 具有很强的吸湿性；工业上作除钙剂（钙盐 不溶于水）；食品工业中作增酸剂；钙盐可补钙。
化学工业出版社
（二） 苹果酸
H HO C COOH
（α-羟基酸） H2C COOH
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
华中科技大学有机化学第十二章 羧酸及其衍生物
工业上应用这个反应合成聚酰胺纤维：
三、还原反应 羧酸是许多有机物氧化的最终产物，性质稳定，催化加氢和一般的还 原剂都不能使羧酸还原。但用氢化铝锂可以顺利地将羧酸还原成伯醇。
由于LiAIH4价格昂贵且使用不便，常用间接的方法使羧酸还原， 即先把羧酸转变成酯然后再用适当的还原剂还原。 四、-卤代反应 脂肪族羧酸中的-氢在红磷的催化下能被卤素取代。例如
生成酸酐的反应机理是一分子羧酸对另一分子羧酸的亲核加成-消去反应
3．生成酯 羧酸和醇或在强酸(硫酸，对甲苯磺酸等)催化下分子间脱水生成酯， 这个反应叫做酯化反应(esterification)。 酯化反应是可逆反应。为了提高产率，一般采用的方法是增加某 一种反应物的用量，或不断从体系中移去某一种产物。 实验证明，羧酸酯化时生成的水分子中的氧原子一般是来自羧酸 的羟基。例如，用同位素标记的醇与羧酸反应，其结果是同位素标记 的氧原子留在酯分子中。
命名含有多官能团的羧酸衍生物时，要先确定主官能团并写出主 官能团为母体的名称，然后把其它官能团作为取代基，连同它们在母 体碳架上的位次写在母体名称之前。 常见羧酸衍生物功能基作为取代基的名称如下：
3. 酸衍生物的物理性质 一些羧酸衍生物的物理性质见下表。 C14以下的直链酰氯、甲酯和乙酯在室温下为液体。壬酸酐以上的酸酐 在室温下是固体。 甲酯、乙酯和酰氯的沸点比相应的羧酸低，酸酐和酰胺的沸点比相应 的羧酸高。除甲酰胺外，其它的酰胺RCONH2在室温下都是固体。 具有氢键给予体(N-H)和氢键受体(C=O)的酰胺可以通过氢键互相缔 合：
二、羧酸的命名 根据与羧基相连的烃基的种类，可将羧酸分为芳香族羧酸和脂肪 族羧酸、饱和羧酸和不饱和羧酸；根据羧基数目的不同，又可分为 一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸。 羧酸的系统命名原则与醛类似，即选择含有羧基的最长碳链为 主链，从羧基的碳原子开始编号，用阿拉伯数字表示取代基的位次。 简单的羧酸习惯上也使用希腊字母来编号，从羧基相邻碳原子起， 分别用、、、……字母表示，末端碳原子用表示。
羧酸的结构
O OH
2
O R sp 杂化
R C O O
H C O 0.127nm O 0.127nm
C O H
O R C O
O H C O
H C
二、羧酸的分类
1、分子中含有羧基的数目
一元羧酸 COOH CH3COOH COOH
二元羧酸 HOOCCH2COOH HOOC HOOC 多元羧酸 COOH HOOC
羧酸
RH
RCOOH
§1 羧酸的结构、分类、命名
一、羧基结构
C
O OH
O 形式上看羧基是由一个 C 和一个OH 组成 实质上并非两者的简单组合
醛酮中 醇中
C O C OH
键长 0.122nm
O H C OH （甲酸）
0.1245nm 0.1312nm
键长 0.143nm
电子衍射实验证明
O R C O-H P-π 共轭体系
COOH
+ (CH3CO)2O 乙酐（脱水剂）
O C OH C OH O
150℃
C C
O O + H2O
COOH COOH
230 ℃
O 顺丁烯二酸酐 95% O C O + H2O C O 邻苯二甲酸酐 ~100% CH 2 C H2C CH 2 C 戊二酸酐 O O O + H2O
CH 2 COOH H2C CH 2 COOH
存在于安息树的树脂或芍药的根中
十六碳酸
软脂酸
草酸
十八碳酸
硬脂酸
HOOCCOOH
2、系统命名法 羧酸是氧化态较高的化合物，一般以其为母体， 选择含有羧基最长的碳链，编号从羧基开始，如果 分子中含有双键或者三键，则应该选择包含双键或 者三键在内的最长碳链为主链。羧酸的命名，类同 于醛类化合物的命名。
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与相对分子质量相近的其它类型有机物 相比, 羧酸具有特别高的沸点：
CH3CO2H CH3CHCH3 CH3-CO-CH3 CH3-C=CH2
OH
CH3
MW 60
60
58
56
Bp/℃ 117.9
82.3
56.5
-6.9
O H—O
形成双分子氢键缔合体 CH3-C
C-CH3
O—H O
问题:
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羧酸的系统命名法与醛相似。对于简单 的脂肪酸也常用 α、β、γ 等希腊字母表示取 代基的位次；羧基永远作为C-1。
CH3
CH3-CH2-CH-CH2-CO2H
54 3 2 1 gb a
3-甲基戊酸 β-甲1 g ba
2-甲基-4-溴丁酸 α-甲基-γ-溴丁酸
9-10
15.7
16-19
羧酸的酸性强弱与羧酸分子的电子 效应、立体效应和溶剂化效应相关。
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(一) 羧酸的酸性与成盐
Ka: 10-4~10-5
可用pH试纸或石蕊试纸检验出其水溶液的酸性。 共轭大π键的形成使羧酸根的键长完全平均化,
增加了羧基负离子的稳定性,有助于H+的离解。
127pm
RR
RR
+ H+
HH
127pm
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羧酸能与碱中和生成羧酸盐和水。利用羧酸与 NaHCO3反应放出CO2,可以鉴别、分离苯酚和羧酸。
HO2CCH2CH2CO2H C6H5CH=CHCO2H
甲酸 (蚁酸 Formic acid) 乙酸 (醋酸 Acetic acid) 丁酸 (酪酸 Butyric acid) 乙二酸(草酸 Oxalic acid) 丁二酸(琥珀酸 Succinic acid) 肉桂酸 (Cinnamic acid)
123pm
O
136pm
R——C
H
醇的C—O 键长143pm
O···· H
羰基和羟基通过 p-π共轭 构成一个整体, 故羧基不是羰基和羟基的简单加合。
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123pm
127pm
R
H 136pm
游离羧酸分子中的 p-π 共轭
R
127pm
羧酸根负离子的 p-π 共轭
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123pm
1.按沸点升高排序：
C2H5OH, CH3CO2H, CH3CHO, HO2C-CO2H 2.预测乙酸在CCl4中还是在水中形成
双分子氢键缔合体的比例更大些?
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三、羧酸的化学性质
O
*3.α-H 的反应
C (Ar)R
2.亲核取代
4. 脱羧反应; 氧化与还原
1. 酸 性
H O
RCO-X 酰卤 RCOOCOR 酸酐 RCO-OR 酯 RCO-NH2 酰胺
3-羧基-4-羟基己二酸
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二、羧酸的物理性质
1. 性状：常温下，1~9C饱和一元酸为具有强烈 气味的液体; 高级脂肪酸为无味无臭蜡状固体; 二元酸和芳香酸是结晶固体。
2.溶解性：低级脂肪酸易溶于水,但随相对分子质量 的增加水溶度降低:甲、乙、丙、丁酸与水互溶, 己酸 0.96%, 辛酸0.08%。高级一元酸不溶于水，但能溶于 乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。多元酸的水溶性大于 相同碳数的一元酸。芳酸的水溶性极微。
NaOH
CO2H NaHCO3
COONa H2O CO2Na H2O CO2
羧酸盐与强的无机酸作用, 又可转化为原来的羧酸。
RCOONa HCl
RCOOH NaCl
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酸性比较（pKa）：
无机酸 > RCOOH > H2CO3 >
OH
> H2O > ROH
1-2
4-5
6.4(pka1)
O
RC
H
··O
H
·· 136pm
O 122pm O
C
H 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 α-H 的活性 —— 降低
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(二) 羧酸的分类
饱和酸 饱和一元脂肪酸的通式：CnH2n+1CO2H
第九章 羧酸和取代羧酸
第一节 羧 酸 第二节 取代羧酸
一、结构分类命名 二、物理性质 三、化学性质
一、羟基酸 二、羰基酸
第九章 羧酸和取代羧酸
有机分子中含有羧基的化合物称为羧酸(carboxylic acids)。
O
O
R—C—OH Ar—C—OH RCOOH ArCO2H
羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或基团取代的
20
14
11
8
5
1
CH3(CH2)4 CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3CO2H
5,8,11,14- 二十碳 四烯酸 (花生四烯酸)
HOOC-CH2-CH-CH2-CH2-COOH 3-羧甲基 己二酸
CH2-COOH
-COOH
Carboxyl (carboxy): 羧基
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命名举例：
CH3 CH2 CH CH COOH
2-甲基-3-丁烯酸
HO2C
CO2H
反-1,4-环己烷二甲酸
COOH
COOH
NO2 Cl
3-硝基-4-氯苯甲酸
COOH COOH 邻苯二甲酸(酞酸)
α-萘甲酸 1-萘甲酸
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命名举例：
>10C 的不饱和酸在碳数后加“碳”字！
化合物称为取代羧酸(substituted carboxylic acids)。
R CH CO2H OH
羟基酸
R C CO2H O
羰基酸
R CH COOH NH2
氨基酸
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第一节 羧 酸
一、羧酸的结构、分类和命名 (一) 羧酸的结构 羧酸的官能团是羧基(－COOH).
R——
p-π 共轭
-CH2-COOH
Carboxymethyl: 羧甲基
-CH2CH2COOH Carboxyethyl上: 页羧乙下基页 首页
课堂练习: 命名下列化合物
CH3
1. CH3-C-CO2H C2H5
2,2-二甲基丁酸
2.
-CO2H
环丙基甲酸
CO2H Cl
3.
Cl 2,4-二氯苯甲酸
1 COOH 2 CH2 4. H—C—CO2H 4 CH—OH 5 CH2CO2H
脂肪酸
一元酸
脂环酸 R COOH 二元酸
不饱和酸
芳香酸
多元酸
不管羧基所连接的是脂肪烃基(饱和或不饱和)还是芳 基,取代的还是未取代的,羧基的性质基本上是相同的。
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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。
常见的羧酸多用俗名。
HCOOH
CH3COOH CH3CH2CH2CO2H HOOC-COOH