羧酸及羧酸的衍生物
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羧基中的碳原子呈sp2杂化态，碳氧双键的 成键方式与醛酮分子中的羰基相同，即一个 键和一个键。除此以外， 键还与羟基氧原子 的孤电子对形成p ~π共轭体系。以甲酸为例：
O RC
OH
O
0.125nm
H C OH
0.131nm
0.143nm
R OH
O
0.122nm
C O
H+ +H C O-
O
0.126nm
H
COOH
CC
(E)-2-丁烯酸(巴豆酸)
CH3
H
C3 H (C2)H 5CH2C CH H OH
Biblioteka Baidu
C 2)7C HO (COH
12-羟基-9-十八碳烯酸(蓖麻醇酸)
COOH
CH2COOH
苯甲酸(安息香酸) 1教-学萘ppt 乙酸(α-萘乙酸) 14
COOH H1
2H HOOC
(1R,2R)-1,2-环己基二甲酸
酰卤(Acyl halide)
O RCX
酸酐(Anhydride)
OO RCOCR
O
酯(Ester)
R C O R'
酰胺(Amide)
O R C NH2
3.硫酸衍生物(Sulfuric acid derivatives, p287)
O
O
HO S OH 硫酸
R S OH
O O R S R'
O
磺酸
O
(Sulfonic acid)
卤代酸 RCHXCOOH 氨基酸 RCHNH2COOH
羟基酸 醇酸 RCHOHCOOH
酚酸 O 羰基酸 RCCOOH
COOH OH
(2)根据羧基和另一个基团的相对位置分类
例：
RCHOHCOOH
α-
RCHOHCH2COOH
β-
RCHOHCH2CH2COOH
γ-
二、命名 1.羧酸(p228) 同醛，但常用俗名。
醇困难，不能发生醇的分子内、分子间脱水；
羰基碳原子电子密度增强，不利于亲核加成反
应，并使-H比醛酮难取代，且不被高锰酸钾
等强氧化剂氧化。其化学反应示意如下：
HOOCCH2CCOHOH OH
2-羟基丁二酸 (苹果酸)
HOOCCH CHCOOH 2,3-二羟基丁二酸
OH OH
(酒石酸)
COOH
HOOCCH2CCH2COOH
3-羟基-3-羧基戊二酸 (柠檬酸)
OH
COOH
OH OH
HO
COOH
OH
2-羟基苯甲酸 (水杨酸)
3,4,5-三羟基苯甲酸 (五倍子酸)
O R' P R
OH
次膦酸
O R P OR'
OR"
烷基膦酸酯
二烷基膦酸酯
教学ppt
10
O R P R'
OR"
烷基次膦酸酯
(4)硫代磷酸衍生物
S
S
RO P OR' HO P SH
OR"
OH
硫代磷酸酯
二硫代磷酸
教学ppt
S RO P SR'
OR"
二硫代磷酸酯
11
5.取代酸(Substituted acid, p254) (1)根据RCOOH分子中R—上的H被不同 基团取代分类
(2)羰基酸(Carbony acid)
OO H C C OH
乙醛酸
OO
O
CH3CCH2C OH HOOCCC2CHOOH
3-丁酮酸 (乙酰乙酸)
2-丁酮二酸 (草酰乙酸)
教学ppt
20
§9-2 理化性质
一、羧酸 (一)结构与性质(p229)
O HO
RC
CR
OH O
羧基是极性基团，羧酸是极性分子，羧酸 分子间能形成两个氢键，缔合成稳定的二聚体， 能与水分子形成氢键。
HOOC C
COOH C
(Z)-丁烯二酸
H
H
(失水苹果酸或马来酸)
H C
HOOC
COOH C
H
(E)-丁烯二酸 (延胡羧酸或富马酸)
2.羧酸衍生物(p243)
CH3
COCl
4-甲基苯甲酰氯
O CH3C NH2
乙酰胺
O HC N(C3H)2
N,N-二甲基甲酰胺 (DMF)
O C
NH C
O
邻苯二甲酰亚胺
8
4.磷酸衍生物(Phosphonic acid derivatives,
p296)
O
HO P OH
磷酸
OH
(1)磷酸酯
O HO P OR
OH
烷基磷酸酯
O R'O P OR
OH
二烷基磷酸酯
O R'O P OR
OR"
三烷基磷酸酯
(2)膦酸类
O R P OH
OH (3)膦酸酯
O R P OR'
OH
膦酸
H CO
0.126nm
从表面上看，羧基是由羰基和羟基直接相
连而成，但实质上羧酸的性质决不是这两个基
团性质的简单加合，二者之间相互影响的结果，
使羧酸具有独特的化学性质。 p ~π共轭的结
果，使氧原子上的电子密度向羰基偏移，增大
了O—H键的极性，使氧氢键的断裂比醇容易，
酸性增强；C—OH键极性减弱，羟基的取代比
教学ppt
16
O C
O C
O
O
O
顺丁烯二酸酐
(马来酸酐)
O
邻苯二甲酸酐
CH2
CCOOC3H
CH2 OCCH3
CH CH2 OCCH3 OCCH3
CH3
O
O
O
2-甲基丙烯酸甲酯
丙三醇三乙酸酯
教学ppt
17
3.取代酸(p254) (1)羟基酸(Hydroxy acid)
CH3CHCOOH OH
2-羟基丙酸 (乳酸)
R S R'
O
亚砜(Sulfoxide)
砜(Sulfone)
（亚教硫学ppt酸衍生物）
7
4.碳酸衍生物(Carbonic acid derivatives p252)
O HO C OH 碳酸
O Cl C Cl
碳酰氯（光气）
O H2N C N2H
O H2N C OR
碳酰胺（脲）
教学ppt 氨基甲酸酯
五、取代酸 (一)羟基酸的性质 (二)羰基酸的性质 (三)乙酰乙酸乙酯及互变异构现象 (四)重要个别化合物 §9-3 波谱分析 一、IR 二、1HNMR
第九章 羧酸和取代酸
§9-1 分类和命名
一、分类 1.羧酸(Carboxylic acid, p228)
O R C OH
分类同醛
2.羧酸衍生物(Carboxylic acid derivatives)
有机分子化学键一直是有机化学考虑问题
的基础。但随着化学深入到生物体内分子间的
相互作用时，问题也就不仅仅是传统的化学键
等原子间的强作用力。例如，生物体内信息传
递、酶与底物作用则是受控于分子间几何形状
（立体结构）的匹配，或说范德华力，或在有
电荷时的库仑引力的作用，以及某种场合下的
-堆积和亲脂作用等等。分子识别的观点是认
识生命过程的一个方面教学。ppt
1
exit
COOH
HO
OH
OH
内容提要
§9-1 分类和命名 一、分类 二、命名 §9-2 理化性质 一、羧酸 (一)结构与性质 (二)物理性质 (三)化学性质 (四)重要个别化合物
二、羧酸衍生物 (一)结构与性质 (二)物理性质 (三)化学性质 (四)重要个别化合物 三、硫酸衍生物 四、碳酸衍生物
O RC
OH
O
0.125nm
H C OH
0.131nm
0.143nm
R OH
O
0.122nm
C O
H+ +H C O-
O
0.126nm
H
COOH
CC
(E)-2-丁烯酸(巴豆酸)
CH3
H
C3 H (C2)H 5CH2C CH H OH
Biblioteka Baidu
C 2)7C HO (COH
12-羟基-9-十八碳烯酸(蓖麻醇酸)
COOH
CH2COOH
苯甲酸(安息香酸) 1教-学萘ppt 乙酸(α-萘乙酸) 14
COOH H1
2H HOOC
(1R,2R)-1,2-环己基二甲酸
酰卤(Acyl halide)
O RCX
酸酐(Anhydride)
OO RCOCR
O
酯(Ester)
R C O R'
酰胺(Amide)
O R C NH2
3.硫酸衍生物(Sulfuric acid derivatives, p287)
O
O
HO S OH 硫酸
R S OH
O O R S R'
O
磺酸
O
(Sulfonic acid)
卤代酸 RCHXCOOH 氨基酸 RCHNH2COOH
羟基酸 醇酸 RCHOHCOOH
酚酸 O 羰基酸 RCCOOH
COOH OH
(2)根据羧基和另一个基团的相对位置分类
例：
RCHOHCOOH
α-
RCHOHCH2COOH
β-
RCHOHCH2CH2COOH
γ-
二、命名 1.羧酸(p228) 同醛，但常用俗名。
醇困难，不能发生醇的分子内、分子间脱水；
羰基碳原子电子密度增强，不利于亲核加成反
应，并使-H比醛酮难取代，且不被高锰酸钾
等强氧化剂氧化。其化学反应示意如下：
HOOCCH2CCOHOH OH
2-羟基丁二酸 (苹果酸)
HOOCCH CHCOOH 2,3-二羟基丁二酸
OH OH
(酒石酸)
COOH
HOOCCH2CCH2COOH
3-羟基-3-羧基戊二酸 (柠檬酸)
OH
COOH
OH OH
HO
COOH
OH
2-羟基苯甲酸 (水杨酸)
3,4,5-三羟基苯甲酸 (五倍子酸)
O R' P R
OH
次膦酸
O R P OR'
OR"
烷基膦酸酯
二烷基膦酸酯
教学ppt
10
O R P R'
OR"
烷基次膦酸酯
(4)硫代磷酸衍生物
S
S
RO P OR' HO P SH
OR"
OH
硫代磷酸酯
二硫代磷酸
教学ppt
S RO P SR'
OR"
二硫代磷酸酯
11
5.取代酸(Substituted acid, p254) (1)根据RCOOH分子中R—上的H被不同 基团取代分类
(2)羰基酸(Carbony acid)
OO H C C OH
乙醛酸
OO
O
CH3CCH2C OH HOOCCC2CHOOH
3-丁酮酸 (乙酰乙酸)
2-丁酮二酸 (草酰乙酸)
教学ppt
20
§9-2 理化性质
一、羧酸 (一)结构与性质(p229)
O HO
RC
CR
OH O
羧基是极性基团，羧酸是极性分子，羧酸 分子间能形成两个氢键，缔合成稳定的二聚体， 能与水分子形成氢键。
HOOC C
COOH C
(Z)-丁烯二酸
H
H
(失水苹果酸或马来酸)
H C
HOOC
COOH C
H
(E)-丁烯二酸 (延胡羧酸或富马酸)
2.羧酸衍生物(p243)
CH3
COCl
4-甲基苯甲酰氯
O CH3C NH2
乙酰胺
O HC N(C3H)2
N,N-二甲基甲酰胺 (DMF)
O C
NH C
O
邻苯二甲酰亚胺
8
4.磷酸衍生物(Phosphonic acid derivatives,
p296)
O
HO P OH
磷酸
OH
(1)磷酸酯
O HO P OR
OH
烷基磷酸酯
O R'O P OR
OH
二烷基磷酸酯
O R'O P OR
OR"
三烷基磷酸酯
(2)膦酸类
O R P OH
OH (3)膦酸酯
O R P OR'
OH
膦酸
H CO
0.126nm
从表面上看，羧基是由羰基和羟基直接相
连而成，但实质上羧酸的性质决不是这两个基
团性质的简单加合，二者之间相互影响的结果，
使羧酸具有独特的化学性质。 p ~π共轭的结
果，使氧原子上的电子密度向羰基偏移，增大
了O—H键的极性，使氧氢键的断裂比醇容易，
酸性增强；C—OH键极性减弱，羟基的取代比
教学ppt
16
O C
O C
O
O
O
顺丁烯二酸酐
(马来酸酐)
O
邻苯二甲酸酐
CH2
CCOOC3H
CH2 OCCH3
CH CH2 OCCH3 OCCH3
CH3
O
O
O
2-甲基丙烯酸甲酯
丙三醇三乙酸酯
教学ppt
17
3.取代酸(p254) (1)羟基酸(Hydroxy acid)
CH3CHCOOH OH
2-羟基丙酸 (乳酸)
R S R'
O
亚砜(Sulfoxide)
砜(Sulfone)
（亚教硫学ppt酸衍生物）
7
4.碳酸衍生物(Carbonic acid derivatives p252)
O HO C OH 碳酸
O Cl C Cl
碳酰氯（光气）
O H2N C N2H
O H2N C OR
碳酰胺（脲）
教学ppt 氨基甲酸酯
五、取代酸 (一)羟基酸的性质 (二)羰基酸的性质 (三)乙酰乙酸乙酯及互变异构现象 (四)重要个别化合物 §9-3 波谱分析 一、IR 二、1HNMR
第九章 羧酸和取代酸
§9-1 分类和命名
一、分类 1.羧酸(Carboxylic acid, p228)
O R C OH
分类同醛
2.羧酸衍生物(Carboxylic acid derivatives)
有机分子化学键一直是有机化学考虑问题
的基础。但随着化学深入到生物体内分子间的
相互作用时，问题也就不仅仅是传统的化学键
等原子间的强作用力。例如，生物体内信息传
递、酶与底物作用则是受控于分子间几何形状
（立体结构）的匹配，或说范德华力，或在有
电荷时的库仑引力的作用，以及某种场合下的
-堆积和亲脂作用等等。分子识别的观点是认
识生命过程的一个方面教学。ppt
1
exit
COOH
HO
OH
OH
内容提要
§9-1 分类和命名 一、分类 二、命名 §9-2 理化性质 一、羧酸 (一)结构与性质 (二)物理性质 (三)化学性质 (四)重要个别化合物
二、羧酸衍生物 (一)结构与性质 (二)物理性质 (三)化学性质 (四)重要个别化合物 三、硫酸衍生物 四、碳酸衍生物