【精品课件】羧酸及其衍生物
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
C4H10O26, M醋P酸a，盐1(或50环~2烷50酸℃钴)CH3COOH+HCOOH+CH3CH2COOH
3. 烯烃制备羧酸——双键断裂 RCH=CHR’ + 4[O] K2Cr2O7+H2SO4 RCOOH + R’COOH
4. 环状烯烃制备——二元羧酸
+ 4[O]
5. 丙烯酸的制备
CH2CH2COOH CH2CH2COOH
(2) 从油脂水解制备羧酸
• 肥皂就是碱性条件下生成的高级脂肪酸盐.
(3) 苯甲酸的制备
一取代？二取 代？水解？
C H3
3Cl2光 100~150℃
C Cl3
3H2 O, Z nCl2 100~115℃
C O O H
13.2.4 从格利雅试剂制备
• 得到增加一个碳原子的羧酸
13.3 羧酸的物理性质
• 它的缔和O-H伸缩振动在2500-3000cm-1范围内有一个 羧酸特征强的宽谱带;
• 羧 酸 盐 含 有 两 个 C—O- 的 伸 缩 振 动 :1610~1550cm-1; 1420~1300cm-1
• 羧基中的质子由于两个氧的电负性大和诱导作用， 其屏蔽作用大大降低，化学位移出现在低场：=9.5
CH3CH2CH2CH2CN
KOH H2O,乙二醇
H+
R—COOH + NH4Cl R—COONa + NH3 CH3CH2CH2CH2COOH
( 90% )
Ph-CH2CN + 2H2O 苯乙腈
浓H2SO4 加热
Ph-CH2COOH + NH3
苯乙酸 (78%)
• 注意： 此法不适用于仲卤烷和叔卤烷 (NaCN, KCN 的碱性强,易使仲或叔卤烷脱去卤化氢而成烯烃)。
~ 13 ppm.
13.4 羧酸的化学反应
羧酸的化学反应包括：
(1) O—H键的酸性; (3) —OH基取代反应; (4) 脱羧反应
(2) —H取代反应 (4) C=O亲核加成
13.4.1 酸性 • 羧酸的pKa=45, 在水溶液中，离解的氢离子与 水结合成水和氢离子
• 羧酸与碳酸氢钠的成盐反应
有机化学 Organic Chemistry
第十三章 羧酸及其衍生物
（一）羧酸
13.1 羧酸的结构、分类和命名
——羧酸的分子中都含有羧基官能团:
酰基 O 羧基 R C OH
13.1.1 羧酸的结构
• 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。
13.1.2 羧酸的分类和命名 (1) 分类
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）
C H3
对甲苯甲酸
• 多元芳香族羧酸的命名
• 用“羧酸”或“甲酸”作字尾，其它作为取 代基
COOH
COOH
百度文库
COOH
COOH
俗名 系统名
O CCC C C C
OH
6 5432 1
例如：
CH2=CH-COOH C H3C -H = C HC -O O H
丙烯酸（败脂酸）
2-丁烯酸（巴豆酸）
CH3
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
CH2=CH—CH3
+
O2
磷酸铋
550~750℃，0.7~1.4MPa
CH2=CH—COOH
6. 芳烃的側链含有
COOH
-H—全部在位断
裂成酸
側链是叔烷 基，很难氧 化，强氧化 剂时环发生 破裂，成酸.
Ph-CH=CHCOOH ？
13.2.3 从水解制备羧酸 (1)从腈水解制备羧酸
R-CN + 2H2O + HCl 加热 R-CN + H2O + NaOH 加热
• 按羧基所连接的烃基种类 脂肪族羧酸 脂环族羧酸 芳香族羧酸
• 按烃基是否饱和 饱和羧酸 不饱和羧酸
• 按所含羧基的数目 一元羧酸 二元羧酸 三元羧酸
(2) 羧酸的命名
•俗名——根据天然来源(蚁酸(甲酸)、醋酸(乙酸)等)
•系统命名法 (1)选择含有羧基的最长碳链为主链(母体); (2)碳链编号时,从羧基的碳原子开始; (3)酸前要冠以官能团位置的数字(编号最小); (4)其它同烷烃的命名规则
• 加入强酸使盐分解，游离出羧酸
• 羧酸根负离子的结构和稳定性
• 羧酸根负离子的负电荷不是 • 碳原子的P轨道与氧原子
集中在一个氧，而是平均分散 的两个P轨道共轭，形成分
在两个氧原子上。不同于羧酸， 子轨道，负电荷平均分散
其两个碳氧键是等同的。
在两个氧原子上。
羧酸根负离子的共振结构式
• 羧酸显示酸性的原因——羧酸根负离子的稳定性
对苯二羧酸
环己烷羧酸
（对苯二甲酸，1,4-苯二甲酸）（环己烷甲酸）
-萘羧酸 -萘甲酸;1- 萘甲酸
13.2 羧酸的制法 13.2.1 从伯醇或醛制备羧酸
• 不饱和醇或醛须用弱氧化剂制备
托伦斯试剂
CH3—CH=CH—CHO + [O] AgNO3,NH3 CH3—CH=CH-COOH
13.2.2 从烃氧化制备羧酸
• 低级羧酸是具有臭味的液体，高级羧酸是无臭固体。 • 羧酸的沸点高于质量相近的醇——双分子缔合。 • 低级羧酸溶于水，但高级羧酸不溶于水，能溶于
酒精，乙醚等有机溶剂。
•羧酸溶于水——与水分子氢键缔合 (如甲酸与水)
•羧酸的沸点高于质量相近的醇——双分子缔合
OHO
CH3 C
C CH3
OHO
• 羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同:1725~1700cm-1;
1. 高级烷烃混合物氧化制取高级脂肪酸混合物,作为 制皂原料. • 如石蜡C20~C30烷烃,得50~60%高级脂肪酸(C10~C20):
RCH2-CH2-R’
高级烷烃混合物
O2, 120℃ 锰盐，1.5~3MPa
RCOOH + R’COOH
高级脂肪酸混合物
2. 低级烷烃直接氧化制取低级羧酸(往往得到混合物):
• 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.
COOH
H C O O HC -H2C -O O H
COOH
乙二酸（草酸）
丙二酸（胡萝卜酸）
H COOH CC
HOOC H
富 马 酸
HH CC
HOOC COOH
马 来 酸
(反丁烯二酸）
(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
3. 烯烃制备羧酸——双键断裂 RCH=CHR’ + 4[O] K2Cr2O7+H2SO4 RCOOH + R’COOH
4. 环状烯烃制备——二元羧酸
+ 4[O]
5. 丙烯酸的制备
CH2CH2COOH CH2CH2COOH
(2) 从油脂水解制备羧酸
• 肥皂就是碱性条件下生成的高级脂肪酸盐.
(3) 苯甲酸的制备
一取代？二取 代？水解？
C H3
3Cl2光 100~150℃
C Cl3
3H2 O, Z nCl2 100~115℃
C O O H
13.2.4 从格利雅试剂制备
• 得到增加一个碳原子的羧酸
13.3 羧酸的物理性质
• 它的缔和O-H伸缩振动在2500-3000cm-1范围内有一个 羧酸特征强的宽谱带;
• 羧 酸 盐 含 有 两 个 C—O- 的 伸 缩 振 动 :1610~1550cm-1; 1420~1300cm-1
• 羧基中的质子由于两个氧的电负性大和诱导作用， 其屏蔽作用大大降低，化学位移出现在低场：=9.5
CH3CH2CH2CH2CN
KOH H2O,乙二醇
H+
R—COOH + NH4Cl R—COONa + NH3 CH3CH2CH2CH2COOH
( 90% )
Ph-CH2CN + 2H2O 苯乙腈
浓H2SO4 加热
Ph-CH2COOH + NH3
苯乙酸 (78%)
• 注意： 此法不适用于仲卤烷和叔卤烷 (NaCN, KCN 的碱性强,易使仲或叔卤烷脱去卤化氢而成烯烃)。
~ 13 ppm.
13.4 羧酸的化学反应
羧酸的化学反应包括：
(1) O—H键的酸性; (3) —OH基取代反应; (4) 脱羧反应
(2) —H取代反应 (4) C=O亲核加成
13.4.1 酸性 • 羧酸的pKa=45, 在水溶液中，离解的氢离子与 水结合成水和氢离子
• 羧酸与碳酸氢钠的成盐反应
有机化学 Organic Chemistry
第十三章 羧酸及其衍生物
（一）羧酸
13.1 羧酸的结构、分类和命名
——羧酸的分子中都含有羧基官能团:
酰基 O 羧基 R C OH
13.1.1 羧酸的结构
• 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。
13.1.2 羧酸的分类和命名 (1) 分类
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）
C H3
对甲苯甲酸
• 多元芳香族羧酸的命名
• 用“羧酸”或“甲酸”作字尾，其它作为取 代基
COOH
COOH
百度文库
COOH
COOH
俗名 系统名
O CCC C C C
OH
6 5432 1
例如：
CH2=CH-COOH C H3C -H = C HC -O O H
丙烯酸（败脂酸）
2-丁烯酸（巴豆酸）
CH3
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
CH2=CH—CH3
+
O2
磷酸铋
550~750℃，0.7~1.4MPa
CH2=CH—COOH
6. 芳烃的側链含有
COOH
-H—全部在位断
裂成酸
側链是叔烷 基，很难氧 化，强氧化 剂时环发生 破裂，成酸.
Ph-CH=CHCOOH ？
13.2.3 从水解制备羧酸 (1)从腈水解制备羧酸
R-CN + 2H2O + HCl 加热 R-CN + H2O + NaOH 加热
• 按羧基所连接的烃基种类 脂肪族羧酸 脂环族羧酸 芳香族羧酸
• 按烃基是否饱和 饱和羧酸 不饱和羧酸
• 按所含羧基的数目 一元羧酸 二元羧酸 三元羧酸
(2) 羧酸的命名
•俗名——根据天然来源(蚁酸(甲酸)、醋酸(乙酸)等)
•系统命名法 (1)选择含有羧基的最长碳链为主链(母体); (2)碳链编号时,从羧基的碳原子开始; (3)酸前要冠以官能团位置的数字(编号最小); (4)其它同烷烃的命名规则
• 加入强酸使盐分解，游离出羧酸
• 羧酸根负离子的结构和稳定性
• 羧酸根负离子的负电荷不是 • 碳原子的P轨道与氧原子
集中在一个氧，而是平均分散 的两个P轨道共轭，形成分
在两个氧原子上。不同于羧酸， 子轨道，负电荷平均分散
其两个碳氧键是等同的。
在两个氧原子上。
羧酸根负离子的共振结构式
• 羧酸显示酸性的原因——羧酸根负离子的稳定性
对苯二羧酸
环己烷羧酸
（对苯二甲酸，1,4-苯二甲酸）（环己烷甲酸）
-萘羧酸 -萘甲酸;1- 萘甲酸
13.2 羧酸的制法 13.2.1 从伯醇或醛制备羧酸
• 不饱和醇或醛须用弱氧化剂制备
托伦斯试剂
CH3—CH=CH—CHO + [O] AgNO3,NH3 CH3—CH=CH-COOH
13.2.2 从烃氧化制备羧酸
• 低级羧酸是具有臭味的液体，高级羧酸是无臭固体。 • 羧酸的沸点高于质量相近的醇——双分子缔合。 • 低级羧酸溶于水，但高级羧酸不溶于水，能溶于
酒精，乙醚等有机溶剂。
•羧酸溶于水——与水分子氢键缔合 (如甲酸与水)
•羧酸的沸点高于质量相近的醇——双分子缔合
OHO
CH3 C
C CH3
OHO
• 羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同:1725~1700cm-1;
1. 高级烷烃混合物氧化制取高级脂肪酸混合物,作为 制皂原料. • 如石蜡C20~C30烷烃,得50~60%高级脂肪酸(C10~C20):
RCH2-CH2-R’
高级烷烃混合物
O2, 120℃ 锰盐，1.5~3MPa
RCOOH + R’COOH
高级脂肪酸混合物
2. 低级烷烃直接氧化制取低级羧酸(往往得到混合物):
• 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.
COOH
H C O O HC -H2C -O O H
COOH
乙二酸（草酸）
丙二酸（胡萝卜酸）
H COOH CC
HOOC H
富 马 酸
HH CC
HOOC COOH
马 来 酸
(反丁烯二酸）
(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