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
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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 。
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（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
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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。
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（二） 苹果酸
H HO C COOH
（α-羟基酸） H2C COOH
第十三章 羧酸、羟基酸、酮酸
学习目标
1.能够说出羧酸、羟基酸、酮酸的定义、结构、命名。 2.学会并掌握羧酸、羟基酸、酮酸的主要化学性质。 3.知道重要的羧酸、羟基酸和酮酸。
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第一节 羧 酸
一、羧酸的结构
羧酸可看成是烃分子中的氢原子被羧基取代 后生成的化合物（甲酸除外）。
羧酸的官能团是羧基 （—COOH）
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化学与生活
烧鱼时常加醋并加 点酒，这样鱼的味 道就变得无腥、香 醇，特别鲜美。
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2.酸酐的生成
一元酸酐
O
R C OH O
R C OH
P2O5 △
O RC O RC
O
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等。
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3.酰卤的生成
◆命名：
（1）以羧酸为母体，羟基为取代基; （2）碳链编号时,从羧基的碳原子开始; （3）也可从连接羧基的碳原子开始，用，，等; （4）俗名命名。
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例如：
H HO C COOH
H2C COOH 苹果2酸 -羟(基羟丁基二丁酸二酸)
或 α -羟基丁二酸
（苹果酸）
H HO C COOH
CH3CHCβHCα H2COOH CH3 CH3
3，4— 二甲基戊酸 或：β ，γ —二甲基戊酸
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4
32
CH3 CH CH2
βα
CH3
1
COOH
3-甲基丁酸 （β-甲基丁酸）
5
4
32 1
CH3
CH2
CH CH COOH βα
CH3 CH2CH3
3-甲基-2-乙基戊酸 （β-甲基-α-乙基戊酸）
酯化反应可逆，可采取使一种原料过量， 或反应过程中除去一种产物的方法来提高酯的 产率。
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酯化反应实质
酸脱 羟基 ，醇脱 羟基上的氢原子 。
= =
O
CH3 C OH + H 18O C2H5 浓H2SO4
O CH3 C 18O
C2H5 + H2O
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你知道生活中有哪些 应用酯化反应的例子？
甲酸 乙酸
丁酸
十八酸
蚁酸 醋酸
酪酸
硬脂酸
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（二）系统命名法
1、饱和脂肪族羧酸
a．选择含有羧基的最长碳链为主链（母体），按主链碳
原子的数目称为“某酸” b．编号：从羧基C原子开始编号（或用阿拉伯数字或希腊 字母）表明取代基的位次，并将取代基的位次、数目、名 称写于酸名称之前 。
54321
存在 未成熟的果实内；植物的叶子中；自然界
中存在的是左旋体。
用途 制药和食品工业，苹果酸的钠盐可用作禁 盐病人的食盐代用品 。
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（三） 柠檬酸
H HO C COOH HO C COOH
H2C COOH
存在 多种植物的果实中；动物组织与体
液中，为无色晶体。
用途 食品工业的调味品（有酸味），医药
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三、羧酸的性质
1.羧酸的物理性质
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有腐败气味。 水溶性:
由于羧酸能与水形成氢键,甲酸至丁酸与水互溶
O HOH RC
O H OH
H
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沸点: 比相对分子质量相同的醇的沸点高,因为羧酸分子
OH
COOCH3 水杨酸甲酯
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（五）丙酮酸
OH CH3CHCOOH
乳酸
O
CH3 C COOH
O [O]
CH3CCOOH [H]
丙酮酸
（六） β-丁酮酸
O
[H] CH3CCH2COOH [O]
β-丁酮酸
OH
CH3CHCH2COOH
β-羟基丁酸
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小结
1.羟基酸的结构：既有羟基又有羧基 2.酮酸的结构：既有酮基又有羧基 3.酮体的概念：β-丁酮酸、β-羟基丁酸和丙酮的合
羧基
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2.乙酸
乙酸是食醋的主要成分， 普通的食醋中含有3%-5%的乙酸，所以乙酸俗称醋酸。
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乙酸的物 理 性 质
1.色、态、味： 无色、有强烈刺激性气味的液体。 2.熔点：16.6℃ 当温度低于16.6 ℃时会凝结成像冰 一样的晶体。无水乙酸又称冰醋酸。
沸点：117.9 ℃ (易挥发) 3.溶解性：易溶于水，
习惯上还常把羰基酸看作羧酸的酰基衍生物， 称为“某酰某酸”。
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例如：
OHCCH2COOH
3-丙醛酸 （β -丙醛酸）来自CH3COCH2COOH
(3-
β －丁酮酸 丁酮酸或乙酰乙酸)
COOH HOOCCOCHCH 2COOH
β -羧基-α 戊酮二酸 （草酰琥珀酸）
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二、酮体
1、酮体：
试剂: PCl3 PCl5 SOCl2
例:
3CH3COOH
PCl3
△ 70％
3CH3COCl
NO2
NO2
H3PO3
COOH SOCl2 90~98％
COCl HCl SO2
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4.酰胺的生成
羧酸与氨或胺作用生成羧酸铵,加热后脱 水得酰胺或N-取代酰胺。
NH3
RCOOH
O
O
RC ONH4 H2O RC NH2
HO CH COOH
2，3-二羟基丁二酸 或
α ，β -二羟基丁二酸 （酒石酸）
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（二）酮酸
◆定义：分子中同时含有羧基和羰基的化合物。 ◆分类：按羰基的位置不同分为醛酸和酮酸。
OHCCOOH 乙醛酸
丙酮酸
CH3COCOOH （乙酰乙酸）
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命名：
含羰基和羧基的最长碳链选为主链，叫做某 酮酸（或某醛酸），羰基的位置用阿拉伯数字或 希腊字母表示。
是羟基，而 乙醇 失掉的是羟基上的氢原子。 3.羧酸的官能团羧基 在其结构中既不存在典型
的 羰基，也不存在典型的羟基 ，而是两者相互影 响的统一体，是一种键长“平均化”了的结构。
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第二节 羟基酸、酮酸
羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或 原子团取代后生成的化合物称为取代羧酸。
X (OH , NH2 , =O) R C(H) COOH
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成盐
RCOOH NaOH
RCOONa H2O
由于羧酸的酸性（pKa=4-5）比无机酸弱， 比碳酸（pKa=6.36）强，故：
RCOONa HCl
RCOOH NaCl
RCOOH NaHCO3
RCOONa CO2 H2O
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。
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O
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加氢：
O
+2H
CH3 C CH2 COOH
-2H
β-丁酮酸
OH CH3 CH CH2
COOH
β-羟基丁酸
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2.酮体与代谢
糖尿病时
脂肪动员加强
血液中酮体生成过多，从尿中排出
酮血症、酮尿症、酮症酸中毒等
酮体： β-丁酮酸 β-羟丁酸 丙酮
99%，酸性 烂苹果味道
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应用
羧酸的钠盐、钾盐、铵盐易溶于水，医 药上常将一些含有羧基的、水溶性较差的药 物转变成可溶性的羧酸盐，以便制成水剂或 注射剂使用，如含有羧基的青霉素和氨苄青 霉素，临床使用的就是其钠盐或钾盐。
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（二）羧酸衍生物的生成 1.酯的生成
O
O
CH3C OH HOCH2CH3 H CH3COCH2CH3 H2O
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2、不饱和羧酸
选择包含羧基和不饱和键的最长碳链为主链， 称为“某烯（炔）酸”，从羧基碳原子开始编号， 命名时须标明不饱和键的位次。
CH3 CH CH CH
CH3 4-甲基-2-戊烯酸
COOH
CH3CH CHCOOH 2-丁烯酸
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3、脂肪二元羧酸
主链中应含有两个羧基，称为某二酸。
羧酸的结构通式是：
O (Ar)R C OH 或(Ar)RCOOH
（R：脂肪烃基；Ar：芳香烃基）
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HO
结
结 构
(Ar)R C C
O H 构 简(Ar)RCH2COOH
式
H
式
官能团：
O C O H 或—COOH
羧基
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二、羧酸的命名
（一）习惯命名法：根据天然来源或性状
HCOOH CH3COOH CH3CH2CH2COOH CH3(CH2)16COOH
脱羧反应
H
O RCC
氢氧键断裂呈酸性
H的反应
H
OH
羟基被取代的反应
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（一）酸性 羧酸能使蓝色石蕊试纸变红色。 羧酸的酸性比碳酸、酚、醇强 一些化合物的酸性 :
RCOOH HOH ROH HC CH HNH2 RH
PKa 4~5
~15.74 16~19
~25
~34
~50
二元羧酸酸性比一元羧酸酸性强
脱羧反应。
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课堂练习
一、选择题
（ D ） 1.下列哪种试剂不能鉴别甲酸和乙酸。
A．KMnO4
B．托伦试剂
C．斐林试剂
D．Br2/H2O
（ A ） 2.既能使高锰酸钾溶液褪色，又能发生银镜
反应的是
。
A．甲醛 B．乙酸
C．乙二酸 D．丙酸
（ C ） 3.下列说法不正确的是
。
称 4.重要的羟基酸和酮酸：乳酸、苹果酸、柠檬酸、
易溶于酒精等有机溶剂。
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化 学 与 生 活
2CH3COOH + Mg(OH)2 → (CH3COO)2Mg + 2H2O 2CH3COOH+CaCO3→(CH3COO) 2Ca + H2O+CO2↑
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小结
1.羧酸的结构通式为：（Ar）R—COOH。 2.羧酸的命名：普通命名法和系统命名法。 3.羧酸的性质：酸性、羧酸衍生物的生成、
临床上把β-丁酮酸、β-羟基丁酸和丙酮三者 合称为酮体。 是脂肪酸在体内不能完全氧化为 二氧化碳和水的中间产物。
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β -丁酮酸（乙酰乙酸）
无色黏稠的液体。
易脱羧，β —酮酸的共性。
H3C C O
RC
O
CH2 COOH CH2 COOH
+ H3C C CH3
CO2
O
+ R C CH3
CO2
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（三）脱羧反应
从羧酸或其盐脱去羧基(失去二氧化碳)的 反应,称为脱羧反应。 与碱石灰共融脱羧生成烃:
CH3COONa NaOH(CaO) △ CH4 NaCO3
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饱和一元羧酸较稳定，不易脱羧；只有 在特殊条件下，一元羧酸才能进行脱羧反应。 二元羧酸对热比较敏感，易脱羧。不同的二 元羧酸加热脱羧的产物不同。
之间形成两个氢键,缔合成稳定的二聚体。
例如:
O HO
RC
CR
OH O
CH3CH2OH
M
46
b.p. 78.5℃
HCOO H
46 100.7 ℃
CH3CH2CH2OH
60 97.4℃
CH 3CO OH
60 117.9
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2.羧酸的化学性质
羧酸的化学性质主要取决于其官能团羧基 ，其
化学性质从结构上预测，有以下几类：
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四、重要的羧酸
1.甲酸俗称蚁酸。
存在于蚂蚁体液中，也是蜂毒的主要成分。甲 酸是具有刺激性臭味的无色液体，沸点100．5℃， 能与水、乙醇、乙醚混溶。甲酸的酸性
（pKa=3．76）比其他饱和一元酸强。甲酸的腐蚀
性很强，能刺激皮肤，使其红肿、痛痒，使用时要 避免与皮肤接触。
醛基
O H C OH
常见的取代羧酸有卤代酸、羟基酸、酮酸、醛酸和氨基酸等。
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一、羟基酸和酮酸
（一）羟基酸 ◆定义：分子中同时含有羟基和羧基的化合物。
◆分类：按羟基连接的基团不同分为醇酸和酚酸。
OH
OH
CH3CHCOOH
COOH
2-羟基丙酸 或
α -羟基丙酸
（乳酸）
2-羟基苯甲酸 或
邻羟基苯甲酸
（水杨酸）
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