《羧酸及羧酸衍生物》PPT课件
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有机化学
Organic Chemistry
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1
第十章 羧酸及其衍生物、 取代酸
§10.1 羧酸 §10.2 羧酸衍生物 §10.3 取代酸
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2
§10.1 羧酸
10.1.1. 羧酸的命名 10.1.2. 羧酸的结构 10.1.3. 羧酸的物理性质 10.1.4. 羧酸的化学性质 10.1.5 几个重要羧酸
编辑ppt
3
10.1. 1. 羧酸的命名 1. 俗名
HCOOH 蚁酸
COOH HC OH HC OH
COOH 酒石酸
CH3 HC OH
COOH
乳酸
C H 3C O O H 醋酸
COOH HC OH H2C COOH
苹果酸
编辑ppt
H 2C COOH HO C COOH
H 2C COOH 柠檬酸
4
2. 系统命名法
5,8,11,14- 二十碳 四烯酸 (花生四烯酸)
1 3 1 1
9
C O O H
顺，反，反－9,11,13－十八碳三烯酸
编辑ppt
7
10.1.2 . 羧酸的结构
构造：O-
p-p共轭： O
R－C－OH
R COH
sp2 杂化
C=O键增长：120
123 pm
C-O键缩短：143
136 pm
羰基和羟基通过p,p-共轭构成一个整体，故羧基不是羰
4-甲基-4-苯基-2-戊烯酸
-萘乙酸
COOH
COOH
OH
邻羟基苯甲酸 （水杨酸）
COOH
对苯二甲酸 （1,4-苯二甲酸）
编辑ppt
COOH
COOH
反-1,3-环己二甲酸
6
十个碳以上的直链酸命名时要加一个碳字
20
14
11
8
5
1
CH3(CH2)4 CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3CO2H
11
1. 羧酸的酸性 （1）羧基的酸性
酸性大小：
pKa
应用：羧酸的鉴别与分离提纯。
编辑ppt
12
（2）烃基结构对羧酸酸性的影响
电子效应的影响： 吸电子取代基使酸性增大，给电子取代基使酸性减弱.
H C O O H C H 3 C O O HC H 3 C H 2 C O O H
pKa 3.77
4.76
编辑ppt
15
= = 2. 羧酸衍生物的生成（羧基中的羟基被取代）
O R C
O R C (L =X 、 O、 C O R O ' 、 N R 2 )H
OH L
（ 1） 酰卤的生成
=O
PC 3 l
RC + PC 5 l
OH
=O
H 3P3O
RC + Cl
PO 3 Cl
SO 2 Cl
S2 O +
H
（2） 酸酐的生成
·选取含羧基的最长碳链——主链 ·从靠近羧基的一端开始编号 · 取代基、重键的位置用阿拉伯数字标出
CH3
H3C
4
CH CH2 COOH
3 2 1γ
3-甲基丁酸 （ -甲基丁酸）
C H3C -H = C HC -O O H 2-丁烯酸（巴豆酸）
编辑ppt
5
CH3 CH3 C CH=CHCOOH
CH2COOH
C O + CO2 + H2O （脱羧、脱水）
二元羧酸受热，依两个羧基的相对位置不同，其产物各异。
二元酸加热时：
乙二酸、丙二酸脱羧
丁二酸、戊二酸脱水
原则上形成稳定 的五元环、六元环
己二酸、庚二酸脱羧、脱水
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20
4. α-氢原子的反应
Cl
CH3-COOH + Cl2 红P
CH2COOH Cl
基和羟基的简单加合。由于p,π-共轭键长平均化； 羰基的正
电性降低，亲核加成变得困难； 羟基 H 的酸性增加。
编辑ppt
8
10.1.3. 羧 酸的物理性质
羧酸分子间可以通过两个氢键缔合，形成较稳定的二聚 体，所以羧酸的沸点比相对分子质量相近的醇还要高。
甲酸
乙醇
沸点： 100.5℃ 78.5℃。
羧酸能与水形成氢键，故低 级一元酸可与水互溶，但随M↑， 在水中的溶解度↓。
O 2N
N2O + C O 2
N2O
编辑ppt
18
二元酸脱羧
HOOC-COOH
乙二酸
HCOOH + CO2（脱羧）
HOOC-CH2-COOH
丙二酸
CH3COOH + CO2 （脱羧）
CH2-COOH
CH2-COOH
丁二酸
O
CH2-C CH2-C
O O
+ H2O （脱水）
H2C
CH2-COOH CH2-COOH
戊二酸
O
H2C
CH2-C CH2-C
O O
+ H2O（脱水）
编辑ppt
19
CH2-CH2-COOH CH2-CH2-COOH
己二酸
CH2-CH2 CH2-CH2
C O + CO2 + H2O （脱羧、脱水）
H2C
CH2-CH2-COOH CH2-CH2-COOH
庚二酸
H2C
CH2-CH2 CH2-CH2
=
百度文库=O
RC +
O CRP 2 O 5
OH H O
= =
OO
RCOCR+ H 2 O 简 单 酸 酐
编辑ppt
16
CH2 CH2
COOH 300℃CH2
COOH
CH2
CO O+H2O
CO
二元酸酐
（3） 酯的生成
=O
RC +HO R '
H +
=
O RCOR +'H 2O
OH
（4） 酰胺的生成
O
O
O
RCO H + N H 3 RCO N H 4ΔRCN H 2+ H 2 O
4.88
pKa
pKa
编辑ppt
13
pKa
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14
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。）
O C H 3C O H +N H 2
O O H -H 2 Δ OC H 3C N H
O H
对羟基乙酰苯胺（扑热息痛）
编辑ppt
17
3 脱羧反应(失去CO2) . C3lC COOH△ CHC 3 l +
2CO
= =
O
C
△
CH 2COOH
O C CH 3 +
C 2 O
COOH
O 2N
N2O △
N2O
编辑ppt
9
10.1.4. 羧 酸的化学性质
还原反应
α-H卤代 H
α
RC
C =O
H OH
脱羧反应
酸 性（氧氢键断裂）
羟基被取代
（酰氧键断裂）
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10
10.1.4. 羧 酸的化学性质
1 羧酸的酸性 2 羟基被取代(羧酸衍生物的生成) 3 脱羧反应 4 α-氢原子的反应 5 还原反应
编辑ppt
Cl2 红P
Cl-CHCOOH Cl
Cl2 红P
Cl-C-COOH Cl
一氯乙酸
二氯乙酸
三氯乙酸
羧酸α－H的卤代反应需要少量红磷催化
α-卤代酸的应用
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21
5. 羧基被还原
1.乙醚
CH2=CHCH2CO2H + LiAlH4 —2.H—3O—+> CH2=CHCH2CH2OH
Organic Chemistry
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1
第十章 羧酸及其衍生物、 取代酸
§10.1 羧酸 §10.2 羧酸衍生物 §10.3 取代酸
编辑ppt
2
§10.1 羧酸
10.1.1. 羧酸的命名 10.1.2. 羧酸的结构 10.1.3. 羧酸的物理性质 10.1.4. 羧酸的化学性质 10.1.5 几个重要羧酸
编辑ppt
3
10.1. 1. 羧酸的命名 1. 俗名
HCOOH 蚁酸
COOH HC OH HC OH
COOH 酒石酸
CH3 HC OH
COOH
乳酸
C H 3C O O H 醋酸
COOH HC OH H2C COOH
苹果酸
编辑ppt
H 2C COOH HO C COOH
H 2C COOH 柠檬酸
4
2. 系统命名法
5,8,11,14- 二十碳 四烯酸 (花生四烯酸)
1 3 1 1
9
C O O H
顺，反，反－9,11,13－十八碳三烯酸
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7
10.1.2 . 羧酸的结构
构造：O-
p-p共轭： O
R－C－OH
R COH
sp2 杂化
C=O键增长：120
123 pm
C-O键缩短：143
136 pm
羰基和羟基通过p,p-共轭构成一个整体，故羧基不是羰
4-甲基-4-苯基-2-戊烯酸
-萘乙酸
COOH
COOH
OH
邻羟基苯甲酸 （水杨酸）
COOH
对苯二甲酸 （1,4-苯二甲酸）
编辑ppt
COOH
COOH
反-1,3-环己二甲酸
6
十个碳以上的直链酸命名时要加一个碳字
20
14
11
8
5
1
CH3(CH2)4 CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3CO2H
11
1. 羧酸的酸性 （1）羧基的酸性
酸性大小：
pKa
应用：羧酸的鉴别与分离提纯。
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12
（2）烃基结构对羧酸酸性的影响
电子效应的影响： 吸电子取代基使酸性增大，给电子取代基使酸性减弱.
H C O O H C H 3 C O O HC H 3 C H 2 C O O H
pKa 3.77
4.76
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15
= = 2. 羧酸衍生物的生成（羧基中的羟基被取代）
O R C
O R C (L =X 、 O、 C O R O ' 、 N R 2 )H
OH L
（ 1） 酰卤的生成
=O
PC 3 l
RC + PC 5 l
OH
=O
H 3P3O
RC + Cl
PO 3 Cl
SO 2 Cl
S2 O +
H
（2） 酸酐的生成
·选取含羧基的最长碳链——主链 ·从靠近羧基的一端开始编号 · 取代基、重键的位置用阿拉伯数字标出
CH3
H3C
4
CH CH2 COOH
3 2 1γ
3-甲基丁酸 （ -甲基丁酸）
C H3C -H = C HC -O O H 2-丁烯酸（巴豆酸）
编辑ppt
5
CH3 CH3 C CH=CHCOOH
CH2COOH
C O + CO2 + H2O （脱羧、脱水）
二元羧酸受热，依两个羧基的相对位置不同，其产物各异。
二元酸加热时：
乙二酸、丙二酸脱羧
丁二酸、戊二酸脱水
原则上形成稳定 的五元环、六元环
己二酸、庚二酸脱羧、脱水
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20
4. α-氢原子的反应
Cl
CH3-COOH + Cl2 红P
CH2COOH Cl
基和羟基的简单加合。由于p,π-共轭键长平均化； 羰基的正
电性降低，亲核加成变得困难； 羟基 H 的酸性增加。
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8
10.1.3. 羧 酸的物理性质
羧酸分子间可以通过两个氢键缔合，形成较稳定的二聚 体，所以羧酸的沸点比相对分子质量相近的醇还要高。
甲酸
乙醇
沸点： 100.5℃ 78.5℃。
羧酸能与水形成氢键，故低 级一元酸可与水互溶，但随M↑， 在水中的溶解度↓。
O 2N
N2O + C O 2
N2O
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18
二元酸脱羧
HOOC-COOH
乙二酸
HCOOH + CO2（脱羧）
HOOC-CH2-COOH
丙二酸
CH3COOH + CO2 （脱羧）
CH2-COOH
CH2-COOH
丁二酸
O
CH2-C CH2-C
O O
+ H2O （脱水）
H2C
CH2-COOH CH2-COOH
戊二酸
O
H2C
CH2-C CH2-C
O O
+ H2O（脱水）
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19
CH2-CH2-COOH CH2-CH2-COOH
己二酸
CH2-CH2 CH2-CH2
C O + CO2 + H2O （脱羧、脱水）
H2C
CH2-CH2-COOH CH2-CH2-COOH
庚二酸
H2C
CH2-CH2 CH2-CH2
=
百度文库=O
RC +
O CRP 2 O 5
OH H O
= =
OO
RCOCR+ H 2 O 简 单 酸 酐
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16
CH2 CH2
COOH 300℃CH2
COOH
CH2
CO O+H2O
CO
二元酸酐
（3） 酯的生成
=O
RC +HO R '
H +
=
O RCOR +'H 2O
OH
（4） 酰胺的生成
O
O
O
RCO H + N H 3 RCO N H 4ΔRCN H 2+ H 2 O
4.88
pKa
pKa
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13
pKa
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14
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。）
O C H 3C O H +N H 2
O O H -H 2 Δ OC H 3C N H
O H
对羟基乙酰苯胺（扑热息痛）
编辑ppt
17
3 脱羧反应(失去CO2) . C3lC COOH△ CHC 3 l +
2CO
= =
O
C
△
CH 2COOH
O C CH 3 +
C 2 O
COOH
O 2N
N2O △
N2O
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9
10.1.4. 羧 酸的化学性质
还原反应
α-H卤代 H
α
RC
C =O
H OH
脱羧反应
酸 性（氧氢键断裂）
羟基被取代
（酰氧键断裂）
编辑ppt
10
10.1.4. 羧 酸的化学性质
1 羧酸的酸性 2 羟基被取代(羧酸衍生物的生成) 3 脱羧反应 4 α-氢原子的反应 5 还原反应
编辑ppt
Cl2 红P
Cl-CHCOOH Cl
Cl2 红P
Cl-C-COOH Cl
一氯乙酸
二氯乙酸
三氯乙酸
羧酸α－H的卤代反应需要少量红磷催化
α-卤代酸的应用
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21
5. 羧基被还原
1.乙醚
CH2=CHCH2CO2H + LiAlH4 —2.H—3O—+> CH2=CHCH2CH2OH