《羧酸及其取代酸》PPT课件.ppt

第六章 羧酸及其取代酸,第一节 羧酸第二节 羟基酸第三节 酮酸,羧酸定义：分子中烃基跟羧基相连而构成的化合物。羧基:,OH,羧 酸,羧酸通式：,第一节 羧酸,一、羧酸的分类和命名根据羧酸分子中烃基R的不同，羧酸可分为脂肪族羧酸、脂环族羧酸和芳香族羧酸；脂肪族羧酸又可分为饱和羧酸和不饱和羧酸。按照羧酸分子中含有羧基的数目，羧酸可分为一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸。,羧酸的系统命名法：*,（一）烷酸的命名1.首先选择含羧基的最长碳链为主链，按主链的碳原子数目称为“某酸”；2.主链碳原子从羧基一端开始编号。,（二）烯酸的命名1.不饱和羧酸的主链应包括双键及羧基，而称为“某烯酸”，并在某烯名称前以阿拉伯数字标明双键位次;有两个或三个双键的烯酸称为“二烯酸”或“三烯酸”，并分别在前面标明各双键的位次；2.不饱和烯酸主链碳原子数目大于10个时，须在中文数字后紧接一个“碳”字，以免数字混淆；3.可用“”代表双键，的右上角数字表示双键的位置；4.碳链编号可用希腊字母表示，与羧基直接相邻的碳原子编为，依次为、等。,二、羧酸的化学性质,羰基：不易起亲核加成反应,羧基,羟基：具有明显的酸性,由于p 效应：（1）羟基中氧原子的电子云密度降低，羟基中的共用电子对就更偏向氧原子，从而使氢原子容易成为氢离子而解离出来，故羧酸表现明显的酸性。（2）羧基碳原子的电子云密度增高，使其正电性降低，故羧基不易与亲核试剂发生加成反应。,脂肪羧酸的主要化学性质：*,1.酸性和成盐：,RCOOH RCOO-+H+RCOOH+NaOH RCOONa+H2O例如 CH3COOH+NaOH CH3COONa+H2O又如 硬脂酸（十八碳酸）和NaOH中和生成硬脂酸钠（肥皂）：C17H35COOH+NaOH C17H35COONa+H2O,2.酯化反应：羧酸和醇脱去一分子水而成酯。,O OCH3COH+HOCH3 CH3COCH 3+H2O,酯化,水解,脱羧酶,脱羧酶,草酰乙酸,丙酮酸,乙酰乙酸,脱羧酶,5-羟基色氨酸,5-羟色胺（5-HT）,三、重要的羧酸*,1.乙酸 CH3 COOH 又名醋酸、冰醋酸。,2.苯甲酸 俗名安息香酸。,COOH,4.乙二酸：俗名草酸。,3.丁二酸：俗名琥珀酸。,5.必需脂肪酸:不能在体内合成，必须由食物提供的脂肪酸。CH3（CH2）4CH=12CHCH2CH=9CH（CH2）7COOH 9，12-十八碳二烯酸（亚油酸）9，12十八碳二烯酸CH3CH2CH=15CHCH2CH=12CHCH2CH=9CH（CH2）7COOH 9，12，15-十八碳三烯酸（亚麻酸）9，12，15十八碳三烯酸CH3（CH2）4CH=14CHCH2CH=11CHCH2CH=8CHCH2CH=5CH（CH2）3COOH 5，8，11，14-廿碳四烯酸（花生四烯酸）5，8，11，14廿碳四烯酸,四、顺反异构立体异构：指化合物的结构式相同，但分子中的原子或原子团在空间排列不同而产生的异构现象。顺反异构：有机分子中键的自由旋转，由于某种原因（如双键或环的存在）而受到阻碍时，就可使其原子或原子团在空间具有固定的排列方式（即一定的构型），由此而产生的异构称为顺反异构（几何异构）。*,相同原子或原子团同在一侧称为顺式（cis）；另一种排列方式是分处两侧称为反式（trans）。,例如：丁烯二酸（HOOCCH=CHCOOH）,顺-丁烯二酸 Cis-丁烯二酸（缩水苹果酸）,反-丁烯二酸 trans-丁烯二酸（延胡索酸）,1.产生顺反异构的条件：,不是所有的双键化合物都有顺反异构现象。,a-c-a,a-c-b,a-c-a,d-c-b,a-c-b,a-c-b,a-c-b,e-c-d,(1)(2)(3)(4),例如：1，4-环己烷二羧酸,易溶于水 难溶于水,产生顺反异构的条件：*（1）分子中存在限制碳原子自由旋转的因素，如双键或脂环，即存在着刚体结构。（2）每个不能自由旋转的碳原子连接的两个原子或原子团必须不相同。,3.顺反异构体的命名,（1）顺反构型命名法：*若C=C的两个碳原子所连的原子或原子团彼此有相同的，则相同的在同侧称顺式构型；在两侧的为反式构型。当a-c-b类型的结构，即C=C的两个碳原子所连的 e-c-d 原子或原子团都不相同，则一般选择两个比较相似的原子或原子团在同侧的作为顺式，另一个作为反式。,顺-氯-2-丁烯酸,反-氯-2-丁烯酸,第二节 羟基酸,分子中同时含羟基和羧基两种功能基的化合物。OH 醇性羟基 CH3CHCOOH 乳酸(醇酸）酚性羟基 水杨酸（酚酸）,一、命名*1.以羧酸为母体，以羟基为取代基。2.选择含-COOH和-OH的最长链为主链。3.编号从-COOH端开始，习惯上用-、-、-、-等表示-OH位置。,举例：,酚酸是以羧基为主要功能基并根据羟基在苯核上的位置来命名的。,COOH,COOH,二、羟基酸的化学性质*羟基酸既具有羧酸性质（酸性、成盐等），又具醇的典型反应（氧化，脱水等），还具有由于羟基与羧基相互影响的一些特殊性质。,2.氧化反应-羟基酸中的-OH比醇中-OH易被氧化。,+2H+,乳酸 丙酮酸,1.酸性：强于相应羧酸。,3.脱水反应,醇酸脱水，产物为交酯。,乳酸,丙交酯,醇酸脱水，产物为烯酸。,-羟基丁酸,-丁烯酸,、醇酸脱水，产物为内酯。,-羟基丁酸,-丁内脂,-羟基戊酸,-戊内酯,三、重要的羟基酸*,1.乳酸 CH3-CHOH-COOH,2.-羟基丁酸 CH3-CHOH-CH2-COOH,3.苹果酸 HOOC-CHOH-CH2-COOH,4.酒石酸 HOOC-CHOH-CHOH-COOH,5.柠檬酸（枸橼酸）,6.水杨酸,四、旋光异构,右旋乳酸 左旋乳酸,1.偏振光与旋光性,通过尼可尔棱镜只在一个平面上振动的光线称平面偏振光（简称偏振光）。与偏振光的振动平面垂直的平面叫做偏振面。,旋光性：凡能使偏振光的偏振面旋转的性质。具有旋光性的物质叫做旋光性物质。旋光度：旋光性物质使偏振光的偏振面旋转的角度。,检偏镜旋转的角度和方向代表旋光性物质的旋光度，向左旋转的叫左旋；向右旋转的叫右旋。,2.旋光度和比旋光度,旋光度,左旋 l-,右旋 d+,t=,Cl,：由旋光仪测定的旋光度，表示比旋光度：所用光源的波长 t：测定时的温度 c：溶液的浓度，以每毫升溶液中所含溶质的克数表示 l：盛液管的长度（1dm或10cm）,例如：肌乳酸,20=+3.8o,D,3.旋光性和分子结构的关系,含有手性碳原子*结构不对称 旋光性物质,有的分子虽有手性碳原子，但分子在结构上存有某种对称因素，致使该分子没有手性。,例如：二羟基丁二酸（酒石酸）,4.对映异构体,顺时钟方向 逆时钟方向,20=-3.8o,20=+3.8o,D,D,对映异构体：彼此成镜像而又不能重叠的一对化合物。*旋光异构：具有旋光性的立体异构。外消旋体：对映异构体的等量混合物，用dl或（）表示。,5.对映异构体构型的表示方法,平面投影式（Fischer 投影式),投影的方向：将手性碳原子中与碳相连的两个键竖立，将主链编号为1的碳原子放在上端，这两个竖键指向后方（常用虚线表示），与碳相连的其余两个横键自然指向纸面前方（常用实线表示）。然后进行投影，即得平面投影式。,对映异构体构型的表示方法,(1)D、L构型表示法：*A、指定以甘油醛为标准,B、通过一定的化学方法，将其他旋光性物质与甘油醛联系起来，确定它们的构型。,例如：,D-（）-乳酸,L-（+）-乳酸,6.构型对生理和药理作用的影响,例如：,有效,无效,第三节 酮酸,一、酮酸的结构和命名,酮酸：分子中同时含有羰基和羧基两种功能基的化合物。,是某些羟基酸的氧化产物。例如：,R-CHOH-CH 2-COOH R-C-CH 2-COOH+H 2O,O,O,酮酸的命名：*以羧基为母体，按照酮基和羧基的相对位置，用希腊字母或阿拉伯数字表明酮基的位置。系统命名法常用“氧代”表示羰基。,二、酮酸的化学性质,酮的性质：亲核加成反应；,羧酸的性质：成盐、成酯反应等；,特殊性质：-酮酸、-酮酸易受热分解。,三、重要的酮酸*,1.丙酮酸,2.-丁酮酸又称乙酰乙酸。易脱羧生成丙酮，又易被还原为-羟基丁酸。,酮体：-丁酮酸、丙酮、-羟基丁酸,3.-丁酮二酸 HOOC-CO-CH 2 COOH又名草酰乙酸，能溶于水。,脱羧,丙酮酸羧化酶,四、酮式-烯醇式互变异构,乙酰乙酸乙酯的制备：,乙酸乙酯,乙酰乙酸乙酯,乙酰乙酸乙酯的化学性质：具有酮的结构：与苯肼反应生成苯腙 与亚硫酸钠发生加成反应具有双键结构：使红棕色的溴的四氯化碳溶液褪色 具有烯醇式结构：使三氯化铁溶液呈紫色反应,互变异构现象：凡两种或两种以上的异构体能互相转变，并以动态平衡存在的现象。*,室温时,酮型（93%）,烯醇型（7%）,一般分子中具有-C-CH2-结构单位的化合物，均可发生酮型-烯醇型互变异构,O,含有共轭体系“-C-C=C-C=O”的分子能烯醇化,酮型,烯醇型,第六章复习思考题1.名词解释：脱羧反应、顺反异构、手性碳原子、对映异构体、互变异构现象2.掌握羧酸、羟基酸、酮酸的系统命名（书中例题及课后复习思考题第1题）。3.掌握重要的羧酸、羟基酸、酮酸的结构（课后复习思考题第2题）。4.掌握羧酸、羟基酸、酮酸的重要化学性质（课后复习思考题第3题）。5.顺反异构现象产生的条件是什么？掌握顺反构型命名法。6.掌握对映异构体D、L构型表示法。7.课后复习思考题第5、6、8题。,