《医用化学》第十章课件.pptx

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1、,医用化学,医用化学,第十章 羧酸和取代羧酸,第十章 羧酸和取代羧酸 羧 酸 取代,第一节,羧酸,羧酸的分类、结构和命名羧酸的性质常见的羧酸,第一节羧酸羧酸的分类、结构和命名,一、羧酸的分类、结构和命名,根据与羧酸相连的烃基不同，羧酸可以分为脂肪酸和芳香酸，前者还可以分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸；根据分子中所含羧基数目的不同，其又可以分为一元酸、二元酸和多元酸。,（一）羧酸的分类,一、羧酸的分类、结构和命名根据与羧酸相连的烃基不同，羧酸可以,羧酸中，羧基碳呈 sp2 杂化，其3条杂化轨道分别与羰基氧、羟基氧和 碳原子（甲酸为氢原子）形成共平面的 3 个 键，键角约为120。羧基碳原子上未参与杂

2、化的 p 轨道与羰基氧原子的p轨道侧面重叠形成键，此 键与羟基氧原子上含孤对电子的p轨道形成 p- 共轭体系。,（二）羧酸的结构,一、羧酸的分类、结构和命名,羧酸中，羧基碳呈 sp2 杂化，其3条杂化轨道分别与羰基氧、,（三）羧酸的命名,羧酸的系统命名法与醛类相似。脂肪族一元羧酸命名时，首先选择包含羧基在内的最长碳链作为主链，根据主碳链原子数称为“某酸”。主链碳原子的编号从羧基碳原子开始，用阿拉伯数字标明碳原子的位次，位次也可以用希腊字母 ，表示，但须从羧酸的邻位碳原子开始编号，,1系统命名,一、羧酸的分类、结构和命名,（三）羧酸的命名 羧酸的系统命名法与醛类相似。,（三）羧酸的命名,不饱和脂

3、肪酸的命名是选择包含羧基和不饱和键在内的最长碳链作主链，根据主链碳原子数而称为“某烯酸”或“某炔酸”。主链碳原子不饱和键的位次写在主链名称之前。,一、羧酸的分类、结构和命名,（三）羧酸的命名不饱和脂肪酸的命名是选择包含羧基和不饱和键在,（三）羧酸的命名,当主链碳原子数大于10时，需要在表示碳原子数的中文大写数字后加上“碳”字，以免主链碳原子数和双键、三键的数目混淆。,一、羧酸的分类、结构和命名,（三）羧酸的命名当主链碳原子数大于10时，需要在表示碳原子数,（三）羧酸的命名,脂环酸和芳香酸命名时，把环作为相应脂肪酸的取代基。二元羧酸要把两个羧酸的位次都写在主体名称之前。,一、羧酸的分类、结构和命

4、名,（三）羧酸的命名脂环酸和芳香酸命名时，把环作为相应脂肪酸的取,（三）羧酸的命名,脂肪族二元酸的命名要选择包含两个羧基的最长碳链作主链，根据主链碳原子数目称为“某二酸”。,一、羧酸的分类、结构和命名,（三）羧酸的命名脂肪族二元酸的命名要选择包含两个羧基的最长碳,（三）羧酸的命名,许多羧酸最初是从天然产物中提取的，所以常根据它们的最初来源命名，也称俗名。,2俗名,一、羧酸的分类、结构和命名,（三）羧酸的命名 许多羧酸最初是从天然产物中提,二、羧酸的性质,（一）羧酸的物理性质,所有二元酸都是结晶化合物，低级的二元酸溶于水，随着相对分子质量的增加，其在水中的溶解度降低。在脂肪族二元酸系列中有这样一

5、个规律，单数碳原子的二元酸比少一个碳的双数碳原子的二元酸溶解度大、熔点低。,二、羧酸的性质（一）羧酸的物理性质所有二元酸都是结晶化合物，,（二）羧酸的化学性质,1酸性,羧酸在水溶液中能发生部分解离，属于弱酸。羧酸的酸性比盐酸、硫酸等无机酸弱很多，但比碳酸和一般的酚类强。羧酸的钠盐、钾盐和铵盐易溶于水。不同的羧酸的酸性强弱不同。,二、羧酸的性质,（二）羧酸的化学性质1酸性羧酸在水溶液中能发生部分解离，属,（二）羧酸的化学性质,2羧基中羟基的取代反应,羧酸与醇在酸催化下生成酯的反应称为酯化反应。该反应是可逆反应，在相同的条件下，酯可被水解生成羧酸和醇，称为酯的水解反应。,二、羧酸的性质,酯化反应,

6、（二）羧酸的化学性质2羧基中羟基的取代反应羧酸与醇在酸催化,（二）羧酸的化学性质,羧酸分子中去掉羧基上的羟基，余下的基团称为酰基（RCO），可根据原来羧酸的名称命名为某酰基。羧酸与氨或胺（RNH2）可以形成铵盐。这是一个可逆反应，低温利于铵盐生成，加热铵盐分解为羧酸和氨或胺。,二、羧酸的性质,酰胺的生成,（二）羧酸的化学性质羧酸分子中去掉羧基上的羟基，余下的基团称,（二）羧酸的化学性质,羧酸（除甲酸外）在乙酸酐、P2O5 等脱水剂存在的条件下加热，可发生两个分子间脱水生成酸酐。五元环或六元环的环状酸酐（简称环酐），可由二元羧酸受热分子内脱水形成。,二、羧酸的性质,酸酐的生成,（二）羧酸的化学性

7、质羧酸（除甲酸外）在乙酸酐、P2O5 等脱,（二）羧酸的化学性质,羧酸（除甲酸外）能与三卤化磷、五卤化磷或亚硫酰氯（SOCl2）反应，羧基中的羟基被卤素取代生成相应的酰卤。酰卤的反应活性很高，被广泛地用于药物和有机合成中。,二、羧酸的性质,酰卤的生成,（二）羧酸的化学性质羧酸（除甲酸外）能与三卤化磷、五卤化磷或,（二）羧酸的化学性质,3脱羧反应,羧酸失去羧基放出 CO2 的反应称为脱羧反应。不同羧酸的脱羧难易程度不同，一元羧酸难脱羧，多元羧酸易脱羧。脱羧反应是机体代谢过程的重要组成。,二、羧酸的性质,（二）羧酸的化学性质3脱羧反应羧酸失去羧基放出 CO2 的,（一）甲酸,甲酸俗称蚁酸，是最简单

8、的脂肪酸。甲酸存在于蚁类、蜂类等昆虫的分泌物中，是无色、有刺激性气味的液体，能与水混溶。甲酸结构特殊，分子中既有羧基又有醛基，因此它除了具有酸性外，还具有还原性。,三、常见的羧酸,（一）甲酸甲酸俗称蚁酸，是最简单的脂肪酸。三、常见的羧酸,（二）乙酸,乙酸俗称醋酸，纯净的乙酸是具有强烈刺激性气味的无色液体，能与水混溶，纯乙酸在16.5时凝结成冰状固体，所以纯乙酸又称冰醋酸或冰乙酸。在医药上，乙酸能抗细菌和真菌生长，常用作消毒防腐剂。,三、常见的羧酸,（二）乙酸乙酸俗称醋酸，纯净的乙酸是具有强烈刺激性气味的无色,（三）乙二酸,乙二酸俗称草酸，它通常以钾盐的形式存在于草本植物的细胞壁中。草酸是无色透

9、明晶体，一般含有两分子结晶水，能溶于水和乙醇。草酸被加热后会失去结晶水，当温度超过150时草酸会发生脱羧反应。草酸是二元酸，且两个羧基直接相连，结果导致其酸性比一元羧酸和其他二元羧酸的酸性都强。草酸具有还原性，在分析化学中可用作标定高锰酸钾的基准物质。,三、常见的羧酸,（三）乙二酸乙二酸俗称草酸，它通常以钾盐的形式存在于草本植物,（四）苯甲酸,苯甲酸最初是从安息香树的树胶中提取的，所以俗称安息香酸。苯甲酸是一种白色、有光泽的、鳞片状或针状的晶体，熔点122，能升华，易溶于热水、乙醚和乙醇。苯甲酸及其钠盐能抑制多种微生物，它与水杨酸复配可用于治疗成人皮肤真菌感染。苯甲酸还常被用作食品和药品的防腐

10、剂，浓度一般为0.2%。,三、常见的羧酸,（四）苯甲酸苯甲酸最初是从安息香树的树胶中提取的，所以俗称安,第二节,取代羧酸,羟基酸酮酸常见的羟基酸和酮酸,第二节取代羧酸羟基酸,一、羟基酸,羟基酸是指分子中同时含有羟基和羧基两种官能团的化合物。,（一）羟基酸的结构、分类和命名,根据羟基所连的烃基不同，羟基酸可分为醇酸和酚酸。,羟基酸的命名是以羧酸为母体，羟基作取代基，用阿拉伯数字或希腊字母 ， 表示羟基的位置。许多羟基酸来源于天然产物，因此常根据来源给予其相应地俗名。,一、羟基酸羟基酸是指分子中同时含有羟基和羧基两种官能团的化合,一、羟基酸,醇酸一般是黏稠的液体或晶体，易溶于水，由于分子中的羟基和

11、羧基都能与水形成氢键，所以其溶解度通常都大于相应的脂肪酸。醇酸不易挥发，在常压下蒸馏时易发生分解。,（二）羟基酸的性质,酚酸大多数是晶体，其熔点比相应的芳香酸高。有些酚酸易溶于水，如没食子酸；有的微溶于水，如水杨酸。,1物理性质,一、羟基酸醇酸一般是黏稠的液体或晶体，易溶于水，由于分子中的,一、羟基酸,（二）羟基酸的性质,2化学性质,羟基酸上的羟基具有吸电子作用（羟基的 I 效应），导致羧基上的氢氧键极性增强，因此相较于普通羧酸，其更容易解离出 H+，酸性也更强。随着羟基与羧酸的距离增大，诱导效应强度减弱，酸性也相应地减弱。,酸性,一、羟基酸（二）羟基酸的性质 2化学性质 羟基酸上的羟基具,一

12、、羟基酸,（二）羟基酸的性质,由于 - 醇酸中的羟基受羧基的影响，它比醇中的羟基更容易被氧化。稀硝酸一般不能氧化醇，但能氧化醇酸。机体内，羟基酸和酮酸的代谢反应是重要的氧化还原反应，其一般在生物酶的催化下进行。,氧化反应,一、羟基酸（二）羟基酸的性质 由于 - 醇酸中的羟基受羧,一、羟基酸,（二）羟基酸的性质,- 醇酸受热时，可发生双分子间的脱水反应，两分子 - 醇酸交叉酯化，生成六元环状交酯。 - 羟基酸受热时，发生分子内脱水，主要产物是 ,- 不饱和酸。在酶的催化下，生物体内某些 - 羟基酸也发生类似的反应。,脱水反应,一、羟基酸（二）羟基酸的性质 - 醇酸受热时，可发生双分子,二、酮酸,

13、酮酸是指分子中同时含有羧基和酮基的化合物。,根据分子内酮基和羧基的相对位置不同，酮酸可分为- 、- 、- 酮酸等。其中， - 、- 酮酸与生命活动的关系比较密切。,（一）酮酸的分类和命名,二、酮酸 酮酸是指分子中同时含有羧基和酮基的化合物,二、酮酸,酮酸的命名应选择含有羧基和酮基在内的最长碳链作为主链，称为“某酮酸”。编号从羧基一端开始，用阿拉伯数字或希腊字母表示酮基的位置。,（一）酮酸的分类和命名,二、酮酸酮酸的命名应选择含有羧基和酮基在内的最长碳链作为主链,二、酮酸,由于酮基的吸电子能力比羟基强，所以酮酸的酸性比相应的醇酸酸性强。,（二）酮酸的性质,1酸性,二、酮酸由于酮基的吸电子能力比羟

14、基强，所以酮酸的酸性比相应的,二、酮酸,酮酸加氢可以还原成羟基酸。,（二）酮酸的性质,2还原反应,二、酮酸酮酸加氢可以还原成羟基酸。（二）酮酸的性质 2还原,二、酮酸,- 、- 酮酸比相应的羧酸容易脱羧，尤其是 - 酮酸，稍微加热，温度略高于室温就会脱羧。,（二）酮酸的性质,3脱羧反应,二、酮酸- 、- 酮酸比相应的羧酸容易脱羧，尤其是 -,三、常见的羟基酸和酮酸,纯净的乳酸在常温下是晶体，熔点18，有强吸水性。一般乳酸为无色或淡黄色黏稠液体，有酸味，能溶于水、乙醇和甘油中。乳酸存在于人体内，它是人体糖类代谢的中间产物。乳酸在医药方面的应用广泛，其可用作消毒剂、防腐剂、载体剂、助溶剂、药物制剂

15、、pH调节剂等。,（一）羟基酸,1乳酸,乳酸的系统名称是 - 羟基丙酸或 2- 羟基丙酸，因为最初是在酸奶中发现的，所以俗称乳酸。,三、常见的羟基酸和酮酸纯净的乳酸在常温下是晶体，熔点18，,三、常见的羟基酸和酮酸,纯净的苹果酸是无色透明、针状结晶，熔点100。人体内含有大量的苹果酸，它是生物体三羧酸循环的中间产物。苹果酸的钠盐为白色粉末，易溶于水，可用作禁盐患者的食盐替代品。,（一）羟基酸,2苹果酸,苹果酸的系统名称是 - 羟基丁二酸，最初是从苹果中提取的，所以俗称苹果酸。,三、常见的羟基酸和酮酸纯净的苹果酸是无色透明、针状结晶，熔点,三、常见的羟基酸和酮酸,它存在于柑橘类果实中，尤其以柠檬

16、最为丰富。纯净的柠檬酸是无色透明的晶体，熔点100，易溶于水，有酸味。柠檬酸是人体内糖、脂肪和蛋白质代谢的中间产物，也是体内三羧酸循环的起始物质。临床上，柠檬酸盐的应用广泛。,（一）羟基酸,3柠檬酸,柠檬酸又名枸橼酸，它的系统名称是 3-羟基-3-羧基戊二酸。,三、常见的羟基酸和酮酸它存在于柑橘类果实中，尤其以柠檬最为丰,三、常见的羟基酸和酮酸,（一）羟基酸,4水杨酸,水杨酸又名柳酸，它的学名是邻羟基苯甲酸，主要存在于柳树及水杨树的树皮中。纯净的水杨酸是白色针状结晶，熔点159，微溶于冷水，易溶于热水和乙醇。水杨酸属于酚酸，遇三氯化铁溶液呈紫色。,三、常见的羟基酸和酮酸（一）羟基酸4水杨酸,三

17、、常见的羟基酸和酮酸,水杨酸具有清热、解毒和杀菌的作用，它的乙醇溶液可以治疗因真菌感染而引起的皮肤病。水杨酸对胃肠道的刺激性比较强，不适合内服。水杨酸的衍生物乙酰水杨酸（商品名称阿司匹林），具有清热、镇痛、抗风湿和抗血栓的作用。在临床上，常用乙酰水杨酸治疗发烧和预防心、脑血管等疾病。水杨酸的某些衍生物和水杨酸甲酯是冬青油的主要成分，其可用作扭伤的外擦剂。,（一）羟基酸,三、常见的羟基酸和酮酸 水杨酸具有清热、解毒和,三、常见的羟基酸和酮酸,纯净的酒石酸是透明的晶体，熔点170，易溶于水。酒石酸盐在医药方面的用途很广，酒石酸锑钾（又名吐酒石）是治疗血吸虫病的特效药，酒石酸钾钠可用作泻药。,（一）

18、羟基酸,5酒石酸,酒石酸的系统名称是 2,3-二羟基丁二酸，它存在于多种水果中，如葡萄中的酒石酸含量最丰富。,三、常见的羟基酸和酮酸纯净的酒石酸是透明的晶体，熔点170,三、常见的羟基酸和酮酸,丙酮酸是无色、具有刺激性臭味的液体，沸点是167，能与水混溶，其酸性强于丙酸及乳酸。丙酮酸是人体糖代谢的重要中间产物。在酶的作用下，丙酮酸可还原为乳酸，也可以脱羧生成乙醛。,（二）酮酸,1丙酮酸,三、常见的羟基酸和酮酸丙酮酸是无色、具有刺激性臭味的液体，沸,三、常见的羟基酸和酮酸,- 丁酮酸是无色黏稠液体，不稳定，易脱羧生成丙酮。 - 丁酮酸、 - 羟基丁酸和丙酮在医学上合称酮体，它们是脂肪酸在人体内氧化的中间产物，也是机体内的供能物质（尤其是脑和骨骼肌等组织的重要能源）。正常情况下，人血中酮体的含量很少（一般低于10 mg/L），但在饥饿、低糖高脂肪饮食及糖尿病时，机体不能很好地利用葡萄糖的氧化功能，致使脂肪动员增强，血液中酮体含量会明显增加（3 0004 000 mg/L以上）。由于血液中酮体增加，血液的pH值相应下降，进而导致机体出现酮症酸中毒。,（二）酮酸,2 - 丁酮酸,三、常见的羟基酸和酮酸 - 丁酮酸是无色黏稠液体，不稳定，,THANK YOU,谢谢！,THANK YOU谢谢！,