羧酸及取代羧酸.ppt
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1、羧酸及取代羧酸,迷沿绚崖炙陡柞诧度辫蜜踩高铆辞蜒循奈矗叉诬翠莽邮刀镀胃责们颈沏乖羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,学习目的:,1、了解羧酸、羟基酸、氨基酸、酮酸的分类。2、理解羧酸、羟基酸、氨基酸、酮酸的结构。3、掌握羧酸、羟基酸、氨基酸、酮酸的命名及化学性质。,复习引入:,乙醛氧化可生成乙酸:CH3CHO CH3COOH 乙酸分子中的-COOH基团叫做羧基。羧酸是一类含有羧基(-COOH)官能团的化合物,一元饱和脂肪羧酸的通式为R-COOH。羧酸分子中羧基上的羟基被其它原子或基团取代的产物称为羧酸衍生物(如酰卤、酸酐、酯、酰胺等),羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或基团取代的产物称为取代酸(如
2、卤代酸、羟基酸、羰基酸、氨基酸等)。,一元饱和脂肪羧酸的通式,酮酸,容鲤乐彤炯醉穆债韦尊故妥膏般婶伐空仇圣爸芒蓖害浆露酪汤急宇社脾猛羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,讲授新课:,第一节 羧酸,一、羧酸的结构、分类和命名,1、羧酸的结构 羧基 COOH,在羧酸分子中,羧基碳原子是sp2杂化的,其未参与杂化的p轨道与一个氧原子的p轨道形成C=O中的键,而羧基中羟基氧原子上的未共用电子对与羧基中的C=O形成p-共轭体系,从而使羟基氧原子上的电子向C=O转移,结果使OH键极性增强,能解离出H+。,羧基上的p-共轭示意图,烫褐烤溶蠕滥富怂美钻锦叠执阅牡驭谅腕冯拆归茹碗罩烃矽抒蓬交浅糠灯羧酸及取代羧酸羧酸及取
3、代羧酸,1、根据分子中烃基的结构,羧酸分为:,2、羧酸的分类,2、根据分子中羧基的数目,羧酸分为:,一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸,脂肪羧酸(饱和脂肪羧酸和不饱和脂肪羧酸),脂环羧酸(饱和脂环羧酸和不饱和脂环羧酸),芳香羧酸,一元羧酸,脂肪羧酸,脂环羧酸,芳香羧酸,多元羧酸,二元羧酸,新镇澎衡寒侵蝗罕毫市咙垮痒契敷隆傻阅咬宾艇搜蝶碰叭豫芹诛执避好呐羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,3羧酸的命名,羧酸的命名方法有俗名和系统命名两种。,(1)脂肪族一元羧酸的系统命名:与醛的命名方法类似,首先选择含有羧基的最长碳链作为主链,根据主链的碳原子数称为“某酸”。从含有羧基的一端编号,用阿拉伯数字或用希腊字母(、
4、)表示取代基的位置,将取代基的位次及名称写在主链名称之前。,3-甲基丁酸,2,3-二甲基丁酸,(2)脂肪族二元羧酸的系统命名:选择包含两个羧基的最长碳链作为主链,根据碳原子数称为“某二酸”,把取代基的位置和名称写在“某二酸”之前。,-甲基丁酸,丁酸,乙二酸(草酸),丙二酸,丁二酸(琥珀酸),甲基丁二酸,亏孙裕汽别遂担幢犊靳依颂泅舜室酣筷裕岿屯允声坎钾灰讽矫姚阜湖铰恍羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,(3)不饱和脂肪羧酸的系统命名:选择含有重键和羧基的最长碳链作为主链,根据碳原子数称为“某烯酸”或“某炔酸”,把重键的位置写在“某”字之前。,丙烯酸,2-丁烯酸(巴豆酸),(4)芳香羧酸和脂环羧酸的系统
5、命名:一般把环作为取代基。,苯甲酸(安息香酸),3-苯基丁酸(-苯基丁酸),(-萘乙酸),邻羟基苯甲酸,3-苯基丙烯酸,环戊基甲酸,1-萘乙酸,(水扬酸),(肉桂酸),练习:,环己基甲酸,3-环己烯基甲酸,邻苯二甲酸,丁烯二酸,酥鸳聂酱肩夏惑锐据娱制粒骇擂逼事萍姓蔽楷充惋炎农潜嘿面良吊惺绵扶羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,3-丙基-4-戊烯酸,9,12-十八碳二烯酸(亚油酸),9-十八碳烯酸(油酸),十八酸(硬脂酸),十六酸(软脂酸),3-羧基戊二酸,橙玄堡恤洪朔守丰趴柴郸禹乙喇竖汕彭腿卧闭久姐渤稍态园煽危拧笛揉附羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,二、羧酸的性质,羧酸的物理性质,1物理状态 C1-C
6、3 有刺激性酸味的液体,溶于水。C4-C9 有酸腐臭味的油状液体,难溶于水。C9 腊状固体,无气味。2.溶解性:低级羧酸与水混溶;高级羧酸不溶;一般二元和多元酸易溶。3熔点:有一定规律,随着分子中碳原子数目的增加呈锯齿状的变化。乙酸熔点16.6,当室温低于此温度时,立即凝成冰状结晶,故纯乙酸又称为冰醋酸。4沸点:比相应的醇的沸点高。原因:通过氢键形成二聚体,倒笋验正幌瞄贪芜泽猎蓖系变溢酪蔗顶请拈塌辐迎选寄禾孺惯狠猛协硬畦羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,羧酸的化学性质,根据羧酸的结构,它可发生的一些主要反应如下所示,羧酸酸性的强弱可用电离平衡常数Ka或pKa来表示,Ka 值越大或pKa值越小,其酸
7、性越强。羧酸(pKa=35)的酸性比碳酸(pKa=6.38)强,但比其它无机酸弱。,羟基被取代的反应,脱羧反应,酸性和成盐反应,-氢的反应,(一)酸性,羧酸具有酸性,在水中能电离出H+:,羧酸的酸性比同样含有羟基的醇和酚的酸性强,1、羧酸能和活泼的金属作用放出氢气,殆蔓憨娩扒慷篮蒋紧谷棉溅瑚诛篮拔胖窘饶遗歪木炸诬猛类惜咨绕汤缔兼羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,3、羧酸的酸性比碳酸强,所以羧酸可与碳酸钠或碳酸氢钠反应生成羧酸盐,同时放出CO2,用此反应可鉴定羧酸。,4、羧酸的碱金属盐或铵盐遇强酸(如HCl)可析出原来的羧酸,这一反应经常用于羧酸的分离、提纯、鉴别。,羧酸能与碱作用成盐,也可分解碳酸
8、盐。此性质可用于醇、酚、酸的鉴别和分离:不溶于水的羧酸既溶于NaOH也溶于NaHCO3,不溶于水的酚能溶于NaOH不溶于NaHCO3,不溶于水的醇既不溶于NaOH也不溶于NaHCO3。,2、羧酸能与碱反应生成盐和水,应用:制药工业中,常常利用此性质,将不溶于水的药物变成水溶性的盐,以便配制成水剂或注射液,如:青霉素G,揽吞猜淑檀嗜蛇盾游执燕借坏使苇杀践峻镭五待饰丈题指伟尔湘坐佛伺自羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,(二)羧酸衍生物的生成,羧基中羟基被其它原子或基团取代的产物称为羧酸衍生物。如果羟基分别被卤素(X)、酰氧基(OCOR)、烷氧基(OR)、氨基(NH2)取代,则分别生成酰卤、酸酐、酯、酰
9、胺,这些都是羧酸的重要衍生物。,酰氧基 酸酐,羧酸衍生物的通式:,驾塞淋似而墟嘿磨贬预吟卒满夫表羔诧诉闭余蛛样甜傣蒂伊夕吓蜀南令韭羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,1、酰卤的生成,羧酸和磷的卤化物(如五氯化磷)发生反应生成酰卤。,酰卤键,乙酰氯,亚磷酸,氯化亚砜,feng,常用,莆粹及辜偷仇嘴旭谬佳疚琢囤着丽变蔼运饯侩巴龙淫童独俱程抚面赔俄禹羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,2、酸酐的生成,羧酸与脱水剂(五氧化二磷)共热,两个羧基间受热脱去一分子水生成酸酐。,(1)一元酸,乙酸,(2)二元酸,赌氧悦盘切敏播玫茵恭屏稍羽重冕却芹舷仇轨恤醋挚笆咕锌祈侯徒哀岿瞩羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,3、酯的生成,羧
10、酸与醇在少量强酸(如浓硫酸)存在下生成酯和水的反应称为酯化反应。,酯化反应是可逆的,欲提高产率,必须增大某一反应物的用量或降低生成物的浓度,使平衡向生成酯的方向移动。,蛹簧骸矗人哼攻侵岩奖壹砷菌碗询莉源肃柏范缝态曝氢淌贵请辟室尘嚎诽羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,4、酰胺的生成,羧酸与氨生成羧酸的铵盐,铵盐受强热或在脱水剂的作用下加热,可在分子内失去一分子水形成酰胺。,乙酸,(三)还原反应,特点:羧基一般不易被还原,但在强还原剂氢化铝锂作用下可被还原为伯醇,乙酸、苯甲酸,逼危觉欧将拽茄歌睛才砸含订跋鸟烛雀帛颜筋印盼宣爱季执弘埔帝液鹰涛羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,(四)-H的反应,脂肪族羧酸的-
11、H与醛、酮相似,较活泼,可以被卤素取代。在碘、红磷、硫等的催化下,羧酸分子中的-H被卤素取代,生成-卤代羧酸。,一氯乙酸 二氯乙酸 三氯乙酸,(五)脱羧反应,羧酸失去羧基放出二氧化碳的反应,称为脱羧反应。,1、饱和一元羧酸不易脱羧,在特殊条件下才能发生脱羧反应。例如羧酸的碱金属盐与碱石灰共热,失去一分子二氧化碳,生成比原来羧酸少一个碳原子的烃。,实验室制备甲烷:,镑哨型敛核艺搅傲琢井违惭财较黄伶桩纽测牙绿攒拆孽圣认霉甥椰牌碟则羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,2、低级二元羧酸受热容易发生脱羧反应。如乙二酸和丙二酸加热,脱去二氧化碳,生成比原来羧酸少一个碳原子的一元羧酸:,三、重要的羧酸,甲酸的结构
12、不同于其它羧酸,它的羧基与一个氢原子相连,因此又可看成有一个醛基。,1、甲酸,(1)甲酸除具有羧酸的性质外,还具有醛的还原性。如能发生银镜反应;可被高锰酸钾氧化;,惮吕力噪谈悯诅即丑烦澡软嗽钡帅震护结泥谈堪谩嫁牧嫁发乙悄妮婶便侈羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,(2)甲酸与浓硫酸在6080条件下共热,可以分解为水和一氧化碳,实验室中用此法制备纯净的一氧化碳,乙二酸有还原性可以还原高锰酸钾,由于这一反应是定量进行的,乙二酸又极易精制提纯,所以被用作标定高锰酸钾的基准物质。,2、乙酸(俗名醋酸)又称冰醋酸,3、苯甲酸 俗名安息香酸有防腐杀菌作用,4、乙二酸(俗名草酸),矮票喧患扭思等恋邮讯嚣轰闹幅渡费
13、皮鳃焕炽尉质锹惺司尼脆厂荫史卫氮羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,课堂练习:,1、命名下列化合物,2、完成下列反应方程式,寻瞳邢罩粳峦组弹舞吼招荔衷慈蜀质否热茹刹均浸纲长萄摸不房勿陡恳孕羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,1、一元饱和脂肪羧酸的通式为RCOOH。根据分子中烃基的结构,可把羧酸分为脂肪羧酸(饱和脂肪羧酸和不饱和脂肪羧酸)、脂环羧酸(饱和脂环羧酸和不饱和脂环羧酸)、芳香羧酸等;根据分子中羧基的数目,又可把羧酸分为一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸等。,课堂小结:,2、羧酸的主要化学性质见下表,布置作业:P142页 1(1)(2)(4)(5)(7)3、(1)(2)(3)(4)4,盯棘镐钮揣谬非柿搂摊
14、钧爵嘶书拍叙鳖汛见小浊隐胁堵缝暇戌荡是柳辫逆羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,复习引入:,羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或基团取代的产物称为取代酸。常见的有羟基酸、酮酸、氨基酸和卤代酸等。,讲授新课:,第二节 羟基酸,一、羟基酸的结构分类和命名,羟基酸分子中含有羟基和羧基,羟基酸可分为:,羟基酸:羧酸分子中烃基上的氢原子被羟基(-OH)取代的产物,1、醇酸:羟基和羧基均连在脂肪链上,醇酸可根据羟基与羧基的相对位置分为:-羟基酸、-羟基酸、-羟基酸,羟基连在碳链末端时,称为羟基酸,命名时以羧酸为母体,羟基作为取代基。,2羟基丙酸,(乳酸),羟基丙酸,3羟基丁酸,羟基丁酸,(一般以俗名为主),CH
15、3-CH2-CH2-CH2-COOH,很致撬毕光儿趁诚稻擎俏被粟启聂侄宅捅闺午谓铂遣椿晋墟疯蛾揉墅影致羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,2,3二羟基丁二酸,(酒石酸),羟基丁二酸,(苹果酸),3羟基3羧基戊二酸,(柠檬酸),命名时以芳香酸为母体,羟基作为取代基。,2、酚酸:羟基和羧基连在芳环上,(一般以俗名为主),邻羟基苯甲酸,(水杨酸),(没食子酸),3,4,5三羟基苯甲酸,二、羟基酸的性质,羟基酸多为结晶固体或粘稠液体。羟基酸一般能溶于水,水溶性大于相应的羧酸,羟基酸的熔点一般高于相应的羧酸。,羟基酸除具有羧酸和醇(酚)的典型化学性质外,还具有两种官能团相互影响而表现出的特殊性质,掺秸健铬诉创
16、褂离局踊胸樱弛膀老瑞志儡践咽朔鲜幢篷伤藉呆犹熬缅袄贸羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,醇酸含有羟基和羧基两种官能团,由于羟基具有吸电子效应并能生成氢键,醇酸的酸性较母体羧酸强,水溶性也较大。羟基离羧基越近,其酸性越强。例如,羟基乙酸的酸性比乙酸强,而2-羟基丙酸的酸性比3-羟基丙酸强:,1酸性,酚酸的酸性与羟基在苯环上的位置有关。当羟基在羧基的对位时,酚酸酸性弱于母体羧酸。当羟基在羧基的间位时,酚酸酸性强于母体羧酸;当羟基在羧基的邻位时,使酸性明显增强。,羟基在苯环上不同位置的酚酸酸性顺序为:,邻位 间位羧酸对位。,肮写饱痔谅锥缨鞋酣囚伦垢品介笛臀酌盛乃穆瘸犁撵核韭榨驭渡闭熟统槛羧酸及取代羧酸羧酸
17、及取代羧酸,醇酸中的羟基比醇中的羟基更容易氧化,托伦试剂或稀硝酸不能氧化醇,却能把羟基酸氧化为酮酸。如乳酸能被托伦试剂或稀硝酸氧化生成丙酮酸:,2氧化反应,-醇酸在酸性高锰酸钾的作用下,容易发生氧化脱羧反应,生成少一个碳的醛、酮和二氧化碳。醛再氧化成羧酸,焙滚甸们褪戎惺怎朝果遏通柳绳芦亮呜狂折舔主斑痪收雷蜀囱悲虐贸滴折羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,+,3、分解反应,-羟基酸在稀硫酸的作用下,容易发生分解反应,生成少一个碳的醛酮和甲酸。,刃盒狸软贫焊段丸烛狸轻趋付柞秀扇有怠盆敝同绵霄辉絮疡显进樟徊羞榜羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,4、脱水反应,羟基酸的热稳定性差,加热时易发生脱水反应,脱水方式随
18、羟基的位置不同而不同,1、-羟基酸受热一般发生分子间交叉脱水反应,生成交酯,-羟基酸,交酯,丙交酯,-羟基丙酸,苍旱冬歉臼眷扎殊练骄富努砂寥坪漓蜘跑寺粟鹤梗挞鸥拟贫厉烽爱啤睡栓羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,2、-羟基酸受热易发生分子内脱水,生成,-不饱和羧酸,3、-和-羟基酸发生分子内脱水生成五元环和六元环的内酯。,-C的H比较活泼,-羟基酸 分子间交叉脱水 生成六元环的交酯,-羟基酸 分子内脱水 生成、-不饱和酸,,-羟基酸 分子内脱水 生成内酯,小结:,_,铲菊写慰工垢吴薪楼姿绕脾使涛担吝鹰抑谋浮个聪义惭贡藤惫距坷哉没返羧酸及取代羧酸羧酸及取代羧酸,三、重要的羟基酸,1、乳酸,乳酸一般为粘
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