有机化学羧酸酯.ppt
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1、第3节 羧酸 酯,自学指导,1.什么是羧酸?如何分类?饱和一元羧酸的通式如何?,2.什么是羧基?如何书写?,3.会书写乙酸的分子式、最简式、结构简式及官能团,4.知道乙酸的物理性质冰醋酸,5.会书写化学性质中酸性有关的化学方程式,一、羧酸,1、定义:,由烃基与羧基相连构成的有机化合物。,2、分类:,烃基不同,羧基数目,芳香酸,脂肪酸,一元羧酸,二元羧酸,多元羧酸,笔记:饱和一元羧酸通式,CnH2n+1COOH、CnH2nO2(n1),官能团:,COOH,蚁酸(甲酸),HCOOH,柠檬酸,未成熟的梅子、李子、杏子等水果中,含有草酸、安息香酸等成分,草酸(乙二酸),安息香酸(苯甲酸),给下列有机羧
2、酸进行合适的分类。,醋酸 乙酸CH3COOH,分子式:结构式:结构简式:电子式:官能团:,C2H4O2,CH3COOH,1.乙酸的分子结构,COOH(羧基),二、羧酸代表物乙酸,写出乙酸各类结构表达式,核磁共振氢谱图中有几个峰?比值为多少?各表示什么?,2、物理性质,常温下为无色液体,强烈刺激性气味,与水、酒精以任意比互溶,气味:,色 态:,溶解性:,熔沸点:,熔点:16.6,易结成冰一样的晶体。(冰醋酸由此得名)沸点:117.9,分析结构,了解断键方式,(弱酸性),(酯化反应),【请回忆】:归纳出乙酸的化学性质,(不能和氢气加成),【思考 交流】,证明乙酸是弱酸的方法:1:配制一定浓度的乙酸
3、测定PH值2:配制一定浓度的乙酸钠溶液测定PH值3:在相同条件下与同浓度的盐酸比较与金属反应的速率,思考:可以用几种方法证明乙酸是弱酸?,2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+H2O+CO2,2CH3COOH+Mg=Mg(CH3COO)2+H2,2CH3COOH+Cu(OH)2=(CH3COO)2Cu+2H2O,E、与某些盐反应:,A、使紫色石蕊试液变色:,B、与活泼金属反应:,D、与碱反应:,C、与碱性氧化物反应:,2CH3COOH+Na2O=2CH3COONa+2H2O,弱酸性:,(可检验乙醛、乙酸、乙醇),3、化学性质:,请同学们根据现有的化学药品或自己寻找合适的试剂设计实
4、验方案 证明乙酸有酸性;比较乙酸、碳酸、苯酚的强弱。,P60科学探究1,比较装置的优缺点、并写出反应的化学方程式,CH3COOH,Na2CO3,饱和NaHCO3,苯酚钠溶液,原因分析:2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+H2O+CO2,实验现象:A中有气体生成,C中有浑浊。,B的作用:除去CO2中混有的CH3COOH。,+H2O+CO2,+NaHCO3,结论:乙酸具有酸性。断裂羧基中O-H键酸性强弱:乙酸H2CO3苯酚 HCO3-,CH3COOH+NaHCO3 CH3COONa+H2O+CO2,除去挥发出来的乙酸蒸气,醇、酚、羧酸中羟基的比较,比碳酸弱,比碳酸强,能,能,能,能
5、,能,不能,不能,不能,能,不产生CO2,不能,能,能,增 强,中性,【练习】,1确定乙酸是弱酸的依据是()A.乙酸可以和乙醇发生酯化反应B.乙酸钠的水溶液显碱性C.乙酸能使石蕊试液变红D.Na2CO3中加入乙酸产生CO2,B,2、请用一种试剂鉴别下面三种有机物?,乙醇、乙醛、乙酸,新制Cu(OH)2悬浊液,3.可以证明乙酸是弱酸的事实是:A、乙酸和水能任意比例混溶 B、1mol/L的醋酸水溶液能使紫色石蕊试液变红色C、醋酸能与碳酸钠溶液反应生成二氧化碳气体 D、0.1mol/L的醋酸中氢离子浓度小于0.1mol/LE、0.1moL/L醋酸钠溶液显碱性,D、E,第三节 羧酸 酯,学习目标:1.
6、熟练掌握乙酸的酯化反应;2.掌握酯化反应机理及反应机理的探究过程;3.掌握酯化反应的实验原理和操作等;,自学指导,1.乙酸发生酯化反应的化学方程式的写法,2.酯化反应的所需药品和操作过程,3.酯化反应的反应机理是什么?利用了什么原理?,碎瓷片乙醇 3mL 浓硫酸 2mL乙酸 2mL饱和的Na2CO3溶液,乙酸的酯化反应,(防止暴沸),反应后饱和Na2CO3溶液上层有什么现象?,饱和碳酸钠溶液的液面上有透明的油状液体,并可闻到香味。,1.药品混合顺序?2.浓硫酸的作用是什么?3.得到的反应产物是否纯净?主要杂质有哪些?4.饱和Na2CO3溶液有什么作用?,中和乙酸,以便闻到乙酸乙酯的气味.溶解乙
7、醇。冷凝酯蒸气、降低酯在水中的溶解度,以便使酯分层析出。,5.为什么导管不插入饱和Na2CO3溶液中?有无其它防倒吸的方法?,【知识回顾】,催化剂,吸水剂,不纯净;主要含乙酸、乙醇,防止受热不均匀发生倒吸,其中导气管兼起冷凝和导气作用,乙醇-浓硫酸-冰醋酸,6.为什么刚开始加热时要缓慢?,防止反应物还未来得及反应即被加热蒸馏出来,造成反应物的损失。,所以此装置也可以看作是一个简易的蒸馏装置,那么,装置的哪一部分相当于蒸馏烧瓶?哪一部分相当于冷凝管?作为反应容器的试管相当于蒸馏烧瓶,导管相当于冷凝管,不是用水冷却而是用空气冷却。,思考,酯化反应是一个可逆反应,如果要增大乙酸乙酯的产率,你有哪些方
8、法?,(1)增大反应物的浓度,例:加入过量的酸或醇,(2)除去反应生成的水,例:采用浓硫酸,(3)及时除去反应生成的乙酸乙酯,例:蒸馏出乙酸乙酯,【科学探究2】P61 根据酯化反应的定义,生成1个水分子需要一个羟基与一个氢原子生成一个水分子。脱水时有下面两种可能方式,你能设计一个实验方案来证明是哪一种吗?,P61科学探究,酯化反应的过程,酸脱羟基,醇脱氢,酸脱氢,醇脱羟基,同位素原子示踪法,酯化反应酸跟醇起反应脱水后生成酯和水的反应。,酯化反应实质酸脱羟基醇脱氢(取代反应),放射性同位素18O示踪原子法研究酯化机理,酯化反应可看作是取代反应,也可看作是分子间脱水的反应。,如:,C,20,酯化反
9、应属于()A中和反应 B不可逆反应C离子反应 D取代反应,D,关于乙酸的下列说法中不正确的是:A乙酸易溶于水和乙醇B无水乙酸又称冰醋酸,它是纯净物C乙酸是一种重要的有机酸,是有刺激 性气味的液体D乙酸分子里有四个氢原子,所以不是一元酸,D,官能团决定物质的化学性质,表现出弱酸性,发生酯化反应,小 结,注:由于羧基中的羟基的影响,使得CO不能发生加成反应。,(3)乙酸的氧化反应,CH3COOH2O2,2CO2+2H2O,5.乙酸的制备,+O2,2CH3COOH,a、发酵法:制食用醋,(C6H10O6)nC2H5OHCH3CHOCH3COOH,b、乙烯氧化法:,乙酸在a处断键,乙酸在b处断键.,乙
10、酸在不同条件下可能在不同的部们(a、b)断键而起反应,a,b,试按下列要求各举一个实例(写出化学反应方程式),第三节 羧酸 酯,学习目标:1.掌握羧酸的性质2.掌握甲酸和乙二酸的化学性质3.会写酯化反应的化学方程式,自学指导,几种常见的有机羧酸,名称,分子式,俗称,结构简 式,甲酸,CH2O2,蚁酸,苯甲酸,C7H6O2,安息香酸,乙二酸,H2C2O4,草酸,丙烯酸,CH2CHCOOH,C3H4O2,硬脂酸:C17H35COOH(十八酸)固 体,不溶于水。软脂酸:C15H31COOH(十六酸)固 体,不溶于水。油 酸:C17H33COOH(十八烯酸)液体,不溶于水。,高级脂肪酸:烃基里含有较多
11、碳原子,C18H36O2,C16H32O2,C18H34O2,3、羧酸的物理性质,饱和一元羧酸中,甲乙丙酸是强烈刺激性气味的液体,4-9碳原子的羧酸有恶臭油状液体;C原子数增加密度、熔点和沸点增加;甲乙丙酸任意溶于水,但随着碳原子增加溶解度降低,至不溶,4、化学性质(跟乙酸相似),都有酸性,都能发生酯化反应。,高级脂肪酸不能使酸碱指示剂变色。,(1)有酸性,(2)酯化反应(取代反应),烃基碳数越多,酸性越弱,酸性:盐酸乙二酸甲酸苯甲酸乙酸碳酸,【练习】写出下列酸和醇的酯化反应,C2H5ONO2+H2O,CH3COOCH3+H2O,硝酸乙酯,乙酸甲酯,足量,二乙酸乙二酯,HCOOCH3+H2O,
12、甲酸甲酯,1、甲酸,俗称蚁酸,结构特点:既有羧基又有醛基,化学性质,醛基,羧基,氧化反应(如银镜反应),酸性,酯化反应,甲酸HCOOH,最简单羧酸,既有醛基又有羧基。,Cu(OH)2+2 HCOOH=(HCOO)2Cu+2H2O,向新制的氢氧化铜悬浊液中加入甲酸有什么现象?加热到沸腾有什么现象?写出反应方程式,练习1:写出甲酸和乙醇发反应的方程式,乙二酸 HOOC-COOH,【物性】俗称“草酸”,无色透明晶体,通常含两个结晶水,((COOH)2H2O),加热至100时失水成无水草酸,易溶于水和乙醇,溶于乙醚等有机溶剂。,是最简单的饱和二元羧酸,是二元羧酸中酸性最强的,它具有一些特殊的化学性质。
13、能使酸性高锰酸钾溶液褪色、可作漂白剂。,3.草酸与乙二醇发生酯化反应 生成普通酯 生成环状酯 生成高分子酯,2.乙二酸与乙醇的酯化反应,1.乙二酸与碳酸钠的反应,练习,苯甲酸 C6H5COOH(安息香酸),白色固体,微溶于水。,未成熟的梅子、李子、杏子等水果中,含有草酸、安息香酸等成分。,练习,1.苯甲酸与碳酸氢钠的反应方程式2.苯甲酸与乙醇发生反应的方程式,酸牛奶中含有乳酸,其结构为C,试写出:,(乳酸跟足量金属钠反应的化学方程式:,(乳酸跟少量碳酸钠反应的化学方程式:,(乳酸在浓硫酸存在下,分子相互反应,生成链状物质的结构简式为:,(乳酸在浓硫酸存在下,分子相互反应,生成环状物质的结构简式
14、为:,【知识迁移】,1.请写出符合下列条件物质的结构简式:分子量为60的饱和一元有机物(1)与钠、氢氧化钠、碳酸钠都反应的是_(2)只与钠反应的是_(3)只与氢氧化钠的是_,2.写出丙酸和甲醇反应的方程式,请写出以水、空气、乙烯为原料制取乙酸乙酯的相关化学方程式:,【练习】,1mol有机物 最多能消耗下列各物质多少 mol?,(1)Na,(2)NaOH,(3)NaHCO3,4,2,1,例2、下列物质中的溴原子在适当条件下都能被羟基所取代,所得产物能跟NaHCO3溶液反应的是()A.B.C.D.,C,OH,OH,OH,OH,【练习1】写出下列酯化反应方程式。1、甲酸与乙醇的酯化:2、足量乙酸与乙
15、二醇酯化:3、乙二酸与足量乙醇酯化:4、乙二酸与乙二醇酯化生成环酯:,酯化反应方程式书写,【练习2】写出下列酯化反应方程式。乳酸的结构简式:CH3CH(OH)COOH。(1)在浓H2SO4作用下,两分子乳酸作用生成链状酯;(2)在浓H2SO4作用下,两分子乳酸作用生成环状酯。,【例题】今有化合物:,(1)请写出化合物中含氧官能团的名称:。(2)请判别上述哪些化合物互为同分异构体:。(3)请分别写出鉴别甲、乙、丙化合物的方法。(指明所选试剂及主要现象即可)鉴别甲的方法:;鉴别乙的方法:;鉴别丙的方法:.(4)请按酸性由强至弱排列甲、乙、丙的顺序:。,醛基、羟基、羰基、羧基,甲、乙、丙互为同分异构
16、体,与FeCl3溶液作用显紫色的为甲,与Na2CO3溶液作用有气泡生成的为乙,与银氨溶液共热发生银镜反应的是丙,乙甲丙,【基础题一】苹果酸是一种常见的有机酸,其结构简式为。(1)苹果酸分子中所含的官能团名称是。(2)苹果酸可以发生的化学反应有(填序号)水解反应 取代反应氧化反应 消去反应加聚反应,羧基、羟基,(3)苹果酸与乙酸发生酯化反应的化学方程式为(请注明反应条件),练习,有四种无色溶液:60%的乙醇、福尔马林、甲酸、乙酸,只使用一种试剂M鉴别它们,其鉴别的过程如下(1)试剂M的化学式;(2)写出AD所含有机物的结构简式。,原溶液:A、B、C、D,分别加入M(常温),加热,加热,第三节 羧
17、酸 酯,学习目标:1.,自然界中的有机酯,丁酸乙酯,戊酸戊酯,乙酸异戊酯,CH3(CH2)2COOCH2CH3,CH3(CH2)3COO(CH2)4CH3,资料卡片,(三)酯,酸跟醇发生酯化反应生成的有机化合物,官能团:,通 式:,饱和一元酯:R和R均为饱和烷基,且只有一个酯基,1、概念,通式为:CnH2nO2(n2),思考:饱和一元酯和饱和一元羧酸的通式相同,说明了什么?,注:碳原子数相同的饱和一元酯和饱和一元羧酸互为同分异构体。,分子式为C4H8O2的羧酸有几种结构?如果是酯有几种结构呢?,2,4,乙酸,乙醇,乙酸乙酯,某酸,某醇,某酸某酯,2、命名,即:根据酸和醇的名称命名为某酸某酯,请
18、说出下列酯的名称:,HCOOCH3,甲酸甲酯,CH3COOCH3,CH3CH2COOC2H5,丙酸乙酯,乙酸甲酯,3、酯的物理性质、存在及用途物理性质:密度一般比水小,难溶于水,易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂。存在:酯类广泛存在于自然界。低级酯是有芳香气味的液体,存在于各种水果和花草中。用途:作溶剂,作制备饮料和糖果的香料。,4、化学性质,答:不能。当 以 或 的形式出现时可以和H2加成,但以 或 形式出现时不能与H2加成。,对比实验,6滴乙酸乙酯+5.5 mL蒸馏水,6滴乙酸乙酯0.5mL稀硫酸+5.0mL蒸馏水,1试管,70 80水浴加热,现,象,无明显变化,6滴乙酸乙酯0.5mLNaOH5m
19、L蒸馏水,2试管,3试管,乙酸乙酯的气味变淡,乙酸乙酯的气味消失,酯类水解:,结论:酯类在无机酸或碱的条件下可以发生水解反应,且有碱存在时水解更彻底。,问题1:水解反应是如何断键的呢?问题2:无机酸和碱在酯类水解的反应中分别起什么作用?,+H2O,+NaOH,断键位置?,HOR2,无机酸只起催化作用不影响化学平衡。,HOR2,碱除起催化作用外,它还能中和水解生成的酸生成对应的钠盐,使水解程度增大,若碱过量则水解进行到底,2.酯类水解时的断键位置,1.酯类水解与酯化反应互为可逆反应。,酯化反应:生成的化学键是 中的CO键;酯类水解:断裂的化学键是中的CO键。形成的是哪个键,断开的就是哪个键,3.
20、稀硫酸:,4.碱:,催化作用,不影响化学平衡。,A.催化作用;B.中和生成的酸,使水解程度增大,若碱过量则水解进行到底。,思考:,酯的性质,甲酸酯()有什么重要的化学性质?,2.醛的性质,总结:1.能和钠反应的有:2.能和氢氧化钠反应的有:3.能和碳酸钠反应的有:4.能和碳酸氢钠反应的有:,醇、酚、羧酸,酚、羧酸、酯,酚、羧酸,羧酸,4,又知D不与碳酸钠溶液反应,C和E都不能发生银镜反应,则A的结构可能有()种。,2,练习:C6H5COOCH2C6H5、乙二酸乙二酯的水解方程式(稀H2SO4或NaOH溶液的情况下),(酯的水解反应断裂C-O键,酸上羟基醇上氢)无机酸(稀)的作用:碱的作用:,5
21、、化学性质:,(水解反应),二、酯,1.概念:,酯是羧酸分子中的-OH被-OR取代后的产物,简写为RCOOR。其中R与R可以相同,也可以不同。,2.饱和一元羧酸和饱和一元醇形成的酯的通式:,CnH2nO2,3.同分异构:,碳链异构、官能团异构、官能团位置异构,C4H8O2属于羧酸和酯的同分异构体各有多少种?你是怎样得出的?还有其它类的同分异构体吗?,羧酸:,R-COOH,2,酯:,RCOOR,H 3C,C 2C,2C C,211,C3H7-,通式法:,插入法:-COO-,4.物理性质:,低级酯是具有芳香味的液体,密度一般比水小,难溶于水,易溶于有机溶剂。,自然界中的有机酯,丁酸乙酯,戊酸戊酯,
22、乙酸异戊酯,CH3(CH2)2COOCH2CH3,CH3(CH2)3COO(CH2)4CH3,资料卡片,【实验探究】请你设计实验,探讨乙酸乙酯在中性、酸性、和 碱性溶液中的水解速率。(沸点:乙醇78.37、乙酸117.87、乙酸乙酯77),思考与交流 以上实验选用了三组条件 7080的水浴 稀硫酸、7080的水浴 NaOH溶液、7080的水浴。请你预测哪种条件下水解率最高?如果让你选择,你会选择什么条件进行实验,为什么?,碱性条件下水解速率最快,其次是酸性条件,中性条件下几乎不水解。加热促进水解。,结 论,【思考与交流】为什么乙酸乙酯在酸性、碱性条件下水解速率不同?,【小结】乙酸乙酯水解规律,
23、5.酯的化学性质-水解反应,【练习】写出下列酯类化合物在稀硫酸和NaOH(aq)中的水解方程式。,(1)HCOOC2H5;,(2),(3),【练习】1mol有机物 与足量NaOH溶液充分反应,消耗NaOH 的物质的量为()A5mol B4mol C3mol D2mol,B,羧酸+醇 酯+水,1、酯化与水解的关系:,2、酯水解的规律:,课堂小结,【练一练】说出下列化合物的名称:,(1)CH3COOCH2CH3(2)HCOOCH2CH3(3)CH3CH2ONO2(4)CH3CH2NO2,酯的命名“某酸某酯”,硝酸乙酯,写出分子式为C8H8O2属于芳香羧酸和芳香类酯的所有同分异构体,练习,4种和6种
24、,【练习】写出C4H8O2的各种同分异构体的结构简式,官能团的性质与主要反应,CH3,显色反应,氧化反应,官能团的性质与主要反应,二、酯1、酯的概念羧酸分子中羧基的-OH被-OR取代后的产物叫做酯。通式:RCOOR,R和R可以相同,也可以不同。,羧酸酯的官能团:,2、酯的物理性质低级酯是具有芳香气味的液体,密度一般小于水,难溶于水,易溶于有机溶剂。3、存在水果、饮料、糖果、蛋糕等。4、举例:苹果中的戊酸戊酯,菠萝中的丁酸乙酯,香蕉中的乙酸异戊酯等。,5、酯的命名,酯的命名根据生成酯的酸和醇命名。,甲酸甲酯,甲酸乙酯,乙酸乙酯,苯乙酸乙酯,CH3-CH2-0-NO2,硝酸乙酯,乙二酸二乙酯,三硝
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