取代酸第三节羧酸衍生物ppt课件

羧酸的取代酸和羧酸的衍生物 1 第二节取代酸 一 羟基酸 分子中含有羟基的羧酸叫做羟基酸 即羧酸烃基上的氢原子被羟基取代的产物 一 羟基酸的分类和命名 羟基酸可分为醇酸和酚酸 脂肪酸烃基上的氢原子被羟基取代的属醇酸 芳香酸芳环上的氢原子被羟基取代的属酚酸 2 羟基酸的命名一般以俗名为主 辅以系统命名 醇酸可根据羟基与羧基的相对位置分为 羟基酸 羟基酸 羟基酸等 酚酸以芳香酸为母体 羟基作为取代基 3 二 羟基酸的性质 1 物理性质 羟基酸多为结晶固体或粘稠液体 由于分子中含有两个或两个以上能形成氢键的官能团 羟基酸一般能溶于水 水溶性大于相应的羧酸 疏水支链或碳环的存在使水溶性降低 羟基酸的熔点一般高于相应的羧酸 2 化学性质 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 1 酸性 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 4 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 酸性 卤代酸 羟基酸 羧酸 5 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 羟基与苯环形成p 共轭 尽管羟基还具有吸电子诱导效应 但共轭效应相对强于诱导效应 总的效应使羧基电子云密度增大 这不利于羧基中氢离子的电离 因此对位取代的酚酸酸性弱于母体羧酸 当羟基在羧基的间位时 羟基不能与羧基形成共轭体系 对羧基只表现出吸电子诱导效应 因此间位取代的酚酸酸性强于母体羧酸 当羟基在羧基的邻位时 羟基和羧基负离子形成分子内氢键 增强了羧基负离子的稳定性 有利于羧酸的电离 使酸性明显增强 羟基在苯环上不同位置的酚酸酸性顺序 6 2 羟基酸的氧化反应 羟基酸中的羟基受羧基的影响 比醇中的羟基更容易被氧化 如乳酸在弱氧化剂条件下就能被氧化生成丙酮酸 3 羟基酸的分解反应 醇酸在稀硫酸的作用下 容易发生分解反应 生成醛 或酮 和甲酸 用途 区别 羟基酸与其他羟基酸 制备少一个碳的醛或酸 7 4 酚酸的脱羧反应 羟基在羧基的邻 对位的酚酸 受热易发生脱羧反应生成酚 8 三 生物体内的羟基酸 1 乳酸 存在于酸牛奶 肌肉等中 具有很强的吸湿性 工业上作除钙剂 钙盐不溶于水 食品工业中作增酸剂 钙盐可补钙 2 酒石酸 存在于多种水果中 可用作酸味剂 其锑钾盐有抗血吸虫作用 3 柠檬酸 存在于多种植物的果实中及动物组织与体液中 为无色晶体 可用于食品工业的调味品 有酸味 也用于制药业 9 4 水杨酸 水杨酸及其衍生物有杀菌防腐 镇痛解热和抗风湿作用 乙酰水杨酸就是熟知的解热镇痛药阿司匹林 阿司匹灵有解热 镇痛作用 能抑制血小板凝聚 防止血栓的形成 5 苹果酸 存在于植物的未成熟的果实及叶子中 用于制药和食品工业 10 二 羰基酸 一 羰基酸的结构和命名 分子中含有羰基和羧基的化合物称为羰基酸 可分为醛酸和酮酸 根据羰基与羧基的相对位置 酮酸可分为 酮酸 酮酸等 羰基酸的系统命名是选择含羰基和羧基的最长链为主链 称为 某酮 或某醛 酸 并标明羰基的位次 11 二 羰基酸的化学性质 羰基酸也是双官能团化合物 醛酸具有醛和羧酸的典型性质 酮酸除具有一般酮和羧酸的典型性质外 还有一些特性 1 脱羧反应 酮酸和 酮酸都容易进行脱羧反应 酮酸在一定条件下 脱羧生成醛 酮酸在室温或微热时脱羧生成酮 12 2 氧化和还原反应 酮和羧酸都不易氧化 但 酮酸易发生氧化脱羧反应 酮酸也可还原成羟基酸 生物体内的 酮酸和 酮酸 在酶催化下也可以发生脱羧反应 13 3 互变异构现象 以上实验事实的解释 酮式和烯醇式同时存在 组成一个动态的平衡体系 14 烯醇式能较稳定存在的原因 羟基氧上的孤对电子与C C及C O形成共轭体系 能量降低 羟基上的氢与羰基上的氧形成氢键 能量降低 15 形成较稳定烯醇式应具备的条件 1 分子中亚甲基氢受两个吸电子基团影响酸性增强 2 形成烯醇式产生的双键应与羰基等形成 共轭 3 烯醇式能形成分子内氢键 练习 P102 思考题 16 第三节羧酸衍生物 一 羧酸衍生物的分类和命名 一 羧酸衍生物的分类 羧酸衍生物可分为酰卤 酸酐 酯和酰胺等 它们都是含有酰基的化合物 17 二 羧酸衍生物的命名 酰卤根据酰基和卤原子来命名 称为 某酰卤 酯根据形成它的羧酸和醇来命名 称为 某酸某酯 18 酸酐根据相应的羧酸命名 两个相同羧酸形成的酸酐为简单酸酐 称为 某酸酐 简称 某酐 两个不相同羧酸形成的酸酐为混合酸酐 称为 某酸某酸酐 简称 某某酐 二元羧酸分子内失去一分子水形成的酸酐为内酐 称为 某二酸酐 19 二 羧酸衍生物的性质 一 物理性质 1 熔 沸点 室温下 低级的酰氯和酸酐都是无色且对粘膜有刺激性的液体 高级的酰氯和酸酐为白色固体 内酐也是固体 酰氯和酸酐的沸点比分子量相近的羧酸低 这是因为它们的分子间不能通过氢键缔和的缘故 2 气味 室温下 大多数常见的酯都是液体 低级的酯具有花果香味 如乙酸异戊酯有香蕉香味 俗称香蕉水 正戊酸异戊酯有苹果香味 甲酸苯乙酯有野玫瑰香味 丁酸甲酯有菠萝香味等 许多花和水果的香味都与酯有关 因此酯多用于香料工业 20 3 溶解性 羧酸衍生物一般都难溶于水而易溶于乙醚 氯仿 丙酮 苯等有机溶剂 二 化学性质 羧酸衍生物由于结构相似 因此化学性质也有相似之处 只是在反应活性上有较大的差异 化学反应的活性次序为 酰氯 酸酐 酯 酰胺 21 1 水解反应 酰氯 酸酐 酯及酰胺都可水解生成相应的羧酸 22 23 酯在酸催化下的水解是酯化反应的逆反应 水解不能进行完全 碱催化下的水解生成的羧酸可与碱生成盐而从平衡体系中除去 所以水解反应可以进行到底 酯的碱性水解反应也称为皂化 24 2 醇解反应 酰氯 酸酐 酯及酰胺都能发生醇解反应 产物主要是酯 酯的醇解反应也叫酯交换反应 即醇分子中的烷氧基取代了酯中的烷氧基 酯交换反应不但需要酸催化 而且反应是可逆的 酯交换反应常用来制取高级醇的酯 因为结构复杂的高级醇一般难与羧酸直接酯化 往往是先制得低级醇的酯 再利用酯交换反应 即可得到所需要高级醇的酯 25 26 3 酯的还原反应 酯容易还原成醇 常用的还原剂是金属钠和乙醇 LiAlH4是更有效的还原剂 由于羧酸较难还原 经常把羧酸转变成酯后再还原 27 再见 28