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第八章 羧酸及其衍生物
第八章 羧酸及其衍生物
羧 酸
8.1
羧酸衍生物
8.2
油 脂
8.3
碳酰胺
8.4
第八章 羧酸及其衍生物
羧 酸
8.1
你知道苹果、香蕉、菠萝等水果为什么有香味吗？食醋有哪些妙用吗？
8.1 羧 酸
引 言
羧酸可以看作是烃分子中的氢原子被羧基取代而成的化合物。
官能团： 羧基
简写成： —COOH
通式： R—COOH
羧基中的羟基被其他原子或基团取代后的化合物称为羧酸衍生物，一般是指酰卤、酸酐、酯、酰胺四类化合物。
8.1 羧 酸
一、羧酸的分类和命名
1．羧酸的分类
① 按烃基不同：
脂肪族羧酸
芳香族羧酸
羧酸
脂环族羧酸
饱和羧酸
不饱和羧酸
② 按—COOH数目：
羧酸
一元羧酸
二元羧酸
多元羧酸
8.1 羧 酸
脂肪族羧酸 饱和羧酸 一元羧酸 二元羧酸
CH2COOH HOOC-COOH
乙酸（醋酸） 乙二酸（草酸）
不饱和羧酸 CH2=CH-COOH HOOCCH=CHCOOH
丙烯酸 丁烯二酸
脂环族羧酸
环已烷羧酸 1，3-环己烷二羧酸
芳香族羧酸
苯甲酸 邻苯二甲酸
羧酸的分类见下表：
8.1 羧 酸
⑤ ⑥
①③⑦
① ② ⑤
①
思考题：
下列羧酸属于芳香酸的有 ，属于饱和脂肪酸的有 ，属于一元酸的有 ，属于饱和一元脂肪酸的有 。
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
8.1 羧 酸
8.1 羧 酸
2．羧酸的命名
羧酸的命名法一般分为俗名和系统命名法两种。
（1）俗名
由于羧酸广泛存在于自然界的动植物体中，所以俗名一般是根据它们的最初来源来命名。如，甲酸最初是从一种蚂蚁中得到，故称为蚁酸；乙酸是食醋的主要成分，因此又叫醋酸；苯甲酸存在于安息香胶中，因此称为安息香酸。下面列出一些常见羧酸的俗名。
HCOOH CH3COOH CH3CH＝CHCOOH
甲酸 乙酸 2-丁烯酸
蚁酸 醋酸 巴豆酸
HOOC-COOH
乙二酸 苯甲酸 3-苯基丙烯酸
草酸 安息香酸 肉桂酸
8.1 羧 酸
（2）系统命名法
羧酸的系统命名原则和醛相似，即选择含有羧基的最长碳链作为主链，根据主链上的碳原子数称为“某酸”。主链碳原子的编号从羧基碳原子一端开始。书写名称时要注明取代基的位次。例如：
若分子中含有不饱和键（双键或三键），则应选择同时含羧基和不饱和键在内的最长碳链为主链，从靠近羧基一端开始编号，根据不饱和键的种类称为“某烯（炔）酸”， 不饱和键的位次写在名称前。例如：
CH3CH2CH＝CHCOOH
2-戊烯酸 2-甲基-3-丁炔酸
4-甲基戊酸 4-甲基-2-乙基戊酸
5 4 3 2 1
5 4 3 2 1
8.1 羧 酸
芳香族羧酸和脂环族羧酸命名时，以芳环或脂环作为取代基。例如：
3-环戊基丁酸 苯乙酸
二元羧酸命名时，选择包含有两个羧基的最长碳链为主链，根据主链碳原子的数目称为“某二酸”；芳香族和脂环族二元酸则须注明两个羧基的位次。例如：
丁二酸 邻苯二甲酸 1,3-环己甲酸
8.1 羧 酸
水杨酸是一种脂溶性的有机酸，它可以轻松瓦解肌肤表面多余的皮脂，同时抑制皮脂过量分泌；对于痘痘也有较强的溶解作用，它改善毛囊壁不洁净的状态，帮助皮脂从毛孔中顺利排除，同时借由抑菌的特性快速收干痘痘。水杨酸能够使老化角质细胞从肌肤表面快速脱落，从而促进肌肤的新陈代谢，恢复肌肤细致的触感。另外，水杨酸能辅助其他酸类美白成分的渗透。水杨酸的球棍模型如右图所示。
知 识 窗
二、羧酸的物理性质
1. 甲酸、乙酸、丙酸为有强烈刺激性气味的无色液体，含4～9 个碳原
子的饱和一元脂肪酸具有腐败气味的油状液体，癸酸 以上为蜡状固
8.1 羧 酸
体； 二元羧酸和芳香酸都是结晶固体。
2. 低级羧酸可与水混溶，羧酸的溶解性随分子量的增大而逐渐减小。
3. 熔点、沸点随羧酸分子量的增大而升高。
三、羧酸的化学性质
羧酸的化学反应主要发生在羧基和受羧基影响变得较活泼的α-H原子。羧基是由羰基和羟基相连而成的一个整体，但羧基的化学性质并不是羰基和羟基的简单加和，而是作为一个整体表现出一定的特殊性。
1. 酸性
羧酸在水中能离解出氢离子而呈现出酸性，并使蓝色石蕊试纸变红。
RCOOH + H2O RCOO- + H3O+
8.1 羧 酸
多数一元羧酸的pKa在3.5～5之间，羧酸和无机强酸相比属于弱
酸，但羧酸的酸性大于碳酸（pKa=6.78）、苯酚（pKa=9.89）。
羧酸能与NaOH、Na2CO3、NaHCO3等作用生成盐，实验室中可
根据与Na2CO3、NaHCO3反应放出CO2的性质，来鉴别羧酸。
2. 羧基中羟基的取代反应
羧酸分子中羧基上的羟基可被卤原子（—X）、酰氧基（ ）、烷氧基（—OR）及氨基（—NH2）取代，分别生成酰卤、酸酐、酯和酰胺等羧酸衍生物。
（1）酰卤的生成 羧酸（甲酸除外）与PCl3、PCl5、SOCl2（亚硫酰氯）等作用时，分子中的羟基被卤原子取代，生成酰卤。如：
8.1 羧 酸
（2）酸酐的生成 羧酸（除甲酸外）在脱水剂（五氧化二磷、乙酸酐等）作用下分子间发生脱水，生成酸酐。例如:
（3）酯的生成 在强酸（如浓H2SO4、干HCl等）的催化作用下，羧酸与醇生成酯的反应称为酯化反应。
8.1 羧 酸
（4）酰胺的生成 羧酸与氨或胺反应，生成羧酸铵盐，铵盐受热失水得到酰胺。例如：
3. 脱羧反应
羧酸在一定条件下发生羰基碳和α-C原子之间（ ）键的断裂，脱去羧基的反应，叫脱羧反应。
4. α-H的卤代反应
羧酸分子中的α-H受羧基影响，具有一定的活性，在催化剂（如红磷、碘、硫等）的作用下，能被氯或溴原子取代，生成α-卤代酸。例如：
8.1 羧 酸
控制反应条件和氯的用量，可以得到一氯乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸。
5. 还原反应
羧基虽然含有碳氧双键，但在一般条件下不易被还原，只有在强还原剂（如LiAlH4）作用下，才能将其还原为伯醇。
而对于不饱和羧酸，氢化铝锂只还原羧基，不还原碳碳双键。
8.1 羧 酸
四、重要的羧酸
安息香酸 醋酸 水杨酸
蚁酸 柠檬酸
8.1 羧 酸
1. 甲酸（HCOOH）
甲酸俗称蚁酸(如图8-1所示)，是一种无色有刺激性气味的液体，相对密度1.22，沸点100.8℃，具有较强的酸性（pKa1=3.76），是酸性最强的饱和一元酸。有腐蚀性，能刺激皮肤起泡，使用时应避免与皮肤接触。可与水混溶，易溶于乙醇、乙醚、甘油等有机溶剂。
甲酸的结构比较特殊，分子中同时具有羧基和醛基的结构。
图8-1 甲酸
8.1 羧 酸
甲酸的分子结构决定了它既具有羧酸的性质，又具有醛的性质。例如，甲酸既具有酸的通性，又具有还原性，不仅可被强氧化剂如高锰酸钾氧化成二氧化碳和水，还能被托伦试剂、斐林试剂等弱氧化剂氧化。
2.乙酸 （ CH3-COOH ）
8.1 羧 酸
乙酸俗称醋酸，有强烈刺激性酸味的无色液体，纯乙酸温度低于16.5℃时凝成冰状，又称冰醋酸。医药上常用乙酸稀溶液作为消毒防腐剂，应用“食醋消毒法”预防流感。
3.乙二酸
乙二酸通常以盐的形式存在于多种草本植物中，俗称草酸。是最简单的二元羧酸。乙二酸酸性比一元酸强，有还原性，易被高锰酸钾氧化。
8.1 羧 酸
纤维 医药 农药
染织 食品添加剂 涂料
小知识 —— 乙酸的用途
8.1 羧 酸
4.苯甲酸
结构简式:
俗称安息香酸，是最简单的芳香酸。难溶于冷水，易溶于热水、乙醇和乙醚中。其酸性比一般脂肪酸（甲酸除外）的酸性强。苯甲酸及其钠盐常用作防腐剂，还可用作治疗癣病的外用药。
5. 邻羟基苯甲酸
结构简式:
邻羟基苯甲酸俗称水杨酸，无色有刺激性气味的晶体，微溶于水，能溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。是合成医药和染料的原料。
8.1 羧 酸
思考题：
鉴别下列各组物质:
1.甲酸、乙酸
2.乙醛、甲酸
3.甲酸、丙酸、乙二酸
8.1 羧 酸
1. 熟悉羧酸的结构特点及其分类；
2. 知道羧酸的命名方法；
3. 认识羧酸的物理性质及其变化规律；
4. 熟悉羧酸的化学性质；
a. 酸性；
b. 羧基中羟基的取代反应；
c. 脱羧反应；
d. α-H的卤代反应；
小 结

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