第十章羧酸及其衍生物芳香烃.ppt

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1、第十章 羧酸及其衍生物芳香烃,主要内容,10.1 羧 酸 10.2 羟基酸 10.3 酮 酸 10.4 羧酸衍生物 10.5 碳酸衍生物,10.1 羧 酸,羧酸概念 分子中含有羧基，(简写为-COOH)的有机物称为羧酸。羧酸衍生物是羧基上的羟基被其他原子或原子团取代后的产物，主要的羧酸衍生物有酰卤、酸酐、酯和酰胺。,一元羧酸的结构通式可表示为： 简写成:,10.1 羧 酸,一、羧酸的分类和命名 (一)羧酸的分类,分类 一元酸 二元酸,脂肪酸,饱和酸,不饱和酸,脂环酸,芳香酸,10.1 羧 酸,10.1 羧 酸,一、羧酸的分类和命名 (二)羧酸的命名 1. 俗名,CH3COOH即乙酸,10.1

2、羧 酸,一、羧酸的分类和命名 (二)羧酸的命名 2. 系统命名法 饱和脂肪酸：,10.1 羧 酸,一、羧酸的分类和命名 (二)羧酸的命名 2. 系统命名法 不饱和脂肪酸：,10.1 羧 酸,一、羧酸的分类和命名 (二)羧酸的命名 2. 系统命名法 二元脂肪酸：,10.1 羧 酸,一、羧酸的分类和命名 (二)羧酸的命名 2. 系统命名法 脂环酸和芳香酸：,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (一) 物理性质 在饱和一元羧酸中，含19个碳原子的脂肪酸是有刺激性气味的液体。10个碳原子以上的羧酸为无味的蜡状固体。脂肪族二元羧酸和芳香羧酸都是结晶性固体。,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (一) 物理性

3、质 氢键缔合：,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 易发生化学反应的主要部位如下：,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 1. 酸性,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 1. 酸性 羧酸盐与强无机酸作用：,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 1. 酸性 一元羧酸的酸性强弱比较如下： 饱和一元羧酸,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 1. 酸性 烃基连有吸电子基团时:,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 1. 酸性 苯甲酸的酸性:,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 1. 酸性 饱和二元羧酸:,10.

4、1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 2. 还原反应 氢化铝锂 选择性还原剂,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 3. -氢的卤代反应 例如：,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 4. 脱羧反应,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 5. 二元酸的热解反应,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 5. 二元酸的热解反应,10.1 羧 酸,二、羧酸的性质 (二)化学性质 5. 二元酸的热解反应,10.1 羧 酸,三、重要的羧酸 (一)甲酸(HCOOH) 甲酸俗名蚁酸，是有刺激性的无色液体，沸点100.5，能与水、乙醇、乙醚混溶，有较强的腐蚀

5、性。,10.1 羧 酸,三、重要的羧酸 (二)乙酸(CH3COOH) 纯净的乙酸为具有强烈刺激性气味的无色液体，沸点118。室温低于16.6时易凝结成冰状固体，因此无水乙酸又称冰醋酸 工业上采用乙醛氧化法生产乙酸,10.1 羧 酸,三、重要的羧酸 (三)乙二酸(HOOCCOOH) 乙二酸俗名草酸，草酸为无色结晶，通常含两分子结晶水，加热到100，则失去结晶水成为无水草酸。草酸有毒，能溶于水、乙醇，不溶于乙醚。,10.1 羧 酸,三、重要的羧酸 (三)乙二酸(HOOCCOOH) 在分析化学上常用草酸作为标定高锰酸钾溶液浓度的基准物,10.1 羧 酸,三、重要的羧酸 (四)苯甲酸(C6H5COOH

6、) 苯甲酸俗名安息香酸，因以酯的形成存在于安息香树胶中而得名，是最简单的芳香酸。苯甲酸为无味的白色晶体，熔点121.7，难溶于冷水，易溶于热水、乙醇和乙醚中。,10.2 羟基酸,一、羟基酸的结构、分类和命名 羟基酸是一类分子中既有羟基(OH)又有羧基(COOH)的化合物。 根据羟基所连烃基的不同，分为醇酸和酚酸,10.2 羟基酸,一、羟基酸的结构、分类和命名 根据来源而用俗名:,10.2 羟基酸,一、羟基酸的结构、分类和命名 酚酸命名是以芳香酸为母体:,10.2 羟基酸,二、羟基酸的化学性质 (一)醇酸 1.酸性,10.2 羟基酸,二、羟基酸的化学性质 (一)醇酸 2.脱水反应 -醇酸 -醇酸

7、,10.2 羟基酸,二、羟基酸的化学性质 (一)醇酸 2.脱水反应 -醇酸 -醇酸,10.2 羟基酸,二、羟基酸的化学性质 (一)醇酸 2.脱水反应 开环:,10.2 羟基酸,二、羟基酸的化学性质 (一)醇酸 3.氧化反应,10.2 羟基酸,二、羟基酸的化学性质 （二）酚酸 脱羧:,10.2 羟基酸,三、重要的羟基酸 (一)乳酸 乳酸在常温下是无色或淡黄色粘稠液体，熔点18，有较强的吸湿性，能与水、醇和醚等混溶，但不溶于氯仿。,10.2 羟基酸,三、重要的羟基酸 (二)酒石酸 化学名称为2，3-二羟基丁二酸，酒石酸是无色透明结晶，熔点170，易溶于水。它的盐用途很广，如酒石酸锑钾（吐酒石），临

8、床上作为催吐剂，也用于治疗血吸虫病。酒石酸钾钠用来配制斐林试剂。,10.2 羟基酸,三、重要的羟基酸 (三)水杨酸 化学名称为邻羟基苯甲酸，又名柳酸，主要存在于柳树或水杨树皮中。它是白色针状结晶，熔点159，微溶于水，易溶于乙醇和乙醚中，在79时升华，加热易发生脱羧反应生成苯酚。,10.2 羟基酸,三、重要的羟基酸 (三)水杨酸 乙酰水杨酸,10.2 羟基酸,三、重要的羟基酸 (四)苹果酸 化学名称为羟基丁二酸,天然苹果酸是无色针状结晶，熔点100，易溶于水和乙醇。苹果酸是人体内糖代谢的中间产物，在酶的催化下脱氢氧化生成草酰乙酸。,10.2 羟基酸,三、重要的羟基酸 (五)柠檬酸 化学名称为3

9、-羟基-3-羧基戊二酸，又叫枸橼酸。柠檬酸为透明结晶，熔点153，易溶于水、乙醇、乙醚中，有较强的酸性，常用来配制酸性饮料。,10.2 羟基酸,三、重要的羟基酸 (六)没食子酸 化学名称为3,4,5-三羟基苯甲酸。广泛存在于植物体中。纯的没食子酸为白色结晶性粉末，熔点253。能溶于热水、乙醇和乙醚中，遇三氯化铁溶液生成蓝黑色物质，可用于制作蓝黑墨水。,10.3 酮酸,一、酮酸的结构和命名 既含有酮基又含有羧基,10.3 酮酸,二、酮酸的性质 （一）酸性 酮酸的酸性强于相应的醇酸 : 不同羰基酸的酸性强弱顺序为： -羰基酸-羰基酸-羰基酸,10.3 酮酸,二、酮酸的性质 （二）加氢还原反应,10

10、.3 酮酸,二、酮酸的性质 （三）分解反应 -酮酸与浓硫酸共热分解 : -酮酸受热比-酮酸更容易分解:,10.3 酮酸,二、酮酸的性质 （三）分解反应 -酮酸与浓碱共热:,10.3 酮酸,二、酮酸的性质 （四）脱羧反应,10.3 酮酸,三、重要的酮酸 （一）丙酮酸（CH3COCOOH） 是最简单的酮酸。它是一种无色有刺激性气味的液体，沸点165，易溶于水。丙酮酸除了具有酮和羧酸的一般性质外，还具有-酮酸特殊性质。,10.3 酮酸,三、重要的酮酸 （一）丙酮酸（CH3COCOOH） 丙酮酸在酶的催化作用下通过氧化与还原实现与乳酸间相互转化:,10.3 酮酸,三、重要的酮酸 （二）-丁酮酸（CH3

11、COCH2COOH） 又称乙酰乙酸，是最简单的-酮酸，它是一种无色粘稠液体，在低温下稳定，温度高于室温易脱羧发生酮式分解，生成丙酮。 在酶的作用下加氢还原生成-羟基丁酸,10.3 酮酸,三、重要的酮酸 （三）-酮戊二酸 无色晶体，熔点110，能溶于水，具有酮酸的性质。它是体内糖、脂肪、氨基酸代谢的中间产物，在酶的催化下，可发生脱羧和氧化反应生成琥珀酸。,10.4 羧酸衍生物,羧酸衍生物一般是指羧酸分子中羧基中的羟基被其他原子或基团取代后生成的化合物。 重要的羧酸衍生物有酰卤、酸酐、酯和酰胺，其结构通式如下：,10.4 羧酸衍生物,一、羧酸衍生物的命名,10.4 羧酸衍生物,一、羧酸衍生物的命名

12、 含氧酸也有相应的酰基：,10.4 羧酸衍生物,一、羧酸衍生物的命名 (一)酰卤和酰胺的命名 酰卤和酰胺是根据酰基来命名，称为“某酰卤”或“某酰胺”,10.4 羧酸衍生物,一、羧酸衍生物的命名 (一)酰卤和酰胺的命名 酰胺分子中氮原子上的氢原子被烃基取代时，可用“N”表示烃基的位置,10.4 羧酸衍生物,一、羧酸衍生物的命名 (二)酸酐的命名 酸酐是根据它水解所得的羧酸来命名,10.4 羧酸衍生物,一、羧酸衍生物的命名 (三)酯的命名 酯是根据其水解所得的酸和醇来命名:,10.4 羧酸衍生物,一、羧酸衍生物的命名 (三)酯的命名 二元羧酸的酯:,10.4 羧酸衍生物,二、羧酸衍生物的生成 （一

13、）酰卤的生成,10.4 羧酸衍生物,二、羧酸衍生物的生成 （一）酰卤的生成 酰卤命名,10.4 羧酸衍生物,二、羧酸衍生物的生成 （二）酸酐的生成,10.4 羧酸衍生物,二、羧酸衍生物的生成 （三）酯的生成 酯化反应： 同位素跟踪：,10.4 羧酸衍生物,二、羧酸衍生物的生成 （四）酰胺的生成,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 酰卤：中常用的是酰氯，一般是具有强烈刺激性气味的无色液体或低熔点固体。酰氯难溶于水，低级酰氯遇水猛烈水解 低级酸酐：是无色液体，具有刺激性气味，高级酸酐是无色无味的固体。酸酐不溶于水，易溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 低

14、级酯：是具有花果香味的无色液体。 酰胺：可以通过氨基上的氢原子形成分子间氢键而缔合，所以沸点相当高，一般是结晶性固体(N烷基取代酰胺除外)。,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 羧酸衍生物有相似的化学性质，多发生水解、醇解、氨解等反应，其反应通式为：,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 (一)水解反应,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 (一)水解反应 水解反应的难易程度不同：,冷水,酸酐需加热成均相才能迅速反应,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 (二)醇解反应 酰卤、酸酐、酯、酰胺与醇反应，生成相应的酯,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 (三)氨解

15、 酰卤、酸酐和酯与氨作用生成相应的酰胺,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 (三)氨解,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 (四)酰胺的特殊反应 1.弱酸性和弱碱性 弱酸性：,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 (四)酰胺的特殊反应 1.弱酸性和弱碱性 弱碱性：,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 (四)酰胺的特殊反应 2. 脱水反应,10.4 羧酸衍生物,三、羧酸衍生物的性质 (四)酰胺的特殊反应 3. 霍夫曼降解反应,10.4 羧酸衍生物,四、重要的羧酸衍生物 (一)乙酰氯(CH3COCl) 乙酰氯是无色有刺激性气味的液体，沸点52，遇水剧烈水解并放出大量的

16、热，空气中的水分就能使它水解产生氯化氢而冒白烟。乙酰氯具有酰卤的通性，是常用的乙酰化试剂。,10.4 羧酸衍生物,四、重要的羧酸衍生物 (二)乙酐(CH3CO)2O 乙酐又名醋酐。也是常用的乙酰化试剂。为无色具有刺激性气味的液体，沸点139.6，微溶于水，是良好的溶剂，也是重要的化工原料。用于制造醋酸纤维，合成染料、药物、香料等。,10.4 羧酸衍生物,四、重要的羧酸衍生物 (三)乙酸乙酯(CH3COOC2H5) 乙酸乙酯是无色透明的液体，沸点77具有令人愉快的香味，用作溶剂。乙酸乙酯可以生成-碳负离子，碳负离子与另一分子酯进行取代反应生成-酮酸酯，该反应称为克莱森缩合反应,10.4 羧酸衍生

17、物,四、重要的羧酸衍生物 (四)乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5) 乙酰乙酸乙酯又叫-丁酮酸乙酯，是具有芳香气味的无色液体，沸点181，微溶于水，易溶于有机溶剂。,10.4 羧酸衍生物,四、重要的羧酸衍生物 (四)乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5) 互变异构现象: 原因:,10.4 羧酸衍生物,四、重要的羧酸衍生物 (四)乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5) 一般烯醇式不稳定,但乙酰乙酸乙酯的烯醇式稳定原因： （1）六元环 （2）共轭体系,10.4 羧酸衍生物,四、重要的羧酸衍生物 (四)乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5) 烯醇式： 表101 某些

18、化合物中烯醇式的含量,10.4 羧酸衍生物,四、重要的羧酸衍生物 （五）丙二酸二乙酯 具有芳香气味的无色液体，沸点199。分子中的-亚甲基上的两个氢原子，很活泼,10.4 羧酸衍生物,四、重要的羧酸衍生物 （五）丙二酸二乙酯,10.4 羧酸衍生物,四、重要的羧酸衍生物 （五）丙二酸二乙酯 常用丙二酸酯制备羧酸： （1）取代乙酸的制备 （2）二元羧酸的制备,10.5 碳酸衍生物,五、碳酸衍生物 （一）碳酰氯 工业制备碳酰氯： 化学反应：,10.5 碳酸衍生物,五、碳酸衍生物 （二）碳酰胺 工业制备碳酰氯：,10.5 碳酸衍生物,五、碳酸衍生物 （二）碳酰胺 化学性质： 1.成盐 2.水解,10.5 碳酸衍生物,五、碳酸衍生物 （二）碳酰胺 化学性质： 3.与亚硝酸作用 4.缩二脲反应,10.5 碳酸衍生物,五、碳酸衍生物 （三）胍 制备： 性质：,The end.,