知识目标掌握醇酚醚的结构特点了解醇酚醚.ppt

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1、第六章 醇酚醚,【知识目标】 1掌握醇、酚、醚的结构特点，了解醇、酚、醚的分类。 2掌握醇和酚的系统命名法，熟悉醚的命名。 3了解醇、酚、醚的物理性质。 4掌握醇和酚的主要化学性质，了解醚的化学性质。 5了解重要的醇、酚、醚 【技能目标】 1能够根据醇、酚、醚的结构特点，运用系统命名法正确命名。 2能够运用醇和酚的主要化学性质，进行区分鉴别。,第一节 醇,一、醇的结构、分类和命名 （一）醇的结构 在结构上，醇可以看作是脂肪烃、脂环烃或芳香烃侧链上的氢原子被羟基（-OH）取代生成的产物。通式是R-OH，官能团：-OH，又称为醇羟基。,根据烃基结构分类：脂肪醇、 脂环醇、芳香醇,根据羟基数目分类：

2、一元醇、 二元醇、三元醇等,根据羟基所连碳原子的类型分类：伯醇、 仲醇、叔醇,(二)醇的分类,根据醇的烃基 结构分类,根据醇的羟基 数目分类,根据羟基所在的碳原子分类,（三）醇的命名 1普通命名法 适用于结构比较简单的醇，在烃基名称后省略“基”字加“醇”字。例如：,2系统命名法 （1）饱和脂肪醇的命名 选主链定母体：选择含有羟基的最长碳链为主链，称为“某醇”（母体）。 定起点编号数：从离羟基最近的一端，给主链碳原子编号，将羟基所在碳原子的编号写在“某醇”之前，并用短线隔开。 书写取代基：将取代基的位置、名称写在羟基的位置之前，用短线隔开。不同取代基，先简单后复杂；相同取代基合并。例如：,（2）

3、不饱和脂肪醇的命名 选主链定母体：同时含有不饱和键（双键或三键）和羟基的最长碳链为主链，称为“某烯醇”或“某炔醇”（母体）。 定起点编号数：离羟基最近的一端为起点，给主链碳原子编号，羟基离两端距离相等时，则选取离双键最近的一端为起点，将双键的位置写在“某烯”之前，羟基所在碳原子的编号写在“醇”之前，都用短线隔开。 书写取代基：将取代基的位置、名称写在羟基的位置之前，并用短线隔开，有不同取代基时，先写简单的，后写复杂的；有相同取代基要合并。例如：,（3）脂环醇的命名 以脂环烃为母体，称为“环某醇”，羟基所在碳原子为起点给环上的碳原子编号，将取代基的位置依次标在“环某醇”之前。例如：,（4）芳香醇

4、的命名 以脂肪醇为母体，称为“某醇”，芳香烃基做取代基，写在“某醇”之前。例如：,（5）多元醇的命名 选择含有尽可能多羟基的最长碳链为主链，根据主链碳原子数和羟基的数目称为“某几醇”（母体），支链做为取代基，其它命名原则同以上各类醇。例如：,二、醇的性质 （一）醇的物理性质, ,有机化合物中碳原子和氢原子的分类： -碳原子，-碳原子，-氢，-氢等。,表6-1 一些醇的物理常数,（二）醇的化学性质,醇的化学性质主要由羟基官能团所决定，在醇的分子中CO键和OH键比较活泼，多数反应发生在这两个部位。-碳原子上的氢原子也比较活泼，常参与某些反应。从化学键来看，反应的部位有 C-OH、O-H、和C-H。

5、,H-C-C-O-H,c a b,1与活泼金属反应-生成金属醇化物和氢气,醇与钠的反应比水与钠的反应缓和得多。醇的反应活性次序是：甲醇伯醇仲醇叔醇，醇钠可溶于醇，遇水易水解生成相应的醇和氢氧化钠。例如：,2与氢卤酸反应-生成卤代烃和水 该反应是卤代烃水解反应的逆反应，也是制备卤代烃的重要方法。,醇与氢卤酸的反应速率与氢卤酸的类型和醇的结构有关，反应活性次序是： 氢卤酸（HX）：HIHBrHCl；醇（ROH）：叔醇仲醇伯醇甲醇,卢卡斯（H.J.Lucas）试剂：浓盐酸和无水氯化锌配成的溶液，鉴别6碳以下的伯醇、仲醇和叔醇，可推测醇的结构。因为6碳以下的醇可溶于卢卡斯试剂，生成的氯代烃因不溶于卢卡

6、斯试剂而出现浑浊或分层现象。,3酯化反应-生成酯 醇与酸作用生成酯的反应叫酯化反应。酯化反应是可逆反应。 在酸性条件下，醇与有机酸发生酯化反应生成有机酸酯（羧酸酯）。,4.脱水反应 脱水剂：浓硫酸或三氧化二铝，依据反应条件不同，醇有两种脱水方式： （1）分子间脱水生成醚-较低温度,取代反应 两分子醇之间脱去一分子水生成醚，属于取代反应,醇与无机含氧酸如硝酸、硫酸、磷酸等发生酯化反应反应生成无机酸酯。,（2）分子内脱水生成烯-较高温度，消除反应 醇的羟基与-碳原子上的氢原子（-H）脱去水分子生成烯，属于消除反应。,不对称的仲醇或叔醇发生分子内脱水反应，同样遵循扎依切夫规则，即羟基主要与含氢较少的

7、碳原子上的氢原子脱去水分子，生成含烷烃基较多的烯烃。,5氧化反应-生成醛或酮 在有机化合物分子中加入氧原子或脱去氢原子的反应叫做氧化反应，脱去氧原子或加上氢原子的反应叫做还原反应。 在伯醇和仲醇的分子中，有-H（即-碳原子上的氢原子）发生脱氢氧化生成醛或酮，叔醇分子中没有-H（即碳原子上没有氢原子），很难被氧化。,（1）加氧氧化 酸性条件，铬酸钾、高锰酸钾等氧化剂使伯醇氧化生成醛，醛进一步氧化生成羧酸，仲醇被氧化生成酮。,（2）脱氢氧化 高温和适当催化剂，伯醇和仲醇的-H与羟基氢被脱去，发生脱氢氧化分别生成醛和酮。,三、重要的醇 1甲醇（CH3OH）：俗名木醇或木精，无色透明、易燃、易挥发的有

8、毒液体，有毒，损害视力以致失明，量多时可使人中毒而死。工业酒精中含有少量甲醇，不能饮用。甲醇是有机合成中的重要原料和溶剂，工业制法：,2乙醇（CH3CH2OH）：俗称酒精，无色液体，有特殊的香味，易挥发，是各类酒的主要成，能与水以任意比混溶。酒精是重要的化工原料，可用作消毒剂、溶剂、燃料等，工业上主要采用发酵法和乙烯水化法制取乙醇。,3乙二醇（CH2OHCH2OH）:俗称甘醇，是无色、黏稠、有甜味的液体，能与水、乙醇、丙酮等混溶，是常用的高沸点溶剂。乙二醇的水溶液凝固点很低，可作为防冻剂和制冷剂，还是合成纤维“涤纶”等高分子化合物的重要原料。,4丙三醇:俗称甘油，是无色、带有甜味的黏稠液体，具

9、有强烈的吸湿性，能与水以任意比混溶，其水溶液的凝固点很低，常用作化妆品、皮革、烟草、食品、纺织品的吸湿剂和滋润剂。甘油具有微弱酸性，能与新制的氢氧化铜反应生成甘油铜，溶液呈现深蓝色，该反应常用于鉴别相邻位置上有两个或两个以上羟基的多元醇。,5环己六醇:白色晶体，有甜味，能溶于水难溶于有机溶剂，俗称肌醇，主要存在于动物肌肉、心脏、肝脏和大脑中，肌醇六磷酸酯（肌醇六磷酸）又称植酸。,第二节 酚,一、酚的结构、分类和命名 （一）酚的结构与分类 芳香烃分子中芳环上的氢原子被羟基取代后的化合物叫做酚。通式是Ar-OH，酚的官能团也是羟基，常叫做酚羟基，以区别于醇羟基。,根据芳环分类,根据羟基数目分类,二

10、、酚的性质 （一）酚的物理性质 常温下少数烷基酚是高沸点液体，多数酚是晶体性固体，无色，易被空气氧化而带有红色至褐色。有毒，多数酚有难闻的气味，酚与水能形成氢键，在水中有一定的溶解度，其溶解度随着分子中羟基数目的增多而增大。,（二）酚的命名 以芳环为母体称为“某酚”，从羟基所在的芳环碳原子为起点，给芳环碳原子编号，再将各取代基的位置、个数、名称依次写在母体之前。,表6-2 一些酚的物理常数,酚羟基很难被取代。另一方面，氧原子上的电子云向苯环偏移，导致OH键极性增大，有利于酚羟基中氢离子的解离，使苯酚显示弱酸性。,图6-1 苯酚的P-共轭体系,1酸性 酚具有弱酸性，能与氢氧化钠等强碱反应生成可溶

11、性的酚钠。,苯酚的酸性比碳酸还弱，甚至不能使石蕊变色。苯酚不能溶于碳酸氢钠溶液，在苯酚钠的水溶液中通入CO2，可使苯酚重新游离出来，利用此性质可进行酚的分离和提纯。,（二）酚的化学性质,2酚与三氯化铁的显色反应 多数酚都能与三氯化铁作用生成不同的有色化合物（见表6-3），这一反应常用于酚类的鉴别。,表6-3 酚类与三氯化铁的显色反应,与三氯化铁溶液的显色反应并不局限于酚类，凡具有稳定的烯醇式结构（羟基与双键碳原子直接相连）的化合物都有此显色反应。,3芳环上的取代反应 羟基是邻、对位定位基，能使芳环活化，所以酚比苯更容易发生芳环上的取代反应。,（1）卤代反应 在室温下，苯酚与溴水迅速反应，生成2

12、,4,6三溴苯酚白色沉淀。此反应灵敏度很高，且可定量完成，常用于酚的定性鉴别和定量测定。,（2）硝化反应 常温下，苯酚与稀硝酸作用生成邻硝基苯和对硝基苯酚的混合物，若与混酸作用则生成2,4,6三硝基苯酚（俗称苦味酸）。,4氧化反应 酚比醇更易被氧化，酸性的重铬酸钾等强氧化剂，甚至空气中的氧气就能将酚氧化生成有色物质。,三、重要的酚,1苯酚:俗称石碳酸，是具有特殊气味的无色的针状晶体，在空气中久置呈粉红色乃至深褐色。室温下微溶于水，65以上能与水混溶，苯酚有毒，能凝固蛋白质而有杀菌作用，可用作消毒剂和防腐剂。其浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀作用，使用时要特别小心。,2甲苯酚:又名煤酚，有邻、间、对三种

13、异构体。甲苯酚的杀菌能力强于苯酚，医药上常用的消毒剂就是含有47%53%甲苯酚三种异构体的肥皂水溶溶液，俗名“来苏儿”。,3苯二酚：苯二酚有邻、间、对三种异构体，均为无色晶体，能溶于水、乙醇和乙醚。邻苯二酚又名儿茶酚，间苯二酚俗名雷琐辛，对苯二酚俗名氢醌，它们的衍生物常存在于动植物体内，例如：邻苯二酚的重要衍生物之一肾上腺素。,肾上腺素,除间苯二酚外，苯二酚的其余两种异构体都易被氧化成醌，因此可做抗氧化剂和显影剂。,第三节 醚,一、醚的结构、分类和命名 （一）醚的结构与分类 在结构上，醚可以看作是醇或酚分子中羟基上的氢原子被烃基取代后生成的化合物。醚的通式为ROR,式中的醚键（COC）是官能团

14、,两个烃基可以相同，也可以不同。,（二）醚的命名 结构简单的醚命名时，一般是在烃基的名称后加上“醚”字。单纯醚的命名是根据醚键所连接烃基的名称，称为 “二某醚”，脂肪单纯醚的“二”字可以省略。,混合醚在命名时，将两个烃基的名称分别列出后再加上“醚”字。脂肪醚要将较小的烃基写在前面，芳香醚则把芳香烃基写在前面。,结构较复杂的醚可当作烃的烃氧基衍生物来命名，将较大的烃基看做母体，较小的烃基与氧原子看做取代基（烃氧基）。,分子组成相同的醇（酚）、醚互为官能团异构体。例如：,二、醚的性质,(一）醚的物理性质 常温下，甲醚、甲乙醚和环氧乙烷是气体，其余醚均为有特殊气味的无色液体，沸点比相应的醇要低得多。

15、一些醚的物理常数如表6-4所示。,表6-4 一些醚的物理常数,（二）醚的化学性质,除了某些环醚外，键相醚当稳定，一般情况下，与活泼金属、强氧化剂、强碱等物质都不反应。但在一定条件下，仍可发生一些特殊反应。,1醚键的断裂 高温下，浓氢卤酸（氢碘酸或氢溴酸）能使醚键断裂，生成卤代烃和醇（酚）。其中以氢碘酸的作用最强，生成的醇将进一步与过量的氢卤酸反应生成卤代烃。,脂肪族混合醚与氢卤酸反应时，一般是较小烃基生成卤代烃，较大烃基生成醇。芳香醚因氧原子与芳环形成P-共轭体系，碳氧键不易断裂，因此芳香族单纯醚（如二苯醚）不能与氢卤酸反应，混合醚的烷烃基生成卤代烃，芳香烃基生成酚，且不能继续反应生成卤代烃。

16、例如：,2过氧化物的生成 醚对氧化剂很稳定，但多数烷基醚与空气长久接触会被缓慢氧化，生成不易挥发的醚的过氧化物。例如：,醚的过氧化物不稳定，在受热或受到摩擦时，能迅速分解并引起爆炸，因此醚类应尽量避免暴露在空气中，一般应放在棕色瓶中保存，并加入微量铁丝或对苯二酚等抗氧化剂，以防止过氧化物的生成。,乙醚在使用前，特别是蒸馏前，必须检验是否含有过氧化物，常用的检验方法是：,（1）用淀粉-碘化钾试纸（或溶液），如有过氧化物存在，KI即会被氧化生成I2，使试纸（或溶液）显蓝色。,(2) 用硫酸亚铁和硫氰化钾（KSCN）混合液与醚一起振荡，若有过氧化物的存在，会将Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+与SCN

17、作用呈现红色。,乙醚中的过氧化物可用硫酸亚铁或亚硫酸钠等还原剂除去。,1乙醚: 有特殊气味，是无色易挥发液体，沸点34.5，微溶于水，能溶解许多有机物，是一种应用广泛的有机溶剂。乙醚的蒸汽易燃、易爆，使用时必须特别小心，要远离明火。 乙醚有麻醉作用，在外科手术上曾用作吸入式全身麻醉剂，但由于乙醚能引起患者恶心、呕吐等副作用，现已被其他更好的麻醉剂所取代。大牲畜的外科手术时也可用乙醚做麻醉剂。,三、重要的醚,2除草醚:除草醚的化学名称是4硝基2,4二氯二苯醚，是黄色针状晶体，有特殊气味，难溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂，在空气中稳定，对金属无腐蚀性，对人畜安全，对某些杂草有触杀性作用，是常用的除草

18、剂之一。除草醚的结构式如下：,第七章 醛和酮,【知识目标】 1掌握醛、酮的结构特点，了解醛酮的分类。 2掌握醛和酮的系统命名法。 3.了解醛和酮的物理性质，掌握醛和酮的化学性质 4了解重要醛和酮 【技能目标】 1能根据醛和酮的系统命名法进行正确命名。 2利用醛和酮的化学性质，会进行正确的推断或鉴别。,（一）醛和酮的结构 醛和酮的分子中都含有羰基，统称为羰基化合物。醛基与烃基相连的化合物称为醛（甲醛例外）,醛基是醛的官能团。羰基在链中连接两个烃基的化合物称为酮，酮中的羰基又称为酮基，是酮的官能团。,第一节 醛和酮的结构、分类和命名,一、醛和酮的结构与分类,+ -,羰基是一个极性不饱和共价键,（二

19、）醛和酮的分类 根据分子中羰基数目多少，可将醛、酮分为一元醛、酮，二元醛、酮和多元醛、酮；根据羰基连接的烃基结构的不同，可将醛、酮分为脂肪醛、酮，脂环醛、酮和芳香醛、酮；根据烃基是否饱和，又可将醛、酮分为饱和醛、酮与不饱和醛、酮。一元醛、酮的通式为：,饱和脂肪醛、酮的命名原则是：选择含有羰基的最长碳链作主链，称为“某醛”或“某酮”（母体），从离羰基最近的一端给主链碳原子编号，将羰基的位次标在母体名称之前（醛的羰基位次是1，不必标出），主链碳原子编号也可以用希腊字母表示，与羰基相连的碳原子是碳原子，其余依次是碳原子、碳原子等。例如：,二、醛和酮的命名,甲基乙基丁醛,甲基3戊酮,不饱和脂肪醛、酮的

20、命名，主链还要包含不饱和键在内，并根据主链碳原子的数目称为“某烯（炔）醛”或“某烯（炔）酮”（母体），仍从离羰基最近的一端给主链碳原子编号，并将不饱和键的位次标在“某烯（炔）”之前，羰基的位次标在“酮”之前。例如：,二甲基3戊烯醛,甲基3戊烯2酮,芳香醛酮的命名通常以脂肪醛酮为母体，将芳环做为取代基。例如：,结构简单的酮也可根据羰基连接的两个烃基来命名。例如：,脂环酮的命名与脂肪酮类似，只是在母体名称前面加“环”字。例如：,第二节 醛和酮的性质,一、醛和酮的物理性质,常温下，除甲醛是气体外，其他C12以下的脂肪醛、酮都是液体，高级脂肪醛、酮是固体；芳香醛、酮为液体或固体。低级脂肪醛有刺激性气味

21、，低级脂肪酮有特殊气味，中级脂肪醛、酮和一些芳香醛、酮具有果香味，因而某些醛、酮可用作香料。 因为醛或酮的分子间不能形成氢键，没有缔合现象，因此它们的沸点低于相对分子质量相近的醇。但是由于羰基的极性，增加了分子间的引力，所以其沸点高于相应的烷烃。 由于醛酮的羰基氧原子能与水分子的氢原子形成氢键，所以低级脂肪醛、酮易溶于水，但随着相对分子质量的增加，溶解度逐渐减小，醛酮易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂。一些醛、酮的物理常数见表7-1。,表7-1醛、酮的物理常数,二、醛和酮的化学性质,（一）羰基上的加成反应,1与氢氰酸的加成反应 醛、脂肪族甲基酮、8碳以下的脂环酮与氢氰酸加成生成-羟基腈。,反应活性顺

22、序是：甲醛醛脂肪族甲基酮脂环酮 -羟基腈水解后生成-羟基酸，该反应是增长碳链的方法之一。,2与亚硫酸氢钠的加成反应 醛、脂肪族甲基酮与过量的饱和亚硫酸氢钠溶液作用，生成-羟基磺酸钠。,-羟基磺酸钠不溶于饱和亚硫酸氢钠溶液而呈无色结晶析出，易于从反应体系中分离。-羟基磺酸钠与稀酸或稀碱共热，可得到原来的醛或酮。因此该反应常用于分离或提纯醛和脂肪族甲基酮。,3与醇的加成反应 在干燥的氯化氢催化下，醛与醇加成生成半缩醛（半缩醛反应），半缩醛分子中的羟基称为半缩醛羟基。,半缩醛羟基很活泼，能继续与另一分子醇脱水缩合生成缩醛（缩醛反应）。,缩醛对碱和氧化剂很稳定，但在稀酸中易水解生成原来的醛和醇，这是有

23、机合成中保护醛基常用的方法。 某些酮也可发生类似的反应生成半缩酮及缩酮，但比较缓慢。,4与氨的衍生物的加成反应 常见氨的衍生物有： H2N-OH（羟胺）、H2N-NH2(肼)、,H2N-R(R代表化合物中氨基以外的基团）与羰基（醛、酮）的反应过程可表示为：,H2N-R与醛、酮的反应如下：,羟胺、苯肼、2,4-二硝基苯肼等统称为羰基试剂，常用于鉴定羰基化合物。其中2,4-二硝基苯肼与醛、酮反应迅速，生成的产物为黄色结晶且熔点高，易于观察而常用于醛、酮的鉴别。,5与氢气加成（还原反应）,（二）-氢的反应,在稀碱的作用下，含有-氢原子的醛与另一分子醛的羰基发生加成反应，生成-羟基醛的反应称为羟醛缩合

24、反应。例如:,-羟基醛（酮）的-氢原子更活泼，在微热或酸的作用下，能继续发生分子内脱水反应生成,-不饱和醛（酮）。例如：,2卤代反应,乙醛和甲基酮的三个-氢原子可依次被卤素取代，所得产物在碱性条件下容易分解，生成三卤甲烷（卤仿）和羧酸盐，该反应叫做卤仿反应。若所用的卤素是碘，则生成碘仿（CH3I）,称为碘仿反应。,碘仿是不溶于水的有特殊气味的黄色结晶，常用此反应鉴别乙醛和甲基酮。,碘与氢氧化钠反应生成的次碘酸钠是氧化剂，能将乙醇和具有 结构的仲醇氧化为乙醛和甲基酮，碘仿反应也可鉴别乙醇和具有 结构的仲醇。,（三）氧化反应,1醛与托伦（Tollens）试剂反应 托伦试剂与醛共热时，醛被氧化生成羧

25、酸盐，试剂中的Ag+被还原成金属银。该反应又称为银镜反应。,2醛与费林(Fehling)试剂反应 费林试剂能将脂肪醛氧化生成脂肪酸盐，试剂中的铜离子被还原为砖红色的氧化亚铜（Cu2O）沉淀。,费林试剂不能与芳香醛发生此反应，可用于鉴别脂肪醛和芳香醛。,第三节 重要的醛和酮,一、甲醛：自然界中最简单的醛，俗名蚁醛，常温下是无色有刺激性气味的气体，易溶于水。甲醛能使蛋白质凝固，因而具有杀菌和防腐能力，用于浸泡生物标本或种子的消毒剂福尔马林就是37%40%的甲醛水溶液。,二、乙醛：无色有刺激性气味的液体，沸点20.8，能与水和乙醇、氯仿等有机溶剂混溶。,三、丙酮：有特殊气味的无色液体，易挥发、易燃烧

26、，沸点56，能与水、乙醇、乙醚以任意比混溶，是一种良好的有机溶剂，广泛用于油漆和人造纤维工业。,四、苯甲醛：俗称苦杏仁油，是有苦杏仁气味的无色液体，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚。常与葡萄糖、氢氰酸结合态存在于桃仁、杏仁中，尤其以苦杏仁中含量最高。,第六章 醇酚醚,【知识目标】 1掌握醇、酚、醚的结构特点，了解醇、酚、醚的分类。 2掌握醇和酚的系统命名法，熟悉醚的命名。 3了解醇、酚、醚的物理性质。 4掌握醇和酚的主要化学性质，了解醚的化学性质。 5了解重要的醇、酚、醚 【技能目标】 1能够根据醇、酚、醚的结构特点，运用系统命名法正确命名。 2能够运用醇和酚的主要化学性质，进行区分鉴别。,第八章

27、羧酸及其衍生物,鹤壁职业技术学院 孔晓朵,【知识目标】 1掌握羧酸的结构特点和系统命名法， 2解羧酸的分类、常见羧酸的俗名。 3掌握羧酸的化学性质，了解物理性质。 4掌握羧酸衍生物的结构特点、系统命名法和化学性质。 5解羧酸衍生物的物理性质和常见衍生物的俗名及其用途。 【技能目标】 1会利用系统命名法对羧酸及其衍生物进行正确命名 2根据羧酸及其衍生物的化学性质会正确推断化合物的结构,第一节 羧酸,一、羧酸的结构、分类和命名,一元羧酸的通式可表示为R-COOH（甲酸HCOOH除外）。,（一）羧酸的分类,脂肪酸的系统命名法： 1、选主链：选择含有羧基的最长碳链为主链，根据主链上碳原子的数目称为“某

28、酸”（母体）；不饱和脂肪酸的主链应包含羧基和不饱和键同时在内，称为“某烯酸”或“某炔酸”；二元羧酸应选择含两个羧基在内的最长碳链为主链称为“某二酸”。,（二）羧酸的命名,2、编号数：主链碳原子的编号要从羧基碳原子开始，可以用希腊字母表示，与羧基连接的碳原子也称为-碳原子，取代基的位次、个数、名称依次写在母体名称之前。例如：,芳香酸和脂环族羧酸的命名，通常以脂肪酸为母体，芳环或脂环做为取代基。另外，许多羧酸根据来源或性质还有俗名(括号内的名称)。例如：,二、羧酸的结构,图8-1 羧酸分子中的P- 共轭体系,常温下，9碳以下的饱和一元脂肪酸是无色、有刺激性酸味或腐败气味的液体，癸酸以上的高级脂肪酸

29、是无味的蜡状固体，脂肪族二元羧酸和芳香酸都是结晶状固体。羧酸分子间的缔合能力以及它与水分子形成氢键的能力都强于相应的醇，因此羧酸的沸点比相对质量相近的醇高，水溶性比相应的醇大，低级脂肪酸易溶于水，但随着相对分子质量的增加，羧酸在水中的溶解度迅速减小，高级脂肪酸不溶于水，而易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。,三、羧酸的性质,（一）羧酸的物理性质,表8-1 一些羧酸的物理常数,（二）羧酸的化学性质,1酸性,除甲酸外，大多数羧酸都是弱酸，但比碳酸的酸性强。羧酸具有酸的通性，能使紫色石蕊溶液变红，能与活泼金属、碱性氧化物、碱和某些盐发生反应。,实验室通常用Na2CO3或NaHCO3鉴别羧酸。,2脱羧反应 在

30、特定条件下，羧酸分子脱去羧基生成CO2的反应叫做脱羧反应。饱和一元羧酸对热相对稳定，但羧酸盐与碱石灰共熔脱羧，生成比原来羧酸少一个碳原子的烷烃，实验室常利用这种方法制备甲烷。,某些低级的二元羧酸受热较易脱羧，且两个羧基距离越近越容易脱羧。例如：,3羧酸衍生物的生成 羧酸的衍生物主要有酯、酰胺、酸酐、酰卤等。羧酸分子中去掉羟基后，剩余基团（RCO-）称为酰基，因此羧酸的衍生物又称为酰基化合物。,（1）酯的生成,（2）酰胺的生成,（3）酸酐的生成,（4）酰卤的生成,4氢的取代反应,在催化剂（红磷、碘等）作用下，羧酸的-氢原子可被卤素原子取代生成卤代羧酸，例如：,卤代酸是合成多种农药和药物的重要原料

31、。例如：,2,4二氯苯氧基乙酸钠简称2,4D，是一种重要的植物生长调节剂，又是一种选择性内吸型除草剂。,四、重要的羧酸,（一）甲酸：甲酸是最简单的羧酸，俗称蚁酸，是无色、有强烈刺激性气味的液体，易溶于水，可溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。甲酸有毒，酸性和腐蚀性较强，能刺激皮肤肿痛，使用时应避免与皮肤接触。甲酸具有特殊的结构：,甲酸分子中有羧基具有羧酸的通性，而且其酸性比其他的饱和一元羧酸的酸性强；有醛基具有一定的还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，可用于甲酸的定性鉴定。在浓硫酸作用下，甲酸受热分解生成一氧化碳和水。,（二）乙酸：俗称醋酸，普通食醋中含有4%8%的乙酸。乙酸是无色有强烈刺激性气味的液体，

32、纯净的乙酸在16.7以下能结成冰状固体，因此无水乙酸又称为冰醋酸。医药上常用0.5%2%的乙酸稀溶液做为消毒防腐药，用食醋熏蒸法可有效的预防感冒。,：是最简单的芳香酸，俗称安息香酸。白色结晶，能升华，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，其蒸气有强烈的刺激性。苯甲酸具有抑菌防腐能力且毒性很低，所以苯甲酸及其钠盐常用作食品和某些药物制剂的防腐剂，其衍生物也是农业上常用的植物生长调节剂。,（四）丁烯二酸（HOOCCHCHCOOH）：丁烯二酸有顺反异构体：,顺-丁烯二酸俗称马来酸或失水苹果酸，是无色易溶于水的晶体，熔点低，受热易脱水形成酸酐，用于合成树脂或做油漆的防腐剂。 反-丁烯二酸俗称延胡索酸或

33、富马酸，是无色难溶于水的结晶，难于脱水形成酸酐。反-丁烯二酸是生物体内物质代谢的重要的中间产物。,：简称NAA，是白色晶状固体，熔点134，难溶于水，但其钠盐和钾盐易溶于水，它是一种常用的植物生长调节剂，低浓度时可以刺激植物生长，防止落花落果；高浓度时能抑制植物生长，可做除草剂，并能防止马铃薯在贮存时发芽。,第二节 取代酸,羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代后的化合物叫做取代酸。本节主要介绍羟基酸、羰基酸和氨基酸。,一、羟基酸,（一）羟基酸的分类和命名,羟基酸可看作是羧酸分子中烃基上的氢原子被羟基取代后的产物。羟基酸可分为醇酸和酚酸，它们都广泛存在于动植物体内，醇酸又根据羟基和羧基

34、的相对位置不同，分为-醇酸、-醇酸、-醇酸等。,羟基酸的系统命名法一般是以羧酸为母体，羟基作为取代基，但许多羟基酸还常有俗名，一些羟基酸的名称和结构式见表8-2。,表8-2一些羟基酸的名称和结构式,（二）羟基酸的性质,羟基酸的水溶性一般都很强，熔点比相应的羧酸高，大多为结晶或黏稠液体。 羟基酸兼有羟基和羧基典型的化学性质，由于羟基和羧基的相互影响，又使羟基酸具有一些特殊的性质，且两个官能团越靠近，这种相互影响越大。,pKa 2.98 4.08 4.57 4.20,2-羟基酸的氧化反应,托伦试剂不与醇发生作用，但是能把-羟基酸氧化生成相应的-酮酸。例如：,3酚酸的脱羧反应 酚酸具有酚和芳香酸的一

35、般性质，如能与三氯化铁发生显示反应。羟基在邻位或对位的酚酸受热时易发生脱羧反应。例如：,（三）生物体内重要的羟基酸,1乳酸：-羟基丙酸，存在于青贮饲料、酸乳和泡菜中，也存在于动物肌肉中，剧烈运动时肌肉中的丙酮酸转化为乳酸，因而人会感到肌肉酸胀。乳酸是无色黏稠液体，有很强的吸湿性，可溶于水、乙醇和乙醚中，乳酸与苯酚的三氯化铁溶液作用，能使溶液的紫色褪去而呈亮黄色，利用此反应可检验乳酸的存在。,2苹果酸：羟基丁二酸，广泛存在于水果、蔬菜等植物中，未成熟的水果果实中含量高，是植物中重要的有机酸之一。苹果酸是无色结晶，有特殊的酸味，溶于水和乙醇，熔点100，沸点140，是生物体内糖代谢中重要的中间产物

36、。,3酒石酸：2,3二羟基丁二酸，广泛存在于植物的果实中，尤其是葡萄中含量最高。酒石酸是无色半透明晶体或结晶粉末，熔点170，易溶于水难溶于有机溶剂。,4柠檬酸：3-羟基-3-羧基戊二酸，又称枸橼酸，存在于多种植物的果实中，尤以柠檬中含量最高（未成熟的柠檬中含量高达6%）。柠檬酸是无色晶体，易溶于水和乙醇，有酸味。,5水杨酸 水杨酸（邻羟基苯甲酸）又称为柳酸，是白色针状结晶，微溶于冷水，易溶于乙醇、乙醚和沸水中，水杨酸遇三氯化铁溶液显紫色。在医药上用作杀菌剂和防腐剂，多用治疗某些皮肤病。,6没食子酸和单宁：3,4,5-三羟基苯甲酸，又称为五倍子酸或棓酸，是植物中分布最广的酚酸，常以游离态或结合

37、成单宁存在于五倍子、槲皮树、茶叶和其他植物中。没食子酸是白色结晶粉末，稍溶于水，易溶于乙醇和乙醚，其水溶液遇三氯化铁生成蓝黑色沉淀，常用于制造蓝黑墨水。 单宁是没食子酸的衍生物，又称为鞣酸或鞣质，它是从植物中提取的一类天然产物，存在于石榴、柿子、苹果、茶叶、咖啡等许多植物中，未成熟水果的肉质较硬和涩味就是由于含有较多的单宁所致。,二、羰基酸,（一）羰基酸的分类和命名,羰基酸可分为醛酸和酮酸。酮酸可分为-酮酸、-酮酸、-酮酸等。,系统命名法：应选择含有羰基和羧基的最长碳链为主链，称为“某醛酸”或“某酮酸”，酮酸还要在母体名称前标明羰基的位次。另外，羰基酸也可用酰基法命名为“某酰某酸”。例如：,丁

38、酮二酸（草酰乙酸）,丙酮酸（乙酰甲酸）,-丁酮酸（乙酰乙酸）,丙醛酸(甲酰乙酸),酮戊二酸（草酰丙酸）,乙醛酸（甲酰甲酸）,（二）羰基酸的化学性质,1脱羧反应,2氧化反应,3还原反应,4互变异构现象,（三）重要的羰基酸,1乙醛酸：最简单的醛酸，广泛存在于未成熟的水果和嫩叶中，是生物体代谢过程的中间产物。乙醛酸是无色黏稠的液体，熔点为98，易溶于水。,2丙酮酸：最简单的酮酸，广泛存在于自然界中，是生物体内糖代谢中重要的中间产物。丙酮酸是无色液体，具有刺激性气味，易溶于水、乙醇和乙醚。,3乙酰乙酸：丁酮酸，是黏稠的液体，是生物体内脂肪代谢的中间产物，乙酰乙酸是酮体的主要成分之一，酮体是脂代谢中正常

39、的中间体，正常情况下在动物体内含量甚微，但由于饥饿、糖尿病等原因，血液中酮体含量增高，尿中也可能出现酮体。酮体在体内堆积会导致酸中毒甚至昏迷等症状。,三、氨基酸,（一）氨基酸的分类与命名,氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基（-NH2）取代后的产物。组成蛋白质的氨基酸常见的只有20种，而且都是-氨基酸（脯氨酸是-亚氨基酸除外）。-氨基酸的通式可用下式表示：,按照分子中R基团的结构不同，-氨基酸可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸；根据分子中羧基与氨基的数目不同，-氨基酸可分为中性氨基酸（一氨基一羧基氨基酸）、酸性氨基酸（一氨基二羧基氨基酸）和碱性氨基酸（二氨基一羧基氨基酸）。,-氨基

40、酸可以按系统命名法命名，即以羧酸为母体，以氨基为取代基来命名。,-氨基丙酸,3-甲基-氨基丁酸,但习惯上氨基酸的命名常用俗名，即根据氨基酸的来源和性质来命名。,表8-3组成蛋白质的氨基酸,人体必须的氨基酸有八种（缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸）,（二）氨基酸的性质,1氨基酸的物理性质 苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸在紫外光区都有吸收带，它们的max分别是259nm、278nm和279nm，因此可利用紫外分光光度法来测定蛋白质的含量。,2氨基酸的化学性质 （1）两性解离和等电点,氨基酸的酸性解离程度和碱性解离程度相等，氨基酸以正、负电荷相等的两性离子状态存在，静电荷

41、为零，氨基酸在电场中不发生迁移，此时溶液的pH值就是该氨基酸的等电点，以pI表示。,（2）与亚硝酸反应,（3）与水合茚三酮反应,（4）氧化脱氨反应,范斯莱克 （Van Slyke）法，-氨基酸 的定量测定,（5）成肽反应,第三节 羧酸衍生物,一、羧酸衍生物的命名,酰卤的命名：“某酰卤”。,酸酐的命名：“某酸酐”或“某酐”,酯的命名：“某酸某酯”。,酰胺的命名：“某酰胺”或“某酰某胺”,二、羧酸衍生物的物理性质,室温下，酰卤、酸酐和酯大多数为液体或低熔点固体，低级的酰卤和酸酐都具有强烈的刺激性气味，对眼睛和鼻黏膜有刺激作用，而许多酯有愉快的果香味，且易挥发。酰胺除了甲酰胺外几乎都是固体。 酰卤、

42、酸酐、酯的分子间不能通过氢键缔合，因此其熔沸点比相应的羧酸低得多，但是酰胺分子间可通过氢键高度缔合，所以酰胺的熔沸点高于相应的羧酸。低级的酰卤和酸酐遇水即发生分解，高级的酰卤、酸酐和酯不溶于水；低级酰胺能溶于水，但随着相对分子质量的增大，溶解度逐渐减小。,三、羧酸衍生物的化学性质,（一） 水解反应,水解反应速率是：酰氯酸酐酯酰胺。,（二）醇解反应,酯的醇解反应也叫酯交换反应，通常是“以小换大”，生成较高级的酯。,（三）酯的还原反应,利用还原反应可从油脂（高级脂肪酸甘油酯）还原得到高级脂肪醇,（四）重要的酰胺尿素（简称为脲）,（1）水解反应,（2）碱性 显碱性，但非常弱，不能使石蕊试纸变色。,（

43、3）缩二脲的生成,第九章 旋光异构,【知识目标】 1掌握旋光性、旋光度、比旋光度、手性碳原子、手性分子、对映体等基本概念。 2理解物质的旋光性与分子结构的关系，能正确判断化合物是否具有旋光性。 3掌握对映异构体的费歇尔投影式的表示方法。 4熟练掌握含有一个手性碳原子的化合物构型的标记方法。 【技能目标】 1会判断手性碳原子和分子的旋光性。 2能根据化合物的费歇尔投影式判断构型。,一、偏振光与旋光性,第一节 物质的旋光性,通过尼可尔棱镜后只在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称为偏振光或偏光。,能使偏振光的振动平面发生旋转的性质称为旋光性或光学活性。具有旋光性的物质称为旋光性物质，不具有旋光性

44、的物质称为非旋光性物质。,二、旋光仪与比旋光度,（一）旋光仪,图9-3 旋光仪结构示意图,（二）比旋光度,用旋光仪测得的旋光度；所用光源的波长，通常用钠灯做光源，波长是589nm，用D表示；t测定时的温度；c溶液的浓度（gmL1），所测试样是纯液体时，用液体的密度（gmL1）代替c； 盛液管的长度（dm）,比旋光度可定义为：在一定温度和波长下，当所测物质的浓度是1gmL1，盛液管长度为1dm时，所测物质的旋光度即为该物质的比旋光度。,第二节 旋光性与分子结构的关系,一、手性与手性分子,左手和右手互为实物和镜像的关系实物与其镜像不能完全重合的特性称为手性。,有机化合物分子中原子或基团在空间的排列

45、方式称为构型。像左右手一样，凡是分子构型与它的镜像不能完全重合的分子就具有手性，称为手性分子，例如乳酸分子就是手性分子。 手性分子构成的物质具有旋光性，非手性分子构成的物质不具有旋光性。,二、对称因素与手性碳原子,（一）对称因素：对称面和对称中心 有对称面或对称中心的分子就不具有手性，是非手性分子；没有对称面或对称中心的分子就具有手性，是手性分子。,1对称面：假如有一个平面能够把分子分隔成两部分，这两部分互为实物与镜像的关系，则该平面就是这个分子的对称面。,2对称中心 假设分子内有一中心点，通过此中心点做任何直线，如果在离该点等距离的直线两端有相同的原子或基团，该中心点就称为这个分子的对称中心

46、。,(二)手性碳原子,有些含有两个或多个手性碳原子的物质，因为分子中存在对称面或对称中心，是非手性分子，不具有旋光性。,含有一个手性碳原子的分子一定是手性分子。,物质产生旋光性的根本原因是分子具有手性，即分子结构的不对称性。,有机化合物具有手性的最根本原因是其分子中含有手性碳原子。所谓的手性碳原子是指连接有4个不同原子或基团的碳原子，通常用“*”标注。,第三节 含手性碳原子化合物的旋光异构,一、含一个手性碳原子化合物的旋光异构,在含有一个手性碳原子的化合物中，与手性碳原子相连的4个原子或基团在空间有两种不同的排列方式，这两种不同的空间排列方式就是该分子的两种不同构型。,将互为对映异构体的左旋体

47、和右旋体等量混合，它们对偏振光的旋光作用相互抵消而不具有旋光性。这种等量对映异构体的混合物称为外消旋体，常用（）表示。外消旋体不同于简单的混合物，它常有一定的熔点。,二、对映异构体构型的表示与标记,（一）对映异构体的表示方法,费歇尔投影式书写规则： 1把手性碳原子置于纸面，以横竖线的交叉点代表手性碳原子。 2把主链放在竖直线上，把命名时编号最小的碳原子放在上端 3竖向的两个原子或基团伸向纸面后方，横向的两个原子或基团伸向纸面前方。如图9-7是乳酸对映异构体的费歇尔投影式。,（二）对映异构体构型的标记方法,1D、L标记法,一对对映异构体有左旋体和右旋体两种构型。通常以甘油醛为标准，人为规定右旋甘

48、油醛的费歇尔投影式为（）式，左旋甘油醛的费歇尔投影式为（）式。并把投影式中手性碳原子上的羟基在碳链右侧的定为D-型；手性碳原子上的羟基在碳链左侧的定为L-型。D和L表示构型，是人为规定的，“”和“”表示旋光方向，是由旋光仪测定的。,（）D-()-甘油醛 （）L-()-甘油醛,例如，左旋乳酸是D-型，右旋乳酸是L-型。,2R、S标记法,R、S标记法确定构型的方法如图9-8。,（1）按照原子序数由大到小的优先顺序规则，将手性碳原子所连接的4个原子或基团由大到小排列次序，设abcd。 （2）把次序最小的原子（或基团）d放在离观察者眼睛最远的位置，使abc依次连成圆圈摆在眼前（正如汽车的方向盘，a、b、c位于方向盘上，而d在方向盘的连杆上）进行观察。,（3）如果abc的排列走向是顺时针方向，就称为R-型（Ra是拉丁文Rrectus的缩写，右的意思）；若是逆时针方向，就称为S-型(S是拉丁文Ssinister的缩写，左的意思)。例如，乳酸：-OH-COOH-CH3-H。,根据费歇尔投影式也可直接判断手性碳原子的构型。一般可按照下列原则进行判断：按照优先次序规则，若最小的原子或基团；连在投