《羧酸及其取代酸》PPT课件

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1、第 六 章 羧 酸 及 其 取 代 酸第 一 节 羧 酸第 二 节 羟 基 酸第 三 节 酮 酸 羧 酸 定 义 ： 分 子 中 烃 基 跟 羧 基 相 连 而 构成 的 化 合 物 。 羧 基 : - C -O OH 羧 酸 乙 酸 : 分 子 式 : 结 构 式 : .CH3 - C - OHOC2H4O2 羧 酸 通 式 ： 第 一 节 羧 酸一 、 羧 酸 的 分 类 和 命 名根 据 羧 酸 分 子 中 烃 基 R的 不 同 ， 羧 酸 可 分 为脂 肪 族 羧 酸 、 脂 环 族 羧 酸 和 芳 香 族 羧 酸 ； 脂肪 族 羧 酸 又 可 分 为 饱 和 羧 酸 和 不 饱 和

2、羧 酸 。按 照 羧 酸 分 子 中 含 有 羧 基 的 数 目 ， 羧 酸 可 分为 一 元 羧 酸 、 二 元 羧 酸 和 多 元 羧 酸 。 羧 酸 的 系 统 命 名 法 ： *（ 一 ） 烷 酸 的 命 名1.首 先 选 择 含 羧 基 的 最 长 碳 链 为 主 链 ， 按 主链 的 碳 原 子 数 目 称 为 “ 某 酸 ” ；2.主 链 碳 原 子 从 羧 基 一 端 开 始 编 号 。 （ 二 ） 烯 酸 的 命 名1.不 饱 和 羧 酸 的 主 链 应 包 括 双 键 及 羧 基 ， 而 称 为“ 某 烯 酸 ” ， 并 在 某 烯 名 称 前 以 阿 拉 伯 数 字 标明

3、 双 键 位 次 ;有 两 个 或 三 个 双 键 的 烯 酸 称 为 “ 二烯 酸 ” 或 “ 三 烯 酸 ” ， 并 分 别 在 前 面 标 明 各 双键 的 位 次 ；2.不 饱 和 烯 酸 主 链 碳 原 子 数 目 大 于 10个 时 ， 须 在中 文 数 字 后 紧 接 一 个 “ 碳 ” 字 ， 以 免 数 字 混 淆 ；3.可 用 “ ”代 表 双 键 ， 的 右 上 角 数 字 表 示 双 键的 位 置 ；4.碳 链 编 号 可 用 希 腊 字 母 表 示 ， 与 羧 基 直 接 相 邻的 碳 原 子 编 为 ， 依 次 为 、 、 等 。 二 、 羧 酸 的 化 学 性 质

4、羰 基 ： 不 易 起 亲 核 加 成 反 应羧基 羟 基 ： 具 有 明 显 的 酸 性 由 于 p 效 应 ：（ 1） 羟 基 中 氧 原 子 的 电 子 云 密 度 降 低 ， 羟 基 中 的共 用 电 子 对 就 更 偏 向 氧 原 子 ， 从 而 使 氢 原 子 容 易成 为 氢 离 子 而 解 离 出 来 ， 故 羧 酸 表 现 明 显 的 酸 性 。（ 2） 羧 基 碳 原 子 的 电 子 云 密 度 增 高 ， 使 其 正 电 性降 低 ， 故 羧 基 不 易 与 亲 核 试 剂 发 生 加 成 反 应 。 脂 肪 羧 酸 的 主 要 化 学 性 质 ： *1.酸 性 和 成

5、盐 ： RCOOH RCOO - + H + RCOOH + NaOH RCOONa + H 2O例 如 CH 3COOH + NaOH CH 3COONa + H 2O又 如 硬 脂 酸 （ 十 八 碳 酸 ） 和 NaOH 中 和 生 成 硬 脂酸 钠 （ 肥 皂 ） ： C 17H 35COOH + NaOH C17H 35COONa + H 2O 2.酯 化 反 应 ： 羧 酸 和 醇 脱 去 一 分 子 水 而 成 酯 。 O OCH3COH + HOCH3 CH3COCH 3+ H2O酯 化水 解 3.脱 羧 反 应 ： 在 脱 羧 酶 的 催 化 下 ， 羧 酸 失 去羧 基 中

6、 的 二 氧 化 碳 的 反 应 。 * O RCOH RH + CO 2 脱 羧 酶脱 羧 酶草 酰 乙 酸 丙 酮 酸乙 酰 乙 酸 脱 羧 酶5-羟 基 色 氨 酸 5-羟 色 胺 （ 5-H T） 三 、 重 要 的 羧 酸 *1.乙 酸 CH 3 COOH 又 名 醋 酸 、 冰 醋 酸 。2.苯 甲 酸 俗 名 安 息 香 酸 。 COOH 4.乙 二 酸 ： 俗 名 草 酸 。 COOHCOOH 3.丁 二 酸 ： 俗 名 琥 珀 酸 。 CH2COOHCH2COOH 5.必 需 脂 肪 酸 : 不 能 在 体 内 合 成 ， 必 须 由 食 物 提 供 的 脂 肪 酸 。CH3

7、（ CH2） 4CH=12CHCH2CH=9CH（ CH2） 7COOH 9， 12-十 八 碳 二 烯 酸 （ 亚 油 酸 ） 9， 12十 八 碳 二 烯 酸CH3CH2CH=15CHCH2CH=12CHCH2CH=9CH（ CH2） 7COOH 9， 12， 15-十 八 碳 三 烯 酸 （ 亚 麻 酸 ） 9， 12， 15十 八 碳 三 烯 酸CH3（ CH2） 4CH=14CHCH2CH=11CHCH2CH=8CHCH2CH=5CH（ CH2） 3COOH 5， 8， 11， 14-廿 碳 四 烯 酸 （ 花 生 四 烯 酸 ） 5， 8， 11， 14廿 碳 四 烯 酸 四 、

8、顺 反 异 构立 体 异 构 ： 指 化 合 物 的 结 构 式 相 同 ， 但 分 子 中 的 原子 或 原 子 团 在 空 间 排 列 不 同 而 产 生 的 异 构 现 象 。顺 反 异 构 ： 有 机 分 子 中 键 的 自 由 旋 转 ， 由 于 某 种 原因 （ 如 双 键 或 环 的 存 在 ） 而 受 到 阻 碍 时 ， 就 可 使 其原 子 或 原 子 团 在 空 间 具 有 固 定 的 排 列 方 式 （ 即 一 定的 构 型 ） ， 由 此 而 产 生 的 异 构 称 为 顺 反 异 构 （ 几 何异 构 ） 。 * 相 同 原 子 或 原 子 团 同 在 一 侧 称 为

9、 顺 式 （ cis） ；另 一 种 排 列 方 式 是 分 处 两 侧 称 为 反 式 （ trans） 。例 如 ： 丁 烯 二 酸 （ H OOCCH =CH COOH ） 顺 -丁 烯 二 酸 Cis-丁 烯 二 酸（ 缩 水 苹 果 酸 ） 反 -丁 烯 二 酸 trans-丁 烯 二 酸（ 延 胡 索 酸 ）1.产 生 顺 反 异 构 的 条 件 ： 不 是 所 有 的 双 键 化 合 物 都 有 顺 反 异 构 现 象 。a - c - aa - c - b a - c - ad - c - b a - c - ba - c - b a - c - be - c - d (1)

10、(2) (3) (4) 例 如 ： 1， 4-环 己 烷 二 羧 酸易 溶 于 水 难 溶 于 水 产 生 顺 反 异 构 的 条 件 ： *（ 1） 分 子 中 存 在 限 制 碳 原 子 自 由 旋 转 的 因 素 ，如 双 键 或 脂 环 ， 即 存 在 着 刚 体 结 构 。（ 2） 每 个 不 能 自 由 旋 转 的 碳 原 子 连 接 的 两 个原 子 或 原 子 团 必 须 不 相 同 。 3.顺 反 异 构 体 的 命 名（ 1） 顺 反 构 型 命 名 法 ： * 若 C=C的 两 个 碳 原 子 所 连 的 原 子 或 原 子 团 彼 此 有 相 同的 ， 则 相 同 的

11、在 同 侧 称 顺 式 构 型 ； 在 两 侧 的 为 反 式 构型 。 当 a-c-b类 型 的 结 构 ， 即 C=C的 两 个 碳 原 子 所 连 的 e-c-d 原 子 或 原 子 团 都 不 相 同 ， 则 一 般 选 择 两 个 比 较 相 似 的原 子 或 原 子 团 在 同 侧 的 作 为 顺 式 ， 另 一 个 作 为 反 式 。 顺 - -氯 -2-丁 烯 酸 反 - -氯 -2-丁 烯 酸 第 二 节 羟 基 酸 分 子 中 同 时 含 羟 基 和 羧 基 两 种 功 能 基 的 化 合物 。 OH 醇 性 羟 基 CH3CHCOOH 乳 酸 (醇 酸 ） 酚 性 羟 基

12、 水 杨 酸 （ 酚 酸 ） COOHOH 一 、 命 名 * 1.以 羧 酸 为 母 体 ， 以 羟 基 为 取 代 基 。2.选 择 含 -COOH 和 -OH 的 最 长 链 为 主 链 。3.编 号 从 -COOH 端 开 始 ， 习 惯 上 用 -、 -、 -、 -等 表 示 -OH 位 置 。 CH3CHCOOHOH HO - CH2CH2COOH HO - CH - COOHCH2-COOH -羟 基 丙 酸 （ 乳 酸 ） -羟 基 丙 酸 -羟 基 丁 二 酸 （ 苹 果 酸 ） 举 例 ： 酚 酸 是 以 羧 基 为 主 要 功 能 基 并 根 据 羟 基 在 苯核 上 的

13、 位 置 来 命 名 的 。COOH COOH 二 、 羟 基 酸 的 化 学 性 质 * 羟 基 酸 既 具 有 羧 酸 性 质 （ 酸 性 、 成 盐等 ） ， 又 具 醇 的 典 型 反 应 （ 氧 化 ， 脱 水等 ） ， 还 具 有 由 于 羟 基 与 羧 基 相 互 影 响的 一 些 特 殊 性 质 。 2.氧 化 反 应 -羟 基 酸 中 的 -OH比 醇 中 -OH易 被 氧 化 。CH 3CHCOOH CH 3CCOOHOH 2H O+2H+乳 酸 丙 酮 酸 1. 酸 性 ： 强 于 相 应 羧 酸 。CH3 CH COOH CH3CH2COOH H2CO3 OH 3.脱

14、水 反 应 醇 酸 脱 水 ， 产 物 为 交 酯 。乳 酸 丙 交 酯 醇 酸 脱 水 ， 产 物 为 烯 酸 。 CH3CH - CH2 - COOH CH3 - CH = CH - COOH + H2OOH -羟 基 丁 酸 -丁 烯 酸 、 醇 酸 脱 水 ， 产 物 为 内 酯 。 CH2COOHCH 2CH2OH CH2 - CCH 2 - CH2 O O + H 2O -羟 基 丁 酸 -丁 内 脂 -羟 基 戊 酸 -戊 内 酯 三 、 重 要 的 羟 基 酸 *1.乳 酸 CH 3-CH OH -COOH 2. -羟 基 丁 酸 CH 3-CH OH -CH 2-COOH 3

15、.苹 果 酸 H OOC-CH OH -CH 2-COOH4.酒 石 酸 H OOC-CH OH -CH OH -COOH5.柠 檬 酸 （ 枸 橼 酸 ） 6.水 杨 酸 四 、 旋 光 异 构 CCH3 HHO COOH CCH3 OHH HOOC 右 旋 乳 酸 左 旋 乳 酸 1.偏 振 光 与 旋 光 性通 过 尼 可 尔 棱 镜 只 在 一 个 平 面 上 振 动 的 光 线 称平 面 偏 振 光 （ 简 称 偏 振 光 ） 。与 偏 振 光 的 振 动 平 面 垂 直 的 平 面 叫 做 偏 振 面 。 旋 光 性 ： 凡 能 使 偏 振 光 的 偏 振 面 旋 转 的 性 质

16、。 具有 旋 光 性 的 物 质 叫 做 旋 光 性 物 质 。旋 光 度 ： 旋 光 性 物 质 使 偏 振 光 的 偏 振 面 旋 转 的 角度 。 检 偏 镜 旋 转 的 角 度 和 方 向 代 表 旋 光 性 物 质 的旋 光 度 ， 向 左 旋 转 的 叫 左 旋 ； 向 右 旋 转 的 叫右 旋 。 2.旋 光 度 和 比 旋 光 度旋 光 度 左 旋 l - 右 旋 d + t = Cl ： 由 旋 光 仪 测 定 的 旋 光 度 ， 表 示 比 旋 光 度 ： 所 用 光 源 的 波 长 t： 测 定 时 的 温 度 c： 溶 液 的 浓 度 ， 以 每 毫 升 溶 液 中 所

17、 含 溶 质 的 克 数表 示 l： 盛 液 管 的 长 度 （ 1dm或 10cm） 例 如 ： 肌 乳 酸 20 = +3.8o D 3.旋 光 性 和 分 子 结 构 的 关 系 含 有 手 性 碳 原 子 * 结 构 不 对 称 旋 光 性 物 质 CCH3 HHO COOH CCH3 OHH HOOC 有 的 分 子 虽 有 手 性 碳 原 子 ， 但 分 子 在 结 构 上 存有 某 种 对 称 因 素 ， 致 使 该 分 子 没 有 手 性 。例 如 ： 二 羟 基 丁 二 酸 （ 酒 石 酸 ） 4.对 映 异 构 体顺 时 钟 方 向 逆 时 钟 方 向 20 = -3.8o

18、 20 = +3.8o D D 对 映 异 构 体 ： 彼 此 成 镜 像 而 又 不 能 重 叠 的 一 对 化合 物 。 *旋 光 异 构 ： 具 有 旋 光 性 的 立 体 异 构 。外 消 旋 体 ： 对 映 异 构 体 的 等 量 混 合 物 ， 用 dl或（ ） 表 示 。 5.对 映 异 构 体 构 型 的 表 示 方 法平 面 投 影 式 （ Fischer 投 影 式 )投 影 的 方 向 ： 将 手 性 碳 原 子 中 与 碳 相 连 的 两 个 键竖 立 ， 将 主 链 编 号 为 1的 碳 原 子 放 在 上 端 ， 这 两个 竖 键 指 向 后 方 （ 常 用 虚 线

19、 表 示 ） ， 与 碳 相 连 的其 余 两 个 横 键 自 然 指 向 纸 面 前 方 （ 常 用 实 线 表示 ） 。 然 后 进 行 投 影 ， 即 得 平 面 投 影 式 。 对 映 异 构 体 构 型 的 表 示 方 法(1) D、 L构 型 表 示 法 ： *A、 指 定 以 甘 油 醛 为 标 准 B、 通 过 一 定 的 化 学 方 法 ， 将 其 他 旋 光 性 物 质 与 甘油 醛 联 系 起 来 ， 确 定 它 们 的 构 型 。例 如 ：D-（ ） -乳 酸 L-（ +） -乳 酸 6.构 型 对 生 理 和 药 理 作 用 的 影 响例 如 ： 有 效 无 效 第

20、三 节 酮 酸一 、 酮 酸 的 结 构 和 命 名酮 酸 ： 分 子 中 同 时 含 有 羰 基 和 羧 基 两 种 功 能 基 的化 合 物 。 是 某 些 羟 基 酸 的 氧 化 产 物 。例 如 ：R-CHOH-CH 2-COOH R-C-CH 2-COOH + H 2O O O 酮 酸 的 命 名 ： *以 羧 基 为 母 体 ， 按 照 酮 基 和 羧 基 的 相 对 位 置 ，用 希 腊 字 母 或 阿 拉 伯 数 字 表 明 酮 基 的 位 置 。系 统 命 名 法 常 用 “ 氧 代 ” 表 示 羰 基 。 二 、 酮 酸 的 化 学 性 质 酮 的 性 质 ： 亲 核 加

21、成 反 应 ； 羧 酸 的 性 质 ： 成 盐 、 成 酯 反 应 等 ； 特 殊 性 质 ： -酮 酸 、 -酮 酸 易 受 热 分 解 。 三 、 重 要 的 酮 酸 *1.丙 酮 酸2. -丁 酮 酸又 称 乙 酰 乙 酸 。易 脱 羧 生 成 丙 酮 ， 又 易 被 还 原 为 -羟 基 丁 酸 。酮 体 ： -丁 酮 酸 、 丙 酮 、 -羟 基 丁 酸 3. -丁 酮 二 酸 H OOC-CO-CH 2 COOH又 名 草 酰 乙 酸 ， 能 溶 于 水 。脱 羧丙 酮 酸 羧 化 酶 四 、 酮 式 -烯 醇 式 互 变 异 构乙 酰 乙 酸 乙 酯 的 制 备 ：乙 酸 乙 酯

22、 乙 酰 乙 酸 乙 酯 乙 酰 乙 酸 乙 酯 的 化 学 性 质 ：具 有 酮 的 结 构 ： 与 苯 肼 反 应 生 成 苯 腙 与 亚 硫 酸 钠 发 生 加 成 反 应具 有 双 键 结 构 ： 使 红 棕 色 的 溴 的 四 氯 化 碳 溶 液 褪 色 具 有 烯 醇 式 结 构 ： 使 三 氯 化 铁 溶 液 呈 紫 色 反 应 互 变 异 构 现 象 ： 凡 两 种 或 两 种 以 上 的 异 构 体 能 互相 转 变 ， 并 以 动 态 平 衡 存 在 的 现 象 。 *室 温 时 酮 型 （ 93%） 烯 醇 型 （ 7%） 一 般 分 子 中 具 有 -C-CH 2-结

23、构 单 位 的 化 合 物 ，均 可 发 生 酮 型 -烯 醇 型 互 变 异 构 O含 有 共 轭 体 系 “ -C-C=C-C=O”的 分 子 能 烯醇 化 酮 型 烯 醇 型 第 六 章 复 习 思 考 题1.名 词 解 释 ： 脱 羧 反 应 、 顺 反 异 构 、 手 性 碳 原 子 、对 映 异 构 体 、 互 变 异 构 现 象2.掌 握 羧 酸 、 羟 基 酸 、 酮 酸 的 系 统 命 名 （ 书 中 例 题及 课 后 复 习 思 考 题 第 1题 ） 。3.掌 握 重 要 的 羧 酸 、 羟 基 酸 、 酮 酸 的 结 构 （ 课 后 复习 思 考 题 第 2题 ） 。4.掌 握 羧 酸 、 羟 基 酸 、 酮 酸 的 重 要 化 学 性 质 （ 课 后复 习 思 考 题 第 3题 ） 。5.顺 反 异 构 现 象 产 生 的 条 件 是 什 么 ？ 掌 握 顺 反 构 型命 名 法 。6.掌 握 对 映 异 构 体 D、 L构 型 表 示 法 。7.课 后 复 习 思 考 题 第 5、 6、 8题 。