第十一章 羧酸和取代羧酸 1
第十一章 羧酸和取代酸
主要内容
第一节 羧酸的分类和命名
第二节 羧酸的物理性质
第三节 羧酸的结构和酸性
第四节 羧酸的化学反应
第五节 羧酸的制备
第六节 取代羧酸
第十一章 羧酸和取代羧酸 2
第一节 羧酸的分类和命名
第十一章 羧酸和取代羧酸 3
第十一章 羧酸和取代羧酸 4
C H 3 - C C H - C O O H
C H 3
1234
3-甲基 -2-丁烯酸 3-硝基苯甲酸（或间 -）
C O O H
N O 2
C H 3 C H 2 C H C H 2 C O O H
C H 3
? β -甲基戊酸（ 3-甲基戊酸）
第二节 羧酸的物理性质
第十一章 羧酸和取代羧酸 5
波谱性质：
IR,特征吸收：
νC=O,缔合 1710-1760cm-1 游离
不饱和芳香 1690-1720 cm-1
νO-H,缔合 2500-3000— >3550 cm-1游离
辅助,ν C-O,～ 1250cm-1
1H NMR,
- C H 2 - C - O — H
O
?, 2 ~ 3 1 0 ~ 1 3
第十一章 羧酸和取代羧酸 6
两个碳氧键
不等长，部
分离域。
两个碳氧
键等长，
完全离域。
1,羧酸和羧酸根的结构比较
第三节 羧酸的结构和酸性
第十一章 羧酸和取代羧酸 7
羧酸酸性的强弱取决于电离后所形成的羧酸根负离子
(即共轭碱 )的相对稳定性 。
2、酸性比较
R C O O H + H 2 O R C O O - + H 3 O +
无 机 酸 > R C O O H > H 2 C O 3 > > H 2 O > R O H
1 - 2 4 - 5 6, 4 ( p k a 1 ) 9 - 1 0 1 5, 7 1 6 - 1 9
O H
H C O O H C H 3 C O O H C l C H 2 C O O H C H 3 C H 2 C O O H C 6 H 5 C O O H
3, 7 7 4, 7 4 2, 8 6 4, 8 8 4, 2 0
第十一章 羧酸和取代羧酸 8
（ 1）电子效应的影响：
吸电子取代基使酸性增大，给电子取代基使酸性减少,
HCOOH C6H5-COOH CH3COOH
pka 3.37 4.20 4.73
3 取代基对羧酸酸性的影响
O
H
O
O
H
（ 3）分子内的氢键也能使羧
酸的酸性增强。
（ 2）空间效应：
利于 H+离解的空间结构酸性强，不利于 H+离解的空间
结构酸性弱,
第十一章 羧酸和取代羧酸 9
取代基具有吸电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：
邻 > 对 > 间
取代基具有给电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：
邻 > 间 > 对
原因：
邻 位,诱导、共轭、场、氢键效应、空间效应均要考虑
对 位,诱导很小、共轭为主。
间 位,诱导为主、共轭很小。
4 芳香羧酸的情况分析
第十一章 羧酸和取代羧酸 10
实 例
O
H
O
O
H
O H
C O O H
O H
C O O H
诱导吸电子作用大、
共轭给电子作用大、
氢键效应吸电子作用大。
邻 位 间位 对位
诱导吸电子作用中、
共轭给电子作用小 。
诱导吸电子作用小、
共轭给电子作用大。
pka 2.98 pka 4.08 pka 4.57
苯甲酸的 pka 4.20 (04,11,24)
第十一章 羧酸和取代羧酸 11
R C C O H
O
H
?-活泼 H的反应
酸性
羰基的亲核加成，然
后再消除（表现为羟
基的取代）。
羰基的亲核
加成，还原。
第四节 羧酸的化学反应
第十一章 羧酸和取代羧酸 12
强无机酸 > 羧酸 > 碳酸 > 酚
pKa 4~5 6.35 10
羧酸可以和碳酸氢钠反应
酚不能和碳酸氢钠反应
（一） 成盐反应 (羧酸中 O-H键断裂 )
A r O N a + C O 2 + H 2 O A r O H + N a H C O 3
第十一章 羧酸和取代羧酸 13
第十一章 羧酸和取代羧酸 14
第十一章 羧酸和取代羧酸 15
*1,羧酸盐是固体；
*2,羧酸盐的溶解度
钠、钾、銨 盐可溶于水，重金属盐不溶于水。
*3,羧酸根具有碱性和亲核性
羧酸盐能与活泼卤代烷反应。
羧酸盐的若干性质
R C O O N a + R ' X R C
O
O R '
第十一章 羧酸和取代羧酸 16
酰氧键断裂，羟基被取代。
（二） 羧基中羟基的取代反应
第十一章 羧酸和取代羧酸 17
1) 形成酰卤
亚硫酰氯 (二氯亚砜 ) SOCl2,PCl3,PCl5
第十一章 羧酸和取代羧酸 18
3 C H 3 C H 2 C H 2 C O H + P C l 3
O
3 C H 3 C H 2 C H 2 C C l + H 3 P O 3
O
C H 3 ( C H 2 ) 6 C C l
O
+ P O C l 3 + H C lC H 3 ( C H 2 ) 6 C O H
O
+ P C l 5
C O O H
+ S O C l 2
C O C l
+ S O 2 + H C l
2) 形成酸酐
羧酸加热、失水。脱水剂：醋酸酐或 P2O5等。
R C
O
O H
R C
O
O H
P 2 O 5
R C
O
R C
O
O + H 2 O
第十一章 羧酸和取代羧酸 19
C H 2 C O O H
C O O H
C H 3 C O C C H 3
O O
O
O
O
C H 3 C O O N a + C H 3 C H 2 C C l
O
C H 3 C O C C H 2 C H 3
O O
+ N a C l
3） 酯化反应
定义,羧酸与醇在酸的催化作用下失去一分子水而生成酯的
反应称为酯化反应。
（常用的催化剂有盐酸,硫酸、苯磺酸等）
第十一章 羧酸和取代羧酸 20
投料 1, 1 产率 67%
1, 10 97%
CH 3 C O O H + C 2 H 5 O H C H 3 C O O C 2 H 5 + H 2 OH
+
为了使正反应有利，通常采用的手段：
①使原料之一过量。
②不断移走产物。
第十一章 羧酸和取代羧酸 21
第十一章 羧酸和取代羧酸 22
*（ i） 加成 --消除机制
酯化反应的机制
H O C
2
H
5
C H
3
C - O H
+ O H
H +
C H
3
C - O H
O
+
H O C
2
H
5
O H
C H
3 -
C
-
O H
按加成 -- 消除
机制进行反应，
是酰氧键断裂
质子转移
加成
四面体正离子
+
O C
2
H
5
O H
C H
3
- C - O H
2
消除
- H
2
O
C H
3
C - O C
2
H
5
+ O H
- H
+
C H
3
C - O C
2
H
5
O
双分子反应一
步活化能较高
第十一章 羧酸和取代羧酸 23
1OROH,2OROH酯化时按加成 --消除机制进行，
且反应速率为：
CH3OH>RCH2OH>R2CHOH
HCOOH>CH3COOH>RCH2COOH>R2CHCOOH>R3CCOOH
酯化 反应机制证明,①同位素跟踪实验
②羧酸与光活性醇的反应实验所证实。
C H 3 C - O
O
H +
C H 3 C - O H +
O
( C H 2 ) 5 C H 3
H
C H 3
( C H 2 ) 5 C H 3
H
C H 3
H - O
H + C 6 H 5 C O 1 8 C H 3 + H 2 OOC
6 H 5 C O H + C H 3 O 1 8 H
O
第十一章 羧酸和取代羧酸 24
由于 R3C+易与碱性较强的水结合，不易与羧酸结合，故逆向
反应比正向反应易进行。所以 3oROH的酯化反应产率很低。
该机制也从同
位素方法中得
到了证明。
*(ii) 碳正离子机制,3oROH按此反应机制进行酯化。
( CH
3
)
3
C - OH
H +
( CH
3
)
3
C OH
2
+
- H
2
O O = C - R
O H
( C H 3 ) 3 C +
R - C - O C ( C H 3 ) 3
+ O H
- H +
R - C - O C ( C H 3 ) 3
O 属于 S N 1 机制
按 S
N
1 机制进
行反应，是烷
氧键断裂
C H 3 C - O 1 8 H
O
+ ( CH 3 ) 3 CO H C H 3 C - O C ( C H 3 ) 3
O 1 8
+ H 2 O
第十一章 羧酸和取代羧酸 25
仅有少量空阻大的羧酸按此反应机理进行。
O
C - O H
C H 3
C H 3
C H 3
H
2
SO
4
( 浓 )
+
O
C - O H 2
C H 3
C H 3
C H 3
- H +
O
C - O C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
7 8 %
属于 S
N
1 机制。
C H 3 O H
+
O
C
C H 3C H 3
C H 3
+
H
O
C - O C H 3
C H 3
C H 3
C H 3*(iii) 酰基正离子机制
酯化断键方式总结：
第十一章 羧酸和取代羧酸 26
4） 生成酰胺
（三）羧酸的还原反应（羰基的反应）
R C O O H
L i A l H 4
o r B 2 H 6
H 2 O
RCH 2 OH
第十一章 羧酸和取代羧酸 27
第十一章 羧酸和取代羧酸 28
(四 ) 羧酸 α-H的反应
—— 赫尔－乌尔哈－泽林斯基反应
RCH 2 C O O H + B r 2
P B r 3
- H B r
R C HCOOH
B r
第十一章 羧酸和取代羧酸 29
反应机理
RCH
2
C O O H
P Br
3
+ B r
-
- H B r
+ O H
B r
R C H - C B r
RCH
2
C O O H
O
R C H 2 C B r
互变异构
R C H = C B r
B r - B r
O H
这步反应
不会逆转
O
B r
R C H - C B r R C H C O O H + R C H 2 C B r
OB r
在三氯化磷或三溴化磷等催化剂的作用下，卤素取代羧酸 α-H的
反应称为 赫尔 -乌尔哈 -泽林斯基反应
催化剂的作用是将羧酸转化为酰卤，酰卤的 α-H具有较高的
活性而易于转变为烯醇式,从而使卤化反应发生。所以用
10%~30%的乙酰氯或乙酸酐同样可以起催化作用。
第十一章 羧酸和取代羧酸 30
控制卤素用量可得一元或多元卤代酸。 碘代酸由 α-氯（或
溴）代酸与 KI反应来制备。
（五） 脱羧反应
羧酸在适当条件下，一般都能发生脱羧反应
脱羧反应一般在碱性及加热下进行。
A - CH 2 - C O O H 加热 碱 ACH 3 + C O 2
当 A为吸电子基团，如,A=COOH,CN,C=O，
NO2,CX3,C6H5等时 。 失羧反应极易进行。
第十一章 羧酸和取代羧酸 31
O 2 N
C O O H
N O 2
+ C O 2
N O 2
O 2 N N O 2
N O 2
H 2 O
注意,一般芳香羧酸脱羧需要用石灰或 Cu做催化剂。
强酸则不需要。
第十一章 羧酸和取代羧酸 32
失羰 (-CO)失羧 (-CO2)
乙二酸、丙二酸（失羧） ~160℃
丁二酸、戊二酸（失水） ~300℃
已二酸、庚二酸（失羧、失水） ~300℃
辛二酸以上为分子间失水
柏
朗
克
规
则
}
甲酸,?-羟基
酸,?-羰基酸
受热均发生 失
羰反应。
(六 ) 二元羧酸的热解反应
失水要加失水剂 Ag2O,P2O5,乙酰氯、乙酸酐、三氯氧磷等；
失羧要加碱,Ba(OH)2,Ca(OH)2等
第十一章 羧酸和取代羧酸 33
第五节 羧酸的制备
（一 ） 氧化法
第十一章 羧酸和取代羧酸 34
（二 ） 羧酸衍生物的水解反应
醇、醛、芳烃、炔、烯、酮（卤仿反应）的氧化
O
R - C - X
OO
R - C - O - C - R '
O
R - C - O R '
O
R - C - N H 2 RC ? N
O 2 / V 2 O 5
500 o C
O
O
O
H 2 O
C O O H
C O O H
腈的水解：
酸、碱均催化水解反应。
第十一章 羧酸和取代羧酸 35
特点,产物比反应物卤代烷多一个碳，与 RCN同,
注意：
1 应用于一级 RX制腈，产率很好。
2 芳香卤代烷不易制成芳腈。
3 用卤代酸与 NaCN反应制二元酸时，卤代酸应先制成羧酸盐。
R X + N a C N 醇 RCN H 2 OH + o r H O - R C O O H
ClCH 2 COO H
NaO H
C l C H 2 C O O N a
N a C N
NCCH 2 C O O N a
N aOH
H 2 O
H +
H O O CCH 2 CO O H
第十一章 羧酸和取代羧酸 36
(1) 1oRX,2oRX较好,3oRX需在加压条件下反应
（ 否则易消除）
(2) ArI,ArBr易制成格氏试剂, ArCl较 难 。
(3) 产物比 RX多一个碳原子。
讨
论
(三 ) 格氏试剂法
RX M g 无水醚 R M g X CO 2 R C O O M g X H 2 O R C O O H
（四） 丙二酸酯法
此方法常用于制备结构复杂的羧酸
第十一章 羧酸和取代羧酸 37
（五） 通过羰基化合物的缩合反应制备
1 柏琴反应
芳香醛与酸酐在相应羧酸盐作用下进行亲核加成，
失去一分子羧酸，生成 -?-芳基 -α,?-不饱和酸
P h C H O +
H 3 C O C H 3
O O C H 3 C O O N a
P h
C O O H
肉 桂 酸
如：
Perkin 反应的一般形式
第十一章 羧酸和取代羧酸 38
Perkin
反应机理
Perkin反应的应用
C H 3 C O O N aO H
C H O ( C H 3 C O ) 2 O
O O
香 豆 素 （ 一 种 重 要 香 料 ）
第十一章 羧酸和取代羧酸 39
2,Knoevenagel反应（类似 Aldol缩合）
特点：
含双活化基团的羰基化合物作为亲核部分（提供烯醇负离子）
弱碱催化（一般为胺类化合物或吡啶）
H 3 C
H 3 C
C H O
+ H 3 C
H 3 C
C O 2 E t
C O 2 E t
N
H
+ H
2 O
C H 2 ( C O 2 E t ) 2
第十一章 羧酸和取代羧酸 40
例：
第十一章 羧酸和取代羧酸 41
1,卤代酸的合成
（ 2） ?-卤代酸的合成
CH3-CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -COOH
? ε ? ? ? α
(一 )卤代酸
第六节 取代羧酸
（ 1） α-卤代酸的合成 (赫尔 -乌尔哈 -泽林斯基反应 )
R C H = C H - C O O H + H B r R C H C H 2 C O O H
B r
RCH 2 C O O H + B r 2 P B r 3 - H B r R C HCOOH
B r
第十一章 羧酸和取代羧酸 42
（ 1 ） ?-卤代酸的反应
2.卤代酸的反应
R C H C O O H
B r
N a O H
H 2 O
H
+
O H
R C H C O O H
N H 3
N H 2
R C H C O O H
1 ) N a H C O 3
2 ) N a C N
R C H C O O H
C N
H 3 O
+
R C H ( C O O H ) 2
（ 2） β -卤代酸的反应
有 ? -H,在碱作用下，生成 ?,β-不饱和酸
CH 3 CH 2 C H B r C H 2 C O O H
N a O H - H 2 O
CH 3 CH 2 C H = C H C O O N a
H +
CH 3 CH 2 C H = C H C O O H
第十一章 羧酸和取代羧酸 43
无 ? -H,在碱性 CCl4溶液中，生成 β-丙内酯, 在碱水
中,β-丙内酯开环。
C H 3 - C - C O O H
C H 3
C H 2 B r
C H 3 - C - C O O N a
C H 3
C H 2 O H
C H 3 C
O
C = O
C H 3
H 2 O
N a O H N a O H
C C l 4
(二 ) 羟基酸
1,羟基酸的合成
(i) ? -羟基酸的合成
（ a） 由羰基化合物加 HCN,然后水解合成。
（ b） 由 ?-卤代酸合成。
(04,11,26)
第十一章 羧酸和取代羧酸 44
在 Ag2O存
在下，用
稀碱作用，
构型保持。
浓碱作用
下，构型
翻转。
O
-
O
H
C H 3
B r
A g
+
O
O
H
C H 3
O
O
H
C H 3
O
-
O
H
C H 3
O H O H
OH O
H
C H 3
O H
-
O H
H
+
s - C H 2 B r C O O H
-
O H
A g 2 O
- A g B r
实 例
浓 ? - ? - B r
- B r -
H O
H O - H OB r
HH H
C H 3C H 3C H 3
C O O -
C O O -C O O -
第十一章 羧酸和取代羧酸 45
(ii) β-羟基酸的合成
(b) β-氯醇与 NaCN反应，再水解。
（ a ） 醛 羟 醛 缩 合 B 羟 基 醛 B 羟 基 酸选 择 氧 化
(c) 用瑞佛尔马斯基反应，然后将酯基水解。
醛或酮与 a-卤代酸酯和锌在惰性溶剂中反应,经水解后得到
β -羟基酸酯。
Reformatsky 反应
第十一章 羧酸和取代羧酸 46
反应机理
首先是 a-卤代酸酯和锌反应生成中间体有机锌试剂，然后有
机锌试剂与醛酮的羰基进行加成，再水解：
反应实例
第十一章 羧酸和取代羧酸 47
(iii)ω-羟基酸的合成
将二元酸单酯的酯基还原成醇
H O O C ( C H 2 ) n C O O C 2 H 5 N a + C 2 H 5 OHo r L i B H
4
H 2 O H O O C ( C H
2 ) n CH 2 OH
第十一章 羧酸和取代羧酸 48
2,羟基酸的受热反应（在 H+中进行）
第十一章 羧酸和取代羧酸 49
δ-羟基酸 R C H C H 2 C H 2 C H 2 C O O H
O H
- H 2 O H + O
R
O
δ-戊内 酯
ω-羟基酸
(C>9)在极稀溶液内，
可形成大环内酯。
n HO (C H 2 ) 8 C O O H
Sb 2 O 3
?
H O ( C H 2 ) 8 C [ O ( C H 2 ) 8 C ] n - 1 O H + H 2 O
OO
聚 酯
第十一章 羧酸和取代羧酸 50
3,? -羟基酸的氧化
该反应用于
制备醛
（三）酮 酸
第十一章 羧酸和取代羧酸 51
R C
O
C H 2 C O O H 浓 N a O H R C
O
O N a + C H 3 C O O N a
酮式分解
酸式分解
2,氨基化反应
R C
O
C O O H N H 3 / p t R C
N H
C O O H
[ H ]
R C
N H 2
C O O H
H
第十一章 羧酸和取代酸
主要内容
第一节 羧酸的分类和命名
第二节 羧酸的物理性质
第三节 羧酸的结构和酸性
第四节 羧酸的化学反应
第五节 羧酸的制备
第六节 取代羧酸
第十一章 羧酸和取代羧酸 2
第一节 羧酸的分类和命名
第十一章 羧酸和取代羧酸 3
第十一章 羧酸和取代羧酸 4
C H 3 - C C H - C O O H
C H 3
1234
3-甲基 -2-丁烯酸 3-硝基苯甲酸（或间 -）
C O O H
N O 2
C H 3 C H 2 C H C H 2 C O O H
C H 3
? β -甲基戊酸（ 3-甲基戊酸）
第二节 羧酸的物理性质
第十一章 羧酸和取代羧酸 5
波谱性质：
IR,特征吸收：
νC=O,缔合 1710-1760cm-1 游离
不饱和芳香 1690-1720 cm-1
νO-H,缔合 2500-3000— >3550 cm-1游离
辅助,ν C-O,～ 1250cm-1
1H NMR,
- C H 2 - C - O — H
O
?, 2 ~ 3 1 0 ~ 1 3
第十一章 羧酸和取代羧酸 6
两个碳氧键
不等长，部
分离域。
两个碳氧
键等长，
完全离域。
1,羧酸和羧酸根的结构比较
第三节 羧酸的结构和酸性
第十一章 羧酸和取代羧酸 7
羧酸酸性的强弱取决于电离后所形成的羧酸根负离子
(即共轭碱 )的相对稳定性 。
2、酸性比较
R C O O H + H 2 O R C O O - + H 3 O +
无 机 酸 > R C O O H > H 2 C O 3 > > H 2 O > R O H
1 - 2 4 - 5 6, 4 ( p k a 1 ) 9 - 1 0 1 5, 7 1 6 - 1 9
O H
H C O O H C H 3 C O O H C l C H 2 C O O H C H 3 C H 2 C O O H C 6 H 5 C O O H
3, 7 7 4, 7 4 2, 8 6 4, 8 8 4, 2 0
第十一章 羧酸和取代羧酸 8
（ 1）电子效应的影响：
吸电子取代基使酸性增大，给电子取代基使酸性减少,
HCOOH C6H5-COOH CH3COOH
pka 3.37 4.20 4.73
3 取代基对羧酸酸性的影响
O
H
O
O
H
（ 3）分子内的氢键也能使羧
酸的酸性增强。
（ 2）空间效应：
利于 H+离解的空间结构酸性强，不利于 H+离解的空间
结构酸性弱,
第十一章 羧酸和取代羧酸 9
取代基具有吸电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：
邻 > 对 > 间
取代基具有给电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：
邻 > 间 > 对
原因：
邻 位,诱导、共轭、场、氢键效应、空间效应均要考虑
对 位,诱导很小、共轭为主。
间 位,诱导为主、共轭很小。
4 芳香羧酸的情况分析
第十一章 羧酸和取代羧酸 10
实 例
O
H
O
O
H
O H
C O O H
O H
C O O H
诱导吸电子作用大、
共轭给电子作用大、
氢键效应吸电子作用大。
邻 位 间位 对位
诱导吸电子作用中、
共轭给电子作用小 。
诱导吸电子作用小、
共轭给电子作用大。
pka 2.98 pka 4.08 pka 4.57
苯甲酸的 pka 4.20 (04,11,24)
第十一章 羧酸和取代羧酸 11
R C C O H
O
H
?-活泼 H的反应
酸性
羰基的亲核加成，然
后再消除（表现为羟
基的取代）。
羰基的亲核
加成，还原。
第四节 羧酸的化学反应
第十一章 羧酸和取代羧酸 12
强无机酸 > 羧酸 > 碳酸 > 酚
pKa 4~5 6.35 10
羧酸可以和碳酸氢钠反应
酚不能和碳酸氢钠反应
（一） 成盐反应 (羧酸中 O-H键断裂 )
A r O N a + C O 2 + H 2 O A r O H + N a H C O 3
第十一章 羧酸和取代羧酸 13
第十一章 羧酸和取代羧酸 14
第十一章 羧酸和取代羧酸 15
*1,羧酸盐是固体；
*2,羧酸盐的溶解度
钠、钾、銨 盐可溶于水，重金属盐不溶于水。
*3,羧酸根具有碱性和亲核性
羧酸盐能与活泼卤代烷反应。
羧酸盐的若干性质
R C O O N a + R ' X R C
O
O R '
第十一章 羧酸和取代羧酸 16
酰氧键断裂，羟基被取代。
（二） 羧基中羟基的取代反应
第十一章 羧酸和取代羧酸 17
1) 形成酰卤
亚硫酰氯 (二氯亚砜 ) SOCl2,PCl3,PCl5
第十一章 羧酸和取代羧酸 18
3 C H 3 C H 2 C H 2 C O H + P C l 3
O
3 C H 3 C H 2 C H 2 C C l + H 3 P O 3
O
C H 3 ( C H 2 ) 6 C C l
O
+ P O C l 3 + H C lC H 3 ( C H 2 ) 6 C O H
O
+ P C l 5
C O O H
+ S O C l 2
C O C l
+ S O 2 + H C l
2) 形成酸酐
羧酸加热、失水。脱水剂：醋酸酐或 P2O5等。
R C
O
O H
R C
O
O H
P 2 O 5
R C
O
R C
O
O + H 2 O
第十一章 羧酸和取代羧酸 19
C H 2 C O O H
C O O H
C H 3 C O C C H 3
O O
O
O
O
C H 3 C O O N a + C H 3 C H 2 C C l
O
C H 3 C O C C H 2 C H 3
O O
+ N a C l
3） 酯化反应
定义,羧酸与醇在酸的催化作用下失去一分子水而生成酯的
反应称为酯化反应。
（常用的催化剂有盐酸,硫酸、苯磺酸等）
第十一章 羧酸和取代羧酸 20
投料 1, 1 产率 67%
1, 10 97%
CH 3 C O O H + C 2 H 5 O H C H 3 C O O C 2 H 5 + H 2 OH
+
为了使正反应有利，通常采用的手段：
①使原料之一过量。
②不断移走产物。
第十一章 羧酸和取代羧酸 21
第十一章 羧酸和取代羧酸 22
*（ i） 加成 --消除机制
酯化反应的机制
H O C
2
H
5
C H
3
C - O H
+ O H
H +
C H
3
C - O H
O
+
H O C
2
H
5
O H
C H
3 -
C
-
O H
按加成 -- 消除
机制进行反应，
是酰氧键断裂
质子转移
加成
四面体正离子
+
O C
2
H
5
O H
C H
3
- C - O H
2
消除
- H
2
O
C H
3
C - O C
2
H
5
+ O H
- H
+
C H
3
C - O C
2
H
5
O
双分子反应一
步活化能较高
第十一章 羧酸和取代羧酸 23
1OROH,2OROH酯化时按加成 --消除机制进行，
且反应速率为：
CH3OH>RCH2OH>R2CHOH
HCOOH>CH3COOH>RCH2COOH>R2CHCOOH>R3CCOOH
酯化 反应机制证明,①同位素跟踪实验
②羧酸与光活性醇的反应实验所证实。
C H 3 C - O
O
H +
C H 3 C - O H +
O
( C H 2 ) 5 C H 3
H
C H 3
( C H 2 ) 5 C H 3
H
C H 3
H - O
H + C 6 H 5 C O 1 8 C H 3 + H 2 OOC
6 H 5 C O H + C H 3 O 1 8 H
O
第十一章 羧酸和取代羧酸 24
由于 R3C+易与碱性较强的水结合，不易与羧酸结合，故逆向
反应比正向反应易进行。所以 3oROH的酯化反应产率很低。
该机制也从同
位素方法中得
到了证明。
*(ii) 碳正离子机制,3oROH按此反应机制进行酯化。
( CH
3
)
3
C - OH
H +
( CH
3
)
3
C OH
2
+
- H
2
O O = C - R
O H
( C H 3 ) 3 C +
R - C - O C ( C H 3 ) 3
+ O H
- H +
R - C - O C ( C H 3 ) 3
O 属于 S N 1 机制
按 S
N
1 机制进
行反应，是烷
氧键断裂
C H 3 C - O 1 8 H
O
+ ( CH 3 ) 3 CO H C H 3 C - O C ( C H 3 ) 3
O 1 8
+ H 2 O
第十一章 羧酸和取代羧酸 25
仅有少量空阻大的羧酸按此反应机理进行。
O
C - O H
C H 3
C H 3
C H 3
H
2
SO
4
( 浓 )
+
O
C - O H 2
C H 3
C H 3
C H 3
- H +
O
C - O C H 3
C H 3
C H 3
C H 3
7 8 %
属于 S
N
1 机制。
C H 3 O H
+
O
C
C H 3C H 3
C H 3
+
H
O
C - O C H 3
C H 3
C H 3
C H 3*(iii) 酰基正离子机制
酯化断键方式总结：
第十一章 羧酸和取代羧酸 26
4） 生成酰胺
（三）羧酸的还原反应（羰基的反应）
R C O O H
L i A l H 4
o r B 2 H 6
H 2 O
RCH 2 OH
第十一章 羧酸和取代羧酸 27
第十一章 羧酸和取代羧酸 28
(四 ) 羧酸 α-H的反应
—— 赫尔－乌尔哈－泽林斯基反应
RCH 2 C O O H + B r 2
P B r 3
- H B r
R C HCOOH
B r
第十一章 羧酸和取代羧酸 29
反应机理
RCH
2
C O O H
P Br
3
+ B r
-
- H B r
+ O H
B r
R C H - C B r
RCH
2
C O O H
O
R C H 2 C B r
互变异构
R C H = C B r
B r - B r
O H
这步反应
不会逆转
O
B r
R C H - C B r R C H C O O H + R C H 2 C B r
OB r
在三氯化磷或三溴化磷等催化剂的作用下，卤素取代羧酸 α-H的
反应称为 赫尔 -乌尔哈 -泽林斯基反应
催化剂的作用是将羧酸转化为酰卤，酰卤的 α-H具有较高的
活性而易于转变为烯醇式,从而使卤化反应发生。所以用
10%~30%的乙酰氯或乙酸酐同样可以起催化作用。
第十一章 羧酸和取代羧酸 30
控制卤素用量可得一元或多元卤代酸。 碘代酸由 α-氯（或
溴）代酸与 KI反应来制备。
（五） 脱羧反应
羧酸在适当条件下，一般都能发生脱羧反应
脱羧反应一般在碱性及加热下进行。
A - CH 2 - C O O H 加热 碱 ACH 3 + C O 2
当 A为吸电子基团，如,A=COOH,CN,C=O，
NO2,CX3,C6H5等时 。 失羧反应极易进行。
第十一章 羧酸和取代羧酸 31
O 2 N
C O O H
N O 2
+ C O 2
N O 2
O 2 N N O 2
N O 2
H 2 O
注意,一般芳香羧酸脱羧需要用石灰或 Cu做催化剂。
强酸则不需要。
第十一章 羧酸和取代羧酸 32
失羰 (-CO)失羧 (-CO2)
乙二酸、丙二酸（失羧） ~160℃
丁二酸、戊二酸（失水） ~300℃
已二酸、庚二酸（失羧、失水） ~300℃
辛二酸以上为分子间失水
柏
朗
克
规
则
}
甲酸,?-羟基
酸,?-羰基酸
受热均发生 失
羰反应。
(六 ) 二元羧酸的热解反应
失水要加失水剂 Ag2O,P2O5,乙酰氯、乙酸酐、三氯氧磷等；
失羧要加碱,Ba(OH)2,Ca(OH)2等
第十一章 羧酸和取代羧酸 33
第五节 羧酸的制备
（一 ） 氧化法
第十一章 羧酸和取代羧酸 34
（二 ） 羧酸衍生物的水解反应
醇、醛、芳烃、炔、烯、酮（卤仿反应）的氧化
O
R - C - X
OO
R - C - O - C - R '
O
R - C - O R '
O
R - C - N H 2 RC ? N
O 2 / V 2 O 5
500 o C
O
O
O
H 2 O
C O O H
C O O H
腈的水解：
酸、碱均催化水解反应。
第十一章 羧酸和取代羧酸 35
特点,产物比反应物卤代烷多一个碳，与 RCN同,
注意：
1 应用于一级 RX制腈，产率很好。
2 芳香卤代烷不易制成芳腈。
3 用卤代酸与 NaCN反应制二元酸时，卤代酸应先制成羧酸盐。
R X + N a C N 醇 RCN H 2 OH + o r H O - R C O O H
ClCH 2 COO H
NaO H
C l C H 2 C O O N a
N a C N
NCCH 2 C O O N a
N aOH
H 2 O
H +
H O O CCH 2 CO O H
第十一章 羧酸和取代羧酸 36
(1) 1oRX,2oRX较好,3oRX需在加压条件下反应
（ 否则易消除）
(2) ArI,ArBr易制成格氏试剂, ArCl较 难 。
(3) 产物比 RX多一个碳原子。
讨
论
(三 ) 格氏试剂法
RX M g 无水醚 R M g X CO 2 R C O O M g X H 2 O R C O O H
（四） 丙二酸酯法
此方法常用于制备结构复杂的羧酸
第十一章 羧酸和取代羧酸 37
（五） 通过羰基化合物的缩合反应制备
1 柏琴反应
芳香醛与酸酐在相应羧酸盐作用下进行亲核加成，
失去一分子羧酸，生成 -?-芳基 -α,?-不饱和酸
P h C H O +
H 3 C O C H 3
O O C H 3 C O O N a
P h
C O O H
肉 桂 酸
如：
Perkin 反应的一般形式
第十一章 羧酸和取代羧酸 38
Perkin
反应机理
Perkin反应的应用
C H 3 C O O N aO H
C H O ( C H 3 C O ) 2 O
O O
香 豆 素 （ 一 种 重 要 香 料 ）
第十一章 羧酸和取代羧酸 39
2,Knoevenagel反应（类似 Aldol缩合）
特点：
含双活化基团的羰基化合物作为亲核部分（提供烯醇负离子）
弱碱催化（一般为胺类化合物或吡啶）
H 3 C
H 3 C
C H O
+ H 3 C
H 3 C
C O 2 E t
C O 2 E t
N
H
+ H
2 O
C H 2 ( C O 2 E t ) 2
第十一章 羧酸和取代羧酸 40
例：
第十一章 羧酸和取代羧酸 41
1,卤代酸的合成
（ 2） ?-卤代酸的合成
CH3-CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -COOH
? ε ? ? ? α
(一 )卤代酸
第六节 取代羧酸
（ 1） α-卤代酸的合成 (赫尔 -乌尔哈 -泽林斯基反应 )
R C H = C H - C O O H + H B r R C H C H 2 C O O H
B r
RCH 2 C O O H + B r 2 P B r 3 - H B r R C HCOOH
B r
第十一章 羧酸和取代羧酸 42
（ 1 ） ?-卤代酸的反应
2.卤代酸的反应
R C H C O O H
B r
N a O H
H 2 O
H
+
O H
R C H C O O H
N H 3
N H 2
R C H C O O H
1 ) N a H C O 3
2 ) N a C N
R C H C O O H
C N
H 3 O
+
R C H ( C O O H ) 2
（ 2） β -卤代酸的反应
有 ? -H,在碱作用下，生成 ?,β-不饱和酸
CH 3 CH 2 C H B r C H 2 C O O H
N a O H - H 2 O
CH 3 CH 2 C H = C H C O O N a
H +
CH 3 CH 2 C H = C H C O O H
第十一章 羧酸和取代羧酸 43
无 ? -H,在碱性 CCl4溶液中，生成 β-丙内酯, 在碱水
中,β-丙内酯开环。
C H 3 - C - C O O H
C H 3
C H 2 B r
C H 3 - C - C O O N a
C H 3
C H 2 O H
C H 3 C
O
C = O
C H 3
H 2 O
N a O H N a O H
C C l 4
(二 ) 羟基酸
1,羟基酸的合成
(i) ? -羟基酸的合成
（ a） 由羰基化合物加 HCN,然后水解合成。
（ b） 由 ?-卤代酸合成。
(04,11,26)
第十一章 羧酸和取代羧酸 44
在 Ag2O存
在下，用
稀碱作用，
构型保持。
浓碱作用
下，构型
翻转。
O
-
O
H
C H 3
B r
A g
+
O
O
H
C H 3
O
O
H
C H 3
O
-
O
H
C H 3
O H O H
OH O
H
C H 3
O H
-
O H
H
+
s - C H 2 B r C O O H
-
O H
A g 2 O
- A g B r
实 例
浓 ? - ? - B r
- B r -
H O
H O - H OB r
HH H
C H 3C H 3C H 3
C O O -
C O O -C O O -
第十一章 羧酸和取代羧酸 45
(ii) β-羟基酸的合成
(b) β-氯醇与 NaCN反应，再水解。
（ a ） 醛 羟 醛 缩 合 B 羟 基 醛 B 羟 基 酸选 择 氧 化
(c) 用瑞佛尔马斯基反应，然后将酯基水解。
醛或酮与 a-卤代酸酯和锌在惰性溶剂中反应,经水解后得到
β -羟基酸酯。
Reformatsky 反应
第十一章 羧酸和取代羧酸 46
反应机理
首先是 a-卤代酸酯和锌反应生成中间体有机锌试剂，然后有
机锌试剂与醛酮的羰基进行加成，再水解：
反应实例
第十一章 羧酸和取代羧酸 47
(iii)ω-羟基酸的合成
将二元酸单酯的酯基还原成醇
H O O C ( C H 2 ) n C O O C 2 H 5 N a + C 2 H 5 OHo r L i B H
4
H 2 O H O O C ( C H
2 ) n CH 2 OH
第十一章 羧酸和取代羧酸 48
2,羟基酸的受热反应（在 H+中进行）
第十一章 羧酸和取代羧酸 49
δ-羟基酸 R C H C H 2 C H 2 C H 2 C O O H
O H
- H 2 O H + O
R
O
δ-戊内 酯
ω-羟基酸
(C>9)在极稀溶液内，
可形成大环内酯。
n HO (C H 2 ) 8 C O O H
Sb 2 O 3
?
H O ( C H 2 ) 8 C [ O ( C H 2 ) 8 C ] n - 1 O H + H 2 O
OO
聚 酯
第十一章 羧酸和取代羧酸 50
3,? -羟基酸的氧化
该反应用于
制备醛
（三）酮 酸
第十一章 羧酸和取代羧酸 51
R C
O
C H 2 C O O H 浓 N a O H R C
O
O N a + C H 3 C O O N a
酮式分解
酸式分解
2,氨基化反应
R C
O
C O O H N H 3 / p t R C
N H
C O O H
[ H ]
R C
N H 2
C O O H
H
