第十四章第十四章
羧酸羧酸一一
,结构:
结构:
A:C–Cπ
π
键,
键,
B:p–π
π
共轭。羰基共轭。羰基
C
原子电正性减弱,不利亲核反应,羟原子电正性减弱,不利亲核反应,羟基氧原子上电子云密度减低,氢原子基氧原子上电子云密度减低,氢原子易解离易解离
——有酸性。
有酸性。
二.
二.
分类和命名:
分类和命名:
1,分类分类
:
O
R
C
O H
sp
2
A
B
芳香
脂肪饱和不饱和一元多元
2,命名:命名不饱和羧酸时,选择含有羧基和不饱和键的命名:命名不饱和羧酸时,选择含有羧基和不饱和键的
最长碳链为主链,按碳原子数称为某烯酸。
最长碳链为主链,按碳原子数称为某烯酸。
5 4 3 2 1
CH
33
—CH
22
CH
22
CH
22
CH
22
COOH
δ
γ
β
α
2(α
α
)-甲基丁酸甲基丁酸己酸
CH
3
CH
2
C
CH3
CHCOOH C
C
CH
3
H
COOH
2
CH
3
CH
3-甲基-2-戊烯酸或β- 甲基- α- 戊烯酸反(E) 3- 甲基-2- 戊烯酸
CH
3
CH
2
CH(CH
3
)COOH
CH
3
-CH-COOH
OH
2-羟基丙酸(乳酸)
COOH
COOH
HOOCCH
CHCOOH
乙二酸 (草酸)
(2)- 丁烯二酸
HOOCCH-CHCOOH
Et
Me
2-甲基-3- 乙基丁二酸
C
6
H
5
CH CH
COOH 3-苯基丙烯酸(肉桂酸)
CH
2
COOH
α
α
-萘乙酸萘乙酸
COOH
环戊基甲酸三、物性:
三、物性:
1,溶解度:低级溶于水,随分子量增大而逐渐减小。
溶解度:低级溶于水,随分子量增大而逐渐减小。
低级二元羧酸溶于水,不溶于有机溶剂(氢键)
低级二元羧酸溶于水,不溶于有机溶剂(氢键)
3,bp
bp
高,大于同分子量的醇。可以形成二聚体。
高,大于同分子量的醇。可以形成二聚体。
3,mp,偶数碳偶数碳
>前后相邻的奇数碳原子的熔点。
前后相邻的奇数碳原子的熔点。
氢键
R
C
O
O
HO
H
O
C R
四、
四、
化性:
化性:
C
C
O
H
O
酸性羰基碳原子上的亲核反应
α
氢的反应脱羧反应
H
1,酸性:
酸性:
R
C
O
O
R
C
O
O
稳定,H易电离
ROOH + H
2
O
RCOO
+ H
3
O
R
C
O
O
较小
aaa
a
PKKPK
RCOOH
OHRCOO
K
,lg
][
]][[
3
=
=
+?
RCOOH + NaOH
RCOONa + H
2
O
RCOOH + MgO
(RCOO)
2
Mg
+ H
2
O
2RCOOH + Na
2
CO
3
2RCOONa + CO
2
+ H
2
O
NaHCO
3用于分离酚和羧酸
RCOONa
+ HCl
RCOOH + NaCl
羧酸的 pKa = 4~ 5
影响酸性大小的因素:
影响酸性大小的因素:
能够使羧基负离子稳定的因能够使羧基负离子稳定的因
素都将增加羧酸的酸性。
素都将增加羧酸的酸性。
1,诱导效应(
诱导效应(
I)

取代基团的电负性越强,吸电子性越强,取代酸的酸越强。
取代基团的电负性越强,吸电子性越强,取代酸的酸越强。
ICH
2
COOH < BrCH
2
COOH < ClCH
2
COOH < FCH
2
COOH
PKa值
3.16 2.90 2.87 2.67
s成分越多,电负性越大,
CH
3
CH
2
CH
2
COOH < CH
2
=CHCH
2
COOH < HCCCH
2
COOH
pKa值
4.82 4.35 3.32
取代基的诱导效应随距离的增加迅速下降,
CH
2
CH
2
CH
2
COOH
OH
CH
3
CHCH
2
COOH
OH
CH
3
CH
2
CHCOOH
OH
<<
pKa值
4.70 4.50 3.86
烷基增加酸性减弱,
HCOOH > CH
3
COOH > CH
3
CH
2
COOH > (CH
3
)
2
CHCOOH > (CH
3
)
3
CCOOH
pKa值:
3.77 4.74 4.88 4.96 5.05
-NO
2
>-CN >-COOH >-COOR >-C==O >-F >-Cl >-Br >-I
CC
>-OCH
3
>-OH > -C
6
H
5
> CC
> H
- I 效应:
>
+ I 效应:
-(CH
3
)
3
C>-(CH
3
)
2
CH >-CH
2
CH
3
>-CH
3
>H
二元羧酸的二元羧酸的
pKa
11
<< pKa
2
HOOCCH
2
COOH
pKa
1
=2.9
HOOCCH
2
COO
-
+ H
+
pKa
2
=5.7
-
OOCCH
2
COO
-
+ H
+
CH
2
COO
-
COOH
CH
2
COO
-
COOH
诱导效应场效应
2.

羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成酰氧键断裂酰氧键断裂
(1) 烷氧键断裂烷氧键断裂
(2)
一般以方式(
一般以方式(
1)进行
)进行
,只有叔醇按(
只有叔醇按(
2)进行。
)进行。
R
C
O
OH
R
C
O
Nu
(Nu=X,OCOR',OR',NH
2
)
R
C
O
OH
+ H-O-R'
R
C
O
OH
+ HO-R'


1)成酰卤反应:
)成酰卤反应:


2)成酸酐反应:
)成酸酐反应:
3RCOOH + PCl
3 3RCOCl + P(OH)
3
RCOOH + PCl
5
RCOCl + POCl
3
+ HCl
RCOOH + SOCl
2
RCOCl + SO
2
+ HCl
COOH
(CH
3
CO)
2
O
H
3
PO
4
C
O
OC
O
R
C
OH
O
R
C
OH
O
R
C
O
R C
O
O
+ H
2
O
H
2
C
C
H
2
C
C
O
OH
H
2
C C
O
O
CH
2
+ H
2
O
OH
O
C
O


3)生成酯
)生成酯


历程:加成历程:加成
-消除消除
OHSRRCOSRHRCOOH
OHOCHCOHCOCHHCOOHHC
2
23
18
653
18
56
'' ++
++
R-C
O
OH
R-C
OH
OH
R-C
OH
OH
R'OH
R-C
OH
OH
R'OH
R-C
OH
OH
2
OR'
R-C
OH
OR'
R-C
OH
OR'
R-C
O
OR'

H
+
H
+
RCOOH + HOR

H
+
RCOOR

+ H
2
O
叔醇的酯化按照烷氧键断裂进行。
R
C
O
OH + HO CR'
3
R
C
O
OR' + H
2
O
( 4)生成酰胺:
RCOOH + NH
3
RCOONH
4
RCONH
2
+ H
2
O
nHOOC(CH
2
)
4
COOH + nH
2
N(CH
2
)
6
NH
2
270
0
C
压力
HO-[CO(CH
2
)-CONH(CH
2
)
6
NH]-
n
H +(n-1)H
2
O
3.

还原反应还原反应
RCOOH
(1)LiAlH
4
(2) H
3
O
RCH
2
OH
C
6
H
5
CH
CHCOOH
1)
LiAlH
4
2)
H
3
O
C
6
H
5
CH
CHCH
2
OH
常把 RCOOH RCOOR'
Na
C
2
H
5
OH
RCH
2
OH
+ R'OH
4.
α
α
-卤代反应卤代反应
(Hll-Vohard-Zelinsky)
CH
3
COOH
Cl
2
ClCH
2
COOH
Cl
2
Cl
2
CHCOOH
Cl
2
Cl
3
COOH
2P + 3X
2
2PX
3
CH
3
COOH + PX
3
CH
3
COX + H
3
PO
3
CH
3
COX
+ X
2
XCH
2
COX + HX
XCH
2
COX + CH
3
COOH
XCH
2
COOH + CH
3
COX
酸性 ClCH
2
COOH > CH
3
COOH
PP
P
5.

脱羧反应脱羧反应


Decarboxylation)



1)

一元羧酸:
一元羧酸:


2)二元羧酸受热反应:
)二元羧酸受热反应:
C2——C3:

生成少一个生成少一个
C的羧酸和的羧酸和
CO2。

RCH
2
COOH
NaOH/CaO
RCH
3
+ Na
2
CO
3

α -C
上有吸电子基时,脱羧反应更易进行人体新陈代谢是在脱羧酶的催化下进行的.
COOH
COOH
HCOOH + CO
2
(C
2
-
C
3
)
五、
五、
制备制备高级脂肪酸一般由动植物的油脂中得到。
高级脂肪酸一般由动植物的油脂中得到。
CH
2
CH
2
COOH
CH
2
COOH
O
O
O
+ H
2
O
CH
2
CH
2
CH
2
COOH
CH
2
CH
2
COOH
O +H
2
O + CO
2
C
4
C
5
,生成酸酐
C
6
C
7
,生成五元或六元环酮羧酸的制备:
羧酸的制备:
1.

氧化法氧化法
RCH
CHR'
KMnO
4
RCOOH + R'COOH
RCH
2
OH
[O]
RCHO
[O]
RCOOH
CH
3
COR'
Cl
2
NaOH
CHCl
3
+ R'COOH
CH
2
CH
3
[O]
COOH
RCH
2
CH
2
R'
[O]
RCOOH + R'COOH
2.

水解法水解法
CH
3
CN
CH
3
COOC
2
H
5
(CH
3
CO)
2
O
CH
3
COCl
H
或OH
CH
3
COOH
Cl Cl
CCl
3
H
2
SO
4
,H
2
O
Cl
Cl
COOH
其中CH
3
CN由CH
3
Cl制备(一般为伯、仲卤代烷、
叔卤代烷易消除。
(3)由Grignard 试剂与CO
2
作用,增加1个C。
RMgX + CO
2
RC
O
OMgX
H
3
O
RCOOH
六、羟基酸六、羟基酸
CH
3
CHCOOH
OH
HOCH
2
CH
2
COOH
HOOCCH
2
CHCOOH
OH
*
*
2-羟基丙酸
3-羟基丙酸
2-羟基丁二酸
α-羟基丙酸
β-羟基丙酸
α-羟基丁二酸
(乳酸)
(苹果酸)
HOOCCH CHCOOH
OH OH
CH
2
COOH
C COOHHO
CH
2
COOH
CHCOOH
CH
CH
2
COOH
COOH
HO
*
*
*
*
2,3 -二羟基丁二酸
2-羟基- 1,2,3-丙烷三羧酸
1-羟基- 1,2,3
α,α,二羟基丁二酸
(柠檬酸)
(酒石酸)
-丙烷三羧酸
(异柠檬酸 )
醇酸的制备:
醇酸的制备:
C
Br
COO
H
CH
3
+ OH
S
N
2
HO
C
COO
H
CH
3
1.卤代酸水解
(S)-2 -溴代丙酸
(R)-乳酸
2,氰醇水解
C
6
H
5
CHO
HCN
C
6
H
5
CHCN
浓HCl
C
C
6
H
5
CHCOOH
OH OH
100
0
3,Reformatsky反应—— 制备β羟基酸
BrCH
2
COOC
2
H
5
+
O + Zn

CH
2
COOC
2
H
5
OZnBr
H
3
O
CH
2
COOC
2
H
5
OH
化学性质:
化学性质:
1.氧化反应:
.氧化反应:
α
α


羟基酸中的羟基比醇中的羟基易被氧化。
羟基酸中的羟基比醇中的羟基易被氧化。
OH
CH
3
CHCOOH
Ag(NH
3
)
2
NO
3
CH
3
CCOOH
O
乳酸
丙酮酸
2.分解反应 ——得到少一个碳的醛或酮
OH
RC HCOOH
稀H
2
SO
4
RCHO + HCOOH
3.脱水反应:
R
O
HO
O
CH R
O H
-2H
2
O
OH
C
CH
O
H
C
CH
O
C
CH
O
C
R
R
O
O
α-羟基酸
交酯
OH
RC HCH
2
COOH
RCH
CHCOOH + H
2
O
β-羟基酸
α、β不饱和酸
R
CH
O
CH
2
CH
2
C
OH
O
H
CH
OC
CH
2
CH
2
R
O
+ H
2
O
R
CH
2
CH
2
CH
2
C
OH
O
H
CH
O
CH
O
C
CH
2
CH
2
CH
2
R
O
+ H
2
O
δ
-内酯δ-羟基酸
γ-羟基酸
γ-内酯
mH O(CH
2
)nCOOH
H[O(CH
2
)nCO ]mOH
+ (m-1)H
2
O
聚酯
n ≥5
O
O
C
6
H
5
OH /H
2
O
H过量
C
6
H
5
CHCH
2
CH
2
COO
OH
等摩尔H
0
0
C
C
6
H
5
CHCH
2
CH
2
COOH
OH
内酯在酸或碱的作用下,易于分解。
自然界中有很多内酯自然界中有很多内酯
:
O
OH
HO
O
H
CHHO
CH
2
OH
HO
CH
2
OH
CH
2
O
O
HO
O
COCH
3
CH
2
OH
HO O
OO
OCH
(CH
2
)
8
O
CH
(CH
2
)
5
C
茉莉内酯
黄葵内酯(存在于麝葵子油中,有麝香味)
维生素C 穿心莲内酯
亮菌甲素酚酸 ——水杨酸
ONa
CO
2
加温加压
OH
COONa
H
3
O
OH
COOH
OH
COOH
(CH
3
CO)
2
O
H
2
SO
4
COOH
OCOCH
3
CH
3
COOH
95
o
C
Aspirin + 非那西丁( phenacetin)+ 咖啡因(caffeine )—— 复方阿司匹林阿司匹林
OH
COOCH
3
OH
COONa
H
2
N
冬青油(治疗烫伤)
PAS (治肺结核)
没食子酸(gallic acid )存在于茶、五倍子中,是鞣质的
一个组成部分。
COOH
HO
OH
OH
HO
OH
OH
CO
2
210
o
C
焦性没食子酸(磺胺增效剂)