取代酸羧酸衍生物省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

羧酸取代酸和羧酸衍生物羧酸取代酸和羧酸衍生物宁德职业技术学院宁德职业技术学院第1页第二节第二节 取代酸取代酸一一.羟基酸羟基酸 分子中含有羟基羧酸叫做羟基酸，即羧酸烃基上分子中含有羟基羧酸叫做羟基酸，即羧酸烃基上氢原子被羟基取代产物氢原子被羟基取代产物.(一一)羟基酸分类和命名羟基酸分类和命名 羟基酸可分为羟基酸可分为醇酸和酚酸醇酸和酚酸.脂肪酸烃基上氢原子被羟基脂肪酸烃基上氢原子被羟基取代属取代属醇酸醇酸;芳香酸芳环上氢原子被羟基取代属芳香酸芳环上氢原子被羟基取代属酚酸酚酸.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第2页 羟基酸命名普通以俗名为主，羟基酸命名普通以俗名为主，辅以系统命名辅以系统命名.醇酸可醇酸可依据羟基与羧基相对位置分为依据羟基与羧基相对位置分为羟基酸、羟基酸、羟基酸、羟基酸、羟羟基酸等基酸等.酚酸以芳香酸为母体，酚酸以芳香酸为母体，羟基作为取代基羟基作为取代基.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第3页(二二)羟基酸性质羟基酸性质 1.物理性质物理性质 羟基酸羟基酸多为结晶固体或粘稠液体多为结晶固体或粘稠液体.因为分子中含有两个或因为分子中含有两个或两个以上能形成氢键官能团，羟基酸普通能溶于水，两个以上能形成氢键官能团，羟基酸普通能溶于水，水溶性大水溶性大于对应羧酸于对应羧酸，疏水支链或碳环存在使水溶性降低，疏水支链或碳环存在使水溶性降低.羟基酸熔羟基酸熔点普通高于对应羧酸点普通高于对应羧酸.2.化学性质化学性质 羟基酸除含有羟基酸除含有羧酸和醇羧酸和醇(酚酚)经典化学性质外，还含有两经典化学性质外，还含有两种官能团相互影响而表现出种官能团相互影响而表现出特殊性质特殊性质。(1)酸性酸性 醇酸含有醇酸含有羟基和羧基羟基和羧基两种官能团，因为羟基含有吸电子两种官能团，因为羟基含有吸电子效应并能生成氢键，效应并能生成氢键，醇酸酸性较母体羧酸强醇酸酸性较母体羧酸强.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第4页 羟基离羧基越近，其酸性越强羟基离羧基越近，其酸性越强.比如，羟基乙酸酸性比比如，羟基乙酸酸性比乙酸强，而乙酸强，而2羟基丙酸羟基丙酸酸性比酸性比3羟基丙酸羟基丙酸强强.酸性酸性酸性酸性：卤代酸：卤代酸：卤代酸：卤代酸 羟基酸羟基酸羟基酸羟基酸 羧酸羧酸羧酸羧酸 宁德职业技术学院宁德职业技术学院第5页 酚酸酸性与羟基在苯环上位置相关酚酸酸性与羟基在苯环上位置相关.当羟基在羧基对位时当羟基在羧基对位时，羟基与苯环形成羟基与苯环形成 p-共轭，尽管羟基还含有吸电子诱导效应，但共轭，尽管羟基还含有吸电子诱导效应，但共轭效应相对强于诱导效应，总效应使羧基电子云密度增大，这共轭效应相对强于诱导效应，总效应使羧基电子云密度增大，这不利于羧基中氢离子电离，所以不利于羧基中氢离子电离，所以对位取代酚酸酸性弱于母体羧酸对位取代酚酸酸性弱于母体羧酸；当羟基在羧基间位时当羟基在羧基间位时，羟基不能与羧基形成共轭体系，对羧基只，羟基不能与羧基形成共轭体系，对羧基只表现出吸电子诱导效应，所以表现出吸电子诱导效应，所以间位取代酚酸酸性强于母体羧酸间位取代酚酸酸性强于母体羧酸；当羟基在羧基邻位时当羟基在羧基邻位时，羟基和羧基负离子形成份子内氢键，增强，羟基和羧基负离子形成份子内氢键，增强了羧基负离子稳定性，有利于羧酸电离，了羧基负离子稳定性，有利于羧酸电离，使酸性显著增强使酸性显著增强.羟基在苯环上不一样位置酚酸酸性次序羟基在苯环上不一样位置酚酸酸性次序宁德职业技术学院宁德职业技术学院第6页(2)羟基酸氧化反应羟基酸氧化反应 羟基酸中羟基酸中羟基受羧基影响羟基受羧基影响，比醇中羟基更轻易被氧化比醇中羟基更轻易被氧化.如乳酸在弱氧化剂条件下就能被氧化生成丙酮酸如乳酸在弱氧化剂条件下就能被氧化生成丙酮酸.(3)羟基酸分解反应羟基酸分解反应 醇酸在稀硫酸作用下醇酸在稀硫酸作用下,轻易发生分解反应轻易发生分解反应,生成醛生成醛(或酮或酮)和甲酸和甲酸.用途用途:区分区分羟基酸与其它羟基酸羟基酸与其它羟基酸 制备少一个碳制备少一个碳醛或酸醛或酸.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第7页(4)酚酸脱羧反应酚酸脱羧反应 羟基在羧基羟基在羧基邻、对位邻、对位酚酸，受热易发生脱羧反应生成酚酸，受热易发生脱羧反应生成酚酚.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第8页(三三)生物体内羟基酸生物体内羟基酸 1.乳酸乳酸 存在于酸牛奶、肌肉等中存在于酸牛奶、肌肉等中,含有很强含有很强吸湿性吸湿性；工业上作除钙剂工业上作除钙剂(钙盐不溶于水钙盐不溶于水)；食品工业中作增酸剂食品工业中作增酸剂；钙盐可补钙钙盐可补钙.2.酒石酸酒石酸 存在于各种水果中存在于各种水果中.可用作酸可用作酸味剂味剂,其锑钾盐有其锑钾盐有抗血吸虫作用抗血吸虫作用.3.柠檬酸柠檬酸 存在于各种植物果实中及动物组织存在于各种植物果实中及动物组织与体液中与体液中,为为无色晶体无色晶体.可用于食品可用于食品工业调味品工业调味品(有酸味有酸味)也用于制药业也用于制药业.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第9页4.水杨酸水杨酸 水杨酸水杨酸及其衍生物有杀菌防腐、镇痛解热和抗风湿作用及其衍生物有杀菌防腐、镇痛解热和抗风湿作用,乙酰水杨酸就是熟知解热镇痛药乙酰水杨酸就是熟知解热镇痛药阿司匹林阿司匹林.阿司匹灵有解热、阿司匹灵有解热、镇痛作用，能抑制血小板凝聚，预防血栓形成镇痛作用，能抑制血小板凝聚，预防血栓形成.5.苹果酸苹果酸 存在于植物未成熟果实及叶子存在于植物未成熟果实及叶子中中,用于用于制药制药和和食品工业食品工业.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第10页二二.羰基酸羰基酸(一一)羰基酸结构和命名羰基酸结构和命名 分子中含有羰基和羧基化合物称为羰基酸分子中含有羰基和羧基化合物称为羰基酸,可分为醛酸可分为醛酸和酮酸和酮酸.依据羰基与羧基相对位置依据羰基与羧基相对位置,酮酸可分为酮酸可分为酮酸酮酸,酮酸酮酸等等.羰基酸系统命名是选择含羰基和羧基最长链为主链羰基酸系统命名是选择含羰基和羧基最长链为主链,称为称为“某酮某酮(或某醛或某醛)酸酸”,并标明羰基位次并标明羰基位次.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第11页(二二)羰基酸化学性质羰基酸化学性质 羰基酸也是双官能团化合物羰基酸也是双官能团化合物,醛酸含有醛酸含有醛和羧酸醛和羧酸经典性经典性质质;酮酸除含有普通酮酸除含有普通酮和羧酸酮和羧酸经典性质外经典性质外,还有一些还有一些特征特征.1.脱羧反应脱羧反应 酮酸和酮酸和酮酸都轻易进行酮酸都轻易进行脱羧反应脱羧反应.酮酸在一定条酮酸在一定条件下件下,脱羧生成脱羧生成醛醛;酮酸在室温或微热时脱羧生成酮酸在室温或微热时脱羧生成酮酮.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第12页2.氧化和还原反应氧化和还原反应 酮和羧酸都不易氧化，但酮和羧酸都不易氧化，但-酮酸酮酸易发生易发生氧化脱羧氧化脱羧反应反应.酮酸也可酮酸也可还原还原成成羟基酸羟基酸.生物体内生物体内酮酸酮酸和和酮酸酮酸,在酶催化下在酶催化下也能够发生脱羧反应也能够发生脱羧反应.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第13页3.互变异构现象互变异构现象以上试验事实解释以上试验事实解释酮式酮式和和烯醇式烯醇式同时存在，组成一个同时存在，组成一个动态平衡体系动态平衡体系.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第14页 烯醇式能较稳定存在原因烯醇式能较稳定存在原因:羟基氧上孤对电子与羟基氧上孤对电子与C=C及及C=O形成共轭体系形成共轭体系,能量降低能量降低.羟基上氢与羰基上氧形成氢键羟基上氢与羰基上氧形成氢键,能量降低能量降低.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第15页 形成较稳定烯醇式应具备条件形成较稳定烯醇式应具备条件:1.分子中亚甲基氢受两个吸电子基团影响酸性增强分子中亚甲基氢受两个吸电子基团影响酸性增强.2.形成烯醇式产生双键应与羰基等形成形成烯醇式产生双键应与羰基等形成-共轭共轭.3.烯醇式能形成份子内烯醇式能形成份子内氢键氢键.练习练习:P102,思索题思索题.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第16页第三节第三节 羧酸衍生物羧酸衍生物 一一.羧酸衍生物分类和命名羧酸衍生物分类和命名(一一)羧酸衍生物分类羧酸衍生物分类 羧酸衍生物可分为酰卤、酸酐、酯和酰胺等，它们都是羧酸衍生物可分为酰卤、酸酐、酯和酰胺等，它们都是含有酰基化合物含有酰基化合物.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第17页(二二)羧酸衍生物命名羧酸衍生物命名 酰卤依据酰基和卤原子来命名，称为酰卤依据酰基和卤原子来命名，称为“某酰卤某酰卤”酯依据形成它羧酸和醇来命名，称为酯依据形成它羧酸和醇来命名，称为“某酸某酯某酸某酯”宁德职业技术学院宁德职业技术学院第18页 酸酐依据对应羧酸命名酸酐依据对应羧酸命名.两个两个相同羧酸相同羧酸形成酸酐为简单酸形成酸酐为简单酸酐，称为酐，称为“某酸酐某酸酐”，简称，简称“某酐某酐”；两个；两个不相同羧酸不相同羧酸形成酸形成酸酐为混合酸酐，称为酐为混合酸酐，称为“某酸某酸酐某酸某酸酐”，简称，简称“某某酐某某酐”；二元；二元羧酸羧酸分子内分子内失去一分子水形成酸酐为失去一分子水形成酸酐为内酐内酐，称为，称为“某二酸酐某二酸酐”宁德职业技术学院宁德职业技术学院第19页二二.羧酸衍生物性质羧酸衍生物性质(一一)物理性质物理性质1.熔、沸点熔、沸点 室温下，室温下，低级酰氯和酸酐低级酰氯和酸酐都是无色且对粘膜有刺激性都是无色且对粘膜有刺激性液体液体，高级酰氯和酸酐高级酰氯和酸酐为为白色固体白色固体，内酐内酐也是也是固体固体.酰氯和酸酐沸点酰氯和酸酐沸点比分子量相近羧酸低比分子量相近羧酸低，这是因为它们分子间不能经过，这是因为它们分子间不能经过氢键氢键缔和缔和缘故缘故.2.气味气味 室温下，大多数常见酯都是液体，低级酯含有花果香味室温下，大多数常见酯都是液体，低级酯含有花果香味.如乙酸异戊酯有香蕉香味如乙酸异戊酯有香蕉香味(俗称香蕉水俗称香蕉水);正戊酸异戊酯有苹果正戊酸异戊酯有苹果香味香味;甲酸苯乙酯有野玫瑰香味甲酸苯乙酯有野玫瑰香味;丁酸甲酯有菠萝香味等丁酸甲酯有菠萝香味等.许许多花和水果香味都与酯相关多花和水果香味都与酯相关,所以酯多用于香料工业所以酯多用于香料工业.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第20页3.溶解性溶解性 羧酸衍生物普通都难溶于水而易溶于乙醚、氯仿、丙酮、羧酸衍生物普通都难溶于水而易溶于乙醚、氯仿、丙酮、苯等有机溶剂苯等有机溶剂(二二)化学性质化学性质 羧酸衍生物因为羧酸衍生物因为结构相同结构相同，所以化学性质也有相同之处，所以化学性质也有相同之处,只是在反应活性上有只是在反应活性上有较大较大差异差异.化学反应活性次序为：化学反应活性次序为：酰氯酰氯 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第21页1.水解反应水解反应酰氯、酸酐、酯及酰胺都可酰氯、酸酐、酯及酰胺都可水解水解生成对应生成对应羧酸羧酸.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第22页宁德职业技术学院宁德职业技术学院第23页 酯在酸催化下水解是酯在酸催化下水解是酯化反应逆反应酯化反应逆反应,水解不能进行水解不能进行完全完全.碱催化下水解生成羧酸可与碱生成盐而从平衡体系碱催化下水解生成羧酸可与碱生成盐而从平衡体系中除去中除去,所以水解反应能够进行到底所以水解反应能够进行到底.酯碱性水解反应酯碱性水解反应也称为皂化也称为皂化.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第24页2.醇解反应醇解反应酰氯、酸酐、酯及酰胺都能发生酰氯、酸酐、酯及酰胺都能发生醇解反应醇解反应，产物主要是酯，产物主要是酯.酯醇解反应也叫酯醇解反应也叫酯交换反应酯交换反应，即醇分子中烷氧基取代了酯即醇分子中烷氧基取代了酯中烷氧基中烷氧基.酯交换反应不但需要酸催化，而且反应是可逆酯交换反应不但需要酸催化，而且反应是可逆.酯酯交换反应交换反应惯用来制取高级醇酯惯用来制取高级醇酯，因为结构复杂高级醇普通难与，因为结构复杂高级醇普通难与羧酸直接酯化，往往是先制得低级醇酯羧酸直接酯化，往往是先制得低级醇酯,再利用酯交换反应，再利用酯交换反应，即可得到所需要高级醇酯即可得到所需要高级醇酯.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第25页宁德职业技术学院宁德职业技术学院第26页3.酯还原反应酯还原反应 酯轻易还原成醇酯轻易还原成醇.惯用还原剂是金属钠和乙醇惯用还原剂是金属钠和乙醇,LiAlH4是更有效还原剂是更有效还原剂.因为羧酸较难还原，经常把羧酸转变成酯后再还原因为羧酸较难还原，经常把羧酸转变成酯后再还原.宁德职业技术学院宁德职业技术学院第27页宁德职业技术学院宁德职业技术学院第28页