第十章羧酸及其衍生物
③ 吸电子基距-COOH越远,对RCOOH的酸性影响越 小。
原因:诱导效应随着碳链增长迅速减弱。 -I
Cl C3 HC2 H C
COC Ol H 2 CH 2CH 2CH COOH
FCH2COOH ClCH2COOH BrCH2COOHICH2COOH
pKa 2.66
2.81
2.87
3.31
§10—1 羧酸 一、 羧酸的结构、分类和命名☆ 二、 羧酸的性质☆ 三、重要的羧酸
§10—2 羧酸衍生物 一、命名 ☆ 三、 化学性质 ☆
二、 物理性质 四、 自然界的羧酸衍生物
§10—3碳酸衍生物
一、碳酰氯(光气)
二、尿素
三 、胍
引言
O
羧酸可以看作是烃分子中的氢原子被羧基(-C -OH) 所取代的化合物。它是一种有机酸,常以盐或酯的形式广 泛存在于自然界中,对人类生活关系密切。
第十章 羧酸及其衍生物
[目的要求]: (4学时) • 掌握羧酸及衍生物的结构和命名。 • 掌握羧酸及其衍生物的性质。 • 理解羧酸及其衍生物的相互转化。 • 了解羧酸及其衍生物的用途。 • [作业]:P202:10.1(a,b,c),P203:10.2,
10.3(c.f.j. n),P205:10.5 (a.b. j),10.6,
CH3CHCH2COOH
CH3
对甲基苯甲酸
3-苯基丙烯酸
3-环戊基丁酸
二、物理性质
1.物态
C1~C3 有酸味的无色液体 C4~C9 有腐败酸臭味的油状液体 C10 以上——蜡状固体,没有气味 芳香族羧酸(Ar-COOH)和脂肪族二元羧酸为结晶的固体
⒉ 沸点
液态脂肪酸以二聚体形式存在。所以羧酸的沸 点比相对分子质量相当的醇高。
甲酸 乙醇 乙酸 丙醇
分子量
HCOOH
46
CH3CH2OH
46
CH3COOH
60
CH3CH2CH2OH 60
沸点/℃ 100 78.3 118 97.2
⒊ 熔点
OHO
CH3 C
C CH3
OHO
饱和一元酸的熔点随碳链的增长而升高,显锯齿状变 化,即含偶数碳原子羧酸的熔点比前后两个相邻的含奇数 碳原子酸的熔点要高。
例如:食用的醋,就是2%的醋酸水溶液; 日常用的肥皂,是高级脂肪酸的钠盐; 食用的油以及许多工业用的油都是属于羧酸的甘油酯。
羧酸也一类非常重要的工业原料,例如包装材料(PET)、化合成 纤维(尼龙、涤纶 )的重要原料之一就是羧酸,
羧酸的通式:R-COOH 或 Ar-COOH
§10—1 羧酸(carboxylic acid)
CH2
COOH
H3C
CH2
-5℃
分子对称性高(晶体中排列得 比较紧密,因而熔点较高)
⒋ 水溶性
CH2
CH2
CH3
CH2
COOH
-35 ℃
分子对称性低
低级酸易溶于水。羧基是亲水基团易与水形成氢键
O R- C
H-O H
O-H O-H
H H-O
H
高级羧酸随分子量增大( R↑) 而在水中的溶解度减小。
三、羧酸的 C 溶 液 O
水 相 酚 钠HC酚 lC
对 甲 苯 酚C
有 机 相已 醇 NaOH
对 甲 苯 酚
有 机 相已 醇 A
(3) 影响酸性的因素
① 甲酸的酸性在同系列中是最强; α-H被 -R取代得越多,羧酸的酸性越弱;供电 子诱导效应使酸性减弱。
② 若α-H被吸电子基(如-Cl)取代 后,羧酸的酸性增强。
俗名 系统名
O CCC C C C
OH
6 5432 1
例如:
CH3 CH3-CH-CH-COOH
CH3
俗称:,-二甲基丁酸 (,-二甲基酪酸) 系统名称: 2,3-二甲基丁酸
CH2=CH-COOH C H3C -H = C HC -O O H
丙烯酸(败脂酸)
2-丁烯酸(巴豆酸)
COOH
CH CHCOOH
一、羧酸的结构、分类和命名 1 、羧酸的结构 ——羧酸的分子中都含有羧基官能团:
酰基 O 羧基 R C OH
O
c
羧基
OH
• 羧基中的碳原子是SP2杂化,三个键在一个平面上。 • 碳原子的一个P轨道与氧原子的P轨道形成键。
2 、羧酸的分类和命名 (1) 分类
• 按羧基所连接的烃基种类 脂肪族羧酸 脂环族羧酸 芳香族羧酸
• 按烃基是否饱和 饱和羧酸 不饱和羧酸
• 按所含羧基的数目 一元羧酸 二元羧酸 多元羧酸
(2) 羧酸的命名
• 俗名——根据天然来源蚁酸(甲酸)、醋酸(乙 酸)等)
还有草酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸。
•系统命名法 •英文命名:将烷烃命名的后缀“e”改为 “oic acid” •(1)选择含有羧基的最长碳链为主链(母体); •(2)碳链编号时,从羧基的碳原子开始; •(3)酸前要冠以官能团位置的数字(编号最小); •(4)其它同烷烃的命名规则
脱羧反应
酸性
O
R CCOH
H
-活泼H的反应
羰基的亲核加成, 然后再消除(表 现为羟基的取代)
1、 羧酸的酸性
(1) 羧酸的结构与酸性的关系
O
O
RCO H RCO+H +
(2) 成盐
羧酸具有明显的酸性,能与NaHCO3等成盐:
RCOOH + NaHCO3
RCOONa + CO2 + H2O
说明RCOOH的酸性大于H2CO3。 酸性:RCOOH>H2CO3>ArOH
④不同的电负性原子或基团,对酸性的影响 吸电子原子的电负性愈大,酸性愈强。
芳香酸
①酸性:C6H5COOH>CH3COOH ②芳环上有吸电子基时,ArCOOH酸性增加。例如:
酸性:O2N
COOH >
COOH
原因:-NO2有-I、-C, 使p-NO2-C6H4-COO-负电荷分散,稳定性
③芳环上有给电子基时,ArCOOH酸性减弱。例如:
与无机酸相比,RCOOH仍为弱酸:
RCOONa + HCl
RCOOH + NaCl
∴ 酸性:HCl>RCOOH
一些化合物的pKa值
羧酸盐具有盐类的一般性质,是离子型化合物, 可溶于水。因此,利用羧酸的酸性,可分离提纯有 机物。
怎样将己醇、己酸和对甲苯酚的混合物分离得到各 种纯的组分?
己 醇A
水 相 已 酸 钠HCl已 酸B
酸性:
COOH > H3C
COOH > CH3O
COOH
二元酸
① 酸性: pKa1<pKa2; pKa1<一元酸的pKa; 原因:两个-COOH,且-COOH有较强的-I效应。
② HOOCn-> 2()n1CH-COOHn越小,1越 pK小 a ,酸性越