腈的碱催化水解机理
RC N OH
RC O
加成
H OH RC N
HO
OH H
NH
OH R C NH2
O
R C NH
O H OH
OH 加成
R C NH2 O
消除
O R C OH + NH2
O R C O + NH3
*有机锂试剂和CO2的反应
RLi + CO2
RCOOLi H2O RCOOH
RLi
R
1. 氧化法 2. Grignard试剂 + CO2 3. 腈类化合物的水解
* 有机锂试剂的羧化 4. 丙二酸酯合成法（见羧酸衍生物） 5. 酚酸的特殊制法 （见取代酸）
1. 氧化法
O RCH
R
H
CC
H
R
R CH2OH O
R C CH3
[O]
O
R C OH
➢ 用什么氧化剂？ ➢ 氧化剂的选择性？
2. Grignard试剂 + CO2
COOH COOH
O O + H2O
O O
O + H2O O
正常反应: 形成环状酸酐
加热反应即发生
COOH COOH
COOH COOH
O + H2O + CO2 O + H2O + CO2
异常反应: 形成环状酮
2.3 生成酯（酯化反应）
O
H+
O
R C OH + HOR'
R C OR' + H2O
取代基具有给电子共轭效应时，酸性强弱顺序为： 邻>间>对
具体分析： 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。）
实例
O
OH H O
邻位
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。
COOH
OH
间位
诱导吸电子作用中、
(Z)-HOOCCH=CHCOOH 顺丁烯二酸
(E)-HOOCCH=CHCOOH 反丁烯二酸
普通命名 草酸 缩苹果酸 琥珀酸 马来酸 富马酸
含有二个羧基的羧酸称为二元酸。
Include as many functions as possible in stem
(Better than 4-acetylheptanoic acid)
第三节 羧酸的光谱特征
1HNMR IR光谱
R2CHCOOH HCR2COOH
羧酸中的C=O： RCOOH CH2=CHCOOH ArCOOH 羧酸中的OH： 羧酸中的C-O
单体 1770~1750cm-1
~ 1720 cm-1
~ 3550 cm-1 ~ 1250 cm-1
H： 10~12 H： 2~2.6
提示：逆过程为酯 的酸性水解机理
O
H
R C OH
OH R C OH
OH R C OH
OH 亲核加成
R C OH
HOR' H2O H
O
R C OR'
HOR' OH
R C OH OR' H
- H2O
O R C OR' + H3O
➢ H+先与羧基羰基氧结合（增强了羧基的亲电性） ➢ OR' 上的氧原子来自于醇
OLi CR
H2O
O R-C-R
OLi
讨论： (1)(2)(3)同格氏试剂。(4)（注意：投料比对产物的影响）
实例
C2H5
I
C=C
CH3
H
n-C4H9Li/Et2O -50 至 -60oC
C2H5
Li
C=C
CH3
H
CO2
H2O
C2H5
COOH
C=C
CH3
H
*有机锂化合物的烃基化反应在合成羧酸中的应用 实例一
酯化反应特点： ➢反应需要 H+ 催化，无催化剂时反应很慢。 ➢反应可逆（加大反应物用量或除去水使酯的产率提高）
酯化反应机理的讨论
机理须说明的问题： a. 反应可逆性 b. H+ 在反应中起什么的作用？先作用在哪？ c. 酯中OR‘中氧的来自于酸还是醇？
两种可能的酯化反应机理
(i) 通过酰基上的亲核取代
a-羟基酸 -羟基酸
羧酸的化学性质 羧酸的结构及化学性质分析
羰基不饱和, 可加成、还原
O
R CH C H
羧基可脱去 CO2
OH
H有酸性
羰基 a-H，有弱 酸性，可取代
OH 可被取代
1. 羧酸的酸性
几种活泼氢的酸性比较
R COOH
羧酸 pKa ~ 5
ArOH 酚
~ 10
ROH
醇 ~ 16-19
羧酸根负离子的共振式与稳定性
共轭效应：
X= OH OCH3 CH3 H Cl NO2 pKa 4.57 4.47 4.38 4.20 3.97 3.42
3). 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
CH3
COOH
CH CH
3.68
CH3 CH CH COOH
4.44
4). 氢键：分子内的氢键也能使羧酸的酸性增强。
Carboxylic acids take precedence over other groups:
第二节 羧酸的物理性质
低级脂肪酸是液体，可溶于水，具有刺鼻的气味。 中级脂肪酸也是液体，部分地溶于水，具有难闻的气味。 高级脂肪酸是蜡状固体。无味，在水中溶解度不大。
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烷烃高。 所有的二元酸都是结晶化合物。
O B:
R C OH
O RC
O
O RC
O
有两个完全 等价的共振式
O RC
O
吸电子基对羧酸酸性的影响
Cl
Cl
H
Cl C CO2H Cl C CO2H Cl C CO2H
Cl
H
H
H
H C CO2H
H
Ka 23200×10－5
5530×10－5
136×10－5
1.75×10－5
应用：利用羧酸的酸性分离和纯化化合物
(ii) 旋光性醇酯化法。
R1
O
C* OH + HO C R H
R3
R2
R1
O
* R3 C O C R
R2
有旋光，机理(i)
R1
O
() R3 C O C R
总结：
➢ 伯醇、仲醇酯化经机理 (i)。 ➢ 叔醇酯化经机理(ii) （关键 ：R+ 稳
定，较易生成）
R2
无旋光，机理(ii)
羟基酸的酯化——形成内酯和交酯
系统命名 甲酸 乙酸 丙酸 丁酸
十八（碳）酸
普通命名 蚁酸 醋酸 初油酸 酪酸 硬脂酸
只含有一个羧基的羧酸称为一元酸。最常见的酸， 可根据它的来源命名。
Common Names (Vollhardt)
二元酸
系统命名
HOOCCOOH
乙二酸
HOOCCH2COOH
丙二酸
HOOC(CH2)2COOH
丁二酸
RCH2COOH + 2LiN(i-C3H7)2
R’X
H2O RR’CHCOOH
RCHCOO-Li+
Li+
实例二
(CH3)2CHCOOH + 2LiN(i-C3H7)2 THF, C6H14, 0oC
(CH3)2CLiCOOLi Br(CH2)nBr
CH2 CH2 H2O HOOCC(CH2)nCCOOH
二缔合体 ~1710cm-1 ~1690cm-1
1700-1690cm3000 ~2500cm-
羧酸的光谱性质
醇羟基、羧酸羟基、烷基IR吸收的比较
C4H8O
正己烷
乙酸
乙MR图
2-甲基丙酸MS图
第四节 羧酸的结构和酸性 一 羧酸和羧酸根的结构比较
两个碳氧键
第十四章 羧 酸
本章提纲
第一节 羧酸的分类和命名 第二节 羧酸的物理性质 第三节 羧酸的光谱特征 第四节 羧酸的结构和酸性 第五节 羧酸的制备 第六节 羧酸的反应 第七节 不饱和羧酸和取代羧酸
第一节 羧酸的分类和命名
一元酸 HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH CH3CH2CH2COOH CH3(CH2)16COOH
混合物
R CO2H +
非酸性化合物
OH 有机溶剂萃取
水相 有机相
H+ R CO2
非酸性化合物
R CO2H
2. 羧基上羟基的取代
取代羟基生成羧酸衍生物
O R C OH
羧酸
O RC X
O
O
R C O CR
O R C OR'
O R C NH2(R)
羧酸衍生物
酰卤 酸酐 酯 酰胺
2.1 形成酰卤（下册，第13.6节）
共轭给电子作用小。
COOH
OH
对位
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
Ref. 苯甲酸的pka 4.20
应用：利用羧酸的酸性分离和纯化化合物
混合物
R CO2H +
非酸性化合物
OH 有机溶剂萃取
水相 有机相
H+ R CO2