有机化学羧酸和酯分析课件.ppt

1、第三节第三节 羧酸羧酸 酯酯第三章第三章 烃的含氧衍生物烃的含氧衍生物第一课时第一课时 1 1、乙酸结构、乙酸结构分子式分子式结构式结构式结构简式结构简式官能团官能团C C2 2H H4 4O O2 2H O | H C C O H | H CHCH3 3COOHCOOH羧基羧基：C COHOH（或（或COOHCOOH）O O一、乙酸一、乙酸（醋酸、冰醋酸、冰乙酸）（醋酸、冰醋酸、冰乙酸）2 2、物理性质、物理性质常温下为无色液体常温下为无色液体强烈刺激性气味、易挥发强烈刺激性气味、易挥发易溶于水、酒精易溶于水、酒精气味气味 ：色色 态态 ：溶解性：溶解性：熔沸点：熔沸点：熔点：熔点：16.6

2、，易结成冰一样的晶，易结成冰一样的晶体。（体。（冰醋酸冰醋酸由此得名）沸点：由此得名）沸点：117.9 3 3、化学性质：、化学性质：（1）弱酸性）弱酸性【思考思考】如何证明乙酸是弱酸？】如何证明乙酸是弱酸？等浓度的盐酸和乙酸比较等浓度的盐酸和乙酸比较PH测定测定CH3COONa的的PH等等【思考思考】 前面我们学习了苯酚也有弱酸性，那前面我们学习了苯酚也有弱酸性，那乙酸、碳乙酸、碳酸、苯酚的酸性谁强呢酸、苯酚的酸性谁强呢? ，能否自己，能否自己设计出实验方案来设计出实验方案来证明它们三者酸性强弱证明它们三者酸性强弱? 双孔A B C D E F 科科学学探探究究碳酸钠固体碳酸钠固体乙酸溶液乙

3、酸溶液苯酚钠溶液苯酚钠溶液酸性：酸性：Na2CO3+2CH3COOH 2CH3COONa+CO2+H2O乙酸乙酸 碳酸碳酸 苯酚苯酚2CH3COOH + CaCO3 = (CH3COO)2Ca +H2O+CO22CH3COOH + Mg = (CH3COO)2Mg+H22CH3COOH + Mg(OH)2 = (CH3COO)2Mg+ 2H2O2CH3COOH+Na2O=2CH3COONa+H2OCH3COOH CH3COO+H+石蕊试液变红等石蕊试液变红等（2）乙酸的酯化反应）乙酸的酯化反应 沸石沸石 无水乙醇无水乙醇 3体积体积 浓硫酸浓硫酸 2体积体积 冰乙酸冰乙酸 2体积体积 饱和的饱

4、和的Na2CO3溶液溶液CH3COOHCH3COO+HOCH2CH3CH2CH3+H2O浓硫 酸现象现象:饱和碳酸钠溶液的液面上有透明的油饱和碳酸钠溶液的液面上有透明的油状液体，并可闻到香味。状液体，并可闻到香味。实验要点：实验要点：1.沸石的作用：沸石的作用：防暴沸防暴沸2.加药品的顺序加药品的顺序：（沸石）乙醇、浓硫酸、乙酸：（沸石）乙醇、浓硫酸、乙酸3.加热的目的：加热的目的：5.导气管的作用：导气管的作用：导气管的位置：导气管的位置：导气、冷凝导气、冷凝伸到饱和碳酸钠溶液液面上伸到饱和碳酸钠溶液液面上CH3COOHCH3COO+HOCH2CH3CH2CH3+H2O浓硫 酸提高反应速率、

5、让乙酸乙酯挥发，提高其产率提高反应速率、让乙酸乙酯挥发，提高其产率4.浓硫酸的作用：浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂催化剂、吸水剂6.饱和饱和Na2CO3溶液的作用：溶液的作用： 中和乙酸中和乙酸 溶解乙醇。溶解乙醇。 降低酯在水中的溶解度，以便使酯分层析出。降低酯在水中的溶解度，以便使酯分层析出。为什么不用为什么不用NaOH溶液？溶液？思考：酯化反应是可逆反应，小结该实验中是思考：酯化反应是可逆反应，小结该实验中是如何提高乙酸乙酯产率的？如何提高乙酸乙酯产率的？加热加热使用浓硫酸使用浓硫酸无水乙醇、冰醋酸无水乙醇、冰醋酸CH3COOHCH3COO+HOCH2CH3CH2CH3+H2O浓硫 酸思考

6、：在酯化反应中，生成物水中的氧原子是由乙酸在酯化反应中，生成物水中的氧原子是由乙酸的羟基提供，还是由乙醇的羟基提供？的羟基提供，还是由乙醇的羟基提供？可能一可能一可能二可能二CH3COOHCH3COO+HOCH2CH3CH2CH3+H2O浓硫 酸CH3COOHCH3COO+HOCH2CH3CH2CH3+H2O浓硫 酸如何证明？如何证明？同位素原子示踪法同位素原子示踪法CH3COOH+H18OCH2 CH3浓硫酸+H2OCH3CO18OCH2 CH3CH3COOHCH3COO+HOCH2CH3CH2CH3+H2O浓硫 酸 a a反应机理：反应机理：酸脱羟基醇脱氢酸脱羟基醇脱氢 b b酯化反应酯化

7、反应可看作是取代反应，也可看作可看作是取代反应，也可看作是分子间脱水的反应是分子间脱水的反应。 4、乙酸工业制法：、乙酸工业制法：（1）发酵法：）发酵法：（2）乙烯氧化法：）乙烯氧化法：淀粉淀粉C6H12O6 C2H5OH CH3CHO CH3COOH氧化氧化发酵发酵氧化氧化2CH =CH +O 2CH CHO 催化剂加热加压二、羧酸：二、羧酸： 1 1、定义：、定义：由烃基和羧基相连组成的有机物。由烃基和羧基相连组成的有机物。2 2、羧酸的分类、羧酸的分类（1 1）按与羧基相连的）按与羧基相连的烃基烃基的不同的不同脂肪酸脂肪酸芳香酸芳香酸CHCH3 3COOHCOOH（C C1717H H3

8、535COOHCOOH）苯甲酸苯甲酸（C C6 6H H5 5COOHCOOH）硬脂酸硬脂酸R-COOH软脂酸软脂酸 （C C1515H H3131COOHCOOH）油酸油酸（C C1717H H3333COOHCOOH）高级脂高级脂肪酸肪酸（2 2）按羧基数目）按羧基数目一元羧酸一元羧酸二元羧酸二元羧酸多元羧酸多元羧酸乙二酸（乙二酸（HOOC-COOHHOOC-COOH）饱和羧酸、饱和羧酸、不饱和羧酸不饱和羧酸（3 3）按烃基饱和程度）按烃基饱和程度3 3、通式、通式( (饱和一元羧酸饱和一元羧酸) ) ：C Cn nH H2 2n nO O2 2 或或 C Cn nH H2 2n n+1+

9、1COOHCOOH CHCOOHCH2COOHCH2COOH油酸（油酸（C C1717H H3333COOHCOOH）3、物理性质、物理性质羧酸的沸点比相应的醇的沸点高羧酸的沸点比相应的醇的沸点高低级羧酸溶于水的能力好低级羧酸溶于水的能力好4、化学性质、化学性质（1）弱酸性）弱酸性有机羧酸是弱酸有机羧酸是弱酸醇、酚、羧酸中羟基的比较醇、酚、羧酸中羟基的比较代代表表物物结构简结构简式式羟羟基基氢氢的的活活泼泼性性酸性酸性与钠与钠反应反应与与NaOHNaOH的反的反应应与与NaNa2 2COCO3 3的反的反应应与与NaHCONaHCO3 3的反的反应应乙乙醇醇CHCH3 3CHCH2 2OHOH

10、苯苯酚酚C C6 6H H5 5OHOH乙乙酸酸CHCH3 3COOHCOOH比碳比碳酸弱酸弱比碳比碳酸强酸强，不，不产生产生COCO2，产，产生生COCO2 2，产产生生CO2增增 强强中性中性COOHHO CH2OHCOONaHO CH2OHCOONaNaO CH2OHCOONaNaO CH2ONa(1)(5)(2)(4)(3)(1) (2) (3) (4) (5) 要实现下列各步骤，需要什么试剂？要实现下列各步骤，需要什么试剂？NaHCO3NaOH或或Na2CO3NaCO2HCl （2）酯化反应）酯化反应定义：酸与醇反应，生成酯和水定义：酸与醇反应，生成酯和水注意：酯化反应是取代反应注意

11、：酯化反应是取代反应酸和醇也可以发生卤代反应酸和醇也可以发生卤代反应无机含氧酸也可酯化无机含氧酸也可酯化酸和酚之间也可酯化酸和酚之间也可酯化酸和醇发生的反应一定是酯化反应？ HOOC- -COOH+HOCH2CH2OH 思考：乙二酸和乙二醇按等物质的量发思考：乙二酸和乙二醇按等物质的量发生酯化且生成生酯化且生成2分子水的化学方程式？分子水的化学方程式？浓浓H H2 2SOSO4 4CCOCH2CH2OOO+ 2H2O 环乙二酸乙二酯环乙二酸乙二酯思考：乙二酸和乙二醇发生酯化，有哪些产物？思考：乙二酸和乙二醇发生酯化，有哪些产物？酯化反应生成的酯的类型：酯化反应生成的酯的类型：1、链状酯、链状酯

12、一元羧酸和一元醇/酚一元羧酸（无机含氧酸）和多元醇/酚多元羧酸和一元醇/酚 HOOC- -COOH+HOCH2CH2OH 2、环状酯、环状酯多元羧酸和多元醇羟基酸分子之间脱水成酯羟基酸分子内部脱水成酯(内交酯）3、高分子酯、高分子酯二元醇和二元羧酸缩聚羟基酸缩聚几种重要的羧酸几种重要的羧酸 除除乙酸乙酸外的其它酸：外的其它酸：（1）甲酸：）甲酸：HCOOH（2）苯甲酸：）苯甲酸：C6H5-COOH（3）乙二酸：）乙二酸：HOOC-COOH (4)高级脂肪酸高级脂肪酸三、几种常见的羧酸三、几种常见的羧酸1 1、甲酸、甲酸(HCOOH)(HCOOH) 俗称俗称蚁酸蚁酸有刺激性气味，有腐蚀性，能与水

13、、乙醚、有刺激性气味，有腐蚀性，能与水、乙醚、乙醇、甘油以任意比例互溶乙醇、甘油以任意比例互溶 HCOHO HCOHO HCORO HCONaO有有酸性酸性 (3)有有还原性还原性（银镜反应，与新制（银镜反应，与新制Cu(OH)2反应）反应） 能发生能发生酯化反应酯化反应甲酸甲酸的化学性质的化学性质 用一种试剂鉴别：乙醇、乙醛、乙酸、甲酸用一种试剂鉴别：乙醇、乙醛、乙酸、甲酸 结构特点结构特点：既有：既有羧基羧基又有又有醛基醛基2 2、乙二酸、乙二酸 HOOC- -COOH+2CH3CH2OH(乙二酸二乙酯乙二酸二乙酯)酸性酸性强于乙酸强于乙酸酯化反应酯化反应 HOOCCOOH(俗名：俗名：草

14、酸草酸)CH3CH2OOCCOOCH2CH3+2H2O 无色透明晶体，能溶于乙醇、水，通常会形无色透明晶体，能溶于乙醇、水，通常会形成结晶水合物。草酸钙难溶于水成结晶水合物。草酸钙难溶于水浓浓H H2 2SOSO4 4受热易分解受热易分解 H2C2O4H2O+CO+CO22KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2使高锰酸钾褪色使高锰酸钾褪色 3、苯甲酸、苯甲酸 C6H5COOH (安息香酸安息香酸)白色固体，微溶于水。白色固体，微溶于水。【酸性【酸性】 HOOC-COOH HCOOH C6H5COOH CH3COOH 。COOH其钠盐常用作防腐剂其

15、钠盐常用作防腐剂 羧酸酸性一般规律：烃基中烃基中C越多，则酸性弱；越多，则酸性弱；-COOH越多，酸性越强越多，酸性越强4、高级脂肪酸、高级脂肪酸由于烃基中由于烃基中C原子数目多，酸性极弱，难溶于水原子数目多，酸性极弱，难溶于水硬脂酸（硬脂酸（C C1717H H3535COOHCOOH）软脂酸（软脂酸（C C1515H H3131COOHCOOH）油酸（油酸（C C1717H H3333COOHCOOH）如何证明硬脂酸是一种弱酸？如何证明硬脂酸是一种弱酸？自然界中的有机酸自然界中的有机酸资料卡片资料卡片蚁酸蚁酸( (甲酸甲酸) )HCOOH柠檬酸柠檬酸HOCCOOHCH2COOHCH2COO

16、H未成熟的未成熟的梅子梅子、李子李子、杏子杏子等水果中等水果中, ,含有含有草酸草酸、安息安息香酸香酸等成分等成分 草酸草酸（乙二酸）（乙二酸）COOHCOOH安息香酸安息香酸（苯甲酸）（苯甲酸）COOH1、定义：、定义：2、通式：、通式： 羧酸（无机酸）与醇反应生成的一类化合物羧酸（无机酸）与醇反应生成的一类化合物羧酸酯的结构简式或一般通式羧酸酯的结构简式或一般通式:RCOOR ORC-O-R酯的同分异构体酯的同分异构体 CnH2nO2四、酯四、酯羧酸、羟基醛、羟基酮、醚醛、醚酮、烯二醇、环醚醇羧酸、羟基醛、羟基酮、醚醛、醚酮、烯二醇、环醚醇写出分子式为写出分子式为C8H8O2属于芳香羧属于

17、芳香羧酸和芳香类酯的所有同分异构体酸和芳香类酯的所有同分异构体练习练习4种和种和6种种写出写出C4H8O2的下列各种同分异构体的结构简式的下列各种同分异构体的结构简式羧酸、羟基醛、羟基酮、醚醛、醚酮羧酸、羟基醛、羟基酮、醚醛、醚酮 （1） HCOOCH2CH3 （2）CH3CH2ONO2 （3）CH3CH2NO2 （4）CH3OOCCH2CH3 （5）C17H35COOC2H5 （6）C2H5OOC-COOC2H5硝酸乙酯硝酸乙酯 +H2OCH2CH2OOCCOOCH3CH32CCOCH2CH2OOO甲酸乙酯甲酸乙酯 硝基乙烷硝基乙烷 丙酸甲酯丙酸甲酯 硬脂酸乙酯硬脂酸乙酯 乙二酸二乙酯乙二酸

18、二乙酯 环乙二酸乙二酯环乙二酸乙二酯 二乙酸乙二酯二乙酸乙二酯 3、命名、命名:某酸某酯某酸某酯(根据酸和醇的名称来命名根据酸和醇的名称来命名)根据酸的不同分为：有机酸酯和无机酸酯。根据酸的不同分为：有机酸酯和无机酸酯。根据羧酸分子中羧基的数目分为：一元酸根据羧酸分子中羧基的数目分为：一元酸酯、二元酸酯、多元酸酯。酯、二元酸酯、多元酸酯。4、分类、分类5、酯的物理性质、酯的物理性质 低级酯有香味，低级酯有香味，密度比水小密度比水小，不溶于不溶于水水，易溶有机溶剂，可作溶剂。，易溶有机溶剂，可作溶剂。6 6、酯的化学性质、酯的化学性质乙酸乙酯乙酸乙酯（1 1）、乙酸乙酯的分子组成和结构）、乙酸乙

19、酯的分子组成和结构结构简式：结构简式：CH3COOCH2CH3 化学式：化学式：C4H8O2乙酸乙酯（乙酸乙酯（C C4 4H H8 8O O2 2）的核磁共振氢谱图）的核磁共振氢谱图吸收强度4 3 2 1 0乙酸乙酯的乙酸乙酯的核磁共振氢核磁共振氢谱图应怎样谱图应怎样表现表现? OCH3C-OH + H-OC2H5= OCH3C-O-C2H5 +H2O= 浓浓H2SO4 （2 2）、乙酸乙酯的水解）、乙酸乙酯的水解 OCH3C-O-C2H5 +HOH= 稀稀H2SO4 OCH3C-OH + C2H5OH= OCH3C-O-C2H5 +HOH=NaOH OCH3C-OH + C2H5OH= O

20、CH3C-O-C2H5 + NaOH= OCH3C-ONa + C2H5OH=酯在无机酸、碱催化下，均能发生水解反应，其中在酸酯在无机酸、碱催化下，均能发生水解反应，其中在酸性条件下水解是可逆的，在碱性条件下水解是不可逆的。性条件下水解是可逆的，在碱性条件下水解是不可逆的。酯水解的规律：酯水解的规律： 酯酯 + + 水水 无机酸无机酸 酸酸 + + 醇醇/ /酚酚无机碱无机碱酯酯 + + 水水羧酸盐羧酸盐 + + 醇醇/ /酚盐酚盐酯水解的条件：酯水解的条件：水浴加热水浴加热 O O RCOR + HOH R-COH+HOR无机酸无机酸RCOOR+NaOH RCOONa + ROH酯化反应与酯

21、水解反应的比较酯化反应与酯水解反应的比较 酯酯 化化 水水 解解反应关系反应关系催催 化化 剂剂催化剂的催化剂的其他作用其他作用加热方式加热方式反应类型反应类型NaOH中和酯水解生成的中和酯水解生成的CH3COOH，提高酯的水，提高酯的水 解率解率CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O浓浓 硫硫 酸酸稀稀H2SO4或或NaOH吸水，提高吸水，提高CH3COOH与与C2H5OH的转化率的转化率酒精灯火焰加热酒精灯火焰加热热水浴加热热水浴加热酯化反应酯化反应 取代反应取代反应水解反应水解反应取代反应取代反应酯化酯化水解水解自然界中的有机酯自然界中的有机酯丁酸乙酯丁酸乙酯戊酸戊酯

22、戊酸戊酯乙酸异戊酯乙酸异戊酯CH3(CH2)2COOCH2CH3CH3(CH2)3COO(CH2)4CH3 CH3CH3COO(CH2)2CHCH3资料卡片资料卡片练习：某酯完全燃烧，生成等物质的量的CO2和H2O，该酯水解可得羧酸X和醇Y，而羧酸X由醇Y氧化制得，此酯可能是（ ）A.CH3COOCH(CH3) 2B.CH3CH2COOCH2CH=CH2C.(CH3) 2CHCOOCH2CH(CH3) 2D.CH3CH2CH2COOCH2CH(CH3)2C0.1mol的阿司匹林的阿司匹林 ，与足量的氢氧化钠，与足量的氢氧化钠溶液反应，最多消耗氢氧化钠多少？并写出化学方程溶液反应，最多消耗氢氧化

23、钠多少？并写出化学方程式。式。多官能团物质性质分析多官能团物质性质分析【知识迁移】写出下列酸和醇的酯化反应【知识迁移】写出下列酸和醇的酯化反应C2H5ONO2 + H2OCH3COOCH3 + H2OCHCH3 3COOH + HOCHCOOH + HOCH3 3浓浓H2SO4C2H5OH + HONO2浓浓H2SO4硝酸乙酯硝酸乙酯乙酸甲酯乙酸甲酯足量足量浓浓H H2 2SOSO4 4浓浓H H2 2SOSO4 4+H2OCH2CH2OOCCOOCH3CH32CCOCH2CH2OOO+ 2H2O 二乙酸乙二酯二乙酸乙二酯环乙二酸乙二酯环乙二酸乙二酯【例题】今有化合物：【例题】今有化合物： (

24、1)请写出化合物中含氧官能团的名称：请写出化合物中含氧官能团的名称： 。 (2)请判别上述哪些化合物互为同分异构体：请判别上述哪些化合物互为同分异构体： 。 (3)请分别写出鉴别甲、乙、丙化合物的方法。请分别写出鉴别甲、乙、丙化合物的方法。(指明所选试剂指明所选试剂及主要现象即可及主要现象即可) 鉴别甲的方法：鉴别甲的方法： ; 鉴别乙的方法：鉴别乙的方法： ; 鉴别丙的方法：鉴别丙的方法： . (4)请按酸性由强至弱排列甲、乙、丙的顺序：请按酸性由强至弱排列甲、乙、丙的顺序： 。醛基、羟基、羰基、羧基醛基、羟基、羰基、羧基 甲、乙、丙互为同分异构体甲、乙、丙互为同分异构体 与与FeCl3溶液

25、作用显紫色的为甲溶液作用显紫色的为甲 与与Na2CO3溶液作用有气泡生成的为乙溶液作用有气泡生成的为乙 与银氨溶液共热发生银镜反应的是丙与银氨溶液共热发生银镜反应的是丙乙乙 甲甲 丙丙 1.CH3CH2COOCH3 2.C2H5OOCH3.C17H35COOC2H54.CH2=C-COOCH3 CH35.C2H5OOC-COOC2H56. C6H5COOCH2C6H57.C2H5O-NO2 8.C2H5-NO2练习：正确命名下列物质练习：正确命名下列物质 1mol （最大程度）所能反应的钠、氢氧化钠、碳酸氢钠（最大程度）所能反应的钠、氢氧化钠、碳酸氢钠的物质的量之比。的物质的量之比。-CH2OHCOOHOH酸牛奶中含有乳酸，其结构为酸牛奶中含有乳酸，其结构为C，试写出：，试写出：（乳酸跟足量金属钠反应的化学方程式：乳酸跟足量金属钠反应的化学方程式：（乳酸跟少量碳酸钠反应的化学方程式：乳酸跟少量碳酸钠反应的化学方程式：（乳酸在浓硫酸存在下，分子相互反应，乳酸在浓硫酸存在下，分子相互反应，生成链状物质的结构简式为生成链状物质的结构简式为: （乳酸在浓硫酸存在下，分子相互反应，乳酸在浓硫酸存在下，分子相互反应，生成环状物质的结构简式为生成环状物质的结构简式为: 【知识迁移【知识迁移】