《高等数学》10第十章-羧酸及其衍生物课件.ppt

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1、Zhe Jiang Normal University -COOH-COOH食醋,食用油;高级脂肪酸甘油酯,肥皂食醋,食用油;高级脂肪酸甘油酯,肥皂Zhe Jiang Normal University自然界中的羧酸自然界中的羧酸HOOHOHCOOH胆酸(Cholic acid)Zhe Jiang Normal UniversityC C(CH2)7COOHCH3(CH2)7HH油酸(Oleic acid)主要用于化学工业中主要用于化学工业中,做乳化剂做乳化剂,润滑剂润滑剂花生油中所含的油酸具有特殊作用!花生油中所含的油酸具有特殊作用!油酸油酸可降低血液总胆固醇和有害胆固醇,却不可降低血液总胆

2、固醇和有害胆固醇,却不会降低有益胆固醇。营养学界把油酸称为会降低有益胆固醇。营养学界把油酸称为“安全脂肪酸安全脂肪酸”,油酸的含量,是评定食,油酸的含量,是评定食用油品质的重要标志。用油品质的重要标志。Zhe Jiang Normal University亚油酸具有独特的亚油酸具有独特的的能力,能够协助的能力,能够协助氧的传输,提高人体耐缺氧和抗疲劳能力。氧的传输,提高人体耐缺氧和抗疲劳能力。用途:亚油酸还可以用于化妆品,作为营养性助用途:亚油酸还可以用于化妆品,作为营养性助剂,加速皮肤细胞的更新,去除皮肤表面的黑色素剂,加速皮肤细胞的更新,去除皮肤表面的黑色素颗粒,美白皮肤。还具有保湿、抗过

3、敏、调理作用颗粒,美白皮肤。还具有保湿、抗过敏、调理作用 肥皂配方中加入亚油酸可防浴后昆虫叮咬肥皂配方中加入亚油酸可防浴后昆虫叮咬 CCCH2CH3(CH2)4HHCC(CH2)7COOHHH亚油酸(Linoleic acid)Zhe Jiang Normal UniversityR-C-OH-COOH 羧基(官能团)羧基(官能团)llOZhe Jiang Normal UniversityA.A.据烃基据烃基不同分为不同分为脂肪酸脂肪酸饱和的饱和的不饱和的不饱和的脂环酸脂环酸芳香酸芳香酸CH3-CH-CH2CH2COOHlCH3CH3-C=C-CH2-COOHllC2H5H3CCH2COOH

4、COOHCH2CH2COOHCOOHBr一、分类和命名一、分类和命名(一)分类:(一)分类:Zhe Jiang Normal UniversityB.B.据羧基的数目分为:据羧基的数目分为:一元酸:一元酸:二元酸:二元酸:多元酸:多元酸:CH3CH-COOHlCH3 HOOC-COOHHOOCCH2-C-CH2COOHllOHCOOHHOOC-CH-CH-COOHllCH3CH2CH3柠檬酸柠檬酸Zhe Jiang Normal University(二)命名:二)命名:系统命名系统命名:将相应的烃名改为某酸,羧基始终编为将相应的烃名改为某酸,羧基始终编为1 1号号 ;主链含烯键主链含烯键(须

5、标明不饱和键的位置须标明不饱和键的位置)某烯酸某烯酸;CC1010 某某碳碳烯酸烯酸注意:羧基直接连接在环上的注意:羧基直接连接在环上的 :脂环烃名甲酸脂环烃名甲酸 脂环酸脂环酸 芳香烃名甲酸芳香烃名甲酸 芳香酸芳香酸Zhe Jiang Normal UniversityHCOOHCH3COOHCH3CH2CH2COOHHOOC-COOHHOOC-CH2-COOHHC-COOHllHC-COOHC=CCOOHHHHOOC蚁酸蚁酸醋酸醋酸酪酸(腐败奶酪味)酪酸(腐败奶酪味)草酸草酸胡萝卜酸胡萝卜酸马来酸马来酸富马酸富马酸肉桂酸肉桂酸3苯基苯基2丙烯酸丙烯酸水杨酸水杨酸邻羟基苯甲酸邻羟基苯甲酸CH

6、2=CH-COOHCOOHOHZhe Jiang Normal University二、物理性质二、物理性质1 1、气味和状态:、气味和状态:一元羧酸一元羧酸 :C C1 1-C-C3 3 刺激性气味液体刺激性气味液体C C4 4-C-C9 9 腐败气味的油状液体腐败气味的油状液体C C1010以上以上 蜡状固体蜡状固体二元羧酸及芳香族羧酸:结晶固体。二元羧酸及芳香族羧酸:结晶固体。Zhe Jiang Normal UniversityC C1 1-C-C4 4 正构羧酸正构羧酸 溶于水(原因?)溶于水(原因?)但随但随CC,溶解度溶解度。3 3、沸点:、沸点:较高(原因?)较高(原因?)比分

7、子量相近的醇的沸点要高:比分子量相近的醇的沸点要高:2 2、溶解度、溶解度:Zhe Jiang Normal University例:例:HCOOHHCOOHCHCH3 3CHCH2 2OHOHMMbpbp()()464646461011017878原因:羧酸分子间形成氢键的强度比醇大。甚至在原因:羧酸分子间形成氢键的强度比醇大。甚至在气态时,甲酸和乙酸都是以双分子缔合形态存在。气态时,甲酸和乙酸都是以双分子缔合形态存在。CHCH3 3-C-CO OO-HO-HH-OH-OO OC-CHC-CH3 3.2CH2CH3 3COOHCOOH缔合:同种分子间发生的不引起化学性质改变的可逆结合。缔合:

8、同种分子间发生的不引起化学性质改变的可逆结合。?Zhe Jiang Normal University三、化学性质三、化学性质 a-Ha-H反应反应 酸性酸性 亲核取代亲核取代 脱羧反应(二元羧酸)脱羧反应(二元羧酸)羰基的还原反应羰基的还原反应既有既有-OH,-OH,又有又有 -C-C-的性质,但又不完全同。的性质,但又不完全同。llOZhe Jiang Normal University1 1、酸性酸性R-CH2-C-OHllOR-CH2-C-OllO-+H+因共轭而稳定,所以酸性较大因共轭而稳定,所以酸性较大酸性强度:酸性强度:无机强酸无机强酸 羧酸羧酸HH2 2COCO3 3 酚酚 水

9、水 醇醇PKa356.3810 15.7 1712R-CH2-C=OlO-Zhe Jiang Normal UniversityRCOOH +MgO(RCOO)2MgRCOOH +NaOHRCOONaRCOOH +NaCO3RCOONaCO2+H2O+H2O2+H2O2羧酸的钠盐、钾盐均溶于水,故可用此法分离提纯羧酸的钠盐、钾盐均溶于水,故可用此法分离提纯羧酸。羧酸。思考题思考题:怎样分离苯甲酸和苯酚怎样分离苯甲酸和苯酚Zhe Jiang Normal University例如:例如:1 1)用化学方法鉴别:用化学方法鉴别:2 2)油品中含有少量的酸性物(环烷甲酸)油品中含有少量的酸性物(环烷

10、甲酸)怎样回收利用?怎样回收利用?RHR-COOHOHCOOHOHCAB溶解不溶ABCAB溶解不溶NaOH NaHCO3Zhe Jiang Normal University影响酸性的因素影响酸性的因素:诱导效应:诱导效应:是分子中原子间相互影响的电子效应。是分子中原子间相互影响的电子效应。以以H-CHH-CH2 2COOHCOOH中中H H为参考标准,若为参考标准,若H H被基团被基团R R取代后取代后酸性增强,称吸电子基;反之,为推电子基团。酸性增强,称吸电子基;反之,为推电子基团。推电子基推电子基(+I)+I):(CH3)3C-(CH3)2CH-CH3CH2-CH3-吸电子基吸电子基(-

11、I)-I):-NR3-NO2-COOH-COORC=O-F-Cl-Br-I -OCH3-OH-C6H5-CH=CH2-H+Zhe Jiang Normal UniversityR R 为推电子基时,酸性减弱。为推电子基时,酸性减弱。吸电子基时,酸性增强。吸电子基时,酸性增强。例如:酸性:HCOOHCH3COOH(CH3)2CH-COOHCl-CH2COOHCH3COOHCH3-CH-COOHCl-CH2CH2COOHlClCH3-COOHCH2-COOHZhe Jiang Normal University2 2、羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成-OH-OH被取代。被取代。R-C-XllOR-

12、C-O-C-RllOllOR-C-ORllOR-C-NH2llO1)1)酰卤的生成(与酰卤的生成(与PClPCl3 3,PCl,PCl5 5,SOCl,SOCl2 2反应)反应)RCOOH+PCl5RC-Cl+POCl3 llO PCl3 SOCl2H3PO3SO2+HClZhe Jiang Normal University2 2)酸酐的生成酸酐的生成 羧酸(羧酸(HCOOHHCOOH除外)在脱水剂除外)在脱水剂P P2 2O O5 5或乙酐或乙酐作用下加热,分子间失水,即得酸酐。作用下加热,分子间失水,即得酸酐。R-COOH+HOOC-RR-C-O-C-RllllOO+H2OP2O5Zhe

13、 Jiang Normal University2RCOOH+2CH3COOHll(CH3C)2Oll(RC)2O蒸出RCOOH+R C-ClllOR-C-O-C-R +HCl llllOO制混合酸酐NOOZhe Jiang Normal University1,4-,1,5-二元酸环状酸酐:(不需脱水剂)不需脱水剂)例:COOHCOOHCOCOOCOOHCOOHCOCOO+H2O+H2O200 200 苯酐苯酐顺酐顺酐五元环五元环Zhe Jiang Normal University3 3)酯的生成酯的生成RCO-OH+H-OR R-COOR+H2O浓硫酸浓硫酸反应可逆,为提高收率常采取?反

14、应可逆,为提高收率常采取?1,2醇RCOONa+CH2ClRCOO-CH2活泼活泼RXRX+NaClZhe Jiang Normal University4 4)酰胺的生成酰胺的生成羧酸与氨或胺(羧酸与氨或胺(11胺,胺,22胺)反应。胺)反应。R-COHllO+NH3R-CONH4llOR-C-NH2llO-+185+H2O铵盐铵盐酰胺酰胺Zhe Jiang Normal University3 3、还原(难还原(难)须用强的还原剂须用强的还原剂LiAlHLiAlH4 4例:CH2=CH-CH2-COOHCH2=CH-CH2-CH2OH LiAlH4 H2O,H+Zhe Jiang Norm

15、al UniversityH-C-OH+CO2CH3-COH+CO2llllOO乙二酸乙二酸HOOC-C-OHllO丙二酸丙二酸HOOC-CH2-COHllO二元酸:羧基位置不同,脱羧、脱水,或同时:二元酸:羧基位置不同,脱羧、脱水,或同时:4 4、二元羧酸受热反应、二元羧酸受热反应Zhe Jiang Normal UniversityCH2COOHCH2COOHOOOCH2CH2COOHCH2COOHOOO+H2O+H2O丁二酸酐丁二酸酐戊二酸酐戊二酸酐丁二酸丁二酸戊二酸戊二酸Zhe Jiang Normal UniversityCH2CH2COOHCH2CH2COOHOCH2CH2CH2C

16、OOHCH2CH2COOHOBa(OH)2Ba(OH)2+H2O+H2O己二酸己二酸庚二酸庚二酸CO2CO2Zhe Jiang Normal University5 5、a-Ha-H的卤代的卤代与醛酮中的与醛酮中的a-Ha-H类似,可以被卤代。但活性类似,可以被卤代。但活性较醛酮的较醛酮的a-H a-H 低低.必须在红磷催化下:必须在红磷催化下:CH3CH2-COH+X2llOCH3-CH-COOH红红P或或PX3lX(Br2,Cl2)(注意:区别于注意:区别于:RCOOH+PX3)Zhe Jiang Normal University羧酸总结:羧酸总结:1 1、沸点比分子量相近的醇高。沸点比

17、分子量相近的醇高。2、酸性酸性:溶于溶于NaOH、NaHCO3(放出CO2).鉴别分离。酸性比较鉴别分离。酸性比较。Zhe Jiang Normal University3 3、羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成RCOOH+CH3-C-OCH3llOH+PCl3(PCl5,SOCl2)HOCH3P2O5R-C-NH2llNH3O(RCO)2ORCOClRCOOHZhe Jiang Normal University5、CH3COOHCl2,红红PPCl3?4、脱羧反应:3、CH2=CH-CH2-COOHCH2=CH-CH2-CH2OHZhe Jiang Normal University第二部分

18、第二部分 羧酸衍生物羧酸衍生物 R-C-llO酰基酰卤酰卤R-C-XllO酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺R-C-OCRRC-ORR-C-NH2llllllOOll(-NHR,-NR2)OOZhe Jiang Normal University一、命名:一、命名:酰卤:酰基名卤素酰卤:酰基名卤素C-ClOZhe Jiang Normal University酸酐:两个酸的名称酐酸酐:两个酸的名称酐CH3-CCH3-COllllOOHC-CHC-COllllllOOCH3-CCH3CH2COllllOO(马来酸酐)(马来酸酐)Zhe Jiang Normal University酯:按照形成它的酸和醇,称为

19、某酸某酯酯:按照形成它的酸和醇,称为某酸某酯 COOC2H5COOCH3COOHCH3COO-邻苯二甲酸甲酯邻苯二甲酸甲酯乙酸苯酯乙酸苯酯Zhe Jiang Normal University酰胺:酰基名胺酰胺:酰基名胺CH3-C-NH2llOCH2=CH-C-NH2llOH-C-N(CH3)2llOCH3-C-NH-C2H5llON,N-N,N-二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺(DMF)(DMF)NH-C-CH3O丙烯酰胺丙烯酰胺N-N-乙基乙酰胺乙基乙酰胺乙酰苯胺乙酰苯胺Zhe Jiang Normal University二、物理性质二、物理性质沸点:酰氯、酸酐、酯的沸点与分子量相近的醛酮相近沸

20、点:酰氯、酸酐、酯的沸点与分子量相近的醛酮相近 酰胺具有较高的熔、沸点(原因)酰胺具有较高的熔、沸点(原因)?分子间氢键及极性分子间氢键及极性Zhe Jiang Normal University比较沸点:比较沸点:CH3-CH2-C-NH2llOCH3-C-NHCH3llOH-C-N(CH3)2llO1)2)CH3C-NH2llOCH3C-OHllOCH3-C-CH3llOCH3CH2CH2OHZhe Jiang Normal University三、化学性质三、化学性质(一)酰基碳上的亲核取代一)酰基碳上的亲核取代亲核加成亲核加成-消除消除R-CL+:NuR-C-Nu+:LllllOO-L

21、=-Cl,-OCR,-NH2,-OR llO:Nu-=H2O,ROH,NH3 离去基离去基(碱性弱的易离去)(碱性弱的易离去)通式:Zhe Jiang Normal University历程历程:(在中性或碱性介质中):(在中性或碱性介质中)R-CL+:NullO-R-C-LllNuO-R-C-Nu+:LllO-慢快体积较大,拥挤,易离体积较大,拥挤,易离去。对比醛酮(只加成)去。对比醛酮(只加成)的的H H、R R)。)。四面体四面体亲核加成亲核加成平面形平面形影响反应速度的因素:影响反应速度的因素:羰基碳上的正电性和空间效应。羰基碳上的正电性和空间效应。离去基团是否易离去。离去基团是否易离

22、去。Zhe Jiang Normal University1 1、水解水解R-C-ClR-C-OCRR-C-ORR-C-NH2llllllllllOOOOO+H-OHRCOOH+HCl2RCOOHRCOO+ROHRCOOH+NH4ClRCOONa+NH3HClNaOH-OHOr H-+很快,小分子量的很快,小分子量的遇空气冒白烟遇空气冒白烟 HClHCl 立即反应立即反应酯酯碱性下水解碱性下水解皂化皂化.不可逆不可逆Zhe Jiang Normal University2 2、醇解醇解R-C-ClR-C-OCRR-C-ORllllllllOOOO R-C-OR+HClR-C-OR+R-COOH

23、 llOllOR-C-OR+ROH llO(酯交换酯交换)(合成酯合成酯)ROH H Or OH+-Zhe Jiang Normal UniversityR-C-ClR-C-OCRR-C-ORllllllllOOOO 3 3、氨解氨解+NH3R-C-NH2llO+NH4ClR-C-NH2llOR-C-NH2llO+RCOONH4或NH2CH3,NH(CH3)2 +ROH反应活性减小反应活性减小Zhe Jiang Normal University(二)酰胺的酸碱性(二)酰胺的酸碱性RNH2OC.NHOOKOHNKOO+酰胺是中性的酰胺是中性的酰亚胺略带酸性酰亚胺略带酸性邻苯二甲酰亚邻苯二甲酰亚

24、胺胺 邻苯二甲酰亚胺钾邻苯二甲酰亚胺钾Zhe Jiang Normal University酯缩合酯缩合克莱森(Claisen)酯缩合CH3-COC2H5+CH2-COC2H5lllHOllO C2H5ONaH+CH3-C-CH2-COC2H5+C2H5-OHllOllO(三)酯缩合反应(三)酯缩合反应乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯Zhe Jiang Normal University1.1.乙酰乙酸乙酯的制备乙酰乙酸乙酯的制备克莱森克莱森(Claisen)酯缩合)酯缩合具有具有-活泼氢的酯,在碱的作用下活泼氢的酯,在碱的作用下,两分子酯相两分子酯相互作用,生成互作用,生成-羰基酯羰基酯,同时失去一

25、分子醇的反同时失去一分子醇的反应。应。RCH2C-OC2H5 +H-CHCOC2H5OOOORCH2C-CHCOC2H5RR1 C2H5ONa2 HOAcZhe Jiang Normal University反应机理:反应机理:CH2C=OOC2H5HC2H5O+CH2C=OOC2H5CH2C=OOC2H5C2H5OH+CH3C=OOC2H5CH2C=OOC2H5CH3COOC2H5CH2C=OOC2H5C=OCH2C=OCH3OC2H5+C2H5OC=OCH2C=OCH3OC2H5+C2H5OC=OCHC=OCH3OC2H5C=OCHC=OCH3OC2H5CH3COOHC=OCH2C=OCH

26、3OC2H5Zhe Jiang Normal University实验发现乙酰乙酸乙酯具有下列性质:实验发现乙酰乙酸乙酯具有下列性质:可与可与HCN,NaHSOHCN,NaHSO3 3,有有-C-llO说明说明可使溴水褪可使溴水褪色色可与可与NaNa反应放出反应放出H H2 2使使FeClFeCl3 3溶液显紫色溶液显紫色-OHC=CC=C-OHZhe Jiang Normal University 第十一章第十一章 取代酸取代酸(自学)(自学)Zhe Jiang Normal University羟基酸羟基酸醇酸(脂肪族)醇酸(脂肪族)酚酸(芳香族)酚酸(芳香族)羰基酸羰基酸醛酸醛酸酮酸酮酸

27、卤代酸卤代酸氨基酸氨基酸取代酸取代酸 羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或子团取代后羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或子团取代后形成的化合物称为形成的化合物称为取代酸取代酸。取代酸有取代酸有卤代酸、羟基酸、氨基酸、羰基酸卤代酸、羟基酸、氨基酸、羰基酸等,分子中等,分子中含有羰基,又含有羧基的化合物称为羰基酸,如丙酮酸、含有羰基,又含有羧基的化合物称为羰基酸,如丙酮酸、3-3-丁酮酸等。丁酮酸等。Zhe Jiang Normal University11.1.1 羟基酸的分类和命名羟基酸的分类和命名1)分类分类:羟基酸分为醇酸和酚酸两类。羟基与脂肪族或脂环族羧酸中的烃基相连醇酸 羟基与芳香族羧

28、酸中的苯环相连 酚酸 醇酸按羟基所在位置分为:醇酸、醇酸、醇酸2)命名)命名:1.以羧酸为母体,以羟基为取代基。以羧酸为母体,以羟基为取代基。2.选择含选择含-COOH和和-OH的最长链为主链。的最长链为主链。3.编号从编号从-COOH端开始,习惯上用端开始,习惯上用-、-、-、-等等 表示表示-OH位置。位置。第一节第一节 羟基酸羟基酸Zhe Jiang Normal UniversityCH3CH COOHOHHO CH2CHCH2COOH HOCH2COOHCOOH2-羟基丙酸或-羟基丙酸(乳酸,lactic acid)3-羟基丙酸羟基丁二酸(苹果酸,malic acid)或-羟基丙酸3

29、-羟基羧酸(羟基羧酸(-羟基羧酸)羟基羧酸)C H3C H C H2C O O HO HC H2C H2C H2C H2C O O HO H5-羟基羧酸(羟基羧酸(-羟基羧酸)羟基羧酸)C H3C H C H2C O O HO HC H2C H2C H2C H2C O O HO HZhe Jiang Normal University11.1.2 羟基酸的性质羟基酸的性质1、物理性质、物理性质 分子中同时存在羟基和羧基,羟基和羧基都是亲水分子中同时存在羟基和羧基,羟基和羧基都是亲水基,醇酸在水中的基,醇酸在水中的溶解度溶解度一般都很大,一般都很大,熔点熔点也比相应的羧也比相应的羧酸高。酸高。羟

30、基和羧基都能形成羟基和羧基都能形成氢键氢键,多为,多为粘稠状液体或结晶固粘稠状液体或结晶固体。体。许多羟基酸具有许多羟基酸具有旋光性旋光性。Zhe Jiang Normal University取代酸的酸性与分子的结构有关。取代酸的酸性与分子的结构有关。任何能使羧酸负离子稳定的因素都能使酸性增强。任何能使羧酸负离子稳定的因素都能使酸性增强。醇酸:醇酸:CH3CHCOOHOHCH2CH2COOHOHpKa3.874.512、化学性质、化学性质(1)酸性酸性酚酸酚酸 COOH COOHOH COOHOH COOHOHpKa 4.17 3.0 4.12 4.54Zhe Jiang Normal Un

31、iversitya、邻位效应:邻位效应:一般来说,不论是钝化基团还是活化一般来说,不论是钝化基团还是活化基团(氨基除外)在邻位时,都能使苯甲酸的酸性基团(氨基除外)在邻位时,都能使苯甲酸的酸性增强。这种特殊影响叫邻位效应。增强。这种特殊影响叫邻位效应。b、邻位羟基上的邻位羟基上的H可与羧基中的可与羧基中的O形成分子内氢键,形成分子内氢键,从而增强了羧基中从而增强了羧基中O-H键的极性,使键的极性,使H较易离解,较易离解,同时也使形成的负离子更加稳定,所以,酸性增强。同时也使形成的负离子更加稳定,所以,酸性增强。HOOCHOOCHOOH+Zhe Jiang Normal Universityc、

32、当羟基处在间位时,主要是羟基的吸电子当羟基处在间位时,主要是羟基的吸电子诱导效应起作用,但因为间隔了三个碳原子,诱导效应起作用,但因为间隔了三个碳原子,影响大大减弱,所以,间羟基苯甲酸的酸性影响大大减弱,所以,间羟基苯甲酸的酸性只比苯甲酸稍强。只比苯甲酸稍强。d、当羟基处在对位时,由于羟基与羧基间当羟基处在对位时,由于羟基与羧基间隔太远,隔太远,-I作用很弱,这时主要是供电子的作用很弱,这时主要是供电子的共轭效应起作用,所以,酸性减弱。共轭效应起作用,所以,酸性减弱。Zhe Jiang Normal University(2)脱水和脱羧反应脱水和脱羧反应 OCH3CHC-OHOHO-CCHCH

33、3O H-H2OOHOOOCH3H3CO-羟基丙酸丙交酯A)A)-醇酸脱水醇酸脱水-交酯交酯 B)B)-醇酸脱水醇酸脱水-,-,-不饱和酸不饱和酸CH3CH CHCOOHHOH-H2OCH3CH=CHCOOHZhe Jiang Normal UniversityC)C)-醇酸醇酸和和-醇酸脱水醇酸脱水-五元或六元环内酯五元或六元环内酯-H2OCH2-CH2-C=OCH2-O-H OHOO-丁内酯(1,4-丁内酯)-羟基丁酸-H2OCH2CH2CH2C=OCH2-O-HOHOO-羟基戊酸-戊内酯(1,5-戊内酯)内酯交酯内酯交酯也具有一般酯的性质,也可以发生水解、氨也具有一般酯的性质,也可以发生

34、水解、氨解、醇解等反应。解、醇解等反应。H3COOCH3CHCH2CH2COOCH3CHCH2CH2COCH3CH3CHCH2CH2CNH2H2O/OHOHCH3OHOHONH3OHOZhe Jiang Normal UniversityH2OOOCH3CCOOHOHCH3CHCOOHOHCH3CCOOHOH -羟基酸中的羟基比醇中羟基易氧化。羟基酸中的羟基比醇中羟基易氧化。Tollen试剂与醇试剂与醇不反应,但能把不反应,但能把-羟基酸氧化为羟基酸氧化为-羰基酸。羰基酸。银镜反应(3)-羟基酸的氧化反应羟基酸的氧化反应(4)-羟基酸的分解反应羟基酸的分解反应+HCOOHCH3CHOOHCH3

35、CHCOOHH2SO4稀Zhe Jiang Normal University11.1.3 羟基酸的重要化合物羟基酸的重要化合物乳酸:乳酸:存在:酸牛奶(外消旋)、蔗糖发存在:酸牛奶(外消旋)、蔗糖发酵(左旋)、肌肉中(右旋)。酵(左旋)、肌肉中(右旋)。用途:具有很强的吸湿性;工业上用途:具有很强的吸湿性;工业上作除钙剂(钙盐不溶于水);食品作除钙剂(钙盐不溶于水);食品工业中作增酸剂;钙盐可补钙。工业中作增酸剂;钙盐可补钙。苹果酸(苹果酸(-羟基酸)羟基酸)存在:未成熟的果实内;植物的叶存在:未成熟的果实内;植物的叶子中;自然界中存在的是左旋体。子中;自然界中存在的是左旋体。用途:制药和食

36、品工业。用途:制药和食品工业。H3CHCOHCOOHH2CHCHOCOOHCOOH乳酸结构乳酸结构苹果酸结构苹果酸结构Zhe Jiang Normal University酒石酸酒石酸 存在:多种水果中;或以盐的存在:多种水果中;或以盐的形式存在于水果中。形式存在于水果中。用途:可用作酸味剂,其锑钾用途:可用作酸味剂,其锑钾盐有抗血吸虫作用。盐有抗血吸虫作用。CHHCHOCOOHCOOHHO 柠檬酸柠檬酸 存在:多种植物的果实中;动存在:多种植物的果实中;动物组织与体液中,为无色晶体。物组织与体液中,为无色晶体。用途:用途:食品工业的调味品(有食品工业的调味品(有酸味),也用于制药业。酸味),

37、也用于制药业。CHCHOCOOHCOOHHOH2CCOOH酒石酸结构酒石酸结构柠檬酸结构柠檬酸结构Zhe Jiang Normal University第二节第二节 羰基酸羰基酸1)分类)分类1.选择含羰基和羧基的最长碳链作主链,叫作选择含羰基和羧基的最长碳链作主链,叫作某醛酸某醛酸 或或某酮酸某酮酸2.酮酸需注明羰基的位置酮酸需注明羰基的位置3.亦可用酰基取代酸来命名,醛基以亦可用酰基取代酸来命名,醛基以“甲酰基甲酰基”表示,表示,称为称为某酰某酸某酰某酸分子中同时含有羰基和羧基的化合物称为羰基酸。分子中同时含有羰基和羧基的化合物称为羰基酸。羰基酸分为羰基酸分为醛酸醛酸和和酮酸酮酸。酮酸根据

38、羰基和羧基的相对位置酮酸根据羰基和羧基的相对位置 -酮酸、酮酸、-酮酸、酮酸、-酮酸酮酸2)命名)命名12.2.1、羰基酸的分类和命名、羰基酸的分类和命名Zhe Jiang Normal University丙醛酸或丙醛酸或3-氧丙酸氧丙酸(甲酰乙酸)(甲酰乙酸)丁二酮酸丁二酮酸(草酰乙酸)(草酰乙酸)H-C-CH2-COOHOHOOC-C-CH2-COOHOCH3CCOOHOCH3CCH2COOHO丙酮酸丙酮酸-丁酮酸丁酮酸 (乙酰乙酸)(乙酰乙酸)Zhe Jiang Normal University1.脱羧反应脱羧反应CH3-C-CH2-COOHO H-C-CH2-COOHO+CO2生物

39、体内的生物体内的-酮酸和酮酸和-酮酸在酶的催化下也能发生类酮酸在酶的催化下也能发生类似的脱羧反应:似的脱羧反应:COOH-C-CH2-COOHO H-C-CH2-COOHO+CO2酶酶草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸和和-酮酸均可脱羧,但酮酸均可脱羧,但-酮酸比酮酸比-酮酸更容易酮酸更容易脱羧,如乙酰乙酸在室温下就发生脱羧,生成丙酮:脱羧,如乙酰乙酸在室温下就发生脱羧,生成丙酮:12.2.2、酮酸的化学性质、酮酸的化学性质Zhe Jiang Normal University11.2.3 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯1.1.乙酰乙酸乙酯的制备乙酰乙酸乙酯的制备克莱森克莱森(Claisen)酯缩合)酯缩

40、合具有具有-活泼氢的酯,在碱的作用下活泼氢的酯,在碱的作用下,两分子酯相两分子酯相互作用,生成互作用,生成-羰基酯羰基酯,同时失去一分子醇的反同时失去一分子醇的反应。应。RCH2C-OC2H5 +H-CHCOC2H5OOOORCH2C-CHCOC2H5RR1 C2H5ONa2 HOAcZhe Jiang Normal University反应机理:反应机理:CH2C=OOC2H5HC2H5O+CH2C=OOC2H5CH2C=OOC2H5C2H5OH+CH3C=OOC2H5CH2C=OOC2H5CH3COOC2H5CH2C=OOC2H5C=OCH2C=OCH3OC2H5+C2H5OC=OCH2C

41、=OCH3OC2H5+C2H5OC=OCHC=OCH3OC2H5C=OCHC=OCH3OC2H5CH3COOHC=OCH2C=OCH3OC2H5Zhe Jiang Normal University2.互变异构现象互变异构现象乙酰乙酸乙酯具有如下特性:乙酰乙酸乙酯具有如下特性:具有具有酮酮的典型反应的典型反应与与FeCl3水溶液显色水溶液显色;使;使溴水褪色溴水褪色;与;与金属钠作用放出氢气金属钠作用放出氢气-具有具有烯醇式烯醇式结构结构原因:原因:乙酰乙酸乙酯可发生互变异构(烯醇式和酮式互变)乙酰乙酸乙酯可发生互变异构(烯醇式和酮式互变)乙酰乙酸乙酯烯醇式稳定的原因:乙酰乙酸乙酯烯醇式稳定的

42、原因:亚甲基上的氢活性增强;亚甲基上的氢活性增强;分子内氢键的形成;分子内氢键的形成;共轭体系的延伸。共轭体系的延伸。Zhe Jiang Normal University 乙酰乙酸乙酯与其烯醇式异构体组成一个互变平衡体系。乙酰乙酸乙酯与其烯醇式异构体组成一个互变平衡体系。在室温下,互变速度极快,不能分离。在室温下,互变速度极快,不能分离。这种同分异构体间以一定比例平衡存在,并能相互转这种同分异构体间以一定比例平衡存在,并能相互转化的现象叫做化的现象叫做互变异构现象互变异构现象。CH3COCH2COC2H5OCH3CCHCOC2H5OOH酮式(92.5%)烯醇式(7.5%)Zhe Jiang

43、Normal UniversityCH3CCHCOOHOC2H5CH3COCH3CH3CCH2OH0.00025%CH3COCH2COC2H5OCH3CCHCOC2H5OOH酮式(92.5%)烯醇式(7.5%)酸性酸性由于形成分子内氢键,由于形成分子内氢键,沸点低,水溶性差。沸点低,水溶性差。Zhe Jiang Normal University 这是一个亲核取代反应,主要生成烃基化和酰基化产物。这是一个亲核取代反应,主要生成烃基化和酰基化产物。-酮酸酯酮酸酯-碳原子上的两个氢原子均可被烃基取代。碳原子上的两个氢原子均可被烃基取代。C=OCHC=OCH3OC2H5RC2H5ONaRXC=OCC

44、=OCH3OC2H5RR(3)取代反应取代反应C=OCH2C=OCH3OC2H5C2H5ONaC=OCH C=OCH3OC2H5Na+C=OCHC=OCH3OC2H5Na+RXC=OCHC=OCH3OC2H5RRCOXC=OCHC=OCH3OC2H5R CO=Zhe Jiang Normal UniversityCH3C-CH-COC2H5OOCOCH3CH3CCHCOC2H5OOCH3CCHCOC2H5OOCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3COCCH3O OCH3COOC2H5C2H5ONa-C2H5OHNa+CH3INaH-H2Na+CH3COClCH3CCH2COC2H5OOCH3C-CH-COC2H5OOCH3

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