羧酸的命名、性質(zhì)和制法

1、羧酸的命名、性質(zhì)和制法 羧酸的分類 一元酸、二元酸 根據(jù)和羧基相連的烴基種類，可分為： 根據(jù)羧基的數(shù)目，可分為：脂肪族羧酸、芳香族羧酸；飽和酸、不飽和酸。羧酸的命名、性質(zhì)和制法 羧酸的俗名 蟻酸 formic acid 醋酸 acetic acid 酪酸 butyric acid 月桂酸 lauric acid羧酸的命名、性質(zhì)和制法肉桂酸 cinnamic acid 軟脂酸(棕櫚酸)palmitic acid 硬脂酸 stearic acid 安息香酸benzoic acid羧酸的命名、性質(zhì)和制法選含有羧基的最長碳鏈為主鏈。 脂肪族羧酸的命名 英文名稱是將相同碳原子數(shù)烴的詞尾-e去掉，加上-o

2、ic acid。4-甲基-2-乙基戊酸 2-ethyl-4-methylpentanoic acid 羧酸的命名、性質(zhì)和制法9-十八碳烯酸(油酸) 9-octadecenoic acid(oleic acid) 5-氯-3-戊烯酸 5-chloro-3-pentenoic acid 3,4-二甲基戊酸 3,4-dimethylpentanoic acid 3-甲基-2-丁烯酸 3-methyl-2-butenoic acid羧酸的命名、性質(zhì)和制法羧酸也常用希臘字母標明位次，與羧基直接相連的碳原子為，其余依此為、等。距羧基最遠的碳原子，在超過10個碳且僅在最后一個碳上有取代基時，可標為位。 -羥

3、基丙酸 -hydroxypropanoic acid -溴十一酸 -bromoundecanoic acid 羧酸的命名、性質(zhì)和制法 芳香族羧酸的命名 鄰羥基苯甲酸(水楊酸) 2-hydroxybenzoic acid(salicylic acid) 對硝基苯甲酸 4-nitrobenzoic acid -萘乙酸 -naphthylacetic acid 3-對氯苯基丁酸 3-(4-chlorophenyl)butanoic acid 羧酸的命名、性質(zhì)和制法物態(tài)：低級脂肪酸，1C3C是液體，具有刺鼻的酸味，中級脂肪酸，4C10C為油狀液體，具有難聞的氣味，高級脂肪酸是蠟狀固體，揮發(fā)性低，無氣味

4、。 沸點：羧酸的沸點比分子量相近的醇高，這是由于羧酸的分子常以兩個氫鍵締合起來形成二聚體。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法熔點：直鏈飽和一元酸的熔點隨碳原子數(shù)增加而升高，但含偶數(shù)個碳原子的比相鄰的兩個含奇數(shù)碳原子的高。 熔點碳原子數(shù)羧酸的命名、性質(zhì)和制法水溶性：羧酸分子中羧基是親水基團，可以和水分子形成氫鍵，烴基是憎水基團。 原因：偶數(shù)個碳的羧酸對稱性高，在晶體中容易排列整齊而排列較緊密。 對稱性高羧酸的命名、性質(zhì)和制法紅外光譜：OH在30002500cm-1有一個強的寬吸收帶，C=O吸收峰17251700cm-1。 丙酸的紅外光譜： OH伸縮振動：中心在3000cm-1附近；C = O伸縮振動：在1

5、720cm-1。 29901720CHCO羧酸的命名、性質(zhì)和制法核磁共振譜：羧基上H的值為10.512。丙酸的核磁共振譜： a.b.c.羧酸的命名、性質(zhì)和制法羧基是由羰基和羥基組合而成的。 由于 p-共軛，使羧基中的羥基氧原子上的電子云向羰基移動，氧氫鍵的電子云更靠近氧原子，增強了氧氫鍵的極性，有利于氫原子的離解，使羧基具有酸性。 sp2雜化p-共軛 羧酸的命名、性質(zhì)和制法羧酸酸性的強弱取決于電離后所形成的羧酸根負離子的相對穩(wěn)定性。 酸性羥基被取代 脫羧反應 -氫的反應 羧酸的主要反應有：羧酸的命名、性質(zhì)和制法 酸性 (1)羧酸的酸性小于無機酸而大于碳酸。 醇、酚、羧酸的鑒別和分離：不溶于水的

6、羧酸既溶于NaOH也溶于NaHCO3；不溶于水的酚能溶于NaOH但不溶于NaHCO3；不溶于水的醇既不溶于NaOH也不溶于NaHCO3。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法(2) 影響羧酸酸性的因素 脂肪族羧酸： 吸電子誘導效應使酸性增強； 供電子誘導效應使酸性減弱；羧基與其他基團共軛時，酸性增強。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法芳香族羧酸： 取代基的誘導效應和共軛效應都有影響，但取代基位于間位時，共軛效應的影響受到阻礙。 硝基具有-I和-C效應。pKa：羧酸的命名、性質(zhì)和制法鹵素原子具有-I和+C效應，-I +C。 pKa：4.2 2.92 3.82 3.98 羧酸的命名、性質(zhì)和制法羥基具有-I和+C效應，-I

7、 RCH2OH R2CHOH R3COH； 醇相同時，不同羧酸的活性次序： HCOOH CH3COOH RCH2COOH R2CHCOOH R3CCOOH。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法由于R3C+易與堿性較強的水結(jié)合，不易與羧酸結(jié)合，故逆向反應比正向反應容易進行，所以酯的反應產(chǎn)率很低。 叔醇的酯化反應是按碳正離子歷程進行的，成酯的方式為烷氧斷裂。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法(2) 生成酰鹵 mp.74，200分解。bp.107應用最多，產(chǎn)物純化方便。羧酸的命名、性質(zhì)和制法(3) 生成酸酐 羧酸的命名、性質(zhì)和制法(4) 生成酰胺 羧酸的銨鹽熱解失水，可生成酰胺。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法當-碳原子上有強吸

8、電子基團時，使羧基變得不穩(wěn)定，加熱到100200時，容易發(fā)生脫羧反應。 脫羧反應 羧酸的命名、性質(zhì)和制法Hunsdiecker反應。 羧酸的-碳原子上沒有強吸電子基團。Kolbe反應。羧酸的命名、性質(zhì)和制法 -氫的鹵代 羧基和羰基一樣能使-氫活化。反應歷程： 羧酸的命名、性質(zhì)和制法 還原反應 LiAlH4不能還原碳碳雙鍵，但羰基、氰基等能同時被還原。 用B2H6還原羧酸時，碳碳雙鍵同時被還原。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法 烴的氧化 石蠟 伯醇或醛的氧化 羧酸的命名、性質(zhì)和制法甲基酮可通過鹵仿反應氧化成羧酸，在合成上有應用價值。 環(huán)酮的氧化，可得含相同碳原子數(shù)的二酸。 酮的氧化 羧酸的命名、性質(zhì)和制

9、法 水解法 腈在酸性溶液中水解可得羧酸。三個鹵原子在同一個碳原子上的鹵代烴水解。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法 格氏試劑與二氧化碳 仲、叔鹵代烷和氰化鉀不作用，但可通過格氏試劑轉(zhuǎn)變成羧酸。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法 甲酸 具有還原性，能和托倫試劑作用生成銀鏡。羧基 醛基 實驗室制取CO： 甲酸的工業(yè)制法： 乙酸、苯甲酸、天然脂肪酸 羧酸的命名、性質(zhì)和制法 物理性質(zhì) 熔點：水溶性：比一元羧酸大。乙二酸丙二酸丁二酸比分子量相近的一元酸高得多；偶數(shù)碳原子的脂肪族二元酸比相鄰的奇數(shù)碳原子的二元酸高。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法(1) 酸性： 化學性質(zhì) 比一元羧酸的酸性強。Ka1 Ka2羧酸的命名、性質(zhì)和制法(2)

10、 熱分解：乙二酸、丙二酸受熱后容易脫羧，生成一元酸。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法丁二酸、戊二酸受熱后脫水，生成環(huán)狀酸酐。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法己二酸、庚二酸受熱后，同時脫水和脫羧，生成穩(wěn)定的五元、六元環(huán)酮。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法(3) 酯化反應 二元酸和二元醇酯化，可生成環(huán)酯，也可以生成聚酯。 個別二元羧酸 羧酸的命名、性質(zhì)和制法 羥基酸 (1) 醇酸的制法 -羥基酸，可以由鹵代酸水解，或氰醇水解得到。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法-羥基酸，可由-鹵代酸酯在鋅粉作用下和醛、酮反應，所得的加成產(chǎn)物再水解得到。反應是通過有機鋅化合物進行的， 羧酸的命名、性質(zhì)和制法(2) 醇酸的性質(zhì) 脫水反應：醇酸脫水時

11、，隨著羥基的位置不同而生成不同的產(chǎn)物， 羧酸的命名、性質(zhì)和制法氧化反應：醇酸氧化時，羥基被氧化成羰基，-或-羰基酸都容易脫羧生成醛或酮。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法(3) 酚酸 酚酸的羥基在羧基的鄰、對位時，加熱容易脫羧。 水楊酸 沒食子酸 羧酸的命名、性質(zhì)和制法 羰基酸 -酮酸與稀H2SO4共熱時，脫羧生成醛。 -酮酸不穩(wěn)定，容易脫羧生成酮。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法1887年Arrhenius提出電離理論，認為在溶液中能電離出H+的是酸，能電離出OH的就是堿。 局限性只限于水溶液： C2H5OK的C2H5OH溶液中只有C2H5O-。任何溶液中都不存在游離的H+：水-H3O+ ，醇-ROH2+，氨

12、-NH4+。 堿的定義不明確： 氨或胺中沒有OH -。羧酸的命名、性質(zhì)和制法 Brnsted酸堿理論 (1) 定義： 酸(A)是具有釋放質(zhì)子傾向的物質(zhì)；堿(B)是具有接受質(zhì)子傾向的物質(zhì)。 酸 共軛堿 羧酸的命名、性質(zhì)和制法(2) Brnsted酸堿是相對的 水對CH3COOH來說是堿，對CH3COO-來說是酸。 酸 堿 堿的共軛酸 酸的共軛堿 酸 堿 堿的共軛酸酸的共軛堿 羧酸的命名、性質(zhì)和制法水對NH4+來說是堿，對NH3來說是酸。 酸 堿 堿的共軛酸酸的共軛堿 酸 堿 堿的共軛酸酸的共軛堿 平衡趨向于形成更弱的酸和更弱的堿。 羧酸的命名、性質(zhì)和制法(3) 酸堿強度 酸性強弱就是物質(zhì)放出質(zhì)子

13、的能力的強弱，可根據(jù)電離常數(shù)來比較。CH3COOH和H2O：pKa=4.5 羧酸的命名、性質(zhì)和制法酸性越強，解離出質(zhì)子后的共軛堿的堿性越弱。 酸性： 共軛堿的堿性： 羧酸的命名、性質(zhì)和制法酸性的強弱，主要取決于化合物離解出H+后的負離子穩(wěn)定性。負離子越穩(wěn)定則原來的化合物酸性越強。 HCH3 HNH2 HOH HF pKa： 49 34 15.7 3.2 負離子的穩(wěn)定性： H3C- H2N- OH- F-。酸性： 酸性： H2O H2S H2Se 羧酸的命名、性質(zhì)和制法 Lewis酸堿理論 定義：給出電子對的物質(zhì)是堿，接受電子對的物質(zhì)是酸。Lewis酸堿反應形成配位鍵，產(chǎn)生加合物。 應用范圍更廣泛： Lewis酸堿實際上是：含有能夠給出電子對，或接受電子對的原子或原子團的物質(zhì)。 把酸堿作用看作是電子對的授受過程，而電子對的授受過程在化學反應中是經(jīng)常發(fā)生的，因此Lewis酸堿