羧基是羧酸的官能团

CH 3CH CH COOHRH羧酸是一类含有羧基（一COOH ）官能团的化合物，一元饱和脂肪羧酸的通式为C n H 2n O 2 。

羧基中的羟基被其它原子或基团取代的产物称为羧酸衍生物（如酰卤、酸酐、酯、酰胺等），羧酸烃基上的氢原子被其他原子或基团取代的产物称为取代酸（如卤代酸、羟基酸、羰基酸、氨基酸等）。

羧酸是许多有机化合物氧化的最终产物，常以盐和酯的形式广泛存在于自然界，许多羧酸在生物体的代谢过程中起着重要作用。

羧酸对于人们的日常生活非常重要，也是重要的化工原料和有机合成中间体。

(一) 羧酸13．1羧酸的结构、分类和命名13．1．1羧酸的结构在羧酸分子中，羧基碳原子是sp 2杂化的，其未参与杂化的p 轨道与一个氧原子的p 轨道形成C=O 中的π键，而羧基中羟基氧原子上的未共用电子对与羧基中的C=O 形成p -π共轭体系，从而使羟基氧原子上的电子向C=O 转移，结果使C=O 和C —O 的键长趋于平均化。

X 光衍射测定结果表明：甲酸分子中C=O 的键长（0.123 nm ）比醛、酮分子中C=O 的键长（0.120nm ）略长，而C —O 的键长（0.136nm ）比醇分子中C —O 的键长（0.143nm ）稍短。

羧基上的p -π共轭示意图13．1．2 羧酸的分类和命名 1．羧酸的分类根据分子中烃基的结构，可把羧酸分为脂肪羧酸（饱和脂肪羧酸和不饱和脂肪羧酸）、脂环羧酸（饱和脂环羧酸和不饱和脂环羧酸）、芳香羧酸等；根据分子中羧基的数目，又可把羧酸分为一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸等。

例如：脂肪羧酸一元羧酸脂环羧酸芳香羧酸CH 3COOHCH 2CH 2COOHCOOHCOOHCH 3CH CH COOHCOOHHOOC HOOC CH 2COOHCH 2COOHCH 2HOOC COOHHOOC 二元羧酸多元羧酸2．羧酸的命名羧酸的命名方法有俗名和系统命名两种。

俗名是根据羧酸的最初来源的命名。

第十一章羧酸及其衍生物的结构与性质引言羧基（）是羧酸的官能团，是由羰基和羟基组成的。

由于羰基的碳氧双键与羟基氧原子的共轭效应的作用，使羟基中氧原子电子向羰基转移，羟基的氢易离解而显酸性。

羧基中羟基也能被其它基团取代生成羧酸衍生物。

羧基是吸电子基，α－H具有活性，可以被卤代。

此外羧酸还能被还原和发生脱羧反应。

这里所讨论的羧酸衍生物主要是指羧基中羟基被取代后生成的酰卤（），酸酐（），酯（），酰胺（）以及由酰胺脱水后生成的产物腈（）。

在羧酸衍生物中羰基与卤素，酰胺基，烷氧基和氨基相连，由于卤素，氧原子和氮原子的负电性以及孤对电子的作用，使羰基碳上正电性不同，因此它们发生亲核反应性质也有差别。

羧酸衍生物还能发生还原反应。

11.1 羧酸的酸性羧酸是弱酸，能与强碱反应生成盐：羧酸酸性的强弱与所连的基团有关，连吸电子基团的羧酸酸性较强，而连供电子基团的酸性相对较弱。

如下列化合物酸性强弱顺序为：11.2 羧酸衍生物的生成羧基中的羟基被卤素、酰胺基、烷氧基和氨基取代形成酰卤、酸酐、酯和酰胺等羧酸衍生物。

1、酰卤的形成羧酸与SO2Cl，PCl5，PCl3等氯化剂直接反应生成酰卤：因为POCl3沸点低易除去，此法可制备高沸点的酰氯。

H3PO3沸点高，可制备低沸点的酰氯。

该法产生的SO2，HCl易除去，因此生成的酰氯纯度高，后处理容易。

2、酸酐的形成羧酸在脱水剂（如乙酰氯、乙酸酐）存在下加热，失去一分子水而生成酸酐。

二元酸可以分子内脱水生成二酸酐：3、酯化反应羧酸和醇在催化剂（H2SO4、HCl或苯磺酸等）作用下回流生成酯：酯化反应由多种机理，在大多数情况下，是羧酸中羟基与醇中羟基氢结合生成水，表观上看是一种亲核取代反应，实际上是一个亲核加成－消除反应的机理：决定反应速度的一步是亲核加成，因此羧基中碳的正电性以及羧基所连的基团大小核亲核试剂R'OH中R'体积大小都影响反应的速度，下列羧酸与甲醇酯化反应的相对速度的快慢顺序为：4、形成酰胺的反应羧酸与氨立即反应生成盐，在加热条件下，脱水生成酰胺，生成酰胺的反应是可逆的，如果把生成的水从反应体系中除去，反应可趋于完全。

有机酸是指一些具有酸性的有机化合物。

最常见的有机酸是羧酸，其酸性源于羧基(-COOH)。

磺酸(-SO3H)、亚磺酸(RSOOH)、硫羧酸(RCOSH)等也属于有机酸。

有机酸可与醇反应生成酯。

羧基[1]是羧酸的官能团，除甲酸(H一COOH)外，羧酸可看做是羟分子中的氢原子被羧基取代后的衍生物。

可用通式(Ar)R-COOH表示。

羧酸在自然界中常以游离状态或以盐、酯的形式广泛存在。

有机酸的特点是多溶于水或乙醇呈显著的酸性反应，难溶于其他有机溶剂。

有挥发性或无。

在有机酸的水溶液中加入氯化钙或醋酸铅或氢氧化钡溶液时，能生成水不溶的钙盐、铅盐或钡盐的沉淀。

如需自中草药提取液中除去有机酸常可用这些方法。

常见的有机酸有酒石酸，苹果酸，柠檬酸，草酸抗坏血酸等。

1苹果酸和柠檬酸的代谢在果实细胞中，有机酸参与了光合作用、呼吸作用以及合成酚类、氨基酸、酯类和芳香物质的代谢过程J．植物通过三羧酸(TCA)循环形成一系列的有机酸，主要包括：丙酮酸、柠檬酸、异柠檬酸、Ot一酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、苹果酸、草酰乙酸等．有机酸主要在线粒体中产生，一部分作为乙醛酸循环体，参与乙醛酸循环．但只有很少量有机酸在线粒体中存在，大部分在液泡中储存¨．有关果实有机酸的来源，目前主要有2种假说：一种认为有机酸在叶片中合成后输人果实，并在果实中贮藏；另一种认为有机酸在果实的组织中合成；后者的证据来自于同位素示踪实验．有研究表明，果实组织中存在较高浓度的HC柠檬酸¨．Bean和Todd用同位素示踪及嫁接试验证明了柑橘果实固定C0转化为酸，主要在汁胞中进行，并非由果皮运输而来．果实合成柠檬酸的具体部位在果肉的汁胞，完整果实的汁胞在黑暗中合成的有机酸多于光下合成的，说明了汁胞合成有机酸和光无直接关系．成熟果实中有机酸含量的多寡是有机酸在果实中合成、液泡贮存和转移的一种平衡结果．果实中柠檬酸合成途径最早由Haffaker等提出，认为在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)催化下，固定CO形成草酰乙酸．随后Notto和Blanke 将合成机理进一步完善，指出在胞质中，PEPC催化磷酸烯醇式丙酮酸一羧化生成草酰乙酸和无机磷酸盐，草酰乙酸在苹果酸脱氢酶作用下产生苹果酸，草酰乙酸和苹果酸进入TCA环生成柠檬酸和其他代谢产物．关于果实中柠檬酸的分解代谢，除了作为基质参与呼吸和糖异生等作用，Cercos等对柑橘果实发育和成熟阶段的7000个基因的表达变化研究发现：柠檬酸先被代谢成异柠檬酸，然后是2一酮戊二酸、谷氨酸；谷氨酸，一方面被用来生成谷氨酸盐，另一方面通过谷氨酸+H一GABA(y一氨基丁酸)+CO进入GABA途径一半醛琥珀酸一琥酸)．NADP 一异柠檬酸脱氢酶(NADP—IDH[EC1．1．1．42])影响柠檬酸的分解／异化作用．果实线粒体中柠檬酸合酶[cs，Ec4．1．3．7]催化草酰乙酸与Ac．CoA结合形成柠檬酸，但是柠檬酸合酶与柑橘的种或品种之间的有机酸水平没有明显的相关性，而与有机酸含量呈极显著正相关J．线粒体中柠檬酸合酶影响柠檬酸的积累，抑制柠檬酸合酶活性能降低果实中柠檬酸生成；在不同生态环境下，果实整个生长发育过程中柠檬酸合酶活性变化并不明显_2．Sadka等发现：砷能降低柑橘类水果的有机酸含量，抑制柠檬酸合酶的活性，但也能诱导其基因表达．苹果酸的生物合成主要是由丙酮酸或磷酸烯醇式丙酮酸的一羧酸化而来，它们由苹果酸酶(ME)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)将CO固定羧化．苹果酸容易通过三羧酸循环途径分解成CO和水，用于分解的是苹果酸酶(ME)和苹果酸脱氢酶(MDH)，它们的活性随着果实的成熟而增强．苹果酸不论在光、暗条件下均能合成．苹果酸脱氢酶(MDH)在果实生长成熟过程中对苹果酸合成和降解起重要作用．Ruffner等的研究表明：线粒体MDH在TCA循环中催化草酰乙酸和苹果酸之间的可逆反应．NAD．MDH是细胞质中苹果酸合成的主要催化酶，在细胞质中，通过PEPC催化产生草酰乙酸，在MDH作用下转变成苹果酸，苹果酸通过二羧酸载体转人线粒体中．细胞质和过氧化物体中MDH参与了苹果酸一天冬氨酸的穿梭作用．Miller3等克隆了紫花苜蓿的苹果酸脱氢酶基因，并鉴定了其不同器官的5种同工酶，分别是线粒体苹果酸脱氢酶、叶绿体苹果酸脱氢酶、乙醛体苹果酸脱氢酶、植物细胞质苹果酸脱氢酶(cMDH)和结节增强苹果酸脱氢酶(neMDH)．文涛等对脐橙果实发育过程中有机酸合成代谢酶活性变化的研究结果表明，在不同生态环境下，果实整个生长发育过程中苹果酸脱氢酶(MDH)活性差异不明显．Etienne等以桃为材料，发现胞质NAD．MDH与有机酸的积累有关．Ruffner等报道葡萄果实生长期有机酸积累过程中ME活性较高，在CO／HCO一和NADPH／NADP比值高的情况下，ME催化丙酮酸羧化，形成苹果酸．然而，也有报道细胞质NADP．ME对果实中苹果酸降解起主要作用．其次，果实有机酸代谢还受顺乌头酸酶(ACO)的影响J．线粒体ACO活性若受抑制，则阻碍柠檬酸转化为顺乌头酸，从而使果实中的柠檬酸得到积累．Etienne等在果桃的研究中，发现线粒体中顺乌头酸酶(ACO)与有机酸的积累有关，盛花后120d的果实中细胞质ACO活性很高．果实细胞液泡膜上存在2种质子泵系统，它们对液泡中有机酸贮存起着重要的作用．有研究认为，成熟期果实有机酸下降主要是液泡膜渗漏增加所致．质子泵对果实有机酸的影响还不十分清楚J．Etienne等发现桃果实中苹果酸和柠檬酸的积累都是通过液泡的贮藏功能而控制的，但液泡中有机酸转运的确切机理仍不清楚．这可能与H．ATPase和H焦磷酸化酶借助氢离子电化学梯度使H通过液泡膜有关．2葡萄有机酸的种类及其作用葡萄，尤其是酿酒葡萄，是典型的酒石酸型水果其果实中的有机酸主要为苹果酸，其次是酒石酸，两者占总酸量的90％以上，此外，还含有少量柠檬酸、琥珀酸等．在成熟葡萄果实中有近70％的有机酸分布在中、内果皮(即果肉)中，而种子中含有机酸量很少．苹果酸广泛存在于未成熟的水果如苹果、葡萄、樱桃、菠萝、番茄中，在青苹果中含量很高，这就是它名字的来历．葡萄中存在的苹果酸为L(一)型，由葡萄糖经糖酵解途径形成的丙酮酸转化而来．在葡萄浆果发育过程中，苹果酸含量逐渐降低，在着色期之前的葡萄中其质量含量可以高达25g·L～；但转色期之后2周的苹果酸浓度会减少50％，一方面是因为葡萄果实体积增大而对酸浓度起到了稀释作用，另一方面是由于三羧酸循环代谢消耗的结果所致．酒石酸只存在于葡萄属植物和天竺属植物中J，在模式植物如拟南芥、番茄以及其他水果和经济作物中均没有酒石酸的积累，因此，它又名葡萄酒，植物中存在的主要是酒石酸．在未成熟葡萄中，酒石酸的质量含量可以高达15g·L～．酒石酸在葡萄盛花后1个月内大量积累，之后没有新的酒石酸合成，但随着果实的成熟，其质量含量呈现下降趋势，这主要是分解作用占优势以及与钾的成盐作用和果实体积膨大的稀释作用所致．在葡萄的成熟过程中，如遇到干旱季节，会降低酒石酸的含量，特别是在葡萄成熟度很好的时期，酒石酸会被葡萄果实含有的呼吸性酶所消耗．如果遇到阴雨季节，葡萄果实中酒石酸的含量就会增多．柠檬酸也是葡萄果实中的有机酸之一，具有可口的酸味．不论青葡萄还是成熟葡萄，都含有柠檬酸，但随着果实的成熟，柠檬酸含量会下降．所以成熟果实中的柠檬酸含量很少．上述3种酸是葡萄酸度的主要贡献者，除此之外，葡萄中还含有苯乙烯系列的酚酸，它们常常与酒石酸的羟基酯化形成酯．有机酸组分与含量的差异使不同类型果实各具独特的风味¨．但大多数果实通常以1种或2种有机酸为主，其他仅以少量或微量存在．酒石酸的酸味是柠檬酸的1.3倍，而葡萄汁的pH值则主要取决于浆果中酒石酸的含量；更为重要的是，对于酿酒葡萄而言，酒石酸含量在一定程度上决定了浆果的酿酒品质．与苹果酸和柠檬酸不同，酒石酸在葡萄酒发酵过程中一般不会被代谢，这是由于酒石酸的酸性相对较强所致．此外，它维持了葡萄酒的pH在3．0～3．5，从而决定了葡萄酒的颜色、氧化特性和微生物的稳定性，并影响了成品酒的感官品质和陈酿潜力。

有机官能团和官能团化合物有机官能团是指有机分子中具有特定化学性质和反应的功能性基团，是有机化学中的重要概念。

而官能团化合物则是指含有有机官能团的化合物。

在有机化学中，了解和掌握有机官能团和官能团化合物的性质和反应对于理解有机化学的基本原理和应用非常重要。

一、有机官能团有机官能团可以被定义为有机分子中具有特定功能和反应性质的基团。

常见的有机官能团包括羟基（-OH）、羰基（-C=O）、羧基（-COOH）、氨基（-NH2）、卤素基（-X，X表示卤素原子）等。

官能团的存在赋予了有机分子特定的化学性质和反应活性，如醇的氧化反应、酮的加成反应等。

二、官能团化合物官能团化合物指含有有机官能团的化合物。

根据官能团的不同，官能团化合物可以进一步分为醇、醛、酮、羧酸、酯、醚、胺等。

每种官能团化合物都具有独特的性质和反应性质，因此在有机化学中常常根据有机官能团的不同进行分类和研究。

三、有机官能团的性质和反应1. 羟基（-OH）：羟基是醇和酚中的官能团，具有亲水性，可以与酸反应生成酯类化合物。

同时，羟基还可以发生氧化反应，生成醛和酮。

2. 羰基（-C=O）：羰基是醛和酮中的官能团，具有亲电性。

羰基可以发生加成反应、氧化反应、还原反应等多种反应，是有机合成中的重要基团。

3. 羧基（-COOH）：羧基是羧酸中的官能团，具有强酸性。

羧基可以与碱反应生成盐类，并且可以发生脱羧反应产生酮。

4. 氨基（-NH2）：氨基是胺类化合物中的官能团，具有碱性。

氨基可以与酸反应生成盐类，也可以发生取代反应、缩合反应等多种反应。

5. 卤素基（-X）：卤素基是含有卤素的有机化合物中的官能团，常见的有氯、溴、碘等。

卤素基可以发生取代反应、消除反应等多种反应。

四、官能团化合物的应用官能团化合物是有机合成中的重要中间体和原始物质。

通过对官能团的选择性反应，可以合成具有特定结构和性质的化合物。

官能团的性质和反应决定了官能团化合物在有机合成中的应用范围和方法。

羧基与羟甲基的区别羧基和羟甲基是有机化学中常见的官能团，它们在化学性质和功能上有一些明显的区别。

在本文中，我将详细介绍羧基和羟甲基的定义、结构、性质以及它们在生物化学和药物化学中的应用。

首先，羧基是一种含有碳氧双键和羰基的官能团，由于有碳氧双键的存在，羧基具有较强的极性和电子亲和性。

羧基的通用结构可以表示为R-COOH，其中R代表任意的有机基团。

羧基可以由有机酸或酰基化反应合成，也可以通过羧酸的水解来获得。

羧基在化学反应中常常表现出酸性，可以参与酸碱中和反应和酯化反应等。

酸性的来源主要是由于羧基中的氧原子可以吸引电子，从而使相邻的氢原子极化。

羧基化合物可以通过脱水反应生成酰氯、酰酸酐和酯等衍生物，这些衍生物在有机合成和药物化学中具有重要的应用。

羧基还可以通过共轭作用影响化合物的光学性质。

共轭结构中，羧基的碳氧双键可以与相邻的π键形成共轭体系，从而增强了化合物的紫外吸收能力。

这种共轭作用使得羧基化合物通常呈现出明显的颜色，如红色和橙色。

这种性质在染料和颜料的制备中得到了广泛的应用。

然而，羟甲基是一种含有氧和氢原子的官能团，通常以-OH表示。

羟甲基可以由羧基通过还原反应获得，也可以通过羟基化反应合成。

羟甲基是一种强碱性物质，在水溶液中可以形成氢氧根离子（OH-），并与酸中和。

羟甲基还可以参与酯化反应和醚化反应等。

由于羟甲基中含有氧原子，它在化学反应中常常表现出亲核性和配体性。

羟甲基可以与电子亲和性较强的反应物发生亲核取代反应，如酯化反应和醚化反应。

此外，羟甲基可以与金属离子形成配合物，这些配合物在催化反应和药物配方中具有重要的作用。

除了化学性质上的区别，羧基和羟甲基在生物化学和药物化学中也有不同的应用。

在生物体内，羧基是许多重要生物分子的组成部分，如氨基酸和脂肪酸。

羧基化合物还可以作为信号分子在细胞间传递信息。

羧基化合物在药物化学中也是重要的药物靶点，许多药物通过与细胞表面的羧基结合来发挥药效。

羟甲基在生物体内也扮演着重要的角色。

能与氢氧化钠反应的有机物官能团标题：能与氢氧化钠反应的有机物官能团探索导语：氢氧化钠（NaOH）是一种常见的化学试剂，在有机化学中被广泛应用。

不同的有机物官能团对氢氧化钠的反应方式存在差异，本文将深入探讨不同官能团与氢氧化钠的反应机制及其应用。

1. 羧酸官能团与氢氧化钠的反应羧酸官能团是含有羧基（-COOH）的有机化合物。

与氢氧化钠反应时，羧酸可以转化为相应的盐和水。

这是一种酸碱中和反应，羧酸质子被氢氧化钠中的氢氧根离子（OH-）取代形成相应的盐。

反应示例：RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O这种反应广泛应用于有机合成中，用于制备相应的羧酸盐或用作酸催化反应的中和剂。

2. 醛官能团与氢氧化钠的反应醛官能团是含有羰基（C=O）和一个氢原子的有机化合物。

与氢氧化钠反应时，醛可以转化为对应的醇和相应的盐。

这是一种亲核加成反应，氢氧化钠中的氢氧根离子（OH-）与醛中的羰基发生加成反应。

反应示例：RCHO + NaOH → RCH2OH + RCOONa醛与氢氧化钠反应的产物是醇和相应的盐。

这种反应被广泛应用于有机合成中，用于制备醇类化合物或用作醛的定量分析方法。

3. 酮官能团与氢氧化钠的反应酮官能团是含有两个碳原子上的羰基（C=O）的有机化合物。

与氢氧化钠反应时，酮无法亲核加成，但在特定条件下，可以发生酮醇异构化反应。

反应示例：R2C=O + NaOH → R2CH-OH + RCOONa这种反应通常在高温、高压或碱催化下进行。

氢氧化钠的存在会促使酮醇异构化反应的进行，形成相应的醇和酮的盐。

4. 酸性物质与氢氧化钠的反应有机化合物中存在一些酸性官能团，如苯酚、羟基酮等。

虽然它们在正常条件下不会与氢氧化钠发生反应，但在高温或强碱存在下，它们可能与氢氧化钠反应，产生相应的盐和水。

总结回顾：本文深入探讨了能与氢氧化钠反应的有机物官能团。

羧酸官能团可以通过酸碱中和反应转化为相应的盐和水。

醛官能团则发生亲核加成反应，生成相应的醇和盐。