第十一章 羧酸衍生物资料

羧酸衍生物知识点羧酸衍生物是一类化合物，它们在化学反应和有机合成中有着广泛的应用。

羧酸衍生物的结构中包含一个羧酸基团，它们的化学性质也与羧酸有关。

本文将从羧酸衍生物的性质、合成和应用三个方面进行阐述。

一、羧酸衍生物的性质羧酸衍生物中含有一个羧酸基团(-COOH)，这个基团可以参与许多化学反应。

例如，在碱性条件下，羧酸基团会失去一个质子，形成相应的负离子，即羧酸盐，这种反应叫做羧化反应。

除此之外，羧酸衍生物还能与醇、胺等反应，生成相应的酯、酰胺等衍生物。

二、羧酸衍生物的合成羧酸衍生物的合成方法非常多，下面介绍两种常用的方法：1.羧化反应羧化反应是一种重要的合成羧酸衍生物的方法。

在这种反应中，通常使用羧酸和一定量的碱反应，生成相应的羧酸盐。

羧酸盐再与酸反应，失去一个水分子，形成相应的酯。

这种反应常用的催化剂有酸性离子交换树脂、三氧化硫等。

2.加成反应加成反应是另一种合成羧酸衍生物的方法。

在这种反应中，羧酸衍生物的反应物通常是烯烃或炔烃。

它们与羧酸在催化剂的存在下发生加成反应，生成相应的羧酸衍生物。

加成反应的催化剂有酸性离子交换树脂、钯等。

三、羧酸衍生物的应用羧酸衍生物在有机合成、材料科学、生物化学等领域有着广泛的应用。

1.有机合成羧酸衍生物是有机合成中常用的反应物和中间体。

它们可以通过羧化反应、加成反应等多种方法进行合成。

羧酸衍生物可以与醇、胺等反应，生成相应的酯、酰胺等衍生物。

2.材料科学羧酸衍生物可以与金属离子、聚合物等反应，形成新的材料。

例如，聚丙烯酸可以与铁离子反应，生成Fe3O4/聚丙烯酸复合材料。

这种材料具有磁性，可以应用于磁性材料、制备催化剂等领域。

3.生物化学羧酸衍生物在生物化学中也有着重要的应用。

例如，羧酸基团是许多生物分子的一部分，例如脂肪酸、氨基酸等。

羧酸衍生物还可以用于制备生物活性分子，例如药物、抗生素等。

羧酸衍生物是一类重要的化合物，在化学反应和有机合成中有着广泛的应用。

通过羧化反应、加成反应等方法可以合成羧酸衍生物。

第十章羧酸及其衍生物【教学重点】羧酸及其衍生物的化学性质、丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯在合成上的应用。

【教学难点】诱导效应、酰基上的亲核取代反应机理。

【教学基本内容】羧酸的结构；羧酸的制备方法；羧酸及其衍生物的物理性质；羧酸的化学性质——羧酸的酸性及影响酸性强度的因素（诱导效应、共轭效应和场效应）；羧酸衍生物的生成；羧基的还原反应；脱羧反应；α-氢原子的卤代反应。

羟基酸的制备方法（卤代酸水解、羟基腈水解、Refomatsky反应）、羟基酸的化学性质——酸性、脱水反应、α-羟基酸的分解。

羧酸衍生物的化学性质——酰基上的亲核取代反应（水解、醇解、氨解）及其反应机理；还原反应；与Grignard反应；酰胺氮原子上的反应（酰胺的酸碱性、脱水反应、Hofmann降解反应）。

乙酰乙酸乙酯的制备方法（Claisen酯缩合）；乙酰乙酸乙酯的化学性质——酮式-烯醇式互变异构、酸式分解和酮式分解；乙酰乙酸乙酯在合成上的应用。

丙二酸二乙酯的制备及在合成上的应用。

Ⅰ目的要求羧酸是含有羧基(—COOH)的含氧有机化合物，我们平常所说的有机酸就是指的这类化合物。

所谓羧酸衍生物，包括的化合物种类很多，诸如羧酸盐类、酰卤类、酯类(包括内酯、交酯、聚酯等)、酸酐类、酰胺类(包括酰亚胺、内酰胺)等都是羧酸衍生物，有人甚至把腈类也包括在羧酸衍生物的范围之内。

其实，比较常见的而又比较重要的是酰卤、酸酐、酯和酰胺这四类化合物。

羧酸盐与一般无机酸盐在键价类型上没大区别，不作专门介绍。

至于腈类，将放在含氮化合物中加以介绍。

这四类化合物都是羧酸分子中，因酰基转移而产生的衍生物，所以又叫羧酸的酰基衍生物。

羧酸及其衍生物RCOL(L：－OH、－X、－OOCR′、－OR′、－NH2)在许多重要天然产物的构成以及在生物代谢过程中均占有重要地位。

本章将以饱和一元脂肪酸为重点，讨论羧酸及其衍生物的结构和性质。

鉴于乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的重要地位，本章作概括介绍。

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。

羧酸及其衍生物第十一章羧酸（3学时）目标要求1. 掌握羧酸的结构、了解其分类方法2. 掌握羧酸的命名3. 掌握羧酸的性质4. 了解羧酸的制备5. 掌握二元羧酸的重要性质6. 掌握取代羧酸的重要性质教学重点：羧酸的结构、命名、性质与制备，二元羧酸、取代羧酸的重要性质教学难点：取代羧酸的重要性质主要内容羧酸的结构、分类和命名羧酸的性质羧酸的制备二元羧酸取代羧酸定义:分子中含有羧基的有机化合物称为羧酸(Carboxylic Acid)，其通式为RCOOH ，其中R-可以是烷基或芳基。

羧酸的羟基被其它基团取代的化合物称为羧酸衍生物(boxylic acid derivatives)。

第一节羧酸的结构、分类和命名一、结构1. 羰基C 原子以sp2杂化轨道成键：三个sp2杂化轨道形成的三个σ键在同一平面上，键角大约为120度。

2. 键长：C=O 双键键长为123pm ，C —O 单键键长为136pm 。

3. p –π共轭：碳原子的P 轨道和羧基氧的一个P 轨道相互交叠形成π键。

4. —COO-结构：羧基离解为负离子后，负电荷就完全均等地分布在O —C —O 链上，即两个C —O 键键长完全平均化。

0.127nmCHOO0.127n m二、分类1、根据羧基羧连接烃基不同，将羧酸分为脂肪、脂环和芳香羧酸。

2、根据羧酸分子中所含的羧基数目不同，可分为一元酸、二元酸和多元酸。

三、命名1、羧酸常用俗名：通常根据天然来源命名。

如：HCOOH 蚁酸，HOOC —COOH 草酸。

2、IUPAC 命名法：与醛的命名相同，即选择含有羧基的最长碳链为主链，靠近羧基一端开始编号；对于脂环酸和芳香酸，则把脂环或芳环看作取代基来命名；多元羧酸，选择含两个羧基的碳链为主链，按C 原子数目称为某二酸；如有不饱和键角要标明烯（或炔）键的位次，并使主链包括双键和叁键。

例如：COOHCH 2CH 2CH 2COOH环已基甲酸4—环已基丁酸CH 3（CH 2）7CH=CH （CH 2）7COOH 9—十八碳烯—酸（俗称油酸）第二节羧酸的物理性质一、溶解性羧酸分子可与水形成氢键，所以低级羧酸能与水混溶，随着分子量的增加，非极性的烃基愈来愈大，使羧酸的溶解度逐渐减小，6个碳原子以上的羧酸则难溶于水而易溶于有机溶剂。