10 羟基酸和酮酸
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羧酸及取代羧酸—羟基酸和酮酸(基础化学课件)
+2H
O △
CH3CCH2COOH
O CH3CCH3 + CO2
β-丁酮酸、β-羟基丁酸和丙酮三者在医学上合称为酮体。
鉴别方法：（1）亚硝酰铁氰化钠和氢氧化钠溶液（2）碘仿反应
五倍子
羟基酸的性质
1.酸性 羟基是吸电子基，故醇酸的酸性比相应的羧酸强，
羟基距羧基越近，酸性越强。 α-羟基酸>β-羟基酸>γ-羟基酸
2.氧化反应 醇酸中的羟基比醇中的羟基易被氧化。稀硝酸不
能氧化醇，但能氧化醇酸。托伦试剂可将α-醇酸氧 化为α-酮酸（鉴别方法）。
羟基酸的性质
稀HNO3 CH3CHCH2COOH
CH3CHCOOH
OH
重要的羟基酸
2.苹果酸 又名羟基丁二酸。苹果酸是糖代谢的中间产物， 在酶的
催化下 ，脱氢氧化生成草酰乙酸。
HO CHCOOH 酶 O CCOOH
CH2COOH -2H
CH2COOH
重要的羟基酸
3.水杨酸 又名邻-羟基苯甲酸，又名柳酸 。水杨酸具有酚和羧酸的
一般性质，具有清热、解毒和杀菌作用。由于水杨酸对胃有 刺激作用，不易内服，治疗时，多用水杨酸的衍生物。
CH3CCH2COOH
OH
托伦 试 剂
CH3CH2CHCOOH △ OH
O CH3CH2CCOOH + Ag
O
羟基酸的性质
3．醇酸的脱水反应
（1）α-羟基酸
两分子α-羟基酸相互酯化，生成交酯。
O
O
CH3CH C OH H
H+ CH3CH C O
O
O
△
H HO C CHCH3
+ 2H2O O C CHCH3
O △
CH3CCH2COOH
O CH3CCH3 + CO2
β-丁酮酸、β-羟基丁酸和丙酮三者在医学上合称为酮体。
鉴别方法：（1）亚硝酰铁氰化钠和氢氧化钠溶液（2）碘仿反应
五倍子
羟基酸的性质
1.酸性 羟基是吸电子基，故醇酸的酸性比相应的羧酸强，
羟基距羧基越近，酸性越强。 α-羟基酸>β-羟基酸>γ-羟基酸
2.氧化反应 醇酸中的羟基比醇中的羟基易被氧化。稀硝酸不
能氧化醇，但能氧化醇酸。托伦试剂可将α-醇酸氧 化为α-酮酸（鉴别方法）。
羟基酸的性质
稀HNO3 CH3CHCH2COOH
CH3CHCOOH
OH
重要的羟基酸
2.苹果酸 又名羟基丁二酸。苹果酸是糖代谢的中间产物， 在酶的
催化下 ，脱氢氧化生成草酰乙酸。
HO CHCOOH 酶 O CCOOH
CH2COOH -2H
CH2COOH
重要的羟基酸
3.水杨酸 又名邻-羟基苯甲酸，又名柳酸 。水杨酸具有酚和羧酸的
一般性质，具有清热、解毒和杀菌作用。由于水杨酸对胃有 刺激作用，不易内服，治疗时，多用水杨酸的衍生物。
CH3CCH2COOH
OH
托伦 试 剂
CH3CH2CHCOOH △ OH
O CH3CH2CCOOH + Ag
O
羟基酸的性质
3．醇酸的脱水反应
（1）α-羟基酸
两分子α-羟基酸相互酯化，生成交酯。
O
O
CH3CH C OH H
H+ CH3CH C O
O
O
△
H HO C CHCH3
+ 2H2O O C CHCH3
羟基酸和酮酸
第10 章羟基酸和酮酸本章重点介绍羟基酸和酮酸命名，相互影响的性质、酸性；脱水反应；转氨作用；脱羧反应；酮酸分解反应；醇酸和酮酸的体内化学过程；前列腺素的结构；酮式- 烯醇式互变异构羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代所形成的化合物称为取代羧酸( substituted carboxylic acid )。
根据取代基的种类不同，取代羧酸可分为卤代羧酸( halogeno acid)、羟基酸( hydroxy acid )、羰基酸( carbonyl acid )以及氨基酸( amino acid )等几类；羟基酸又可分为醇酸( alcoholic acid )和酚酸( phenic acid )，羰基酸又可分为醛酸( aldehydo acid)和酮酸( keto acid )。
取代羧酸分子中除含羧基外，还含其它官能团，因此它是一类具有复合官能团的化合物。
各官能团除具有其特有的典型性质外，由于不同官能团之间的相互影响，还具有某些特殊反应和生物活性。
卤代酸不作专题介绍，氨基酸将在第17 章中讨论，本章只讨论羟基酸和酮酸。
羟基酸广泛存在于动植物体内，它们中有的是动植物体内进行生命活动的物质，有的是合成药物的原料，有的可作为食品的调味剂。
酮酸是人体内糖、脂肪和蛋白质等代谢过程中产生的中间产物。
因此在有机合成及生物代谢中羟基酸和酮酸都是极其重要的化合物。
你在学完本章以后，应该能够回答以下问题：1 ．氨基酸的结构特点是什么？可分为几类？如何命名？2 ．酸的结构特点分别是什么？可分为几类？如何命名？3．羟基酸和酮酸的重要化学性质是什么？4．哪些因素影响羟基酸酸性？5．α-酮酸的分解为什么比β-酮酸难解？6．何为酮式—烯醇式互变异构现象？酮式—烯醇式互变异构现象产生的原因及条件是什么？7． α- 酮酸氨基化反应的生物学意义是什么？10． 1 羟基酸的结构和命名温习提示：羧酸的命名及结构羟基酸是分子中既含有羟基又含羧基两种官能团的化合物。
10-第十章_羟基酸和酮酸
OH
-I
OH
-I +C
OH
Pka 4.17
3.00
4.12
4.54
酸性： o-＞m-＞p-
第十章 羟基酸和酮酸
9/40
C O O O H
解释：
C O
OH O H
+ H
水杨酸
水杨酸阴离子
a.o-羟基苯甲酸可形成分子内氢键，增大O-H极性， 利于H+离解，形成稳定的-COO (分散负电荷)。 b.o-羟基苯甲酸结构中，由于空阻使-COOH与苯环 不共面，+C效应弱，能形成稳定的-COO ，酸性↑。 c.m-羟基甲酸，+C效应传递受阻，-I起作用，使 传递距离较大，-I效应较弱，酸性略大于苯甲酸。 d.p-羟基苯甲酸，+C＞-I，使O-H极性减小，电 离度↓，酸性＜苯甲酸。
CH3-CH-COOH OH
2(α)－羟基丙酸
2(α)-hydroxy propanoic acid
HOOCCH2CHCOOH OH 羟基丁二酸(苹果酸)
malic acid
乳酸 lactic acid
羟基 (hydroxy)
第十章 羟基酸和酮酸
5/40
OH OH HOOCCH-CHCOOH 2,3-二羟基丁二酸 (酒石酸)
第十章 羟基酸和酮酸
19/40
CH3COCOOH
2-氧代丙酸 (丙酮酸)
pyruvic acid (acetone acid)
CH3COCH2COOH 3(β)-氧代丁酸 3(β)-丁酮酸
(β-butanone acid)
乙酰乙酸
acetoacetic acid
O HOOCCCH2COOH 2-氧代丁二酸 丁酮二酸 butanone diacid 草酰酸
-I
OH
-I +C
OH
Pka 4.17
3.00
4.12
4.54
酸性： o-＞m-＞p-
第十章 羟基酸和酮酸
9/40
C O O O H
解释：
C O
OH O H
+ H
水杨酸
水杨酸阴离子
a.o-羟基苯甲酸可形成分子内氢键，增大O-H极性， 利于H+离解，形成稳定的-COO (分散负电荷)。 b.o-羟基苯甲酸结构中，由于空阻使-COOH与苯环 不共面，+C效应弱，能形成稳定的-COO ，酸性↑。 c.m-羟基甲酸，+C效应传递受阻，-I起作用，使 传递距离较大，-I效应较弱，酸性略大于苯甲酸。 d.p-羟基苯甲酸，+C＞-I，使O-H极性减小，电 离度↓，酸性＜苯甲酸。
CH3-CH-COOH OH
2(α)－羟基丙酸
2(α)-hydroxy propanoic acid
HOOCCH2CHCOOH OH 羟基丁二酸(苹果酸)
malic acid
乳酸 lactic acid
羟基 (hydroxy)
第十章 羟基酸和酮酸
5/40
OH OH HOOCCH-CHCOOH 2,3-二羟基丁二酸 (酒石酸)
第十章 羟基酸和酮酸
19/40
CH3COCOOH
2-氧代丙酸 (丙酮酸)
pyruvic acid (acetone acid)
CH3COCH2COOH 3(β)-氧代丁酸 3(β)-丁酮酸
(β-butanone acid)
乙酰乙酸
acetoacetic acid
O HOOCCCH2COOH 2-氧代丁二酸 丁酮二酸 butanone diacid 草酰酸
有机化学课件——Chapter 10 羟基酸和酮酸
Sichuan University
第十章 羟基酸和酮酸
Hydroxy Acids and Keto Acids
1
导言
¾ 取代羧酸: 羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或官能团取代 后的化合物.
¾ 常见取代羧酸: 卤代酸、羟基酸、氧代酸(酮酸)和氨基酸.
R CH COOH
X
卤代酸(halogeno acid)
烯醇型分子存在的条件
OO CH3CCH2COCH2CH3
酮型（93％）
H
O
O
C
C
CH2CH3
H3C
CH
O
烯醇型（7％）
分子中的亚甲基氢受两个吸电子基团影响而酸性增强。 形成烯醇型产生的双键应与羰基形成π－π共轭，使共 轭体系有所扩大和加强，能量有所降低。 烯醇型可形成分子内氢键，构成稳定性更大的环状螯合物。
NADH + H+
NAD+ + H2O
NH3+
HOOCCH2CH2COCOOH + NH3 α -酮戊二酸
谷氨酸脱氢酶
-OOCCH2CH2CHCOO谷氨酸
有机化学课件
31
第10章 羟基酸和酮酸
4. 酶催化下醇酸和酮酸的相互转化
OH
苹果酸脱氢酶
HOOCCH2CHCOOH
苹果酸
O HOOCCH2CCOOH
O
= =
OH HO-C
R-CH +
HC-R
C OH HO
-2H2O △
O
¾ β-醇酸分子内脱水成共轭烯酸
O
O=
R-CH C
交酯
O=C CH-R
O
CH3CH2CHCH2COOH OH COOH H OH
第十章 羟基酸和酮酸
Hydroxy Acids and Keto Acids
1
导言
¾ 取代羧酸: 羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或官能团取代 后的化合物.
¾ 常见取代羧酸: 卤代酸、羟基酸、氧代酸(酮酸)和氨基酸.
R CH COOH
X
卤代酸(halogeno acid)
烯醇型分子存在的条件
OO CH3CCH2COCH2CH3
酮型（93％）
H
O
O
C
C
CH2CH3
H3C
CH
O
烯醇型（7％）
分子中的亚甲基氢受两个吸电子基团影响而酸性增强。 形成烯醇型产生的双键应与羰基形成π－π共轭，使共 轭体系有所扩大和加强，能量有所降低。 烯醇型可形成分子内氢键，构成稳定性更大的环状螯合物。
NADH + H+
NAD+ + H2O
NH3+
HOOCCH2CH2COCOOH + NH3 α -酮戊二酸
谷氨酸脱氢酶
-OOCCH2CH2CHCOO谷氨酸
有机化学课件
31
第10章 羟基酸和酮酸
4. 酶催化下醇酸和酮酸的相互转化
OH
苹果酸脱氢酶
HOOCCH2CHCOOH
苹果酸
O HOOCCH2CCOOH
O
= =
OH HO-C
R-CH +
HC-R
C OH HO
-2H2O △
O
¾ β-醇酸分子内脱水成共轭烯酸
O
O=
R-CH C
交酯
O=C CH-R
O
CH3CH2CHCH2COOH OH COOH H OH
10羟基酸和酮酸
颜色 褪色 放 H2
CH3CH
OH
CH2
O
CH3C CHCO2CH5
OH 由于烯醇式比例少, 加Br不足以引起化学
CH 反应,不存在平衡移动
共轭
互变异构现象：两种或两种以上的异构体能 相互自动转变，而处于动态平衡体系的现象称为 互变异构现象。
具有互变异构关系的各异构体也称为互变异 构体。
酮式和烯醇式两种异构体之间的互变异构现 象称为酮式—烯醇式互变异构现象。
银镜
O
CH2CH2CO OH
OH无明显 现象
NaCO3 溶液
无明显 现象
CH3CHCOOH 银镜
OH
有气体
返回10.3
10.3.3 α—醇酸的分解反应
α-醇酸与稀硫酸共热时，由于羟基和羧 基都有-I效应，使羧基和羟基之间的电子云密 度降低，有利于键的断裂，生成一分子醛或 酮和一分子甲酸。
RCHCO 稀O2HS HO 4 RCHO + HCOOH OH
3.86
4.51
4.88
返回10.5
10.5.2 α—酮酸的氨基化反应
在生物体内，α—酮酸在酶催化下可转变 成α—氨基酸，其中谷丙转氨酶对肝炎病人的 临床诊断是十分有用的。
O
NH3/Pt(或 酶 ) NH
+ [H]
RCCOOH -H2O
R C COOH
+
NH3 R CH COO-
α—氨基酸
CH3COCOOHNH3-/HP2tO(或酶)H3C
（1）分子中的亚甲基H受两个吸电子基团影 响而酸性增强；
（2）形成烯醇式后产生的双键应与羰基形 成π—π共轭，使共轭体系有所扩大和加强， 内能有所降低；
（3）烯醇式可形成分子内氢键，构成稳定 性更大的环状螯合物。
CH3CH
OH
CH2
O
CH3C CHCO2CH5
OH 由于烯醇式比例少, 加Br不足以引起化学
CH 反应,不存在平衡移动
共轭
互变异构现象：两种或两种以上的异构体能 相互自动转变，而处于动态平衡体系的现象称为 互变异构现象。
具有互变异构关系的各异构体也称为互变异 构体。
酮式和烯醇式两种异构体之间的互变异构现 象称为酮式—烯醇式互变异构现象。
银镜
O
CH2CH2CO OH
OH无明显 现象
NaCO3 溶液
无明显 现象
CH3CHCOOH 银镜
OH
有气体
返回10.3
10.3.3 α—醇酸的分解反应
α-醇酸与稀硫酸共热时，由于羟基和羧 基都有-I效应，使羧基和羟基之间的电子云密 度降低，有利于键的断裂，生成一分子醛或 酮和一分子甲酸。
RCHCO 稀O2HS HO 4 RCHO + HCOOH OH
3.86
4.51
4.88
返回10.5
10.5.2 α—酮酸的氨基化反应
在生物体内，α—酮酸在酶催化下可转变 成α—氨基酸，其中谷丙转氨酶对肝炎病人的 临床诊断是十分有用的。
O
NH3/Pt(或 酶 ) NH
+ [H]
RCCOOH -H2O
R C COOH
+
NH3 R CH COO-
α—氨基酸
CH3COCOOHNH3-/HP2tO(或酶)H3C
（1）分子中的亚甲基H受两个吸电子基团影 响而酸性增强；
（2）形成烯醇式后产生的双键应与羰基形 成π—π共轭，使共轭体系有所扩大和加强， 内能有所降低；
（3）烯醇式可形成分子内氢键，构成稳定 性更大的环状螯合物。
羟基酸和酮酸
223 第10章羟基酸和酮酸本章重点介绍羟基酸和酮酸命名相互影响的性质、酸性脱水反应转氨作用脱羧反应酮酸分解反应醇酸和酮酸的体内化学过程前列腺素的结构酮式-烯醇式互变异构等。
羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代所形成的化合物称为取代羧酸substituted carboxylic acid。
根据取代基的种类不同取代羧酸可分为卤代羧酸halogeno acid、羟基酸hydroxy acid、羰基酸carbonyl acid以及氨基酸amino acid等几类羟基酸又可分为醇酸alcoholic acid和酚酸phenic acid羰基酸又可分为醛酸aldehydo acid和酮酸keto acid。
取代羧酸分子中除含羧基外还含其它官能团因此它是一类具有复合官能团的化合物。
各官能团除具有其特有的典型性质外由于不同官能团之间的相互影响还具有某些特殊反应和生物活性。
卤代酸不作专题介绍氨基酸将在第17章中讨论本章只讨论羟基酸和酮酸。
羟基酸广泛存在于动植物体内它们中有的是动植物体内进行生命活动的物质有的是合成药物的原料有的可作为食品的调味剂。
酮酸是人体内糖、脂肪和蛋白质等代谢过程中产生的中间产物。
因此在有机合成及生物代谢中羟基酸和酮酸都是极其重要的化合物。
你在学完本章以后应该能够回答以下问题1 氨基酸的结构特点是什么可分为几类如何命名2 酸的结构特点分别是什么可分为几类如何命名3 羟基酸和酮酸的重要化学性质是什么 4 哪些因素影响羟基酸酸性5 α-酮酸的分解为什么比β-酮酸难解6 何为酮式—烯醇式互变异构现象酮式—烯醇式互变异构现象产生的原因及条件是什么7 α-酮酸氨基化反应的生物学意义是什么101 羟基酸的结构和命名温习提示羧酸的命名及结构羟基酸是分子中既含有羟基又含羧基两种官能团的化合物。
羟基连接在脂肪烃基上的羟224 基酸称为醇酸alcoholic acid连接在芳环上的羟基酸称为酚酸phenolic acid。
医本有机化学第8章羟基酸和酮酸
羟基酸的代表化合物
H2C HO C H2C COOH HC COOH COOH COOH H HO C 酶 +H2O HC H2C COOH COOH COOH COOH COOH 酶 C COOH -H2O H2C COOH O C 氧化酶 -2H HC H2C COOH COOH COOH
顺-乌头酸 脱羧 -CO2 O C H2C
H CH3 C C COOH O
O
+ CO2
O
CH3 C CH2
+ CO2
酮式-烯醇式互变异构现象
乙酰乙酸乙酯的制备：
O H3C C O C2H5 H CH2
NaOC2H5
O C O C2H5
O
O
H3C C CH 2 C O C2H5 + H5C2 OH
乙酰乙酸乙酯或β-丁酮酸乙酯
Claisen酯缩合反应 凡有α− H的酯，在醇钠作用下都可发生 Claisen酯缩合反应。
-COOH > -SO3H > (RCO)2O > -COOR > -COX > -CONH2 > -CN > -CHO > -CO- >-OH > ArOH > -NH2 > C-O-C > >C=C< > C C > -X
-R,-X,-NO2 不能作为母体基团，只能作为取代基命名
羟基酸的化学性质
受诱导效应、共轭效应和邻位效应的影响，
酚酸的化学性质
2.酚酸与三氯化铁显色反应 酚酸含有酚羟基，能与FeCl3水溶液发生颜色反 应。 COOH COOH
OH 浓 H 2SO 4 + (CH 3CO) 2O OCOCH 3 + CH 3COOH
第十章 羟基酸 酮酸
四、羟基酸的化学性质 （一）醇酸的化学性质 羟基酸不仅具有羟基和羧基的典型反应，还 具有自己的一些特性. 1．酸性
CH3CH2CH2COOH pKa 4.83 CH3CH2CHCOOH OH 3.65 CH3CHCH 2COOH OH 4.41
CH3CH2CHCOOH ＞ CH3CHCH2COOH OH
H O CH3 C O CH2 C OC2H5 O CH3 C C H 烯醇式分子内的氢键 O C OC2H5
H O CH3 C O CH2 C OC2H5 O CH3 C C O C OC2H5
O
O
H 烯醇式分子内的氢键
凡分子中含有“ C CH2 G ”
O
O
（ G为
， C OR ， CN ， C H ， NO2 ） 结构的化合物都能发生酮式－烯醇互变异构
CH2 H2C COOH α -酮戊二酸
草酰琥珀酸
5. 水杨酸及其衍生物（柳酸） COOH 水杨酸（柳酸） OH 水杨酸具有杀菌能力，其酒精溶液可以治疗由霉 菌引起的皮肤病。它的钠盐可用作食品的防腐剂，同 时也是治疗风湿性关节炎的药物。
COOH OCOCH 3
乙酰水杨酸 （阿司匹林）
作用：解热镇疼。 APC（复方阿司匹林）：阿司匹林、非那西丁、咖啡因
COOH OH ＞ OH
＞ CH3CH2CH2COOH
COOH
OH
COOH ＞
OH 羟基与羧基间的距离越大，酸性越弱。 一般情况：
醇酸和酚酸中的羟基不能与Na2CO3 成盐
COOH OH + Na2CO3 COONa OH
2. 氧化反应 由于α- 醇酸中的羟基受羧基的影响，它比醇 中的羟基容易氧化。
α-酮酸的氨基化反应
CH3CH2CH2COOH pKa 4.83 CH3CH2CHCOOH OH 3.65 CH3CHCH 2COOH OH 4.41
CH3CH2CHCOOH ＞ CH3CHCH2COOH OH
H O CH3 C O CH2 C OC2H5 O CH3 C C H 烯醇式分子内的氢键 O C OC2H5
H O CH3 C O CH2 C OC2H5 O CH3 C C O C OC2H5
O
O
H 烯醇式分子内的氢键
凡分子中含有“ C CH2 G ”
O
O
（ G为
， C OR ， CN ， C H ， NO2 ） 结构的化合物都能发生酮式－烯醇互变异构
CH2 H2C COOH α -酮戊二酸
草酰琥珀酸
5. 水杨酸及其衍生物（柳酸） COOH 水杨酸（柳酸） OH 水杨酸具有杀菌能力，其酒精溶液可以治疗由霉 菌引起的皮肤病。它的钠盐可用作食品的防腐剂，同 时也是治疗风湿性关节炎的药物。
COOH OCOCH 3
乙酰水杨酸 （阿司匹林）
作用：解热镇疼。 APC（复方阿司匹林）：阿司匹林、非那西丁、咖啡因
COOH OH ＞ OH
＞ CH3CH2CH2COOH
COOH
OH
COOH ＞
OH 羟基与羧基间的距离越大，酸性越弱。 一般情况：
醇酸和酚酸中的羟基不能与Na2CO3 成盐
COOH OH + Na2CO3 COONa OH
2. 氧化反应 由于α- 醇酸中的羟基受羧基的影响，它比醇 中的羟基容易氧化。
α-酮酸的氨基化反应
《羟基酸和酮酸》课件
化工原料
某些酮酸可用作化工原料，如丙二酸、丁二酸 等，用于生产塑料、合成纤维等。
农业应用
酮酸可以作为植物生长调节剂，促进植物生长和发育。
羟基酸和酮酸的比较与选择
性质差异
羟基酸具有亲水性，而酮酸具有亲脂性，因此两者在溶解性和化学 性质上有所不同。
应用领域
羟基酸主要应用于护肤、食品和制药领域，而酮酸则更多应用于生 物合成、化工和农业领域。
选择依据
根据实际需求选择合适的羟基酸或酮酸。例如，在护肤品中通常选择 羟基酸，而在制药工业中可能更倾向于使用酮酸作为合成原料。
04 羟基酸和酮酸的合成方法
羟基酸的合成方法
醛酸合成法
利用醛和羧酸在催化剂作用下合成醛酸，是工业上广泛应用的方 法。
酯化法
通过羧酸与醇的酯化反应生成酯，再经水解得到羟基酸。
羧酸酯还原法
将羧酸酯在还原剂作用下还原成羟基酸，常用的还原剂有氢气、 金属钠等。
酮酸的合成方法
羧酸酯氧化法
将羧酸酯在氧化剂作用下氧化成酮酸，常用 的氧化剂有过氧化氢、硝酸等。
酮酯合成法
利用酮与羧酸酯在催化剂作用下合成酮酯， 再经水解得到酮酸。
羧酸还原法
将羧酸在还原剂作用下还原成酮酸，常用的 还原剂有氢气、金属钠等。
羟基酸和酮酸作为重要的有机化合物，其研究和 应用领域将继续拓展，特别是在生物医药、环保 、新能源等领域。
2
随着技术的进步，羟基酸和酮酸的制备工艺将不 断优化，提高生产效率和降低成本。
3
针对羟基酸和酮酸的生理活性研究将更加深入， 有望发现更多新的应用领域和用途。
THANKS 感谢观看
不同种类的羟基酸具有不同的颜色和外观，可用于初 步鉴别。
羟基酸的化学性质
第十章 羟基酸和酮酸
有机化学
Organic Chemistry
第十章 羟基酸和酮酸
Hydroxy Acid and Carbonyl Acid
[重点]
1、羟基酸和酮酸分类和命名。
2、醇酸、酚酸和酮酸的酸性。
3、β-醇酸的脱水；α-醇酸、α-酮酸与
Tollens试剂的反应；β-酮酸的分解。
4、酚酸与FeCl3的显色。
P257-258习题：1(1,2,3,4,5,6)、2(1,4,6)、3、
OH
排序： ③ ② ① ⑤ ④ 2、①CH3COOH ② F3CCOOH ③ HCOOH ④Cl3CCOOH 排序： ② ④ ③ ① 3、① ② ③
OH
CH2OH COOH
④ H2CO3 排序： ② ④ ③ ①
二、用化学方法鉴别下列化合物： 1、草酸
乙酸 托伦试剂 甲酸 乙醛 × KMnO4/H+ 褪色(草酸) × Ag Ag × (乙酸)
4.
CH3COCH2COOC2H5
(5)α-戊酮二酸(3-草酰丙酸)
(6)β-羟基戊酸
2、 1. CH3CHCH2COOH
1.
PBr3
CH3CHCH2COBr Br
OH
O (4) HOOCCH2COCOOH
OH COOH
CH3CCOOH + CO2
O O C COOH CH3
(6)
+ CH3COCl
+ HCl
3、
1. 乙酰水杨酸 水杨酸 水杨酸甲酯 乙酰乙酸乙酯 NaHCO3
CO2 CO2 (-) (-)
FeCl3
(-) 紫色 (-) 黄色
(-) 紫色 紫色 (-)
I2 / NaOH
2. 丙酮酸 草酰乙酸甲酯 2，4 - 戊二酮 丙酮 NaHCO3
Organic Chemistry
第十章 羟基酸和酮酸
Hydroxy Acid and Carbonyl Acid
[重点]
1、羟基酸和酮酸分类和命名。
2、醇酸、酚酸和酮酸的酸性。
3、β-醇酸的脱水；α-醇酸、α-酮酸与
Tollens试剂的反应；β-酮酸的分解。
4、酚酸与FeCl3的显色。
P257-258习题：1(1,2,3,4,5,6)、2(1,4,6)、3、
OH
排序： ③ ② ① ⑤ ④ 2、①CH3COOH ② F3CCOOH ③ HCOOH ④Cl3CCOOH 排序： ② ④ ③ ① 3、① ② ③
OH
CH2OH COOH
④ H2CO3 排序： ② ④ ③ ①
二、用化学方法鉴别下列化合物： 1、草酸
乙酸 托伦试剂 甲酸 乙醛 × KMnO4/H+ 褪色(草酸) × Ag Ag × (乙酸)
4.
CH3COCH2COOC2H5
(5)α-戊酮二酸(3-草酰丙酸)
(6)β-羟基戊酸
2、 1. CH3CHCH2COOH
1.
PBr3
CH3CHCH2COBr Br
OH
O (4) HOOCCH2COCOOH
OH COOH
CH3CCOOH + CO2
O O C COOH CH3
(6)
+ CH3COCl
+ HCl
3、
1. 乙酰水杨酸 水杨酸 水杨酸甲酯 乙酰乙酸乙酯 NaHCO3
CO2 CO2 (-) (-)
FeCl3
(-) 紫色 (-) 黄色
(-) 紫色 紫色 (-)
I2 / NaOH
2. 丙酮酸 草酰乙酸甲酯 2，4 - 戊二酮 丙酮 NaHCO3
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第10章 羟基酸和酮酸 Hydroxy Acid and Carbonyl Acid
要求
1.了解互变异构现象及其规律。 2.熟悉羟基酸羧酸和酮酸酸性强弱变化规律。 熟悉酮体的概念 3.掌握羟基酸羧酸和酮酸的命名及反应。
10.1 羟基酸的结构和命名
定义-----羧酸分子中烃基上氢原子被羟基取代后的 化合物称为羟基酸.
按烯醇化程度由大到小的次序排列
重要化合物
乳酸（旋光异构）； 水杨酸（合 成阿司匹林）
苹果酸；酒石酸；柠檬酸； 丙酮酸；α-酮丁二酸 ；
α-酮戊二酸
总结： 命名 乳酸；水杨酸等的命名
概念 1.酸性强弱比较
2.酮体 3.酮式烯醇式互变异构
反应 β-酮酸分解；醇酸的脱水等
鉴别 有酮式烯醇式互变异构现象的化合物
5. 酚酸的脱羧反应
羟基在羧基邻、对位的酚酸加热至熔点以上 时，易脱羧分解成相应的酚。
酚酸由于有酚羟基，故可与FeCl3显色。
10. 4 酮酸的结构和命名
酮酸（keto acid）是分子中既含有酮基又含羧基两 种官能团的化合物。
酮酸可分为：α-酮酸和β-酮酸 酮酸的命名是以羧酸为母体，酮基作取代基，并用 阿拉伯数字或希腊字母标明酮基的位置；
反应。
4. 酮酸的分解反应
（1）a－酮酸与稀硫酸或浓硫酸共热时可发生分解 反应。
（2）β-酮酸的分解反应 β -酮酸微热即发生脱羧反应， 生成酮，并放出CO2。这一反应称为 β -酮酸的酮式分 解(ketonic cleavage)。
β -酮酸与浓氢氧化钠共热时，α-碳原子和b-碳原子之
间发生键的断裂，生成两分子羧酸盐，这一反应称为 β -酮酸的酸式分解反应(acid cleavage)。
O
CH3-C-COOH
O CH3-C-CH2-COOH O
丙酮酸
β丁酮酸(乙酰乙酸)
HOOC-C-CH2-COOH α-丁酮二酸(草酰乙酸)
10. 5
1. 酸性
酮酸的化学性质
α-酮酸＞ β-酮酸 酮酸＞卤代酸＞羟基酸； 3. α-酮酸的氧化反应
α-酮酸能与弱氧化剂（如Tollens试剂）发生银镜
酮体：β-丁酮酸、β-羟基丁酸和丙酮称为酮体.
10.8
酮型-烯醇型互变异构
•乙酰乙酸乙酯的特点
酮式与烯醇式的平衡：
酮式与烯醇式的互变异构---酮型和烯醇 型两种异构体能相互自动转变而处于动态 平衡体系的现象。 体系里的物质表现出酮和烯醇的通性。
影响烯醇型结构比例的因素的为： 1.α-H的活泼性； 2.烯醇型结构中共轭体系的延伸使烯醇型结构稳定； 3.烯醇型结构中分子内氢键的形成可增强烯醇型的相 对稳定性。(六元环)
酚酸的酸性受诱导效应、共轭效应、邻位效应 和氢键的影响，其酸性随羟基与羧基的相对位 置不同而表现出明显的差异。 邻羟基苯甲酸的酸性高于苯甲酸——分子内氢键
邻羟基苯甲酸负离子
2. 醇酸的氧化反应
醇酸中羟基受羧基的-I效应影响，羟基更易被氧化.
α-醇酸能与弱氧化剂（如Tollens试剂、稀HNO3）
分类-----羟基酸分为醇酸和酚酸.
命名：
1.一些来自自然界的羟基酸多采用俗名。
2.醇酸的命名：羧酸为母体，羟基为取代 基，并用阿拉伯数字或希腊字母α、β、 γ、δ 等标明羟基的位置。 3.酚酸的命名：以芳香酸为母体，标明羟 基在芳环上的位置。
例：
羧 羧
羟 羟
10.3 羟基酸的化学性质
1. 酸性 醇酸中羟基表现出-I效应，因此醇酸的酸 性强于相同碳原子数的羧酸，羟基离羧基越近， 酸性越强；反之越弱。
反应生成醛酸或酮酸。 醇酸在体内的氧化通常是在酶催化下进行。
3. α-醇酸的分解反应
4. 醇酸的脱水反应
α-醇酸加热形成交酯；
β-醇酸脱水生成α，β-不饱和酸；
γ-醇酸和δ-醇酸极易发生分子内脱水生成内酯。 游离的γ-醇酸常温下不存在。
• 羟基和羧基相隔5个或5个以上碳原子的羟基酸，
受热后则发生分子间的酯化脱水，生成链状结 构的聚酯 mHO(CH2)nCOOHH-[-O(CH2)nCO-]m-OH + (m-1)H2O (n≧5)
要求
1.了解互变异构现象及其规律。 2.熟悉羟基酸羧酸和酮酸酸性强弱变化规律。 熟悉酮体的概念 3.掌握羟基酸羧酸和酮酸的命名及反应。
10.1 羟基酸的结构和命名
定义-----羧酸分子中烃基上氢原子被羟基取代后的 化合物称为羟基酸.
按烯醇化程度由大到小的次序排列
重要化合物
乳酸（旋光异构）； 水杨酸（合 成阿司匹林）
苹果酸；酒石酸；柠檬酸； 丙酮酸；α-酮丁二酸 ；
α-酮戊二酸
总结： 命名 乳酸；水杨酸等的命名
概念 1.酸性强弱比较
2.酮体 3.酮式烯醇式互变异构
反应 β-酮酸分解；醇酸的脱水等
鉴别 有酮式烯醇式互变异构现象的化合物
5. 酚酸的脱羧反应
羟基在羧基邻、对位的酚酸加热至熔点以上 时，易脱羧分解成相应的酚。
酚酸由于有酚羟基，故可与FeCl3显色。
10. 4 酮酸的结构和命名
酮酸（keto acid）是分子中既含有酮基又含羧基两 种官能团的化合物。
酮酸可分为：α-酮酸和β-酮酸 酮酸的命名是以羧酸为母体，酮基作取代基，并用 阿拉伯数字或希腊字母标明酮基的位置；
反应。
4. 酮酸的分解反应
（1）a－酮酸与稀硫酸或浓硫酸共热时可发生分解 反应。
（2）β-酮酸的分解反应 β -酮酸微热即发生脱羧反应， 生成酮，并放出CO2。这一反应称为 β -酮酸的酮式分 解(ketonic cleavage)。
β -酮酸与浓氢氧化钠共热时，α-碳原子和b-碳原子之
间发生键的断裂，生成两分子羧酸盐，这一反应称为 β -酮酸的酸式分解反应(acid cleavage)。
O
CH3-C-COOH
O CH3-C-CH2-COOH O
丙酮酸
β丁酮酸(乙酰乙酸)
HOOC-C-CH2-COOH α-丁酮二酸(草酰乙酸)
10. 5
1. 酸性
酮酸的化学性质
α-酮酸＞ β-酮酸 酮酸＞卤代酸＞羟基酸； 3. α-酮酸的氧化反应
α-酮酸能与弱氧化剂（如Tollens试剂）发生银镜
酮体：β-丁酮酸、β-羟基丁酸和丙酮称为酮体.
10.8
酮型-烯醇型互变异构
•乙酰乙酸乙酯的特点
酮式与烯醇式的平衡：
酮式与烯醇式的互变异构---酮型和烯醇 型两种异构体能相互自动转变而处于动态 平衡体系的现象。 体系里的物质表现出酮和烯醇的通性。
影响烯醇型结构比例的因素的为： 1.α-H的活泼性； 2.烯醇型结构中共轭体系的延伸使烯醇型结构稳定； 3.烯醇型结构中分子内氢键的形成可增强烯醇型的相 对稳定性。(六元环)
酚酸的酸性受诱导效应、共轭效应、邻位效应 和氢键的影响，其酸性随羟基与羧基的相对位 置不同而表现出明显的差异。 邻羟基苯甲酸的酸性高于苯甲酸——分子内氢键
邻羟基苯甲酸负离子
2. 醇酸的氧化反应
醇酸中羟基受羧基的-I效应影响，羟基更易被氧化.
α-醇酸能与弱氧化剂（如Tollens试剂、稀HNO3）
分类-----羟基酸分为醇酸和酚酸.
命名：
1.一些来自自然界的羟基酸多采用俗名。
2.醇酸的命名：羧酸为母体，羟基为取代 基，并用阿拉伯数字或希腊字母α、β、 γ、δ 等标明羟基的位置。 3.酚酸的命名：以芳香酸为母体，标明羟 基在芳环上的位置。
例：
羧 羧
羟 羟
10.3 羟基酸的化学性质
1. 酸性 醇酸中羟基表现出-I效应，因此醇酸的酸 性强于相同碳原子数的羧酸，羟基离羧基越近， 酸性越强；反之越弱。
反应生成醛酸或酮酸。 醇酸在体内的氧化通常是在酶催化下进行。
3. α-醇酸的分解反应
4. 醇酸的脱水反应
α-醇酸加热形成交酯；
β-醇酸脱水生成α，β-不饱和酸；
γ-醇酸和δ-醇酸极易发生分子内脱水生成内酯。 游离的γ-醇酸常温下不存在。
• 羟基和羧基相隔5个或5个以上碳原子的羟基酸，
受热后则发生分子间的酯化脱水，生成链状结 构的聚酯 mHO(CH2)nCOOHH-[-O(CH2)nCO-]m-OH + (m-1)H2O (n≧5)