第九章羧酸及其衍生物
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RCOOH..第九章 羧酸及其衍生物和取代酸(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。
§9-1 羧酸一、羧酸的结构、分类和命名 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。
RCOOH羧基上的p -π共轭示意图2、羧酸的分类和命名 2.1.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:或OOCOOcCOOHHOOC HOOC CH 2COOHCH 2COOHCH 2HOOC CH 3CH C H C OOHCOOH HOOC脂肪羧酸 一元羧酸 脂环羧酸 芳香羧酸二元羧酸多元羧酸2.2.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。
在下面的举例中,括号中的名称即为该羧酸的俗名。
第9章 羧酸及其衍生物本章重点介绍羧酸及其衍生物的结构、分类和命名;羧酸的酸性及其影响因素;羧酸衍生物的形成及其机制;二元羧酸的某些特征反应;羧酸衍生物的亲核取代反应及其机制;碳酰胺及其衍生物的性质。
分子中含有羧基( 或简写为-COOH )的化合物称为羧酸(carboxylic acid ),其通式为RCOOH (甲酸R=H )。
羧基(carboxyl )是羧酸的官能团,它是有机化合物中同一个碳原子上的最高氧化形式,因此羧酸对一般氧化剂是稳定的。
羧酸羧基中的羟基被其它原子或基团取代后生成的化合物称为羧酸衍生物(carboxylic acid derivative )。
重要的羧酸衍生物有酰卤、酸酐、酯和酰胺。
羧酸及其衍生物广泛存在于动植物体内,它们与人类生活密切相关。
日常生活中,洗涤用的肥皂是高级脂肪酸的钠盐;食用醋是含有2%乙酸的水溶液;食用油是羧酸甘油酯。
在生物体内,某些羧酸是动植物代谢的重要物质,它们参与了动植物的生命过程,具有重要生理活性;某些羧酸衍生物是许多昆虫幼虫的激素,能控制昆虫的发育。
在医药工业上,羧酸常用作合成药物的原料或中间体,有些药物本身就是羧酸或其衍生物,因此羧酸及其衍生物是一类与医药关系十分密切的有机物。
你在学习完本章节后,应能回答以下问题: 1.羧酸的分类和命名方法有几种?2.羧基中存在着什么电子效应?羧酸在性质上如何反映出羧基结构中存在着这种电子效应的?3.羧酸的酸性强弱取决于哪些因素,有何规律?4.什么叫酯化反应?不同结构的醇与羧酸酯化反应的机制是否相同?可否写出反应机制?5.不同的二元酸受热时所发生的反应有何差异?C OOH6.羧酸衍生物的水解、醇解和氨解属于什么反应类型,反应机制如何?它们的活性次序如何?7.什么叫酰化反应,什么叫酰化剂?8.什么类型的酯才能进行Claisen酯缩合反应?9.缩二脲反应可用于鉴别含有什么结构的化合物?9.1 羧酸的结构、分类和命名9.1.1 羧酸的结构羧基中的碳原子与醛、酮中的羰基一样,也是sp2杂化,它的三个sp2杂化轨道分别与两个氧原子和另一个碳原子或氢原子形成三个σ键,这三个σ键在同一平面上,键角约120°。