有机化学第11章羧酸及其衍生物学习教案
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教案(章、节备课)
学时:4
章、节 第八章 羧酸及其衍生物
教学目的和要求 1. 掌握羧酸和羧酸衍生物的结构、分类与命名;
2. 掌握羧酸的化学性质;
3. 掌握有机化合物酸性排序和影响酸性的因素;
4. 理解羧基上的各种亲核取代反应的规律。
教学
重点
难点 重点:羧酸命名和化学性质,羧酸的结构对酸性的影响,羧酸衍生物的命名。
难点:羧酸的结构对酸性的影响,羧酸的脱羧反应,羧酸衍生物的化学性质。
教学进程(含章节教学内容、学时分配、教学方法、教学手段、辅助手段) 教学内容及学时分配:
§ 10.1 羧酸的结构、分类和命名(1学时)
§10.1.1羧酸的结构
羧酸是分子中具有羧基 的化合物,可以看作是烃的羧基衍生物。它的通式为 RCOOH。羧酸中-COOH中是由-OH和C=O直接相连接而成,由于两基团在分子中的相互影响,而具有它自己特有的性质。
§10.1.2分类:
§10.1.3命名:
系统命名:是选取含羧基的碳原子在内的最长的碳链作为主链,根据主链上碳原子数目称为某酸.
编号从羧基的碳原子开始用阿拉伯数字编号表明支链的位次, 3,4- 二甲基戊酸
3-甲基- 2-丁烯酸
羧酸常用希腊字母来标名位次,即与羧基直接相连的碳原子为α,其余位次
为β、γ…,距羧基最远的为ω位。
二元酸命名:选择包含两个羧基的最长碳链,叫某二酸
但要注意三点:
1. 系统命名与俗名的联系,如苯甲酸俗名为安息香酸。
2. 用希腊字母表示取代基位次的方法。
3. 含十个碳以上的直链酸命名时要加一个碳字。
§10.2.羧酸的物理性质(自学)
1.物态
2.熔点 3.沸点
比相应的醇的沸点高。原因: 通过氢键形成二聚体。
4. 密度
§ 10.3 羧酸的化学性质(2学时)
从键长看说明COOH不是一般的C=O和C-OH键。
第十一章 羧酸及其衍生物
11-1
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。
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:
1 十一章 羧酸衍生物
1、命名下列化合物:
(4) (5)
2、完成下列反应式:
(2)
3、排出下列化合物与乙醇反应的速率顺序:
(CH3CO)2O CH3COOC2H5 CH3COCl CH3CONH2
4、排出下列化合物氨解反应的速率次序:
NOH3CH(6)CONH2CONCH3BrCH2COO(1)COCl(2)CH3COCH(CH3)2COO(3)OOO+C2H5OHH3COOCCH2COClH2OH+,(3)CH3 C OH + HOCH2CH2N(CH3)3OHO+_酶(1)COClHO,COClO2N,COClH3C,COCl 2 答案:
1、(1)苯乙酸苯酯 (2)环己基甲酰氯 (3)乙-2-甲基丙酐或乙异丁酐
(4)对-溴苯甲酰胺 (5)N-甲基-N-苯基苯甲酰胺 (6)γ-戊内酰胺
2、
(1) CH3COOCH2CH2N+(CH3)3OH-
(3)
3、 CH3COCl>(CH3CO)2O>CH3COOC2H5>CH3CONH2
4、
5、课本习题159-161页:11-4;11-5;11-6 H3COOCCH2COOHHOOCCH2COOH+CH3OH,COOHCOOC2H5(2)>>>CH3OHCOClCOClCOClCOClNO2