羧酸的光谱性质

第十二章 羧酸及其衍生物定义: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。

二、 熔沸点1、 熔点：随着C 原子的增加呈锯齿状的变化。

•羧酸概述与结构特点•羧酸制备方法及反应机理•羧酸衍生物及其性质研究•羧酸及其衍生物在有机合成中应用目•实验部分：羧酸和它们衍生物性质实验•课程总结与拓展延伸录01羧酸概述与结构特点羧酸定义及分类定义分类结构特点与命名规则结构特点命名规则羧酸的命名通常以烃基为基础，将“酸”字加在烃基名称之后。

例如，甲酸、乙酸、苯甲酸等。

物理性质与化学性质物理性质化学性质02羧酸制备方法及反应机理伯醇氧化醛氧化烯烃臭氧化030201氧化法制备羧酸羧化反应及其机理探讨卤代烃的羧化烯烃的羧化芳烃的羧化其他制备方法简介酯的水解酯在酸性或碱性条件下，可发生水解反应生成羧酸和醇。

酰胺的水解酰胺在酸性或碱性条件下，可发生水解反应生成羧酸和胺。

腈的水解腈在酸性条件下，可发生水解反应生成羧酸和氨。

03羧酸衍生物及其性质研究酯酯是由羧酸与醇反应形成的一类衍生物，具有广泛的生物活性和化学应用。

酯类化合物在自然界中广泛存在，如油脂、蜡等。

酰卤酰卤是一类由羧酸与卤素反应形成的衍生物，具有较强的反应活性。

常见的酰卤有酰氯、酰溴等。

酰胺酰胺是由羧酸与胺反应形成的一类衍生物，具有良好的稳定性和广泛的应用。

酰胺类化合物在生物医药、农药等领域有重要应用。

酰卤、酯、酰胺等衍生物介绍各衍生物间相互转化关系探讨酯向酰胺的转化酰卤向酯的转化酯可以通过还原反应生成相应的酰胺。

这一转化在有机合成中具有一定的应用价值。

酰胺向羧酸的转化衍生物在合成中应用实例分析酰卤在合成中的应用01酯在合成中的应用02酰胺在合成中的应用0304羧酸及其衍生物在有机合成中应用酯化反应在有机合成中作用酯化反应的定义和机理01酯化反应在有机合成中的应用02酯化反应的实例031 2 3酰胺化反应的定义和机理酰胺化反应在有机合成中的应用酰胺化反应的实例酰胺化反应在有机合成中作用其他类型反应在有机合成中应用羧酸的还原反应羧酸的脱羧反应羧酸及其衍生物的其他反应05实验部分：羧酸和它们衍生物性质实验实验目的和原理步骤一步骤二步骤三步骤四注意事项一注意事项二清洗实验器具，整理实验报告注意事项三注意实验过程中的温度变化，避免发生危险注意事项四实验结束后要及时清洗实验器具，保持实验室整洁结果分析一通过红外光谱、核磁共振等手段对合成产物进结果分析二对比不同羧酸衍生物的物理和化学性质，探究其结果分析三讨论一讨论二讨论三实验结果分析和讨论06课程总结与拓展延伸羧酸分子中的羰基和羟基的结构特点，以及它们对羧酸物理和化学性质的影响。

羧基的红外特征吸收峰红外光谱是一种常用的分析方法，能够通过检测不同化学键的振动和转动引起的红外吸收来了解物质的结构和性质。

羧基（carboxyl）是有机化合物中常见的官能团之一，由一个羰基（carbonyl）和一个羟基（hydroxyl）组成。

在红外光谱中，羧基通常表现出特征性的吸收峰，根据这些吸收峰的位置和强度，可以确定羧基的存在及其化学环境。

一、羧基的结构和性质羧基是由一个碳与两个氧原子以共价键相连形成的官能团。

羧基中的羰基碳与羟基氧形成的羰基羟基键（C=O）和羰基氧与其他原子形成的羰基非氧键（C-O）是红外光谱中羧基吸收峰的关键。

羧基的红外光谱主要包括以下几个特征吸收峰：羰基C=O伸缩振动、羰基C-O伸缩振动、羰基C=O弯曲振动、羰基O-H伸缩振动。

二、羧基的红外吸收峰位置及解析1. 羰基C=O伸缩振动羰基C=O伸缩振动是羧基红外光谱中最强的吸收峰之一，波数范围通常在1600-1800 cm^-1。

羧基C=O键的振动频率受官能团周围的化学环境影响较大，不同化合物中的C=O伸缩振动峰位置会有所偏移。

羧酸中C=O伸缩振动峰通常出现在1700-1725 cm^-1，酰胺中C=O伸缩振动峰位置相对较低，一般在1640-1655 cm^-1。

2. 羧基C-O伸缩振动羧基中C-O伸缩振动峰的位置通常在1000-1300 cm^-1之间，其频率与羧基的结构和键的特性有关。

例如，酸酐（anhydride）中的C-O伸缩振动常在1200-1300 cm^-1附近；酯（ester）中的C-O伸缩振动峰位置相对较低，通常在1050-1200 cm^-1之间。

3. 羧基C=O弯曲振动羧基中C=O弯曲振动峰通常在650-900 cm^-1之间，该吸收峰强度较弱，但具有一定的结构信息。

不同类别的羧基化合物中C=O弯曲振动峰的位置和特征有所差异，可用于鉴别和确定结构。

4. 羧基O-H伸缩振动羧基中的羟基氧原子可与羧基碳形成氢键，形成羧酸的特征性结构。

第十三章羧酸衍生物第一节羧酸衍生物的结构和命名一、羧酸衍生物的结构羧酸衍生物在结构上的共同特点是都含有酰基（），酰基与其所连的基团都能形成P-π共轭体系。

二、羧酸衍生物的命名酰卤和酰胺根据酰基称为某酰某。

酸酐的命名是在相应羧酸的名称之后加一"酐"字。

例如：酯的命名是根据形成它的酸和醇称为某酸某酯。

例如：三、羧酸衍生物的光谱性质1．IR：醛、酮、羧酸、酰卤、酸酐、酯和酰胺都含有羰基，因此，在IR都有C=O的强吸收峰。

醛、酮的νC=O 1705~1740cm-1 ，羧酸衍生物的C=O伸缩振动扩大到了1550~1928 cm-1. 这是因为：酸酐：在1800-1860cm-1(强)和1750-1800cm-1（强）区域有两个C=O伸拉振动吸收峰，这两个峰往往相隔60cm-1左右。

对于线形酸酐，高频峰较强于低频峰，而环状酸酐则反之。

另外：C-O的伸拉振动吸收在1045~1310/cm（强）。

酯：酯的C=O伸缩振动稍高于酮，在1735~1750cm-1处，与芳基相连的则降至1715~1730 cm-1 ，酯在1015~1300 cm-1 区域内有两个强的C-O伸缩谱带。

可以与酮相区别。

一级酰胺，-NH2的N-H吸收为两个峰。

二级酰胺N-H为一个尖峰。

2．核磁共振（NMR）：酯：RCOOCH δ=3.7~4.1ppm。

酰胺：RCONH δ=5~8ppm。

往往不能给出一个尖锐的峰。

四．羧酸衍生物的亲核取代反应分为加成-消除两步：加成一步取决于电子因素和空间因素。

消除一步取决于L的碱性和稳定性。

L碱性越弱，越容易离去；L 越稳定，越容易离去。

就酰氯、酸酐、酯、酰酐、酰胺而言，L的碱性为：Cl－< R-COO－< R'O－< NH2－；L的稳定性为：Cl－>R-COO－> R'O－> NH2－，所以羧酸衍生物的活性为：羧酸的衍生物在碱性或酸性条件下比在中性溶液中更容易水解，这是可以理解的：碱性溶液提供给氢氧根离子，它充当一种强的亲核试剂；酸性溶液提供给氢离子，它接到羰基氧上从而使分子易受弱亲核试剂，即水的进攻。

羧酸和铜离子反应-概述说明以及解释1.引言1.1 概述羧酸和铜离子是化学领域中常见的物质，它们在许多化学反应和工业应用中发挥着重要作用。

羧酸是一类含有羧基(-COOH)的有机化合物，具有较强的酸性和亲电性。

而铜离子是一种常见的过渡金属离子，具有多种氧化态和丰富的化学性质。

本文将重点探讨羧酸和铜离子在化学反应中的相互作用，以及该反应可能产生的结果和潜在应用。

通过深入分析和实验研究，将有助于更好地理解这一反应的机理和潜在应用价值。

1.2 文章结构文章结构部分:本文将首先介绍羧酸的性质和特点，包括其化学结构、物理性质和化学性质等方面的内容。

然后，将探讨铜离子的性质和特点，包括其在化学反应中的作用和影响等方面。

接下来，将对羧酸和铜离子的反应进行详细的介绍和分析，包括反应条件、生成产物等内容。

最后，将对实验结果进行分析，探讨反应机理，并展望羧酸和铜离子反应在各个领域中的潜在应用和发展前景。

1.3 目的本文旨在探讨羧酸和铜离子之间的反应特性以及可能的应用领域。

通过对羧酸和铜离子的性质和特点进行分析，我们将揭示它们之间可能发生的化学反应及其反应机理。

同时，我们也将探讨该反应在实际应用中的潜在价值和展望，以期为相关领域的研究和应用提供理论支持和实验指导。

通过本文的研究和讨论，我们希望揭示羧酸和铜离子之间的化学反应机理，并为其在材料科学、生物化学和环境科学等领域的应用提供新的思路和可能性。

2.正文2.1 羧酸的性质和特点羧酸是一类含有羧基（-COOH）的有机化合物，也称为羧基酸。

羧酸具有以下性质和特点：1. 构成：羧酸分子结构中含有羧基，即一个碳原子与一个氧原子和一个羟基（-OH）结合，同时与另一个碳原子上的一个氧原子结合。

因此，羧酸分子可以表示为R-COOH的结构式，其中R代表与羧基相连的有机基团。

2. 物理性质：羧酸大多为无色或白色固体，可以溶于水和一些有机溶剂中。

在固态和液态状态下，羧酸分子之间通过氢键和范德华力之类的相互作用相互吸引。

《有机化学》考研2021年考点归纳与考研真题第11章羧酸衍生物11.1 考点归纳一、羧酸衍生物的结构1．酰卤羧酸分子中的羟基被卤原子取代后的生成物，通式为：2．酸酐两个羧酸分子间脱水后的生成物，通式为：羧酸还可以与另一分子无机酸脱水而成混酐。

某些二元羧酸脱水后生成环状的酸酐。

3．酯有机酸酯中的羧酸酯是羧酸和醇脱水的产物，通式为：4．酰胺羧酸分子中的羟基被氨基（－NH2）或烃氨基（－NHR，—NR2）取代后的生成物，通式为：5．结构特点（1）酰胺中的C—N键较胺中的C—N键短，主要因为：①酰胺与胺中C—N键的碳分别采用是sp2与sp3杂化轨道与氮成键，前者杂化轨道中的s成分比后者多；②羰基与氨基的氮共轭，从而使C—N键具有某些双键的性质。

（2）由于共轭作用，酯基中的C—O键也比醇中的C—O键短。

（3）酰氯中C—Cl键比氯代烷中的C—Cl键长，这是因为氯在酰氯中的吸电子诱导效应远远强于与羰基的共轭效应。

（4）这种具有相反电荷的偶极结构在羧酸衍生物中的重要性：酰胺＞酯＞酰氯。

二、羧酸衍生物的命名1．酰卤将相应的酰基(acyl)的名称放在前面，卤素的名称放在后面合起来命名。

英文名称是把相应羧酸的词尾“-ic acid”换成“-yl halide”。

例如：2．酰胺、酸酐酰胺的名称和酰卤相似，也可以从相应的羧酸名称导出。

英文名称是把相应羧酸的词尾“-oic acid”或俗名字尾“-ic acid”换成“amide”。

例如：3．酸酐酸酐常将相应的羧酸的名称之后加一“酐”字。

英文名称是把相应羧酸的“acid”换成“anhydride”。

例如：4．酯酸的名称在前，烃基的名称在后，再加“酯”字。

英文名称是将相应羧酸的词尾“-ic acid”换成“-ate”，并在前面加上烃基名称。

例如：三、羧酸衍生物的物理性质羧酸衍生物的分子中都含有基，因此，它们都是极性的化合物。

1．低级的酰卤和酸酐都是有刺激性臭味的无色液体，高级的为白色固体。