暨大有机化学课件第十二章 取代羧酸

羧 酸 Carboxylic Acid
8、1、2 羧酸的重要化学性质
O RC
OH
sp2 R
O C
OH
O
R R C C pO-π共轭 O OHH
p-π共轭的结果使羧羰基碳原子上的正电荷 减少,羧羟基极性增加,C-O键得到加强。
羧 酸 Carboxylic Acid
O R=H时键长
RC
0.123nm 0.136nm
CH3 CH2 CH2 COOH
Cl
(4、52)
(4、82)
羧 酸 Carboxylic Acid
常见取代基诱导效应的强弱 NO2> CN>Cl>Br> CCH > OCH3> OH> Ph > CH=CH2 >H > CH3> CH(CH3)2>C(CH3)3 芳酸酸性>脂肪酸(但HCOOH除外？)
O RC
O-
ORC
O
0.127nm O ≡R C
0.127nm O
羧 酸 Carboxylic Acid
羧酸的性质可从结构上预测,主要有以下两 个重要特征:①氢氧键的极性增强,故羧酸显 示了明显的酸性。②羧基中碳氧双键上碳原 子的正电性降低,故不易进行类似醛、酮羰基 上的亲核加成反应。
H RC
H α H 的反应
O2N
COOH
(1)B2H6 ， O (2)H3O+
O2N
CH2OH
羧 酸 Carboxylic Acid
8、1、2、4 脱羧反应分子内失去羧基,放出CO2
CH3 CO2Na + NaO H(CaO)
碱石灰
CH4 +Na2CO3

RCOONa + HCl RCOOH + NaCl
应用：用于羧酸的鉴别，分离，提纯。
另外，C12~18的RCOONa是肥皂的主要成份。
RCOOH > H2CO3 > C6H5OH > H2O >
pka: 4 ~ 5
6.38
10 15.74
RCH2OH > RNH2
16 ~ 19
~ 34
例如： 用化学方法鉴别(酸、酚、醇)
共轭效应的影响受到阻碍。
吸电子共轭效应
(-C )只能传递
到邻、对位。
• 卤素原子具有-I和+C效应，-I > +C。
COOH
COOH Cl
COOH
Cl
pKa： 4.2
2.92
3.82
• 羟基具有-I和+C效应，-I < +C。
COOH COOH OH
COOH OH
pKa： 4.2
2.98
4.08
COOH
O R C CH3
OH R CH CH3
X2 NaOH
RCOOH + CHX3
O CH3(CH2)4CCH3 I2/NaOH CH3(CH2)4COOH
4、由腈的水解制备：制备比原料多一个碳的羧酸
R CN
H
H2O,
OH
H
R COOH
H2O
CH3(CH2)4CN H2O/H+ CH3(CH2)4COOH
O CH2CH3
O
HOCCH2CHCH2CH2CHCH2COH
CH3
3–甲基–6–乙基辛二酸
(3-ethyl-6-methyloctanedioic acid)

CH COOH 2 CH COOH CH CH COOH β -苯2 基 丙 烯酸 (肉 桂酸 )
丁二酸(琥珀酸)
CH3CH CHCOOH
CH3CHCH2COOH CH3 3-甲 基 丁酸
2-丁烯酸
书 P2 问题12-1
酰基： 羧酸分子中的羧基除去羟基后的基团；
酰氧基：羧酸分子中的羧基除去氢原子后的基团。
O
O18 CH3C-OC(CH3)3 + H2O
三、 脱羧反应
*1．强热脱羧 CH3COONa
*2．催化脱羧
2RCOOH
400—500℃
+
NaOH
CaO
强热
CH4
+
Na2CO3
ThO2
O
+
R
CO2
+
H2O
R
3．α-C原子连有吸电基的一元羧酸易脱羧
HOOCCH2COOH
O2N COOH NO2
H2O
O H3C C H3C O C O
乙 酰基
O PhCH2 C
乙 酰氧 基
O PhCH2 C O
苯 乙 酰基
O O
苯 乙 酰氧 基
O O
CH3CCH3CCH3 乙酰丙酮 CH3CCH3COCH2CH3 乙酰乙酸乙酯
第二节 羧酸的物理性质
1. 沸点：由于羧酸分子间及羧酸 分子与水分子间形成氢键,羧酸的 沸点高于分子量相近的醇。
5.比重：一元羧酸：甲酸、乙酸比重大于1； 其它羧酸的比重小于1。 二元羧酸、芳香羧酸的比重大于1。 6.状态： 十个碳原子以下的饱和一元酸是液体。 高级脂肪酸是蜡状固体。 二元脂肪酸和芳香酸都是结晶固体。
羧 烃 基 基

+O-H RC
OR'
即： O
R-C-O-H H-O-R'
O
RC
+ H+
OR'
这个机理可以概括为：
酰氧键断裂机理
(3) 酸酐的生成
R-C O OH
R-C
OH O
脱水剂
R-C O
R-C
O + H2O O
常用O脱水剂：P2O5、Al2OO3、浓H2SO4
H3C C OH
H3C C OH O
P2O5
H3C C H3C C
90％(沸点197oC)
此方法适合制取高沸点的酰卤！
O R C OH + SOCl2
O2N
COOH + SOCl2
O R C Cl + SO2 + HCl
O C Cl + SO2 + HCl
O2N
副产物SO2、HCl都是气体，有利于分离。
(2) 酯的生成
HCOOH + HOCH2CH2CH3 H2SO4 HCOOCH2CH2CH3 + H2O
O R C Cl + H3PO3
亚磷酸(200oC分解) O H3C C Cl + H3PO3
70%(沸点52oC)
此方法适合制取低沸点的酰卤！
O R C OH + PCl5
O C OH + PCl5
O R C Cl + POCl3 + HCl 三氯氧化磷(沸点107oC)
O C Cl + POCl3 + HCl
H O-H O H O-H CH3-C-OH
沸点：高于分子量相近的醇！