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第十章 有机酸(一). Keep in mind !. 命名或者写出下列结构式:. CH 3 CHO. CH 3 CH 2 -O-CH 3. CH 3 CH 2 OH. CH 3 CH(CH 2 CH 3 )CHO. CH 3 COCH 3. 第一节 羧酸. 分子中含有羧基( -COOH )的有机物称为 羧酸 。. O. P - 共轭. R. C. O. H. 结构:. 一、分类和命名 1. 分类:按烃基的种类分类 按羧基的数目分类. 2. 命名:. 蚁酸(甲酸) 醋酸(乙酸)
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Keep in mind! 命名或者写出下列结构式: CH3CHO CH3CH2-O-CH3 CH3CH2OH CH3CH(CH2CH3)CHO CH3COCH3
第一节 羧酸 分子中含有羧基(-COOH)的有机物称为羧酸。
O P-共轭 R C O H 结构:
一、分类和命名 1. 分类:按烃基的种类分类 按羧基的数目分类 2. 命名: 蚁酸(甲酸) 醋酸(乙酸) 软脂酸(十六酸) 硬脂酸(十八酸) 安息香酸(苯甲酸) 草酸(乙二酸) 琥珀酸(丁二酸) 肉桂酸( 3-苯基丙烯酸)
(2) 命名 系统命名法:选含羧基的最长碳链为主链,编号从羧基碳原子开始。 3-甲基丁酸 或 -甲基丁酸 二元羧酸 乙二酸(草酸) 丁二酸(琥珀酸)
3-丙基-4-戊烯酸 9,12-十八碳二烯酸
脂肪族和芳香族羧酸: 2-萘甲酸 或 -萘甲酸 环己基甲酸 苯甲酸
二、 羧酸的物理性质 1.物态 C1~C3 有刺激性酸味的液体,溶于水。 C4~C9 有酸腐臭味的油状液体,难溶于水。 > C9 腊状固体,无气味。 2.溶解性 低级羧酸与水混溶;高级羧酸不溶;一般二元和多元酸易溶。 3.熔点 有一定规律,随着分子中碳原子数目的增加呈锯齿状的变化。 乙酸熔点16.6℃,当室温低于此温度时,立即凝成冰状结 晶,故纯乙酸又称为冰醋酸。 4.沸点 比相应的醇的沸点高。原因: 通过氢键形成二聚体
三、羧酸的化学性质 p- 共轭: 1. 降低了羰基碳原子的正电性,不利于羰基发生亲核加成反应。 2.羟基中氧氢键的极性增大,因而显示酸性。 3.-H的活性降低
+ H2O + H3O+ (一) 酸性 羧酸具有弱酸性,在水溶液中存在着如下平衡: 酸性:乙酸碳酸苯酚乙醇
CO2 溶解 溶解 (-) (-) 利用这一性质可用溶解度实验将不溶于水的 羧酸、酚类和醇类区别开来:
酰氧基 酸酐 (二)羧酸衍生物的生成 羧基上的羟基被其他原子或基团取代后产生的化合物称为羧酸衍生物。 酰卤、酸酐、酯和酰胺是常见的羧酸衍生物。 L =-X,-NH2卤素 酰卤,酰胺 -OR 烃氧基 酯
+ H2O H+ △ 1. 酯的生成 (酯化反应) + H-O-R’ 为了提高酯的收率,往往采用增加一种反应物的用量或不断从反应物中移去一种生成物,以使得平衡向右移动。
2.酰卤的生成 酰卤键
+ H2O P2O5 △ 3. 酸酐的生成 羧酸与强脱水剂共热 △ + H2O
4. 酰胺的生成 O O ‖ ‖ R-C-OH + NH3 R-C-ONH4 O O ‖ ‖ △ R-C-O NH4 R-C-NH2 +H2O
NaOH/CaO RCH3+Na2CO3 高 温 (三) 脱羧反应 乙二酸、丙二酸受热脱羧 △ △
P P P Cl2 Cl2 Cl2 (四) -氢的卤代
五、重要的羧酸 1、甲酸 2、乙酸(醋酸) 3、苯甲酸 俗名安息香酸,其钠盐常 用作食品和药物的防腐剂。 4、乙二酸 (HCOOH)
第二节 取代羧酸 定义:羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或原子团取代的衍生物叫取代羧酸。 羟基酸: 酮酸: 氨基酸:
一 羟基酸 含有羟基和羧基两种官能团的化合物。 定义: 醇酸——脂肪羧酸烃基上的H被羟基取代的衍生物 酚酸——芳香族羧酸芳环上的H被羟基取代的衍生物
羟基酸的分类和命名 分类: -羟基酸、-羟基酸、-羟基酸 命名: a.以羧酸为母体,羟基做取代基; b.编号从距离最近的羧基开始。
2-羟基丙酸(乳酸) 羟基丁二酸 (苹果酸) 3-羟基-3-羧基戊二酸 (柠檬酸)
(三) 羟基酸的化学性质 具有醇、酚和羧酸的通性,羟基和羧基的影响又具有特殊性质。 羟基的吸电子诱导效应 (1) 酸性 pKa 一般醇酸的酸性强于相应的羧酸;羟基离羧酸越近,酸性越强。
① 2 氧化反应 -羟酸中的羟基比醇分子中的羟基更易于氧化 O ‖ R-C-COOH 3 脱水反应:醇酸受热时发生脱水反应:
② -C的H比较活泼,脱水生成 -不饱和羧酸 -H2O
③ 室温 -H2O -丁内酯
-羟基酸______生成六元环的交酯 -羟基酸 _____、-不饱和酸 ,-羟基酸_____内酯 羟基与羧基相隔五或五个以上C的醇酸 分子间酯化链状聚酯
二、酮酸 (一)酮酸的命名 丁醛酸 α – 丙酮酸 β– 丁酮酸 丁酮二酸(草酰乙酸)
1、加氢还原反应 OH O ‖ [H] CH3-C-COOH CH3-CH-COOH
2、脱羧反应 → 少一个碳原子的醛或酮 (1) α –酮酸 (2)β–酮酸 比α –酮酸更易脱羧,微热即发生脱羧反应生成酮,放出CO2。 β-酮酸只能在低温下保存。
三. 酮式-烯醇式互变异构现象 互变异构现象:同分异构体之间相互转变,并以一定比例呈动态平衡存在的现象。 例如:乙酰乙酸乙酯是酮式异构体和烯醇式异 构体的互变平衡混合物。 乙酰乙酸乙酯
酮式(93%) 与羟氨 苯肼 HCN NaHSO3 烯醇式(7%) 与FeCl3 Br2水 Na反应
- HBr + Br2
乙酰乙酸乙酯的烯醇式能以一定比例存在的原因:乙酰乙酸乙酯的烯醇式能以一定比例存在的原因: 1)由于受到羰基和酯基的双重影响,亚甲基上的氢较活泼,酸性增加; 2)烯醇式中共轭体系有所延伸; 3)烯醇式可形成分子内氢键。
四、重要的羟基酸和酮酸 乳酸 是人体中糖代谢的中间产物 苹果酸 是体内糖代谢过程中的中间产物 柠檬酸 是人体内糖、脂肪和蛋白质代谢的中间产物,是 糖有氧氧化过程中三羧酸循环的起始物。临床上柠檬酸铁铵是常用补血药,柠檬酸钠常用作抗凝血剂。 水杨酸 具有清热、解毒和杀菌作用,其酒精溶液可用于治疗因霉菌感染而引起的皮肤病。 乙酰水杨酸(俗名:阿司匹林),用作解热镇痛药,是APC的组分之一。
丙酮酸 是动植物体内糖、脂肪和蛋白质代谢的中间产物, 在酶的催化作用下能转变成氨基酸或柠檬酸等,是一个重要的生物活性中间体。 β-丁酮酸 (乙酰乙酸) 是生物体内脂肪代谢的中间产物。 β-丁酮酸 、β-羟基丁酸、丙酮总称为酮体。
第三节 对映异构 例如:乳酸,自然界发现左旋乳酸和右旋乳酸,它们的构 造式相同,但空间构型不同: 彼此不能重合,并且互为镜象关系的异构体,称为对映异构体。
一 偏振光和旋光性 普通光是在所有方向振动的电磁波。 (a)光波前进时电场振幅的周期性变化 (b)光波振动的平面 (c)在普通的光束中光波在一切可能的平面内的振动
普通光通过尼科尔棱镜后产生只能在一个平面振动的光。普通光通过尼科尔棱镜后产生只能在一个平面振动的光。 这种只能在一个平面振动的光为平面偏振光,简称偏光。 尼科尔棱镜 普通光 偏光
在光源和视野之间放置第二个棱晶,只有当晶轴彼此平行时,通过第一个棱晶的光线才能通过第二个棱晶。在光源和视野之间放置第二个棱晶,只有当晶轴彼此平行时,通过第一个棱晶的光线才能通过第二个棱晶。 普通光 通过棱镜 偏光 棱镜 偏光
如果在晶轴相互平行的两个棱晶之间放置旋光管,管内盛有不同的液体,将出现两种情况:如果是水或酒精,则偏光顺利通过第二个棱晶;如果是肌肉运动产生的乳酸或葡萄糖等物质,则第二个棱晶必须旋转一定的角度,偏光才能通过。如果在晶轴相互平行的两个棱晶之间放置旋光管,管内盛有不同的液体,将出现两种情况:如果是水或酒精,则偏光顺利通过第二个棱晶;如果是肌肉运动产生的乳酸或葡萄糖等物质,则第二个棱晶必须旋转一定的角度,偏光才能通过。 普通光 起偏振器 偏光 乳酸溶液 检偏振器 观察者
nicol 平面偏振光——只在一个平面上振动的光。 旋光性——使偏振光的振动面发生旋转的性质 旋光性物质/光活性物质——具有旋光性的物质。 如:2-氯丁烷,乳酸,葡萄糖,氯霉素等 偏光
二 旋光度和比旋光度 像乳酸、葡萄糖这样一些能够使偏光振动平面旋转一定角度的物质称为旋光性物质。象水、酒精等这些与偏光不发生作用的物质,称为非旋光物质。 旋光性物质使偏光顺时针旋转的,称为右旋体,用d-或(+)-表示(来自拉丁语dexter),使偏光反时针旋转的,称为左旋体,用l-或()-表示(来自拉丁语laevus)。 旋光物质使偏光平面旋转的角度,称为旋光度。
旋光度,用“”表示,其数值与测定条件有关旋光度,用“”表示,其数值与测定条件有关 右旋,用“+”表示;左旋,用“-”表示; 比旋光度:[]Dt = —— Ld L:旋光管长度,分米;d:样品浓度,克/ 毫升 t:温度; D:钠光灯波长 598nm 影响旋光度的因素: (a)被测物质; (b) 溶液的浓度; (c) 盛液管长度; (d) 测定温度; (e) 所用光的波长