取代酸第三节羧酸衍生物-1.ppt

* * 羧酸的取代酸和羧酸的衍生物 第二节 取代酸 一.羟基酸 分子中含有羟基的羧酸叫做羟基酸，即羧酸烃基上的氢原子被羟基取代的产物. (一)羟基酸的分类和命名 羟基酸可分为醇酸和酚酸. 脂肪酸烃基上的氢原子被羟基取代的属醇酸; 芳香酸芳环上的氢原子被羟基取代的属酚酸. 羟基酸的命名一般以俗名为主， 辅以系统命名. 醇酸可根据羟基与羧基的相对位置分为α－羟基酸、β－羟基酸、γ－羟基酸等. 酚酸以芳香酸为母体， 羟基作为取代基. (二) 羟基酸的性质 1.物理性质 羟基酸多为结晶固体或粘稠液体. 由于分子中含有两个或两个以上能形成氢键的官能团，羟基酸一般能溶于水，水溶性大于相应的羧酸，疏水支链或碳环的存在使水溶性降低. 羟基酸的熔点一般高于相应的羧酸. 2.化学性质 羟基酸除具有羧酸和醇(酚)的典型化学性质外，还具有两种官能团相互影响而表现出的特殊性质。 (1) 酸性 醇酸含有羟基和羧基两种官能团，由于羟基具有吸电子效应并能生成氢键，醇酸的酸性较母体羧酸强. 羟基离羧基越近，其酸性越强. 例如，羟基乙酸的酸性比乙酸强，而2－羟基丙酸的酸性比3－羟基丙酸强 . 酸性：卤代酸 ＞ 羟基酸 ＞ 羧酸 酚酸的酸性与羟基在苯环上的位置有关. 当羟基在羧基的对位时，羟基与苯环形成 p-π共轭，尽管羟基还具有吸电子诱导效应，但共轭效应相对强于诱导效应，总的效应使羧基电子云密度增大，这不利于羧基中氢离子的电离，因此对位取代的酚酸酸性弱于母体羧酸；当羟基在羧基的间位时，羟基不能与羧基形成共轭体系，对羧基只表现出吸电子诱导效应，因此间位取代的酚酸酸性强于母体羧酸；当羟基在羧基的邻位时，羟基和羧基负离子形成分子内氢键，增强了羧基负离子的稳定性，有利于羧酸的电离，使酸性明显增强 . 羟基在苯环上不同位置的酚酸酸性顺序 (2)α－羟基酸的氧化反应 α－羟基酸中的羟基受羧基的影响， 比醇中的羟基更容易被氧化. 如乳酸在弱氧化剂条件下就能被氧化生成丙酮酸. (3) α－羟基酸的分解反应 α－醇酸在稀硫酸的作用下, 容易发生分解反应, 生成醛(或酮)和甲酸. 用途: ① 区别α－羟基酸与其他羟基酸 ② 制备少一个碳的醛或酸. (4) 酚酸的脱羧反应 羟基在羧基的邻、对位的酚酸，受热易发生脱羧反应生成酚. (三) 生物体内的羟基酸 1.乳酸 存在于酸牛奶、肌肉等中, 具有很强的吸湿性； 工业上作除钙剂(钙盐不溶于水)；食品工业中作增酸剂；钙盐可补钙. 2.酒石酸 存在于多种水果中. 可用作酸味剂, 其锑钾盐有抗血吸虫作用. 3.柠檬酸 存在于多种植物的果实中及动物组织与体液中, 为无色晶体. 可用于食品工业的调味品(有酸味)也用于制药业. 4.水杨酸 水杨酸及其衍生物有杀菌防腐、镇痛解热和抗风湿作用, 乙酰水杨酸就是熟知的解热镇痛药阿司匹林. 阿司匹灵有解热、镇痛作用，能抑制血小板凝聚，防止血栓的形成. 5. 苹果酸 存在于植物的未成熟的果实及叶子中, 用于制药和食品工业. 二.羰基酸 (一) 羰基酸的结构和命名 分子中含有羰基和羧基的化合物称为羰基酸, 可分为醛酸和酮酸. 根据羰基与羧基的相对位置, 酮酸可分为α－酮酸, β－酮酸等. 羰基酸的系统命名是选择含羰基和羧基的最长链为主链, 称为 “某酮(或某醛)酸”, 并标明羰基的位次. (二)羰基酸的化学性质 羰基酸也是双官能团化合物, 醛酸具有醛和羧酸的典型性质; 酮酸除具有一般酮和羧酸的典型性质外, 还有一些特性. 1.脱羧反应 α－酮酸和β－酮酸都容易进行脱羧反应. α－酮酸在一定条件下, 脱羧生成醛; β－酮酸在室温或微热时脱羧生成酮. 2.氧化和还原反应 酮和羧酸都不易氧化，但α-酮酸易发生氧化脱羧反应. 酮酸也可还原成羟基酸. 生物体内的α－酮酸和β－酮酸, 在酶催化下也可以发生脱羧反应 . 3.互变异构现象 以上实验事实的解释 酮式和烯醇式同时存在，组成一个动态的平衡体系. 烯醇式能较稳定存在的原因: ① 羟基氧上的孤对电子与C=C及C=O形成共轭体系, 能量降低. ② 羟基上的氢与羰基上的氧形成氢键, 能量降低. 形成较稳定烯醇式应具备的条件: 1.分子中亚甲基氢受两个