《有机化学》课程教学资源_有机化学（B）Ⅱ_第十三章 羧酸和羧酸衍生物

第十三章 羧酸及其衍生物 羧酸 13.1羧酸的结构、分类和命名 酰基 羧基 13.1.1羧酸的结构 R 羧酸的分子中都含有羧基官能团： a-H取代反应 CC一O基亲核加成 p一π共轭： 一H键断裂而 R 呈酸性 脱羧反应 OH被取代反应 羧基中的碳原子是SP杂化，三个σ键在一个平面上。 碳原子的一个P轨道与氧原子的P轨道形成π键

第十三章 羧酸及其衍生物 13.1 羧酸的结构、分类和命名 ——羧酸的分子中都含有羧基官能团: • 羧基中的碳原子是SP2杂化，三个键在一个平面上。 • 碳原子的一个P轨道与氧原子的P轨道形成键。 （一）羧酸 13.1.1 羧酸的结构 R C OH O 酰基 羧基 p- 共轭：  +  − －C－OH O sp 杂化 2 R 构造： R H C O O

13.1.2羧酸的分类和命名 (1)分类 按羧基所连接的烃基种类 •按烃基是否饱和 脂肪族羧酸 饱和羧酸 脂环族羧酸 不饱和羧酸 芳香族羧酸 按所含羧基的数目 一元羧酸 二元羧酸 三元羧酸

(1) 分类 • 按羧基所连接的烃基种类 脂肪族羧酸 脂环族羧酸 芳香族羧酸 • 按烃基是否饱和 饱和羧酸 不饱和羧酸 • 按所含羧基的数目 一元羧酸 二元羧酸 三元羧酸 13.1.2 羧酸的分类和命名

(2) 羧酸的命名 •俗名一根据天然来源（蚁酸（甲酸）、醋酸（乙酸）等) ·系统命名法 ()选择含有羧基的最长碳链为主链（母体）； (2)碳链编号时，从羧基的碳原子开始； (3)酸前要冠以官能团位置的数字（编号最小）； (4)其它同烷烃的命名规则 俗名 系统名

•俗名——根据天然来源(蚁酸(甲酸)、醋酸(乙酸)等) •系统命名法 (1)选择含有羧基的最长碳链为主链(母体); (2)碳链编号时,从羧基的碳原子开始; (3)酸前要冠以官能团位置的数字(编号最小); (4)其它同烷烃的命名规则 (2) 羧酸的命名 C C C C C C O OH 6 5 4 3 2 1 俗名      系统名

例如： CH,=CH-COOH CH,-CH=CH-COOH 丙烯酸（败脂酸) 2-丁烯酸（巴豆酸) CH,-CH-CH-COOH CH 俗称：，B-二甲基丁酸（α，B-二甲基酪酸） 系统名称：2,3-二甲基丁酸

例如： CH3 CH3 -CH-CH-COOH CH3 俗称：,-二甲基丁酸 (,-二甲基酪酸) 系统名称: 2,3-二甲基丁酸 CH2 =CH-COOH 丙烯酸（败脂酸） CH3 -CH=CH-COOH 2-丁烯酸（巴豆酸）

·脂肪族二元羧酸的命名 ·选择分子中含有两个羰基的碳原子在内的最长碳链 作主链，称为某二酸. COOH HCOOH-CH,-COOH COOH 乙二酸（草酸) 丙二酸（胡萝卜酸) H COOH H HOOC HOOC COOH 富马酸 马来酸 (反丁烯二酸) (顺丁烯二酸)

• 选择分子中含有两个羰基的碳原子在内的最长碳链 作主链,称为某二酸. • 脂肪族二元羧酸的命名 COOH COOH 乙二酸（草酸） HCOOH-CH2 -COOH 丙二酸（胡萝卜酸） (反丁烯二酸） (顺丁烯二酸） C C COOH HOOC H H C C H HOOC COOH H 富马酸 马来酸

•芳香族羧酸的命名 1.羧基与苯环支链相连 脂肪酸作为母体 CH,COOH CH,COOH CH-CHCOOH 3-苯丙烯酸 苯乙酸（苯醋酸） (β-苯丙烯酸，肉桂酸) 0-萘乙酸 2.羧基直接与苯环相连一苯甲酸作为母体 COOH COOH CH; 苯甲酸（安息香酸） 对甲苯甲酸

• 芳香族羧酸的命名 1. 羧基与苯环支链相连——脂肪酸作为母体 2. 羧基直接与苯环相连——苯甲酸作为母体 COOH 苯甲酸（安息香酸） COOH CH3 对甲苯甲酸 CH2 COOH 苯乙酸（苯醋酸） 3-苯丙烯酸 （-苯丙烯酸，肉桂酸） CH=CHCOOH CH2 COOH -萘乙酸

·多元芳香族羧酸的命名 ·用“羧酸”或“甲酸”作字尾，其它作为取代基 DOH COOH 对苯二羧酸 环己烷羧酸 o-萘羧酸 (对苯二甲酸，1,4苯二甲酸)（环己烷甲酸） -萘甲酸；1-萘甲酸

• 多元芳香族羧酸的命名 • 用“羧酸”或“甲酸”作字尾，其它作为取代基 COOH COOH 对苯二羧酸 （对苯二甲酸，1,4-苯二甲酸） COOH 环己烷羧酸 （环己烷甲酸） COOH -萘羧酸 -萘甲酸;1-萘甲酸

13.2羧酸的制法 13.2.1从伯醇或醛制备羧酸 H R-0-HR-R-c H KMnO/H2SO KMnO/H2SO CH,CH CH-CHOH CH CH,CH,CHO CH,CH CHCOOH CH2OH CHO COOH KMnO/H2SO KMnO/H2SO △ KMnO/H2SO CH (CH2)CHO CH:(CH2)COOH 20℃ ·不饱和醇或醛须用弱氧化剂制备 托伦斯试剂 CH3一CH=CH-CHO+[O] AgNO3,NH3 CH3-CH=CH-COOH

13.2 羧酸的制法 • 不饱和醇或醛须用弱氧化剂制备 13.2.1 从伯醇或醛制备羧酸 托伦斯试剂 CH3—CH=CH—CHO + [O] CH3—CH=CH-COOH AgNO3 ,NH3

13.2.2从烃氧化制备羧酸 1.高级烷烃混合物氧化制取高级脂肪酸混合物，作为 制皂原料 ·如石蜡C20C30烷烃，得50~60%高级脂肪酸(C10~C20): 02,120℃ RCH,-CH,-R' RCOOH R'COOH 锰盐，1.53MPa 高级烷烃混合物 高级脂肪酸混合物 2.低级烷烃直接氧化制取低级羧酸（往往得到混合物）： C.H1 02,醋酸盐（或环烷酸钴） CH,COOH+HCOOH+CH,CH,COOH 6MPa,150-250℃

C4H10 CH3COOH+HCOOH+CH3CH2COOH RCH2 -CH2 -R’ RCOOH + R’COOH 13.2.2 从烃氧化制备羧酸 1. 高级烷烃混合物氧化制取高级脂肪酸混合物,作为 制皂原料. • 如石蜡C20~C30烷烃,得50~60%高级脂肪酸(C10~C20): 2. 低级烷烃直接氧化制取低级羧酸(往往得到混合物): 锰盐，1.5~3MPa O2 , 120℃ 高级烷烃混合物 高级脂肪酸混合物 O2 , 醋酸盐(或环烷酸钴) 6MPa，150~250℃

3.烯烃制备羧酸 双键断裂 RCH=CHR'+401 K2Cr207+H2S04 RCOOH +R'COOH 4.环状烯烃制备 二元羧酸 CH,CH,COOH 4[0] CH,CH,COOH 5.丙烯酸的制备 CH2=CH-CH3 +02 磷酸铋 CH,=CH-COOH 550-750℃，0.7-1.4MPa

3. 烯烃制备羧酸——双键断裂 4. 环状烯烃制备——二元羧酸 5. 丙烯酸的制备 + 4[O] CH2 CH2 COOH CH2 CH2 COOH CH2=CH—CH3 + O2 CH2=CH—COOH 磷酸铋 550~750℃，0.7~1.4MPa RCH=CHR’ + 4[O] RCOOH + R’COOH K2Cr2O7+H2SO4