第9章 羧酸及其衍生物

9  羧酸及其衍生物
9.1基本要求
掌握羧酸、羧酸衍生物的分类和命名。
掌握羧基的结构和羧酸的主要化学性质:酸性与成盐、羧基中的羟基被取代的反应(酰卤的生成、酸酐的生成、酯化反应、酰胺的生成)、α- H的卤代、脱羧反应、羧基的还原。
掌握二元羧酸受热时的特殊反应。
熟悉饱和一元羧酸的制备反应。
了解脂肪酸的β一氧化反应。
掌握羧酸衍生物的水解、醇解、氨解反应。了解亲核加成—消去反应历程。
熟悉Claisen酯缩合反应及在合成反应上的应用。
熟悉酰胺的主要性质:酸碱性、HNO2反应、Hofmamn 降解。
掌握脲的结构及主要化学性质。
9.2 基本知识点
9.2.1 羧酸的结构特点
羧酸结构的主要特点是羧基中存在着p-π共轭体系。p-π共轭的结果,导致羧基碳上的正电性降低,使羧羰基不易发生亲核加成反应;同时还导致羧羟基氧的p电子云向羧羰基转移,增强了羧羟基O-H键的极性而使羧酸具有酸性。
9.2.2 羧酸的命名
许多羧酸存在于天然产物之中,故常根据其来源而具有俗名。羧酸的系统命名是以含羧基在内的最长碳链为主链而命名为某酸,取代基名称放在羧酸名称之前。脂环族和芳香族羧酸以脂肪酸为母体,把脂环和芳环作为取代基来命名。
                        CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2间硝基苯甲酸)2COOH   
                                  花生四烯酸 
环己基乙酸                        5,8,11,14-二十碳四烯酸           
                                         
9.2.3 羧酸的制备
羧酸制备主要有如下几种方法:
1. 氧化法
  (1) 烃的氧化:
 
(2)醇和醛的氧化:
2. 由格氏试剂合成
3. 腈的水解
9.2.4 羧酸的化学性质
羧酸的化学性质主要表现在四种键的断裂上:
①处的键断裂表示酸性,酸性随R基的吸电子诱导效应的增强而增加,反之亦然。②处的
键断裂表示羧基中的羟基被取代而生成羧酸衍生物;③处的键断裂表示脱羧,R基团是吸电子基团则有利于脱羧;④处的键断裂表示α-H可被卤素取代,发生α- 卤代反应。
1. 羧酸的酸性
    一元羧酸的酸性比无机强酸的酸性弱,但比碳酸和苯酚的酸性强,这个性质可用于鉴别羧酸和酚。羧酸盐遇强酸则游离出羧酸,利用此性质可分离、精制羧酸。
    甲酸的酸性比其它脂肪酸强,二元羧酸的酸性比对应的一元脂肪酸强。羧酸的酸性取决于诱导效应、共轭效应和空间效应。脂肪酸中,羧基连接吸电子基团时,酸性增强;羧基连接供电子基团时,酸性减弱。
2. 羧基中羟基被取代的反应
羧基中的羟基可被卤素、酰氧基、烷氧基或氨基取代,分别生成酰卤、酸酐、酯或酰胺等羧酸衍生物。
用氯化亚砜卤代剂制取酰氯较易提纯处理,所得的酰卤较纯,因此该法制酰卤应用较广。混合酸酐可用酰卤和无水羧酸盐共热的方法制备。用此法即可以制备混酐,也可以用于制取单酐。
羧酸的酯化反应是亲核加成—消去历程。通常伯醇或仲醇与羧酸进行酯化时,羧基提供羟基,醇提供氢,酸催化的酯化反应机理如下:
叔醇与羧酸酯化时,则羧基提供氢,醇提供羟基,酸催化反应的反应机理如下:
3.脱羧反应
饱和一元酸在一般条件下不易脱羧,需用无水碱金属与碱石灰共热才能脱羧。但α-碳上有吸电子取代基(如硝基、卤素、氰基、羰基和羧基等)的羧酸易脱羧。芳香羧酸较脂肪羧酸容易脱羧。
4. 羧酸的还原反应
羧基中的羰基不易被催化氢化还原,但强的还原剂氢化铝锂(LiAlH4)却能使羧酸还原成伯醇。氢化铝锂是一种选择性还原剂,对不饱和羧酸分子中的双键、叁键不产生影响。
5. 脂肪酸α-H的卤代反应
羧酸的α-H卤代反应需要少量红磷作催化剂才能顺利进行。
6. 甲酸的特殊反应
甲酸除具有羧酸所具有的性质外,在结构上也可看作是羟基甲醛,所以甲酸具有醛的某些特性,能发生银镜反应,使甲酸具有还原性。

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