医用化学organic-第十四章羧酸及其衍生物剖析.ppt

医用化学organic-第十四章羧酸及其衍生物剖析;; 羧酸的系统命名法与醛相似。 羧酸习惯上常用希腊字母标位，与羧基直接相连的碳原子为?，其余依次为?、?、?……等。;2-甲基-3-戊烯酸;许多羧酸最初来自天然产物，因此常根据它们的来源命名。 HCOOH CH3COOH C6H5COOH HOOC－COOH蚁酸 醋酸 安息香酸 草酸;二、羧酸的物理性质 三、羧酸的结构 羧基中的碳原子是sp2杂化状态，它的3个杂化轨道分别与两个氧原子和一个碳原子(在甲酸中为氢原子)形成三个σ键，余下一个p轨道与羰基氧原子的p轨道形成π键(CO)。羧基中羟基氧上有一对孤对电子，它与羰基中的π键形成p-π共轭体系;羧基负离子结构示意图; 电子云分布的平均化，对羧基化学性质有两个方面的突出影响。 降低了羧基中羰基碳原子的正电性，不利于发生亲核反应，羧基中羰基发生亲核加成反应活性远不如醛酮羰基。例如，羧羰基不能与HCN、NaHSO3起加成反应。 羧基中羟基上氧原子的电子移向羰基，羰基起吸电子的共轭电子效应，羟基中O－H键极性增加。羧羟基与醇羟基不同，具有明显酸性。 ;四、羧酸的化学性质 ? ?(一) 酸性 ? ?? 羧酸一般都属于弱酸，其Ka在10-4～10-5之间，比碳酸和苯酚的酸性强。羧酸能分解碳酸氢钠，放出二氧化碳，而酚不能。利用此性质可以区别羧酸与酚类。;羧酸的酸性强弱受整个分子结构的影响。 ? ? Z为吸电子基，酸性增强 Y为斥电子基，酸性减弱 ;在苯甲酸中，苯环是吸电子基，按理说其酸性应比甲酸的酸性强。但由于苯环的大π键与羧基形成共轭体系，其电子云分散的方向是苯环电子云移向羧基，因此其酸性反而比甲酸弱，但比其他饱和一元羧酸的酸性强。 H－COOH C6H5－COOH CH3－COOH pKa 3.77 4.17 4.76;乙二酸的两个羧基直接相连，相互影响最大，所以酸性特别强(pKa1 =1.27)，甚至比无机酸中的磷酸(pKa1 =2.12)还强。 丙二酸、丁二酸的酸性则随两个羧基距离的增大而相继减弱。 二元羧酸分子中的第一个羧基电离后，羧基负离子具有＋I效应，影响第二个羧基的离解。同时已电离??第一个羧基负离子对第二个羧基上电离出来的氢离子有吸引作用，使氢离子不容易脱离酸分子，所以二元羧酸的pKa2总是大于pKa1 ; (二) 羧酸的还原 由于羧基中的羰基和羟基形成共轭体系，在一般情况下，羧酸不容易被还原。只有一些特殊的还原剂如氢化铝锂(LiA1H4)、乙硼烷(B2H6)或在300～400oC和20～30 MPa压力，有铜、锌、亚铬酸镍等催化剂存在下，羧酸才能被还原成相应的醇。 ;(三) 羧基中的羟基的取代反应 羧基中的羟基可被卤原子(－X)、烃氧基(－OR)、酰氧基(－OCOR)和氨基(－NH2)等取代，产生酰卤、酯、酸酐和酰胺等羧酸衍生物。;1．酰卤的生成 羧酸与PCl3、PCl5、SOCl2等化学试剂反应生成酰卤，即羧基中的羟基被卤原子取代。; 具有五元环或六元环的环状酸酐(环酐)，可由二元羧酸(两个羧基相隔2个或3个碳原子)受热，分子内失水形成，可不加脱水剂。 ; 羧酸和醇的酯化反应，一般是由羧酸中的羟基与醇羟基中的氢结合生成水。换角度说，是羧酸中羟基被醇中烃氧基取代。用含有同位素18O的乙醇与醋酸进行酯化反应，实验发现生成的酯分子中有18O存在。 ; (四) ?-氢的卤代反应 羧酸分子中?-碳上的氢，受到邻位羰基的影响变得活泼，能被卤素取代，这种情况和醛酮?-氢一样。但羧酸?-氢的卤代需三卤化磷或红磷等的催化。 ; 卤代酸的酸性强于羧酸，这是由于卤原子的－I效应所致。;3．卤原子与羧基距离越近，酸性越强。 ?-氯丁酸＞?-氯丁酸＞?-氯丁酸 pKa 2.84 4.06 4.52; 一般一元羧酸很难直接脱羧。当羧酸分子中?-碳原子上连有吸电子取代基时，如－NO2、－X、－CN，脱羧反应比较容易进行。例如：;1．两个羧基直接相连或只间隔一个碳原子，受热发生脱羧反应，生成一元羧酸。;2-甲基戊二酸;3．两个羧基间隔4个或5个碳原子，受热发生脱水脱羧反应，生成环酮。 ? ? ? ?己二酸 环戊酮 ? ?? ? 庚二酸 环己酮 4．两个羧基间隔5个以上碳原子，在高温时发生脱水反应，生成高分子链状