第八章取代羧酸

福建生物工程职业技术学院教案【管理系】章节名称第八章取代羧酸备注授课方式理论课（√）；实践课（）；实习（）教学时数4α,β-二溴丁酸ω-溴丁酸教学目的及要求了解取代羧酸的制备；理解取代羧酸的分类和几种重要的取代羧酸；掌握取代羧酸的结构和命名及其化学性质和乙酰乙酸乙酯的互变异构现象。教学重点与难点1、取代羧酸及其衍生物的命名、结构和化学性质2、重要的取代启发提问1.什么是取代羧酸？2.取代羧酸有哪些性质？复习思考题、作业题课后练习。教学主要内容第八章取代羧酸第一节卤代酸本节只讨论卤素在碳链上的卤代酸。卤代酸我们并不陌生。例如：ClCH2COOH是工业上常用的合成中间体。FCH2COONa是一种威力极大的杀鼠剂等。人们习惯于用希腊字母来表示卤素在碳链上的位置。如：α,β-卤代酸。卤素在羧基另一端的，称为ω-卤代酸。一、卤代酸的命名卤代酸的命名是以羧酸为母体，卤素原子作为取代基，取代基的位置可用阿拉伯数字或希腊字母表示。二、卤代酸的化学性质1、酸性烃基上的氢原子被卤素这种电负性大的基团取代后，使得羰基碳原子上的电子云密度降低，加深了O-H键的极化，使氢原子易于解离，导致羧酸的酸性增强。2、卤代酸的反应在羧基的影响下，卤原子的性质也有一些变化，卤素更容易被取代了。β-卤代酸在同样条件下则发生消除反应，生成α,β-不饱和酸。三、卤代酸的制备α-卤代酸可由羧酸α-氢直接卤代得到；β-卤代酸则由α,β-不饱和酸与卤化氢加成得到。第二节羟基酸一、羟基酸的结构和分类及命名羧酸分子中饱和碳原子上有羟基的酸成为醇酸。除IUPAC的命名法则外，醇酸可根据羟基与羧基的相对位置称为α-,β-和γ-羟基酸。与卤代酸一样，羟基连在碳链末端时，称为ω–羟基酸。由于许多醇酸做为生化过程的中间体而存在与天然产物中，所以，在生物科学中，以俗名命名也很常见。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、醇酸的化学性质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。1、酸性由于羟基的强吸电子效应，醇酸的酸性强于相应的羧酸。影响随羟基与羧基的距离增大而减弱。2、脱水反应醇酸分子中，由于羧基和羟基之间的相互影响，使其对热较敏感，加热时很容易脱水。脱水方式随着羟基与羧基位置的不同而生成不同的产物。α-羟基酸加热时，两个分子间发生交叉脱水反应，生成交酯。β-羟基酸加热时，分子内β-羟基和α-H脱水生成α,β-不饱和酸。γ-羟基酸在室温下即可发生分子内脱水，形成五元环内酯。δ-羟基酸加热时分子内脱水形成六元环内酯，反应较γ-羟基酸难。δ-内酯易开环。3、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。稳定中性化合物，在碱性条件下可形成γ-羟基酸盐。4、脱羧反应α-醇酸在稀硫酸或酸性高锰酸钾的作用下,容易发生分解反应,生成醛(或酮)和甲酸.β-羟基酸用碱性高锰酸钾溶液处理，则氧化成β-酮酸后在脱羧生成甲基酮。三、酚酸的化学性质1、酸性酚酸与相应母体芳香酸比较，其酸性随羟基与羧基的相对位置不同而表现出明显的差异。酚酸的酸性受诱导效应、共轭效应和邻位效应等因素的影响。对位取代的酚酸酸性弱于母体羧酸，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，使酸性明显增强。2、脱羧反应羟基在羧基邻、对位的酚酸加热至熔点以上时，易脱羧分解成相应的酚。四、羟基酸的制备α-羟基酸可以由羰基化合物与HCN加成得α-羟基腈，然后水解得α-羟基酸。也可由α-卤代酸得到。α-卤代酸酯与锌粉形成有机锌化合物，再与醛、酮发生加成反应得β-羟基酸酯，将酯水解得β-羟基酸。通过β-氯醇与氰化钠反应，再水解也可得β-羟基酸。五、重要的羟基酸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、苹果酸存在于未成熟的苹果和山楂中。3、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.4、枸橼酸也叫柠檬酸。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.应用可用于食品工业的调味品(有酸味)也用于制药业.5、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.第三节羰基酸一、羰基酸的结构和分类及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、酮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.（一）α-酮酸的化学性质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;2、氨基化反应α-酮酸与氨在催化剂存在下可转变为α-氨基酸。（二）β-酮酸的化学性质β-酮酸在室温或微热时脱羧生成酮.三、乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯是分子中含有两个羰基，且两个羰基相隔一个亚甲基的化合物，称为β二羰基化合物。1、乙酰乙酸乙酯的化学性质制备：可用克来森酯缩合反应制备乙酰乙酸乙酯又称β-丁酮酸乙酯，简称三乙。是无色透明具有果香味的液体，沸点180℃，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等大多数有机溶剂中。特性：①乙酰乙酸乙酯的互变异构现象这种能够相互转变的两种异构体之间存在的动态平衡现象，叫做互变异构现象。②乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用可以通过亚甲基上的取代，引入各种不同的基团后，再经酮式分解或酸式分解，得到不同结构的酮或酸等化合物。四、重要的羰基酸1、乙醛酸2、丙酮酸3、β-丁酮酸注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。