羧酸及羧酸衍生物

分别介绍了羧酸及羧酸衍生物的分类、命名、结构和化学性质，并对应的拓展开叙述，还了解了油脂、蜡和表面活性剂对应的性质和用处，还介绍了两种脱水方式：酰氧键断裂和烷氧键断裂的断裂方式

羧酸及羧酸衍生物

• 羧酸
  • 分类和命名
    • 分类
      • 与羧基所连的烃基不同分为:脂肪酸、脂环酸、芳香酸
      • 根据烃基是否饱和分为:饱和羧酸、不饱和羧酸（如:油酸）
      • 根据分子中所含羧基的数目分为:一元酸、二元酸、多元酸
    • 命名
      • 选择分子中含羧基的最长碳链做主链，自羧基开始给主链碳原子编号
      • 羧酸常用希腊字母来标明位次，例:与羧基直接相连的C为α（2)-C，依次为β（3)、γ（4)、δ……ω
      • 含有两个羧基的最长碳链做主链，称为某二酸
  • 化学性质
    • 羧基的结构
      • （-COOH）p-π共轭
      • C为sp²杂化
    • 酸性
      • -COOH＞H₂CO₃＞酚＞H₂O＞醇
      • 羧酸可以和碳酸盐反应，而苯酚不能
        • 鉴别:羧酸和苯酚
      • α-H被-X取代，酸性↑，F＞Cl＞Br＞I α-C上-X越多，酸性↑ 被取代:α-H＞β-H＞γ-H 苯环离-COOH越近，酸性↑
    • 羧基上羟基的取代反应
      • 成酯反应
        • 羧酸与醇在酸的催化下，加热脱水生成酯
        • 两种脱水方式:酰氧键断裂（酸脱羟基醇脱氢）→（1°-OH、2°-OH） 烷氧键断裂（酸脱氢醇脱羟基）→（3°-OH）
      • 成酰卤反应
        • 羧酸与PX₃、PX₅、SOCl₂作用，羧酸分子中-OH被-X取代生成酰卤 （与醇不同，HX不能使羧酸生成酰卤）
        • 制备低沸点酰氯→PCl₃，用蒸馏法可与亚磷酸分离 制备高沸点酰氯→PCl₅，可先蒸去三氯氧磷
      • 成酸酐反应
        • 羧酸在脱水剂（如:P₂O₅）或加热条件下失水而形成酸酐
        • 具有五元环或六元环的酸酐，可由二元羧酸加热，分子内失水而得
      • 成酰胺反应
        • 向羧酸中通入氨气或加入碳酸铵，可以得到羧酸的铵盐，铵盐受热失水便生成酰胺
    • α-H的取代反应
      • 若存在α-H和过量的卤素单质，可进一步发生α-H卤代反应，直至 所有α-H都被卤素取代
      • 酰卤的α-H卤代要比羧酸容易很多
      • 只在α位卤代
    • 还原反应
      • 羧基中羰基可被强还原剂LiAlH₄还原成醇（C=O→CH₂）
      • 还原不饱和羧酸时，不会影响双键，属于选择性还原
    • 脱羧反应
      • 羧酸分子脱去羧基放出CO₂的反应
      • 当一元羧酸的α-C上有强吸电子基团如:硝基、卤素、氰基、羰基，容易发生脱羧反应
      • 芳香酸脱羧比脂肪酸容易，-Ph可作吸电子基，有利于C-C断裂
    • 二元酸的热解反应
      • 1，2-和1，3-二元羧酸→ 脱羧
        • 生成CO₂
      • 1，4-和1，5-二元羧酸→ 脱水
        • 生成H₂O
      • 1，6-和1，7-二元羧酸→ 既脱羧又脱水
        • 生成CO₂和H₂O
• 羧酸衍生物
  • 结构、分类，命名
    • 结构
    • 分类
      • 酯:无机酸酯（无机酸和醇之间脱水的生成物)、有机酸酯（羧酸和醇的脱水产物）
    • 命名
      • 酰卤
        • 酰基名称放在前面，卤素放后面，并将酰基的“基”省略
      • 酰胺
        • 与酰卤相似
        • 如果分子为含有-CO-NH-基团的环状结构的酰胺，称为内酰胺
        • 若N上有取代基，则在名称前加“N-某基”
      • 酸酐
        • 常将相应的羧酸的名称之后加上“酐”
      • 酯
        • 按照它水解后得到的酸和醇来命名而称为某酸某（醇)酯，一般将“醇”省略
        • 命名多元醇的酯时，通常将多元醇的名称放在前面，酸的名称放在后面，称为某醇某酸酯
  • 化学性质
    • 水解→羧酸
      • 碱催化水解
        • 酯的水解常用碱催化
      • 酸催化水解
        • 酯的酸性水解为酰氧键断裂
    • 醇解→酯
      • 条件:酸或醇钠的催化
      • 酯的醇解生成新的酯和醇（酯交换反应）
    • 氨解→酰胺
      • 酯的氨解不需加入酸碱等催化剂，氨本身就是碱
    • 与格氏试剂反应
      • 酰氯与格氏试剂作用生成酮和叔醇，格氏试剂过量，则继续反应，生成叔醇
    • 酯缩合反应（克莱森缩合反应）
      • 酯分子α-C上的氢被酯基活化，在醇钠等存在下，与另一分子酯反应得到β-酮酯
      • 例:乙酸乙酯→乙酰乙酸乙酯
      • 含有α-H的酯都有类似反应
      • 迪克曼反应
        • 酯缩合在分子内进行，形成环状β-羧基酯（合成五元、六元碳环）
    • 霍夫曼降解反应
      • 脱去羰基生成伯胺（减少一个C）
  • 碳酸衍生物
  • 油脂、蜡和表面活性剂
    • 油脂
      • 液态称为油，固态称为脂
      • 油脂是直链高级脂肪酸和甘油生成的酯
      • 性质
        • 水解
          • 在碱性条件下，水解得到甘油和高级脂肪酸钠（肥皂）皂化反应
        • 加成
          • 氢化
            • 转化为饱和程度较高的固态或半固态的脂
          • 加碘
            • 碘值↑，表示油脂的 不饱和程度↑
            • 工业上将100g油脂所吸收的碘的质量称为碘值
        • 干性
          • 根据碘值大小分为:干性油（＞130）、半干性油（100-130）、不干性油（＜100）
        • 酸败
          • 酸值↓，油脂越新鲜
          • 中和1g油脂中游离脂肪酸所需KOH的质量，称为酸值
    • 蜡
      • 蜡是高级脂肪酸和高级一元醇所形成的酯
      • 低熔点的固体，不溶于水，可溶于有机溶剂
    • 肥皂和表面活性剂
      • 肥皂
        • 肥皂是高级脂肪酸的钠盐或钾盐
          • 日常所用肥皂是高级脂肪酸的钠盐
          • 洗发水用的钾肥皂是高级脂肪酸的钾盐
        • 一头是羧基，具有极性，亲水基 一头是链状、非极性烃基，亲油基
        • 肥皂不宜在硬水或酸性水中使用
      • 表面活性剂
        • 同时具有亲水基团和憎水基团
        • 分为:阴离子型、阳离子型、非离子型
• 酰卤的水解速度最快
• 酰胺不能与醇反应生成酯
• 亲核取代反应活性顺序: 酰卤≈酸酐＞酯＞酰胺
• 羧酸除去-OH剩余部分为酰基（R-CO-）
• 生成羧酸衍生物:酯、酰卤、酰胺、酸酐
• -OH可以被卤原子（X）、酰氧基（RCOO-） 、烷氧基（-OR）、氨基（-NH₂）等取代