有机化学：羧酸、羧酸衍生物、取代酸

羧基（carboxy），是有机化学中的基本官能团，由一个碳原子、两个氧原子和一个氢原子组成，化学式为-COOH。分子中具有羧基的化合物称为羧酸。本思维导图是有机化学（汪小兰第五版）羧酸、羧酸衍生物、取代酸章节知识整理，希望对你有帮助！

羧酸、羧酸衍生物、取代酸

• 羧酸
  • 分类
    • 按烃基分类
      • (饱和/不饱和)脂肪酸
      • (饱和/不饱和)脂环酸
      • 芳环酸
    • 按羧基个数
      • 一元羧酸
      • 多元羧酸
  • 命名
    • 开链脂肪酸
      • 含羧基的最长碳链作母体，且羧基碳处于链端，位次省略
    • 脂环羧酸、含芳香基的羧酸
      • 脂环基、芳香基作为取代基
  • 结构
    • 羧基C为SP2杂化，羟基的O与羰基发生p-π共轭，O—H的极性增加
    • 羰基正电性降低，羧基被亲核试剂进攻的能力降低
  • 性质
    • 物理性质
      • 因存在碳氧双键和羟基，羧酸分子之间能通过氢键形成二聚体，同时因羧酸极性比醇、醛酮更强，羧酸的溶、沸点高于分子量接近的醛酮
      • 羧酸中羰基和羟基都可与水分子形成氢键，低分子量的羧酸可溶于水，随着分子量的增加，疏水性增强，在水中溶解度降低
    • 化学性质
      • 羧酸的酸性
        • 羧酸根负离子的特点
        • 不同羧酸酸性比较
          • 羧基上连接推电子基团，推电子能力越强，酸性越小
          • 当与苯环等构成共轭体系时，苯环相对来说为拉电子基团，酸性增强
          • 羧基上连接拉电子基团，随拉电子能力(电负性)的增强，酸性增强
      • 羧酸衍生物的生成
        • 酰卤的生成
        • 酸酐的生成
        • 酯的生成(反应机理)
          • 提高酯收率的方法
        • 酰胺的生成(反应机理)
          • 酰胺加热脱水成腈(逆反应也可进行)
      • 羧酸热分解反应
        • 一元羧酸热分解(碳链不规则断裂，无意义)
        • 二元羧酸热分解
          • 乙二酸、丙二酸脱羧得到一元酸(脱羧)
          • 丁二酸、戊二酸加热脱水生成五(六)元环环状酸酐(脱水)
          • 己二酸、庚二酸脱羧生成少一个碳的五(六)元环环酮(既脱羧又脱水)
      • α-H的卤化
      • 羧酸的还原(LiAlH4)
• 取代羧酸
  • 羟基酸
    • 物理性质
      • 羟基与羧基都能与水形成氢键，在水中溶解度一般很大
    • 化学性质
      • 酸性
        • 醇酸酸性比相应羧酸强
        • 不同醇酸酸性与诱导效应有关
      • 脱水反应
        • α-羟基酸易发生双分子间脱水，得到环状交酯
        • β-羟基酸受热易生成α,-β不饱和酸
        • γ-羟基酸、δ-羟基酸受热发生分子内脱水，得到五元、六元环内酯
      • α-羟基酸的氧化
      • α-羟基酸的分解反应
  • 羰基酸
    • α-酮酸和β-酮酸的脱羧反应
    • 还原与氧化反应
      • 酮酸不易氧化，但丙酮酸极易氧化(条件：Fe2+，H2O2)
• 羧酸衍生物
  • 命名
    • 酰卤命名：“酰基+卤”
    • 酰胺命名：“酰基+胺”(N原子上基团的标号为N－)
    • 酸酐命名：酸酐依来源命名
    • 酯命名：某酸某酯(指明酸是哪部分，醇是哪部分)
  • 性质
    • 物理性质
      • 酰卤、酯的沸点比相应的羧酸低(难以形成氢键)
      • N－未取代酰胺的沸点比相应羧酸高(N上有2个H，形成氢键能力强)
    • 化学性质
      • 不同羧酸衍生物反应活性
        • (高活性)酰卤＞酸酐＞酯＞酰胺(高稳定性)
      • 水解反应
        • 酰氯的水解(剧烈反应生成羧酸)
        • 酸酐的水解(酸催化下水解剧烈)
        • 酯的水解
          • 酸催化水解(机理)
          • 碱催化水解(机理)
        • 酰胺的水解(酸、碱性条件下反应)
      • 醇解反应
        • 酰卤醇解
        • 酸酐醇解
        • 酯的醇解(酯交换)
      • 氨解反应
        • 比醇解更容易发生
        • 酰卤氨解
          • 无H原子的三乙胺等不能发生
        • 酸酐氨解
        • 酯氨解
      • 还原反应
        • 羧酸衍生物比羧酸容易还原，通过催化加氢和氢化铝锂还原为醇
        • 酯的还原(Na+乙醇)
        • 酰氯选择性还原为醛(H2,Pd,BaSO4)
      • 与格氏试剂反应—酰氯、酸酐、酯
      • 酰胺的酸碱性
      • 酰胺的Hofmann反应
      • 酯缩合反应
        • 在醇钠作用下反应生成β-酮酸酯
      • 酮式-烯醇式互变异构
      • 乙酰乙酸乙酯合成法
      • 丙二酸酯合成法