Embed Size (px)
DESCRIPTION
马恒昌， 1978 年出生于甘肃天祝，藏族，浙江大学化学系有机化学专业博士。. 研究领域和兴趣 温和条件下催化氧化醇类化合物用于合成醛、酮等方法学研究。 非贵金属催化剂和生物质载体催化剂催化下的偶联反应研究。 超分子自组装和纳米材料。. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
马恒昌， 1978年出生于甘肃天祝，藏族，浙江大学化学系有机化学专业博士。 研究领域和兴趣 温和条件下催化氧化醇类化合物用于合成醛、酮等方法学研究。 非贵金属催化剂和生物质载体催化剂催化下的偶联反应研究。 超分子自组装和纳米材料。
国家自然基金项目一项； 2012年度甘肃省基本科研业务费资助项目一项；西北师范大学青年骨干项目一项；高分子材料重点实验室开放项目一项；西北师范大学教学研究项目一项； 2014年入选首批西北师范大学“青年教师教学科研之星资助计划”； 2011年获得“我最喜爱的教师” http://xsh.nwnu.edu.cn/tp/list.asp ； 2012年度获得“优秀班主任”称号。 2010年获得甘肃省自然科学奖三等奖； 2012年获得高校科技进步奖一等奖。 2002年以来在 J. Org. Chem. ， Synlett ， Synthesis, Tetrahedron ， Tetrahedron Letters, Catal. Sci. Technol. ， Reactive &Functional Polymers, Letters in Organic Chemistry 等国内外学术期刊发表学术论文 30余篇。
第九章 羧酸及其衍生物
Carboxylic acid and its derivatives
肝脏中的胆固醇会转变成胆酸，到达小肠能帮助消化脂肪，然后胆酸会被小肠吸收回肝脏再转变成胆固醇。由于膳食纤维在小肠中能形成胶状物质将胆酸包围，胆酸便不能通过小肠壁被吸收回肝脏，而是通过消化道被排出体外。于是，当肠内食物再进行消化需要胆酸时，肝脏只能靠吸收血液中的胆固醇来补充消耗的胆酸，从而降低了血液中的胆固醇，令冠心病和中风的发病率也随之降低。
COOHOH
OHHO 胆酸
一、自然界中的羧酸
花生油中所含的油酸具有特殊作用！油酸可降低血液总胆固醇和有害胆固醇，却不会降低有益胆固醇。营养学界把油酸称为“安全脂肪酸”，油酸的含量，是评定食用油品质的重要标志。
HH
COOH
一、自然界中的羧酸
花生油淡黄透明，色泽清亮，气味芬芳，滋味可口，是一种比较容易消化的食用油。花生油含不饱和脂肪酸 80% 以上（其中含油酸 41.2% ，亚油酸 37.6% ）。另外还含有软脂酸，硬脂酸和花生酸等饱和脂肪酸19.9% 。花生油的脂肪酸构成是比较好的，易于人体消化吸收。
油酸 H
H
H
COOH
H
亚油酸
亚油酸具有独特的结合 / 解离氧的能力，能够协助氧的传输，提高人体耐缺氧和抗疲劳能力。美白皮肤，减少黑色素形成。
二、羧酸的命名系统命名
将相应的烃名改为某酸，羧基始终编为 1 号
羧基直接连接在环上
COOHCOOHHCOOH
COOH COOH
COOH
二元酸则的主链包括两个羧基，叫某二酸。
COOH
COOHCOOH
HOOCCOOH
HOOC
O C
O H
O C O H C
O
R
H
O
O
O
H
R
H
三、羧酸的结构及化学性质（重点及难点）
• C-O: 取代 OH• C-O: 加成• C-H: α-H 酸性
• O-H: 酸性
3.1 酸性 (Acidity)
3.1.1 酸性O C
O H
COOH H2O COO-H2OH
RCOOH + NaCO3 RCOONa + CO2 +H2O
苯甲酸钠 &water
苯酚溶液
苯酚溶液 苯甲酸
Acid
Exercise: 如何分离苯甲酸和苯酚？
Na2CO3
OH
甲酸的酸性比其它羧酸要强的多，因为烃基的给电子效应，羟基上氧电子云密度有所增大，氢更难离解。
3.1.1 酸性比较
Exercise
OH
OH
OR
OHPK
C
O
R
H
O
O
OH
F O
OH
Cl O
OH
Br O
OH
I
O
OH
O
OH
Cl O
OH
ClO
OH
Cl
Cl ClCl
O
OH
O
OH
Br
O
OH
F3C
O
OH
O
OH
Cl
O
OH
I
OH
OH
OH3C
OH
O
OH
R O
OH
R
RR
COOH
O2N
COOH COOH
H3CO
Exercise
CF3 Cl Br
I H R
3.2 羧基中羟基的取代反应 : 羧基中的羟基可被酸根 (RCOO-) 、卤素、烷氧基 (-OR) 或氨基 (-NH2) 取代
酸酐 : 羧酸在脱水剂 P2O5 存在下加热，分子间脱去一分子水
O
OH
R
O
OH
R
P2O5
O
O
R
O
R
O
OR
ORH2O
O
O
O
COOHP2O5
COOH
O
O
O
邻苯二甲酸酐
酰卤：常用的是酰氯，由羧酸和 SOCl2( 亚硫酰氯 ) 、 PCl5 或 PCl3 制得 O
OH
R
SOCl2
PCl5 PCl3
O
Cl
R
SO2 + HCl
O
Cl
R
POCl3 + HCl
O
Cl
R
H3PO3
COOHSOCl2
CCl
OCOCl
3.2 羧基中羟基的取代反应 : 羧基中的羟基可被酸根 (RCOO-) 、卤素、烷氧基 (-OR) 或氨基 (-NH2) 取代
酯：强酸催化下，羧酸与醇分子间脱去一分子水成酯，反应可逆。
3.2 羧基中羟基的取代反应 : 羧基中的羟基可被酸根 (RCOO-) 、卤素、烷氧基 (-OR) 或氨基 (-NH2) 取代
OR
OH
OHR' H2SO4Heat R O
OHOH
18
18
OR
OH
H+OHR
OH
+ OHR
OH
+HO R'
OHR
HO O R'
H
+
OHR
O O R'H
H
+-HOH
OH
R O R'+
-H+
O
R O R'
酰胺 : 羧酸与氨反应生成羧酸的铵盐，铵盐加热失去一分子水成酰胺，若继续加热，可进一步失水成腈，腈水解又得到羧酸，为逆反应：
3.2 羧基中羟基的取代反应 : 羧基中的羟基可被酸根 (RCOO-) 、卤素、烷氧基 (-OR) 或氨基 (-NH2) 取代
OR
OH
+ NH3Heat OR
O- NH4+
-H2O
Heat
OR
NH2
-H2O
HeatR N
铵盐 酰胺 腈
(RCN)
NCCN H2O O
O
NH2
NH2
H2O OO
OH
OH
Exercise
3.3 还原 : 羧基中的 C 是最高氧化态，强还原剂才能将其还原为醇
HB
HH
H
Na+-
HAl
HH
H
Li+-
H-
O
R OH
LiAlH4R OH
3.4 二元羧酸的受热脱水或脱羧
乙二酸和丙二酸受热 , 脱羧 -CO2
HOOC COOH HCOOH + CO2
COOH
COOHCH3COOH + CO2
COOH
COOH
COOH
COOH
O
O
O
OO
O
丁二酸酐
戊二酸酐
丁二酸和戊二酸受热，分子内脱水
己二酸，庚二酸在 Ba(OH)2 存在下加热，脱水且脱羧
Ba(OH)2
COOH
COOH
O
COOH
COOH
Ba(OH)2O
ExerciseBa(OH)2
COOH
COOHO
OO
K2Cr2O7+H2SO4
HEAT HOOCCOOH
Ba(OH)2
说课之羧酸及其衍生物教材：《有机化学》第四版，高等教育出版社，汪小兰编针对班级：生命科学学院生物科学专业 2013级授课时间：一学期，周三学时
教学目的：掌握四大类离子型有机化学反应基本反应机理；掌握有机化学基本原理、概念；培养学生对有机化学学科的兴趣。
本章内容难点及重点：羧酸的结构及化学性质
O C
O H
O C O H C
O
R
H
O
若能够理解羧基的成键特征就能够理解羧酸类化合物发生的形形色色的化学反应。
OO
δ+
δ-
醛酮羰基与羧羰基的异同：相同点： 都有羰基，而且都会发生电子云的偏移。不同点： 羧羰基会发生 P-π 共轭，导致中心碳原子的电正性有所抵消。
羧羰基
醛酮羰基
说课之羧酸及其衍生物
羧羰基的成键特征决定了其酸性强弱，这是本部分的一个考点，同时成键特征也决定了羧酸能形成酸酐、酰氯、酰胺、酯等一系列化合物。
O
OR
OR
O
Cl
RO
R O R'
OR
NH2
羧羰基的成键特征决定很难被还原的事实。只有强还原剂才能还原它，比如LiAlH4 。
HB
HH
H
Na+-
HAl
HH
H
Li+-
H-
O
R OH
LiAlH4R OH
说课之羧酸及其衍生物
二元羧酸的受热脱水或者脱羧反应也是一个很重要的考点。 ( 五、六元环在热力学上才是稳定的环 )
HOOC COOH HCOOH + CO2
COOH
COOHCH3COOH + CO2
乙二酸和丙二酸受热 , 脱羧 -CO2
COOH
COOH
COOH
COOH
O
O
O
OO
O
丁二酸和戊二酸受热，分子内脱水
己二酸，庚二酸在 Ba(OH)2 存在下加热，脱水且脱羧
Ba(OH)2
COOH
COOH
O
COOH
COOH
Ba(OH)2O
说课之羧酸及其衍生物
教学方法：深入浅出 有机化学虽然是理科学科，但是不像数学、物理一样进行严格推理，但在有机化学中，每发生一类化学反应，其实都是其化学结构的反应，所以只有讲清楚了结构或者成键特征，就可以对其发生何种化学反应进行预判。
备学生 本班学生学习气氛很好，上课基本没有玩手机、睡觉的同学，无故旷课的同学更是少见。营造这样的上课环境，需要老师和学生建立起信任机制，这首先要求老师一定要用心备课，用心上课，设身处地地为学生着想，充分尊重学生，所有的这一切都是为了上好一堂课。
教学形式多样化 学习气氛再好的班级都有大家思想疲惫和麻木的时候，在这时老师要及时调整课堂气氛，不能以一味的挂科来威胁学生。在这时我一般采取教大家学藏语，唱藏歌和跳藏族舞蹈的方法，让学生感到轻松和快乐，然后再进行上课，实践发现效果斐然。
