高中化學 2.4.1 羧酸課件 魯科版選修5.ppt

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第4節(jié)羧酸氨基酸和蛋白質第1課時羧酸,一、羧酸1.定義：分子由烴基(或氫原子)和_____相連而組成的有機化合物叫做羧酸。2.官能團。羧基，結構簡式為__________或_______。,羧基,—COOH,3.分類：(1)按與羧基連接的烴基的結構分類。,脂肪,CH3COOH,C17H35COOH,芳香,(2)按分子中羧基的數(shù)目分類。,HCOOH,蟻酸,HOOC—COOH,草酸,4.系統(tǒng)命名。例如，CH3CH(CH3)CH(CH2CH3)CH2CH2COOH名稱為__________________,羧基,羧基,位次號和名稱,5-甲基-4-乙基己酸,5.物理性質：,4,減小,高,氫鍵,升高,6.三種常見的羧酸：,HCOOH,蟻酸,草酸,白色針狀晶體,7.化學性質：(1)酸性。①電離方程式為__________________。②羧酸都是較弱的酸，且不同的羧酸酸性也不相同。飽和一元羧酸的酸性隨碳原子數(shù)的增加而_____。③完成下列方程式：,RCOOHRCOO-+H+,減弱,RCOONa+CO2↑+H2O,RCOONH4,(RCOO)2Cu+2H2O,(2)取代反應：,RCOOR′+H2O,(3)還原反應。RCOOH______。,RCH2OH,二、羧酸衍生物——酯1.羧酸衍生物：羧酸分子中羧基上的_____被其他原子或原子團取代得到的產(chǎn)物稱為羧酸衍生物。其中羧酸分子中的羧基去掉羥基后，剩余的基團稱為_____。常見的羧酸衍生物有酰鹵、酸酐、酰胺等。,羥基,?；?2.酯：(1)概念：由_____()和_______(—OR)相連組成的羧酸衍生物。(2)命名：依據(jù)水解生成的酸和醇的名稱命名，稱為“某酸某酯”。如HCOOC2H5命名為_________。(3)物理性質：酯類難溶于水，易溶于有機溶劑，密度一般比水小。低級酯有香味，易揮發(fā)。,酰基,烴氧基,甲酸乙酯,(4)化學性質(以為例)。①醇解反應(一種酯和一種醇反應生成另外一種酯和另外一種醇)：_______________________________________________,,②水解反應：,,,堿性,(5)制取肥皂的流程。,,(6)酯的主要用途。酯類廣泛地存在于自然界里，低級酯是有芳香氣味的液體，存在于各種水果和花草中。如香蕉里含有乙酸異戊酯，蘋果里含有戊酸戊酯等。酯可用作溶劑，并用作制備飲料和糖果的香料。,1.辨析下列說法的正誤：(1)只要水溶液顯酸性的有機物都屬于羧酸。()(2)所有的羧酸都易溶于水。()(3)羧酸、羧酸鹽都不能發(fā)生銀鏡反應。()(4)酯和油脂含有相同的官能團。()(5)油脂是純凈物。()(6)能與碳酸鹽、碳酸氫鹽反應產(chǎn)生二氧化碳的有機物一定含有羧基。(),【答案解析】(1)。分析：水溶液顯酸性的還有酚類，而酚類不屬于羧酸。(2)。分析：碳原子數(shù)較少的低級羧酸易溶于水，而高級脂肪酸水溶性較差。(3)。分析：甲酸、甲酸的鹽都可以發(fā)生銀鏡反應。(4)√。分析：油脂是高級脂肪酸與甘油形成的酯，屬于酯類，所以兩者含有共同的官能團。,(5)。分析：油脂是由多種單甘油酯和混甘油酯形成的混合物。(6)√。分析：羧酸的酸性大于碳酸，所以羧酸能與碳酸鹽、碳酸氫鹽反應生成二氧化碳。,2.某無色液態(tài)有機物可與鈉反應放出氫氣，它能發(fā)生酯化反應，但與Na2CO3溶液不反應。據(jù)此可斷定該液態(tài)有機物為()A.醇類B.羧酸類C.酚類D.醛類【解析】選A。能發(fā)生酯化反應的有機物為羧酸和醇，羧酸既可以與Na反應放出H2，又可以與Na2CO3溶液反應生成CO2氣體，而醇只與Na反應放出H2，不與Na2CO3溶液反應。,3.下列說法正確的是()A.分子中含有苯環(huán)的羧酸叫做芳香酸B.分子中羧基的數(shù)目決定了羧酸的元數(shù)C.羧酸的分子中都含有極性官能團—COOH，因此都易溶于水D.乙酸的沸點比乙醇的沸點高，主要是因為乙酸的相對分子質量更大一些,【解析】選B。芳香酸是指羧基直接連在苯環(huán)上的羧酸，并非分子中含有苯環(huán)的羧酸就屬于芳香酸，A選項錯；羧酸的元數(shù)是根據(jù)分子中含有羧基的數(shù)目多少來規(guī)定的，B選項正確；羧酸分子中雖含有親水基團羧基，但也含有憎水基團烴基，烴基越大該羧酸在水中的溶解度越小，高級脂肪酸都難溶于水的原因就在于此，C選項錯；不是同種類物質不能根據(jù)相對分子質量的大小判斷熔沸點，乙酸的沸點比乙醇的沸點高是事實，但其主要原因是乙酸分子間更易形成氫鍵。,4.若乙酸分子中的氧都是18O，乙醇分子中的氧都是16O，二者在濃硫酸作用下發(fā)生反應，一段時間后，分子中含有18O的物質有()A.1種B.2種C.3種D.4種【解析】選C。根據(jù)酯化反應機理，可表示如下：可見分子中含18O的物質有3種。,5.下列關于幾種常見羧酸及其衍生物的說法中錯誤的是()A.苯甲酸可以與乙醇發(fā)生酯化反應，且苯甲酸斷裂碳氧單鍵B.實驗室中用乙酸鈉和堿石灰共熱的方法制取甲烷，乙酸鈉斷裂碳碳單鍵，發(fā)生取代反應C.乙酸分子之間不能發(fā)生反應D.乙酸與NH3反應可以得到乙酸銨或乙酰胺,【解析】選C。苯甲酸分子中含有羧基，因此可與乙醇發(fā)生酯化反應，A項正確；B項中反應的化學方程式為CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑，乙酸鈉斷裂碳碳單鍵，該反應屬于取代反應，B項正確；乙酸分子間脫水可得乙酸酐，C項錯誤；乙酸與NH3反應得到乙酸銨，乙酸銨(CH3COONH4)脫水可得到乙酰胺(CH3CONH2)，D項正確。,6.下列對酯化反應的說法錯誤的是()A.反應CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O屬于取代反應B.反應屬于消去反應C.反應HBr+C2H5OHC2H5Br+H2O不屬于酯化反應D.多元羧酸和多元醇可以通過酯化反應的方式生成高分子化合物,【解析】選B。取代反應有多種表現(xiàn)形式，酯化反應就是其中之一，A正確；B項反應物雖然只有一種，但該反應卻相當于羧基中的羥基被烷氧基取代，應屬于取代反應，B項錯誤；C項反應屬于取代反應但不屬于酯化反應，因為其產(chǎn)物都不屬于酯類物質，C項正確；多元羧酸和多元醇發(fā)生縮聚反應生成高分子酯類化合物實質上就是酯化反應的模式，D項正確。,一、酯化反應的機理和類型1.酯化反應的機理：酯化反應的原理是“酸脫羥基醇脫氫”，機理如下：,,2.酯化反應的類型：(1)一元羧酸和一元醇的酯化反應。,,(2)一元羧酸與二元醇的酯化反應。,,(3)二元酸與二元醇的酯化反應。①反應生成普通酯：,,②反應生成環(huán)酯：,,③反應生成聚酯：,,(4)無機含氧酸的酯化反應。,,(5)高級脂肪酸與甘油的酯化反應。,,(6)羥基酸的酯化反應：由于分子中既有羥基，也有羧基，因此在不同條件下可以通過酯化反應生成多種酯，如交酯、內(nèi)酯、聚酯等。,,【點撥】酯化反應的特點(1)所有的酯化反應，條件均為濃硫酸、加熱。酯化反應為可逆反應，書寫方程式時用“”。(2)利用自身酯化或相互酯化生成環(huán)酯的結構特點以確定有機物中羥基位置。(3)在形成環(huán)酯時，酯基中只有一個O參與成環(huán)。,,【微思考】(1)酸與醇發(fā)生反應時，產(chǎn)物中一定生成酯嗎？提示：不一定。若是羧酸或者無機含氧酸與醇反應，產(chǎn)物是酯；若是無氧酸如氫鹵酸與醇反應則生成鹵代烴。(2)若乙酸分子中的O都是18O，乙醇分子中的O都是16O，二者在一定條件下反應所生成的水的相對分子質量為多少？提示：酯化反應的機理是“酸脫羥基，醇脫氫”，可知生成的水中有18O，O的相對分子質量為20。,【過關題組】1.(2014濟寧高二檢測)化合物A最早發(fā)現(xiàn)于酸牛奶中，它是人體內(nèi)糖代謝的中間體，可由馬鈴薯、玉米淀粉等發(fā)酵制得，A的鈣鹽是人們喜愛的補鈣劑之一。A能在某種催化劑的存在下進行氧化，其產(chǎn)物不能發(fā)生銀鏡反應。在濃硫酸存在下，A可發(fā)生如下圖所示的反應：,試寫出：(1)化合物的結構簡式：A________，B________，D________。(2)化學方程式：A→E_______________________________________________，A→F_______________________________________________。(3)反應類型：A→E_________，A→F_________。,【解題探究】(1)能與乙醇和乙酸在濃硫酸的作用下反應說明分子中含有什么官能團？提示：能與乙醇反應說明含有羧基，能與乙酸反應說明含有羥基。(2)能因反應而使溴水褪色的物質中含有什么官能團？提示：碳碳雙鍵、碳碳叁鍵、醛基、酚羥基等。,【解析】A在濃硫酸作用下脫水可生成不飽和的化合物E，說明A分子中含有—OH；A也能脫水形成六元環(huán)狀化合物F，說明分子中還有—COOH，其結構簡式為。不難推出B為，D為,答案：,2.(2013江蘇高考)藥物貝諾酯可由乙酰水楊酸和對乙酰氨基酚在一定條件下反應制得：,,下列有關敘述正確的是()A.貝諾酯分子中有三種含氧官能團B.可用FeCl3溶液區(qū)別乙酰水楊酸和對乙酰氨基酚C.乙酰水楊酸和對乙酰氨基酚均能與NaHCO3溶液反應D.貝諾酯與足量NaOH溶液共熱，最終生成乙酰水楊酸鈉和對乙酰氨基酚鈉,【解析】選B。貝諾酯中含有兩種含氧官能團，酯基和肽鍵，A錯誤；乙酰水楊酸中無酚羥基，而對乙酰氨基酚中含有酚羥基，故可以用FeCl3溶液區(qū)別兩者，B正確；對乙酰氨基酚中的酚羥基不能與NaHCO3反應，C錯誤；乙酰水楊酸中酯基在NaOH溶液中會水解，D錯誤。,【互動探究】(1)題1中A→B和A→D的反應類型一樣嗎？提示：一樣，均為酯化反應。(2)寫出題1中A發(fā)生催化氧化反應生成的產(chǎn)物的結構簡式。提示：根據(jù)A的結構簡式為，可以得到A發(fā)生催化氧化反應的產(chǎn)物為。,【變式訓練】1.在水溶液中存在平衡：當與發(fā)生酯化反應時，不可能生成的產(chǎn)物是(),,【解析】選B。由于在水溶液中存在平衡：可認為存在這兩種酸與CH3CH2OH發(fā)生酯化反應，則有：CH3CH2OH和故不可能得到B。,2.(2014嘉興高二檢測)X、Y、Z、W均為常見的烴的含氧衍生物且物質類別不同，存在下圖所示的轉化關系，則以下判斷正確的是()A.X是羧酸，Y是酯B.Z是醛，W是羧酸C.Y是醛，W是醇D.X是醇，Z是酯,【解析】選B。烴的含氧衍生物有醇、酚、醛、酮、羧酸和酯，Z→W是單向轉化，分析各類物質間的轉化關系，可假設Z是醛類，據(jù)此推斷，符合題目框圖中轉化的含氧有機物為,,二、羧酸、酯的同分異構關系1.類別異構：碳原子數(shù)相同的飽和一元羧酸與飽和一元酯互為類別異構體。2.同類同分異構體：羧酸、酯都有碳鏈異構和官能團位置異構兩種異構方式。(1)書寫方法：按照先碳鏈異構后位置異構的順序書寫。如，其中R1、R2可以是烴基或氫原子，不同時可以互為同分異構體。,書寫同分異構體的方法：可按序數(shù)書寫：R1中的碳原子數(shù)由0，1，2，3……增加，R2中的碳原子數(shù)由最大值減小至1，同時要注意R1、R2中的碳鏈異構。,(2)實例：如分子式為C5H10O2的物質，在酯和羧酸兩類物質范圍內(nèi)的同分異構體有：酯類：HCOOCH2CH2CH2CH3、,,,,3.同分異構體的書寫思路：書寫酯的同分異構體要注意思維的順序性，首先進行分類，對于同類型的物質再按書寫步驟，從碳骨架異構到官能團位置異構，逐步書寫，防止重寫或漏寫。,【微思考】(1)碳原子數(shù)相等的飽和一元酸與飽和一元酯的分子通式是什么？兩類物質屬于什么關系？提示：兩類物質的通式均為CnH2nO2，通式相同的兩類物質碳原子相等時互為同分異構體。(2)分子組成符合C2H4O2的有機物一定是乙酸或者甲酸甲酯嗎？提示：不一定。除了乙酸、乙酸乙酯之外，還可能是羥基醛：CH2OHCHO。,(3)酯在堿性條件下水解時，1mol酯基可以消耗多少NaOH？提示：若水解后得到醇羥基，則1mol酯基可以消耗1molNaOH；若水解后得到酚羥基，則1mol酯基可以消耗2molNaOH。,【過關題組】1.有多種同分異構體，其中屬于酯類且含有苯環(huán)的同分異構體有()A.3種B.4種C.5種D.6種【解題指南】解答本題時要注意以下兩點：(1)原化合物中苯環(huán)上的兩個支鏈可形成一個支鏈連在苯環(huán)上。(2)兩個取代基在苯環(huán)上有鄰、間、對三種情況。,【解析】選D。同分異構體的分子式是C8H8O2，含有苯環(huán)且屬于酯類。若苯環(huán)上只有一個取代基，則剩余的基團是—C2H3O2，可能是苯酚與乙酸形成的酯，也可能是苯甲酸與甲醇形成的酯，還可能是甲酸與苯甲醇形成的酯。若苯環(huán)上有兩個取代基，則剩余的基團是—C2H4O2，一定是一個為—CH3，另一個為—OOCH，兩個取代基在苯環(huán)上的位置取鄰、間、對。,綜合上述兩點，同分異構體有6種，分別是,,2.(2014安陽高二檢測)某分子式為C10H20O2的酯，在一定條件下可發(fā)生以下轉化過程：,,請回答下列問題：(1)反應條件A是______________。(2)符合上述條件的酯的結構有________種，請寫出相應的酯的結構簡式_______________________________。,【解析】酯的水解產(chǎn)物C逐級氧化轉化為E，可知C應是水解產(chǎn)生的醇，E為羧酸。而E是B與硫酸反應的產(chǎn)物，由此可推知酯是在堿性條件下水解的。由酯分子中的碳、氫原子組成，可知該酯是由飽和一元羧酸與飽和一元醇所形成的酯。根據(jù)酯在一定條件下的轉化關系，可進一步得知生成酯的羧酸與醇應含有相同的碳原子數(shù)，同時其碳鏈的結構相同。,由于含有五個碳原子的羧酸的基本結構為C4H9COOH，而丁基有四種同分異構體，依酯分子結構特點，符合上述條件的酯的結構只能有四種，其結構簡式分別為,,答案：(1)NaOH溶液加熱(2)4,,,【互動探究】(1)題1中屬于酯類且含有苯環(huán)的同分異構體中，1mol有機物能與2molNaOH反應的有幾種？提示：上述1mol化合物都含有1mol酯基，故符合上述條件的物質應該是由羧基與酚羥基形成的酯基，這樣的化合物有4種。,(2)若題1中的化合物滿足下列條件：遇FeCl3溶液顯紫色、能發(fā)生銀鏡反應且苯環(huán)上的一氯代物有兩種。其結構簡式是什么？提示：遇FeCl3溶液顯紫色，說明有酚羥基；能發(fā)生銀鏡反應，說明有醛基；苯環(huán)上的一氯代物有兩種，說明苯環(huán)上有兩個取代基且位于對位位置，故符合條件的結構簡式為,,【變式訓練】飽和一元羧酸A可由醇B氧化得到，A和B可生成酯C(相對分子質量為144)，符合此條件的酯有()A.1種B.2種C.3種D.4種【解析】選B。A為飽和一元羧酸，故B為飽和一元醇，且A、B碳原子數(shù)相同，且碳架結構相似。酯C符合通式CnH2nO2，又因C的相對分子質量為144，所以14n+32=144，n=8，C的化學式為C8H16O2，所以A的化學式為C4H8O2，B的化學式為C4H10O。將A、B分別寫為C3H7—COOH、C3H7—CH2OH的形式，C3H7—有2種同分異構體：CH3CH2CH2—、(CH3)2CH—，故酯C有2種結構。,【提分必備關鍵點】1.酯的兩種反應：(1)水解反應：分為酸性條件和堿性條件兩種情況。其中油脂在堿性條件下的水解稱為皂化反應。(2)醇解反應：,,2.羧酸的三種性質：(1)酸性：具有酸的通性。(2)取代反應：包括羧基的酯化反應和α-H的取代反應。(3)還原反應：能被LiAlH4還原為醇。,