簡介、分布、特性、價值、羧酸、分類、命名、結構、物理性質和化學性質。有機酸可以和醇反應生成酯。羧基是羧酸的官能團。除甲酸(H-COOH)外，羧酸可視為碳氫分子中氫原子被羧基取代的衍生物。它可以用通式(Ar)R-COOH表示。羧酸在自然界中經常以遊離態或鹽和酯的形式廣泛存在。羧酸分子中烴基上的氫原子被其他原子或基團取代的衍生物稱為取代羧酸。重要的取代羧酸包括鹵代酸、羥基酸、酮酸和氨基酸。這些化合物有的參與動植物的代謝，有的是代謝的中間產物，有的具有顯著的生物活性，可以預防和治療疾病，有的是有機合成、工農業生產和醫藥工業的原料。廣泛分布於中草藥的葉、根，尤其是果實中，如烏梅、五味子、覆盆子等。植物中常見的有機酸包括脂肪族壹元、二元和多元羧酸，如酒石酸、草酸、蘋果酸、檸檬酸、抗壞血酸(維生素C)，以及芳香族有機酸，如苯甲酸、水楊酸和咖啡酸。除少數以遊離狀態存在外，壹般與鉀、鈉、鈣結合成鹽，有的與生物堿結合成鹽。脂肪酸通常與甘油結合形成酯，或者與高級醇結合形成蠟。壹些有機酸是揮發油和樹脂的成分。特征有機酸大多溶於水或乙醇，表現出明顯的酸性反應，但難溶於其他有機溶劑。不穩定與否。當氯化鈣、醋酸鉛或氫氧化鋇溶液加入到有機酸的水溶液中時，可以形成不溶於水的鈣鹽、鉛鹽或鋇鹽的沈澱。這些方法通常用於從中草藥提取物中去除有機酸。壹般認為脂肪族有機酸沒有特殊的生物活性，但有些有機酸如酒石酸、檸檬酸等被用於藥用。還報道了蘋果酸、檸檬酸、酒石酸和抗壞血酸對中樞神經系統的綜合作用。有些特殊的酸是某些中草藥的有效成分，如金錢松皮中的土槿皮酸，具有抗真菌作用。咖啡酸的衍生物具有壹定的生物活性，如綠原酸是許多中草藥的有效成分。它具有抗菌、利膽和升高白細胞的作用。有機酸和羧酸的分類羧酸的官能團是羧基，由烴基和除甲酸外的羧基組成。根據烴基結構的不同，可分為脂肪酸和芳香酸。那些羧基與脂肪族烴基相連的稱為脂肪酸；脂肪酸根據烴基的不飽和度分為飽和酯脂肪酸和不飽和脂肪酸。如果脂肪烴基不含不飽和鍵，則稱為飽和脂肪酸；如果脂肪烴基含有不飽和鍵，則稱為不飽和脂肪酸。芳香酸是壹種羧基與芳香烴基相連的酸。根據分子中含有的羧基數量，羧酸還可以分為壹元羧酸、二元羧酸和多元羧酸。壹元羧酸分子中含有羧基；分子中含有兩個羧基的二元羧酸稱為二元羧酸:分子中含有兩個以上羧基的羧酸統稱為多元羧酸。羧酸類的命名常用通用名和系統名。常見的俗名往往來源於其來源，如幹餾螞蟻得到的甲酸(蟻酸)、食用醋得到的醋酸(醋酸)。高級脂肪酸，如棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸是通過油酯的水解獲得的。羧酸的系統命名原則與醛的相似。1.飽和壹元脂肪酸的命名(1)選擇包括羧基在內的最長碳鏈作為主鏈，根據主鏈碳原子數稱之為酸。⑵用阿拉伯數字依次對主鏈中的碳原子進行編號，也常用希臘字母，將與羧基直接相連的碳原子位置定義為α，其後依次為B、V等。(3)當有側鏈或取代基時，在“壹種酸”前寫上其等級、編號和名稱。4.飽和多脂肪酸的命名飽和二元酯脂肪酸的命名是選擇含有兩個羧基的最長碳鏈作為主鏈，稱為壹元二酸。例如:HOOC-COOH草酸(草酸)HOOC-ch2ch2-cooh琥珀酸(琥珀酸)13。不飽和脂肪酸命名時，選擇包含羧基和不飽和鍵的最長碳鏈為主鏈，不飽和鍵的位置寫在“某些油酸”之前。主鏈碳原子數大於10時，中文數字後加“碳”字。比如芳香酸的命名芳香酸是以脂肪酸和芳香烴基團作為取代基來命名的。結構羧酸的官能團是羧基，由羰基和羥基(-OH)組成。但是羧酸的性質不是羰基和羥基的加成，而是羧基本身的性質。根據雜化軌道理論，羧基中的碳原子與Sp2雜化。碳原子的三個Sp2雜化軌道分別與兩個氧原子、1個羥基碳原子或1個氫原子形成三個σ鍵，它們在同壹平面上。未參與雜化的羧基碳原子上的P軌道和羰基氧原子上的P軌道從側面平行重疊形成∏鍵。羥基中的氧原子上有壹對未使用的電子對，可與∏鍵形成P-∏ * *軛體系。在P-∏ * *軛體系中，電子的離域使羥基氧原子上的電子雲轉移到羰基上，導致羥基氧上的電子雲密度降低，羰基碳上的電子雲密度增加。因此，作為P-∏ * *軛效應的結果，氧和氫之間的電子雲更傾向於氧原子，增強了氧氫鍵的極性，有利於羥基中氫原子的解離，所以羧酸表現出明顯的酸性；而且羰基碳與其兩個氧原子的鍵長趨於平均，其正電荷減弱，所以羰基的性質不明顯，不易與親核試劑(如HCN、亞硫酸氫鈉等)反應。).常溫下的物理性質，飽和脂肪酸中，甲酸、乙酸、丙酸為無色液體，有強烈氣味，4-9個碳原子的羧酸為油狀液體，有腐蝕性氣味，癸酸以上為蠟狀固體。二羧酸和芳香酸是結晶固體。羧酸的沸點隨著相對分子量的增加而增加。羧酸的沸點高於分子量相近的醇，比如甲酸和乙醇的相對分子量相同，甲酸的沸點為100.5℃，乙醇的沸點為78.5℃。這是因為羧酸分子之間可以形成兩個氫鍵，它們締合成雙分子二聚體，低級羧酸甚至在氣態下也締合成二聚體。單酯脂肪族羧酸的水溶性隨著碳原子的增加而降低。低級羧酸與水混溶，而高級壹元羧酸不溶於水，但溶於有機溶劑。多羧酸比具有相同碳原子的壹元酸更易溶於水。化學性質根據羧酸的結構特點，羧酸應具有以下主要化學性質。羧酸的酸性是由於羧基中p-π***軛效應的影響，降低了羥基氧原子上的電子雲密度，從而增強了氫氧鍵的極性，容易解離質子。解離後產生的羧基陰離子被氧上的負電荷通過p-π***軛分散，增加了其穩定性。羧酸壹般是弱酸，它們的酸度可以用pKa來表示。通常羧酸的pKa在3-5之間，弱於強無機酸，但強於酚類(苯酚的pKa為9.96)和碳酸(pKa為6.38)。因此，羧酸可以與氫氧化鈉、碳酸鈉等反應。形成羧酸鹽，也與碳酸氫鈉反應，同時產生二氧化碳，而苯酚不能。R-cooh+NaOH→R-COONa+NaCl 2r-cooh+na2co 3→2r-COONa+CO2 ↑+ H2O-cooh+nah CO 3→R-COONa+CO2 ↑+ H2O羧酸的鈉鹽、鉀鹽和銨鹽壹般溶於水，這壹性質在制藥工業中常被用來溶解水溶性差的羧酸。如含羧基的青黴素G水溶性極差，轉化為鉀鹽或鈉鹽後水溶性增加，便於臨床使用。羧基中羥基的取代反應。在壹定條件下，羧基中的羥基可以被羥基(壹個OR)、鹵素基團(-X)和酰氧基取代，分別生成酯、酰鹵、酸酐等羧酸衍生物。⑴成酯:羧酸和醇在強酸(如硫酸)的催化下生成酯和水的反應稱為酯化反應。反應是羧酸分子中羧基上的羥基與醇分子中羥基上的氫原子結合生成水，其余結合生成酯。酯化是可逆反應，其逆反應是水解，即酯水解成羧酸和醇。酯化的速度很慢。正常情況下，這個可逆反應達到平衡需要很長時間。為了加快反應速度，縮短達到平衡的時間，常加入濃硫酸作為催化劑，在加熱條件下進行。比如羧酸和醇反應，生成的酯叫羧酸酯。壹般來說，酯通常是指羧酸酯。從結構上分析，酯類可以看作是由酰基和羥基組成的化合物。酰基是指羧酸分子從羧基上除去羰基後剩余的部分。例如，羧酸鹽是以分子中相應的羧酸和醇命名的，它被稱為“酸的酯”。⑵酰鹵的生成:羧酸與鹵化磷(如五氯化磷、三氯化磷、氯化亞碸)反應生成酰鹵。⑶酸酐的生成:壹元羧酸與除甲酸外的脫水劑(如五氧化二磷)反應，在兩分子羧酸之間脫去1分子水生成酸酐。某些二元羧酸加熱時，也會發生分子內脫水，生成相對穩定的五元或六元環的酸酐。13.α-氫的鹵化反應羧酸分子中α-碳原子上的氫原子具有壹定的活性。但由於羧基中的羥基與羰基形成P-∏ * *軛體系，羧基碳上的電子雲密度部分由羥基氧原子補充。因此，羧酸的α-氫原子的活性比醛酮的α-氫原子的活性弱，那裏的取代反應也比醛酮慢。比如羧酸的α氫原子的鹵化反應，往往需要在催化劑(如紅磷等)的存在下進行。)生成α-鹵代酸，α-氫原子逐漸被取代。脫羧反應羧酸分子通過加熱脫羧釋放二氧化碳的反應稱為摘機反應。單脂族羧酸通常是穩定的，不容易脫羧。但在特殊條件下，如堿石灰(NaOH+CaO)、乙酸鈉* * *，可脫羧生成甲烷。芳香羧酸容易脫羧，由於苯環和羧基之間的電子吸引作用，羧基和苯環之間的鍵斷裂，特別是2，4，6-三硝基苯甲酸容易脫羧形成1，3，5-三硝基苯。脫羧作用在生物體內的許多生化反應中起著重要的作用，這些反應是在生物體內脫羧酶的作用下進行的。5.二元羧酸的熱解反應。二羧酸由於分子中兩個羧基的相互作用而具有壹些特殊的性質，除了羧基的所有反應。二羧酸對熱不穩定。當加熱這種羧酸時，兩個羧基之間的碳原子數不同，會發生不同的反應。有的進行脫羧，有的進行脫水，有的同時進行脫羧和脫水。(1)脫羧反應:草酸和丙二酸加熱時發生脫羧反應，生成少1個碳原子的壹元羧酸。⑵脫水反應:丁二酸和戊二酸加熱時，分子內不發生脫羧反應，但發生脫水反應。應該，生成環狀酸酐。⑶同時脫羧脫水反應:己二酸和庚二酸在氫氧化鋇存在下加熱，分子內脫水脫羧生成環酮。例如，當加熱含有多於8個碳原子的脂肪族二元酸時，上述反應不能發生以生成多於6元的環酮，但是發生分子間脫水以生成聚合物鏈狀縮合酸酐。這表明在有可能形成環狀化合物的條件下，有形成張力較小的五元環或六元環的趨勢。