2.a-羟基酸的氧化反应
a-羟基酸中的羟基比醇中的羟基更容易氧化。
土伦试剂与醇不发生反应,但能把a-羟基酸氧化为a-羰基酸。
CH3CHCOOHAg(NH3)2”加3CCOOH
OH
OH
3.a■羟基酸的分解反应
a■羟基酸与稀硫酸或酸性高锰酸钾共热,羧基和a-碳原子之间的键断裂,生成一分子醛(或酮)和一分子羧酸。
4.醇酸的脱水反应
醇酸受热后能发生脱水反应,按羟基和羧基相对位置不同,生成不同产物。
a醇酸受热发生两个分子间脱水反应而生成交酯。
交酯是由一分子醇酸中羟
R—CH—CU—COOKR—CH=CH—COOH
1—I-i
■ORH'
II
Y醇酸极易失去水,在室温时就能自动在本分子内脱水生成五兀环的内酯
因此,丫醇酸只有变成盐后才是稳定的。
下进行。
fi-戊内韶
在以上失水反应中,形成的交酯或内酯环,分别为五元环或六元环。
交酯、内酯也同样可以水解。
(二)酚酸的性质酚酸都是固体,多以盐、酯或糖苷的形式存在于植物中,具有酚和酸的一般性质,如能与三氯化铁溶液显颜色反应(酚类特性),能与醇
作用成酯(羧酸特性)等。
羟基处于邻对位的酚酸,对热不稳定,当加热到熔点以上时,则脱去羧基生成酚。
COOH
1
厂OH200-220CI
厂OH
*1
+CO2
三、生物体内重要的羟基酸
(一)重要的醇酸
1.乳酸(a-羟基丙酸)
H
H3C一C一COOH
I
OH
乳酸最初是由酸牛奶中得到的,故由此得名。
蔗糖发酵也能得到乳酸。
此外,人体在运动时,肌肉里也会分解出乳酸。
乳酸为无色粘稠液体,熔点18C。
有很强的吸湿性和酸味,易潮解,易溶于水,不溶于氯仿和油脂。
乳酸在工业上有广泛的用途,皮革工业上用作脱灰剂,钙盐用作医药,印染工业上用作媒染剂;食品工业中作增酸剂。
乳酸的工业制法是由葡萄糖经乳酸菌发酵制得。
乳酸菌
HO—CH—COOH
I
CH2—C00H
苹果酸最初由苹果中取得,因而得名。
它多存在于未成熟的果肉内,在山楂中含量较多,也存在于一些植物的叶子中。
苹果酸有两种立体异构体,即左旋苹果酸和右旋苹果酸。
自然界存在的是左旋苹果酸,为无色结晶,熔点100C,易溶于水和乙醇,微溶于乙醚。
苹果酸用途广泛,在生理功能方面及味觉上与柠檬酸明显不同。
与柠檬酸相比,产生热量低,酸味刺激缓慢,酸化效果比柠檬酸更佳,酸味比柠檬酸高20%。
应用左旋苹果酸配制的软饮料更加酸甜可口,当50%左旋苹果酸与20%柠檬酸
共用时,可呈现强烈的天然果实风味,因而受到食品工业的青睐。
3.酒石酸(2,3-二羟基丁二酸)
H
HO—C—COOH
I
HO—C—COOH
H
酒石酸以游离或以钾、钙或镁盐的状态存在于高等植物中,特别是多存在于果实和叶中。
自然界存在的酒石酸为右旋体。
酒石酸是透明棱形晶体,无臭、味极酸,不含结晶水,熔点170C,易溶于水,不溶于有机溶剂。
在食品工业中,酒石酸可用作酸味剂,用以配制饮料。
酒石酸锑钾有抗血吸虫的作用。
酒石酸钠钾可用作泻药和配制斐林试剂。
酒石酸可以用各种合成方法制取。
例如,将顺或反丁烯二酸用高锰酸钾碱性溶液氧化,可得到酒石酸。
4.柠檬酸(3-羟基-3-羧基戊二酸)
HO—C—COOH
I
CH2COOH
柠檬酸又称枸橼酸。
广泛分布于多种植物的果实(如柠檬、葡萄、柑橘、菠萝等)和动物组织中,为白色结晶粉末,无臭。
常含一分子结晶水,带有一分子结晶水的柠檬酸熔点100C,不含结晶水的柠檬酸熔点153C。
易溶于水、乙醇和乙醚,有强酸味。
柠檬酸为食用酸类,可增强体内正常代谢,适当的剂量对人体无害。
在食品工业中用作糖果以及清凉饮料的调味品;也用于制药。
虽然柠檬酸对人体无直接危害,但它可以促进体内钙的排泄和沉积,如长期食用含柠檬酸的食品,有可能导致低钙血症。
儿童表现有神经系统不稳定、易兴奋、植物神经紊乱;大人则为手足抽搐、肌肉痉挛,感觉异常,瘙痒及消化道症状等。
柠檬酸在食品和医学上用作多价螯合剂,也是化学中间体。
(二)重要的酚酸
1
•水杨酸(邻羟基苯甲酸)
水杨酸存在于自然界的水杨柳树皮、白珠树叶及甜桦树中,水杨酸因此而得名。
水杨酸是一种白色的结晶粉状物,无臭,难溶于冷水,微溶于沸水,能溶于醇、醚及油脂。
在空气中稳定。
急剧加热时分解为酚和二氧化碳,易燃。
低毒,对皮肤、粘膜有刺激作用。
水杨酸具有酚和羧酸的一般性质,如易被氧化、遇三氯化铁显紫红色,酸性比苯甲酸强等。
其在醋酸溶液中和乙酐共热,则生成乙酰水杨酸,俗称“阿斯匹林”。
工业上可由酚钠在加压、加热下与二氧化碳作用制得。
这个方法是由柯尔贝提出,施密特加以改进,称为柯尔贝-施密特法。
水杨酸是合成药物、染料、香料等的原料。
它本身具有消毒、防腐以及解热、镇痛和抗风湿作用。
医药上外用为防腐剂和杀菌剂,常用于治疗某些皮肤病。
染料工业用于制备媒染纯黄、直接棕3GN酸性铬黄等。
还用作橡胶硫化延缓剂和消毒防腐剂等。
乙酰水杨酸即阿斯匹林,具有解热、镇痛和抗风湿作用,刺激性远较水杨酸为小,是内服的退热止痛药,常用于发烧、头痛、风湿性关节痛等。
阿司匹林与非那西丁、咖啡因等合用称为复方阿司匹林,简称APC。
2•没食子酸和单宁
COOH
A
HOOH
OH
没食子酸(3,4,5-三羟基苯甲酸)又称五倍子酸,是植物中分布最广的一
种酚酸。
以游离态或结合成单宁存在于植物的叶子中,特别是大量存在于五倍子中。
以单宁的形式存在于五倍子,槲树树皮和茶叶等中,可由五倍子发酵或水解制得。
五倍子酸能与铁盐生成黑色沉淀。
没食子酸为白色或浅褐色针状结晶或粉末。
熔点235-240C(分解)。
加热
至100-120C失去结晶水,加热至200C以上时失去二氧化碳而生成焦性没食子酸(即连苯三酚)。
溶于热水、乙醚、乙醇、丙酮和甘油,难溶于冷水,不溶于苯和氯仿。
没食子酸在制药,墨水,染料,食品,轻工和有机合成等方面有许多用途。
没食子酸与三价铁离子生成蓝黑色沉淀,是蓝黑墨水的原料;工业上也用于制革;还可做照相显影剂。
没食子酸丙酯为抗氧剂,可用于食用油脂以防腐臭变质。
在医药上没食子酸是止血收敛剂,也是温和的局部刺激剂。
第二节羰基酸
分子中既含有羰基,又含有羧基的化合物称为羰基酸。
一、羰基酸分类和命名
根据所含的是醛基还是酮基,将其分为醛酸(羰基在碳链的一端)和酮酸(羰基在碳链的当中)。
根据羰基和羧基的相对位置不同,又可以把它们分为、、等醛酸或酮酸。
系统命名时是取含羰基和羧基的最长链,叫做某醛酸或某酮酸。
以羰基作为
取代基,羰基的位次用阿拉伯数字或用希腊字母表示。
如:
a-酮酸与稀硫酸共热时,脱羧生成醛;与浓硫酸共热时,脱羰基生成少一
个碳原子的羧酸
酮和羧酸都不易氧化,但酮酸易氧化
CH3CCOOH
O
[O]
CH3COH+CO2
O
生物体内在氧化脱羧酶的催化下也能发生类似的氧化脱羧反应
O
II
[O]
HCOOH—C-
-CH2CH2COOHHOOCCH2CH2COOH+CO2
氧化脱羧酶
三、乙酰乙酸乙酯
1.乙酰乙酸乙酯的制法
乙酰乙酸乙酯是分子中含有两个羰基,且两个羰基相隔一个亚甲基的化合物,称为B-二羰基化合物。
H3C—C—CH2COOCH2CH3
II
结构:
0
乙酰乙酸乙酯又称B-丁酮酸乙酯,简称三乙。
是无色透明具有果香味的液体,沸点180C,微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等大多数有机溶剂中,在有机合成上有重要意义。
乙酰乙酸乙酯可用克来门森酯缩合反应制备。
000
2CH3C-OC2H5①冒5°"・CH3CCH2COC2H5+C2H5OH
2.乙酰乙酸乙酯的互变异构
乙酰乙酸乙酯能与羟胺、苯肼反应生成肟、苯腙,还能与氢氰酸、亚硫酸氢钠发生加成反应,说明它具有酮的结构。
乙酰乙酸乙酯还能使溴的四氯化碳溶液褪色,与金属钠作用放出氢气,与三氯化铁溶液作用呈紫红色,说明它具有烯醇的结构。
实验表明,乙酰乙酸乙酯不是一个单一的物质,一般情况下,乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种异构体组成的,它们能相互转变,在室温时,液态乙酰乙酸乙酯是由约92.5%的酮式异构体和约7.5%的烯醇式异构体组成的混合物。
OOOHO
CH3—C—CH2—C—OC2H5=CH3—C=CH—C-OC2H5
酮式(92.5%)烯醇式(7.5%)
这种能够相互转变的两种异构体之间存在的动态平衡现象,叫做互变异构现
象。
B-二羰基化合物通常都有互变异构现象,甚至某些简单的羰基化合物也存在互变异构现象。
但构造不同,烯醇式的含量不同。
乙酰乙酸乙酯在稀碱(5%NaOH)或稀酸中加热,可以分解脱羧而生成丙酮,并放出二氧化碳,这叫做酮式分解或成酮分解。
乙酰乙酸乙酯在浓碱(40%NaOH)中加热,a—与B—碳原子间发生键的断裂,生成两分子酸,所以叫做成酸分解或酸式分解。
OOO
IIH2O(40%NaOH)
CH3-CCH2-C:
O-C2H52CH3—C-OH+C2H5OH
酸式分解
[阅读材料]阿斯匹林
阿斯匹林是人类常用的具有解热和镇痛等作用的一种药品,它的学名叫乙酰水杨酸。
复
方阿斯匹林由阿斯匹林、非那西汀和咖啡因三种药物组成。
因为这三种药的拉丁文字头分别
为A、P、C,所以又叫APC。
2300多年前,西方医学的奠基人、希腊生理和医学家希波克拉底就已发现,水杨柳树
的叶和皮具有镇痛和退热作用,但弄不清它的有效成份。
1827年,英国科学家拉罗克斯首先发现柳树含有一种叫水杨甙的物质。
1853年,德国
化学家杰尔赫首次合成水杨酸盐类的前身-纯水杨酸。
它具有退热止痛作用,但毒性大,对
胃有强烈的刺激。
1897年,另一位德国化学家霍夫曼为解除父亲的风湿病之苦,将纯水杨酸制成乙酰水杨酸,这即是沿用至今的阿斯匹林。
它保持了纯水杨酸的退热止痛作用,毒性和副作用却大
为降低。
1899年,德国化学家拜尔创立了以工业方法制造阿斯匹林的工艺,大量生产阿斯匹林,
畅销全球。
至今,阿斯匹林仍是一种使用广泛、疗效肯定的药物。
阿斯匹林在人体内的作用
抗凝血:
阿斯匹林进入循环系统后,可作用于丘脑下部的体温调节中心。
此中枢会监视血液的温度,及引发身体产热或散热的反应。
阿斯匹林因此有退烧的作用。
它也可产生发汗、毛囊竖立和最重要的血管收缩或扩张作用。
消炎:
阿斯匹林常用来治疗风湿症,减轻炎症反应。
类风湿性关节炎病人血中前列腺
素的浓度比正常人高出甚多,使得关节滑液改变,阿斯匹林抑制前列腺素的合成,因而减轻
发炎与疼痛。
解热:
阿斯匹林作用在血小板上,降低血液凝固的能力,因此外科手术前一周不可使用阿斯匹林。
但是它对凝血引起的血栓症具有疗效。
阿斯匹林是医疗上一种常见的非处方药。
但它在农业上具有多种用途,它能够提高农作
物的抗旱能力,提高种子发芽率,预防农作物病害,减少作物落花落果,改善农作物品质,提高农作物产量等。
本章讲解了羟基酸和羰基酸两类取代酸的分类和命名规则,重点介绍取代酸
习题
」、写出下列化合物的结构式或命名。
a.
乳酸b.柠檬酸c.草酰乙酸
CH3CHCH2cooh
d.CH3COCOOHe.ci
、用简单化学方法鉴别下列各组化合物
、写出下列反应的主要产物:
b.CH3COCHCOOCH3
CH2COOCH3
CH2COOCH3
c.CH3CH2CHCOOH
c.CH3CH2OHPOOH
OH
+
2)?
H
+
2)稀H
CH3
e.HOOCCH2COCCOOH
CH
f.CH3CH2CHCOOH鳳哺述
Ci
Cl
g.CH3CHCH2COOH,
Oh
稀H2SO4
CH3
I
h.CH3CH2CCOOH
I
OH
i.CH3CH2COCOOH
稀H2SO4
A
四、完成下列转化:
思考题与习题
1.单项选择题
(1)下列化合物中,含有叔碳原子的是()。
A.戊烷B.2—甲基丁烷C.2,2—二甲基丙烷D.丙烷
2.填空题
(1)共价键的断裂方式主要有和两种方式。
3简答题
4.命名下列化合物:
(1)
(2)
5.写出下列化合物的构造式:
(1)
(2)
6.完成下列反应式:
(1)
(2)
7.用化学方法鉴别下列各组化合物:
(1)
(2)
8.分析题