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第二节
羧酸和酯
一、羧酸
1、羧酸的定义:羧基和烷基直接相连形成的化合物称为羧酸
2、分类
1)按羧基数目:分为一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸
2)按烃基饱和度:分为饱和羧酸、不饱和羧酸
3)按分子中是否含有苯环:分为脂肪酸、芳香酸
3、通式:一元羧酸:R—COOH,饱和一元羧酸:CnH2n+1—COOH 或CnH2nO2
4、代表物质:乙酸(俗称醋酸)
1)乙酸的基本结构
结构式: 结构简式:CH3COOH
2)乙酸的物理性质
具有刺激性气味的液体,熔点为16.6 ℃,易凝结成像冰一样的晶体,无水乙酸
又称冰醋酸。乙酸易溶于水和乙醇
3)乙酸的化学性质
①酸性CH3COOH ⇌ CH3COO - +H +
②取代反应(酯化反应)
实验步骤:在一试管中加入3 mL 乙醇,然后边摇动试管边
慢慢加入2 mL 浓硫酸和2 mL 冰醋酸。按如图所
示连接好装置。用酒精灯小心均匀地加热试管3
~5 min,产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶
液的液面上
。
CH3COOH+HOCH2CH3⇌ CH3COOCH2CH3+H2O
实验现象:碳酸钠饱和溶液的液面上有透明的油状液体产生,并可闻到香味。
实验结论:在有浓硫酸存在和加热的条件下,乙酸与乙醇发生反应,
生成无色、透明,不溶于水,有香味的油状液体。
注意:
I、浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂。
II、收集试管中加入的是饱和Na2CO3溶液,主要作用有两个:其一使混入乙酸
乙酯中的乙酸跟Na2CO3反应而除去,同时还能使混入的乙醇溶解;其二使乙酸
乙酯的溶解度减小,易分层析出。
III、装置中的斜长导管起到了对反应物的冷凝回流作用,同时导管末端切莫插
入液体内,以防止液体倒吸。
IV、乙酸乙酯的分离:由于乙酸乙酯难溶于Na2CO3溶液,且比水的密度小,故
用分液漏斗分液,取上层液体。
5、羧酸的化学性质
羧酸的化学性质与乙酸相似,主要取决于羧基官能团。在羧基的结构中,下面
两个部位的键容易断裂:
1)当O—H 键断裂时,具有酸性
2)当C—O 键断裂时,—OH 被其他基团取代,能发生酯化反应
6、甲酸(俗称蚁酸)
1)甲酸的结构
2)甲酸的结构特性:具有一个氢原子、具有一个羟基、具有一个羧基、具有一
个醛基
3)甲酸的化学性质
具有羧酸的性质(酸性、酯化)
具有醛的性质(氧化)
4)甲酸酯的特性
甲酸酯具有醛基,因此具备醛的部分性质(氧化)
二 、酯
1、酯的定义:醇跟含氧酸发生反应生成的有机化合物叫做酯
根据生成酯的酸的不同,酯可分为有机酸酯和无机酸 酯,通常所说的酯是指
有机酸(羧酸)酯
2、羧酸酯的通式
RCOOR′或 ,其官能团为酯基
在酯的通式中,“R”是任意的烃基或氢原子,“R′”是碳原子数大于或等于
1 的任意烃基,如(甲酸甲酯)。
饱和一元羧酸与饱和一元醇所形成的酯的通式为CnH2nO2。
3、同分异构体
分子式相同的羧酸、酯、羟基醛、羟基酮互为同分异构体,如C3H6O2
的同分异构体有CH3CH2COOH、CH3COOCH3 、 HCOOCH2CH3
4、酯的化学性质
酯的重要化学性质是发生水解反应,生成相应的酸和醇。
乙酸乙酯在不同条件下的水解速率
实验步骤:在3 支试管中各加入6 滴乙酸乙酯,向第一支试管中加蒸馏水5.5
mL;向第二支试管中加稀硫酸(1∶5)0.5 mL、蒸馏水5 mL;向第三支
试管中加入30%的NaOH 溶液0.5 mL、蒸馏水5 mL。振荡均匀后,把三
支试管都放入70~80 ℃的水里水浴加热。
实验现象:几分钟后,第三支试管中乙酸乙酯的气味消失了;第二支试管中还
有一点乙酸乙酯的气味;第一支试管中乙酸乙酯的气味没有多大变化。
实验结论:第一支试管中乙酸乙酯未水解,第二支试管中大多数乙酸乙酯已水
解,第三支试管中乙酸乙酯全部水解。
实验原理:CH3COOC2H5+H2O ⇌ CH3COOH+CH3CH2OH(酸性)
CH3COOC2H5+NaOH ⇌CH3COONa+CH3CH2OH(酸性)