基本介紹
- 中文名：羧酸衍生物
- 外文名：Carboxylic acid derivatives
- 分類：醯鹵、酸酐、酯、醯胺
結構形式,物理性質,1. 性狀,2. 熔沸點,3. 溶解度,化學反應,光譜性質,羧酸衍生物,
結構形式
羧酸中羧基碳呈sp2雜化，三個雜化軌道處於同一平面，鍵角大約為120º，其中一個與羰基氧形成σ鍵，一個與氫或烴基碳形成σ鍵。羧基碳上還剩有一個p軌道，與羰基氧上的p軌道經側面重疊形成鍵。羧酸衍生物的結構與羧酸類似。醯胺和酯中，氨基氮或烷氧基氧的孤對電子可以與羰基共軛，但在醯鹵中，這種共軛效應則很弱，主要表現為強的吸電子效應。
物理性質
1. 性狀
低級醯氯與酸酐是有刺鼻氣味的液體，高級的為固體。低級酯具有芳香的氣味，存在於水果中，可用作香料。十四碳酸以下的甲酯、乙酯均為液體。
醯胺除甲醯胺外，均為固體，這是由於分子中形成氫鍵，如果氮上的氫逐個被取
代，則氫鍵締合減少，因此脂肪族的N-取代醯胺常為液體。
2. 熔沸點
醯氯和酯的沸點因分子中沒有締合，比相應的羧酸低，酸酐與醯胺的沸點比相應的羧酸高。
3. 溶解度
羧酸衍生物一般都可溶於有機溶劑。
醯氯與酸酐不溶於水，低級的遇水分解；酯在水中溶解度很小；低級的醯胺可溶於水，N,N-二甲基甲醯胺和N,N-二甲基乙醯胺都是很好的非質子極性溶劑，可與水以任何比例混合。
化學反應
1. 親核取代反應
其中，羧酸衍生物均可水解生成羧酸。一般而言，由於鹵素是很好的離去基團，醯滷的水解最易發生。酸酐可在中性、酸性、鹼性溶液中水解。酯的水解比醯氯、酸酐困難，需要加入酸或鹼催化劑。醯胺的反應條件則更為強烈，需要強酸或強鹼以及比較長時間的加熱回流。
羧酸衍生物進行羰基碳原子的親核取代的能力次序為：
RCOCl>(RCO)2O>RCOOR>RCONR2
醇解和氨解是羧酸衍生物中羰基碳上的基團分別被烷氧基和氨基置換，是合成酯和醯胺的常用方法。
2. 與有機金屬化合物的反應
羧酸衍生物與金屬有機化合物，如格氏試劑、有機鋰化合物、有機鎘化合物、二烷基銅鋰等可反應製備酮或三級醇。可通過控制加入有機金屬試劑的量、溫度、調節空間位阻等控制反應產物。
光譜性質
IR：醛、酮的羰基吸收峰1740 ~ 1705 cm-1；衍生物的羰基吸收峰1928 ~ 1550 cm-1。從誘導效應來說，吸電子基團降低了雙鍵的極性，增加了羰基的雙鍵性，使吸收頻率增高；共軛效應則由於推電子作用削弱了羰基的雙鍵性，使吸收頻率降低。當羰基與不飽和鍵或芳基共軛時，由於碳正效應，頻率降低。
羧酸衍生物
1. 乙醯氯：是一種在空氣中發煙的無色液體，有窒息性的刺鼻氣味。能與乙醚、氯仿、冰醋酸、苯和汽油混溶。
2. 乙酸酐：又名醋酸酐，無色有極強醋酸氣味的液體，溶於乙醚，苯和氯仿。
3. 順丁烯二酸酐：又名馬來酸酐和失水蘋果酸酐。無色結晶性粉末，有強烈的刺激性氣味，易升華，溶於乙醇、乙醚和丙酮，難溶於石油醚和四氯化碳。
