(一)酸性
羧酸在水中可离解出质子而显酸性,其pKa值一般为4-5,属于弱酸。
羧酸的酸性虽比盐酸,硫酸等无机酸弱得多,但比碳酸(pKa=6.35)和一般的酚类(pKa-10)强。故羧酸能分解碳酸盐和碳酸氢盐,放出二氧化碳。
2RCOOH+Na2CO3→2RCOONa+CO2↑+H2o
RCOOH+NaHCO3→RCOONa+CO2↑+H2o
利用羧酸与碳酸氢钠的反应可将羧酸与酚类相区别。因羧酸可溶于碳酸氢钠溶液并放出二氧化碳,而一般酚类与碳酸氢钠不起作用。
低级和中级羧酸的钾盐、钠盐及铵盐溶于水,故一些含羧基的的药物制成羧酸盐以增加其在水中的溶解度,便于做成水剂或注射剂使用,。
在羧酸(RCOOH)分子中,与羧基直接或间接直连的原子团对羧酸的酸性有不同程度的影响(表16-3)。
表16-3 一些羧酸的电离常数
化合物 |
构造式 |
PKa |
1.甲酸 |
HCOOH |
3.77 |
2.乙酸 |
CH3COOH |
4.76 |
3.氯乙酸 |
ClCH2COOH |
2.86 |
4.二氯乙酸 |
Cl2CHCOOH |
1.29 |
5.三氯乙酸 |
Cl3CCOOH |
0.65 |
6.溴乙酸 |
BrCH2COOH |
2.90 |
7.碘乙酸 |
ICH2COOH |
3.18 |
8.氟乙酸 |
FCH2COOH |
2.66 |
9.三氟乙酸 |
F3CCOOH |
强酸 |
10.丁酸 |
CH3CH2CH2COOH |
4.82 |
11.α-氯丁酸 |
2.84 | |
12.β-氯丁酸 |
4.06 | |
13.γ-氯丁酸 |
CLCH2CH2CH2COOH |
4.52 |
和脂肪酸中,与羧基相连的烷基具有供电诱导效应(+I),使羧基上的氢较难离解,酸性较甲酸弱(表16-3中的1,2)。当卤素取代羧酸分子中烃基上的氢后,由于卤原子的吸电子诱导效应(-I),酸性增强(表16-3中的3,6,7,8)。烃基某个碳上引入的卤原子的数目越多,酸性越强(表16-3中的3,4,5及8,9)当卤原子相同时,卤原子距羧基越近,酸性越强(表16-3中的11,12,13)。当卤原子的种类不同时,它们对酸性的影响是F>CL>Br>I。所以氟乙酸的酸性>氯乙酸>溴乙酸>碘乙酸(表16-3中的3,6,7,8)。
(二)羟基被取代的反应
羧酸中的羟基可以被其它原子或原子团取代,生成羧酸衍生物。例如:
羧酸分子中去掉羧基上的羟 基后,余下的原子团叫做酰基。
1.酯化反应
酸与醇脱水生成酯的反应叫做酯 化。
羧酸与醇的酯化反应是可逆的,而且反应速率很慢,需用酸作催化剂。例如:
2.酰卤的生成
羧酸(除甲酸外)能与三卤化磷、五卤化磷或亚硫酰氯(SOCL2)反应,羧基中的羟基被卤素取代生成相应的酰卤。
例如:
应用SOCL2制备酰卤时,副产物都是气体,便于处理及提纯。
3.酸酐的生成
除甲酸外,一元羧酸与脱水剂共热时,两分子羧酸可脱去一分子水,生成酸酐。
4.酰胺的生成
在羧酸中通入氨气或加入碳酸铵,可以得到羧酸的铵盐。将固体的羧酸铵加热,分子内失去一分子水生成酰胺。