4-8 羧酸及其衍生物的性质.doc

实验二 羧酸及其衍生物的性质 实验目的： 验证羧酸及其衍生物的性质；了解肥皂的制备原理及其性质。 实验步骤 1．羧酸的性质 (1)酸性的试验 将甲酸、乙酸各5滴及草酸0．2 g分别溶于2 mL水中。然后用洗净的玻璃棒分别蘸取相应的酸液在同一条刚果红试纸[1]上画线，比较各线条的颜色和深浅程度。 ☆酸性强弱：草酸 ＞甲酸＞乙酸 ☆刚果红(congo red): a二苯基-4,4-二[(偶氮-2)-1-氨基萘-4-磺酸钠 c刚果红试纸： 取02 g刚果红溶于100 mL蒸馏水制成溶液，把滤纸放在刚果红溶液中浸透后，取出晾干，裁成纸条(长70～80 m，宽10～20 mm)，试纸呈鲜红色。 刚果红适用于作酸性物质的指示剂，变色范围pH为3～5。强酸～蓝黑色弱酸 ～刚果红与弱酸作用显蓝黑色与强酸作用显稳 (2)成盐反应 取0．2 g苯甲酸晶体放入盛有1 mL水的试管中，加入10％的氢氧化钠溶液数滴，振荡并观察现象。接着再加数滴10％的盐酸，振荡并观察所发生的变化。 ☆苯甲酸是白色结晶，微溶于水，易升华，能随水蒸气一起蒸出，其钠盐是温和的防腐剂。 (3)加热分解作用 将甲酸和冰醋酸各1 mL及草酸1 g分别放入3支带导管的小试管中，导管的末端分别伸入3支各自盛有1～2 mL石灰水的试管中(导管要插入石灰水中!)。加热试样，当有连续气泡发生时观察现象。 ☆不同的羧酸失去羧基的难易并不相同，除甲酸外，乙酸的同系物直接加热都不容易脱去羧基(失去CO)，但在特殊条件下也可以发生脱羧反应，例如，无水醋酸钠和碱石灰混合强热生成甲烷，这是实验室制取甲烷的方法。 一元羧酸的碳原子上有强拉电子基团时，使得羧酸变得不稳定，当加热到100～200℃时，容易发生脱羧反应。 一般情况下二元羧酸可以发生羧基所具有的一切反应，但某些反应取决于两个羧基间的距离。 各种二元羧酸受热后，由于两个羧基的位置不同，有时发生失水反应，有时发生脱羧反应。例如，草酸和丙二酸受热后很容易脱羧。 这是由于羧基是拉电子的基团，使羧基的脱羧反应容易进行。 (4)氧化作用 在3支试管中分别放置0.5 mL甲酸、乙酸以及由0.2 g草酸和1 mL水所配成的溶液，然后分别加入1 mL稀(1:5)硫酸和2～3 mL 0.5％的高锰酸钾溶液，加热至沸，观察现象，比较反应速率。 ☆因为甲酸分子中有醛基，故有还原性。甲酸能发生银镜反应，也能使高锰酸钾溶液褪色，这些反应常用于甲酸的定性鉴定。甲酸与浓硫酸等脱水剂共热分解生成一氧化碳和水。这是实验室中制备一氧化碳的方法。 草酸很容易被氧化成二氧化碳和水。在定量分析中常用草酸来滴定高锰酸钾。 这种络合物是溶于水的，因此草酸可用来除去铁锈或蓝墨水的痕迹。 (5)成酯反应 在一干燥的试管中加入1 mL无水乙醇和1 mL冰醋酸，再加入0.2 mL浓硫酸，振荡均匀后浸在60～70℃的热水浴中约10 min。然后将试管浸入冷水中冷却，最后向试管内再加入5 mL水。这时试管中有酯层析出并浮于液面上，注意所生成的酯的气味。 ☆ 羧酸与醇作用生成酯，称为酯化反应(esterification)，酯化反应进行得很慢，需要酸催化。 酰卤中以酰氯最重要，应用也最广泛。甲酰氯很不稳定，在一190℃时才能稳定存在。因为在制备它时总得到一氧化碳和氯化氢，所以有时用一氧化碳和氯化氢代替甲酰氯进行反应。例如： 其他酰氯为无色液体或低熔点固体，具有强烈的刺激性，低级酰氯遇水激烈水解。乙酰氯曝露在空气中水解放出氯化氢。酰氯的沸点较相应的羧酸低，这是因为酰氯分子中没有羟基，不能形成氢键的缘故。 低级酸酐为无色液体，具有不愉快的气味；高级酸酐为固体，没有气味，其沸点常较相应的酸高。酰卤和酸酐的化学性质十分活泼，主要是由于酰基上碳原子的正电性加强，有利于水、氨、醇等亲核试剂进攻。以酰氯为例，其反应历程如下： 醇解 氨 酰卤和酸酐与水、醇、氨反应，结果在这些化合物分子中引入酰基，故酰卤和酸酐是很好的酰基化试剂。作为酰基化试剂，酸酐比相应的酰卤要缓和一些。 酰胺与酯一样在酸碱催化下水解，生成羧酸。 由于键电子沿OC-N键离域，羰基的亲电性明显地减弱，所以酰胺的羰基被亲核试剂进攻较酯要难。氨基是一个较难离去的基团，水本身是个惰性试剂，许多酰胺能在水溶液中结晶出来，因此，水解需要酸、碱催化和比较长时间的加热回流。碱提供了强有力的亲核试剂OH；而酸使羰基离子化从而帮助水的进攻和氨基的离去。酰胺的水解条件比其他羧酸衍生物的要求高，有空间位阻的酰胺比较难水解。不饱和脂肪酸甘油酯的碳碳双键也可以和碘发生加成反应。100 g油脂所能吸收的碘的质量(单位g)称为碘值(又称碘价) ②钙离子与肥皂的作用：在试