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1 物理性質(zhì)
常溫下，在飽和一元酯肪酸中，甲酸、乙酸、丙酸為具有強(qiáng)烈刺激性氣味的無(wú)色液體，含4-9個(gè)碳原子的羧酸為具有腐敗氣味的油狀液體，癸酸以上為蠟狀固體。二元羧酸和芳香酸都是結(jié)晶性固體。羧酸的沸點(diǎn)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加而升高。羧酸的沸點(diǎn)比相對(duì)分子質(zhì)量相近的醇為高，如甲酸和乙醇的相對(duì)分子質(zhì)量相同，甲酸的沸點(diǎn)為100.5℃，乙醇的沸點(diǎn)為78.5℃。這是由于羧酸分子間可以形成兩個(gè)氫鍵，而且締合成雙分子二聚體，低級(jí)的羧酸甚至在氣態(tài)下即締合成二聚體。
一元酯肪族羧酸隨碳原子數(shù)增加，水溶性降低。低級(jí)羧酸可與水混溶，高級(jí)一元羧酸不溶于水，但能溶于有機(jī)溶劑。多元羧酸的水溶性大于相同碳原子的一元酸。
2 化學(xué)性質(zhì)
根據(jù)羧酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，羧酸應(yīng)具有下列主要的化學(xué)性質(zhì)。
?、彼嵝贼人犸@酸性，是由于羧基中的p-∏共軛效應(yīng)的影響，使羥基氧原子上的電子云密度降低，從而增強(qiáng)了氫氧鍵的極性，易于解離出質(zhì)子。解離后生成的羧基負(fù)離子，由于氧上的負(fù)電荷通過(guò)p-∏共軛而得到分散，使其穩(wěn)定性增加。
羧酸一般都是弱酸，其酸性強(qiáng)弱可以用pKa來(lái)表示，通常羧酸的pKa在3-5之間，比強(qiáng)的無(wú)機(jī)酸弱，但比酚類(苯酚的pKa為9.96)、碳酸(pKa為6.38)要強(qiáng)，因此羧酸能與氫氧化鈉、碳酸鈉等反應(yīng)生成羧酸鹽，也能與碳酸氫鈉反應(yīng)，同時(shí)生成二氧化碳，而酚則不能發(fā)生此反應(yīng)。
R-COOH+NaOH→R-COONa+NaCl
2R-COOH+NaC03一→2R-COONa+CO2↑+H20
R-COOH+NaHC03一→R-COONa+CO2↑+H20
羧酸的鈉鹽、鉀鹽和銨鹽一般易溶于水，制藥工業(yè)中常利用此性質(zhì)，將水溶性差的藥物轉(zhuǎn)變成易溶于水的羧酸鹽，以便制備注射劑使用。例如含有羧基的青霉素G的水溶性極差，轉(zhuǎn)變成鉀鹽或鈉鹽后水溶性增大，便于臨床使用。
?、掺然辛u基的取代反應(yīng)羧基中的羥基在一定條件下，可被羥氧基(一OR)、鹵素(-X)和酰氧基取代，分別生成酯、酰鹵和酸酐等羧酸衍生物。
?、捧サ纳桑呼人崤c醇在強(qiáng)酸(如硫酸等)催化下，生成酯和水的反應(yīng)，稱為酯化反應(yīng)。該反應(yīng)是羧酸分子中羧基上的羥基與醇分子中羥基上的氫原子結(jié)合生成水，其余部分結(jié)合生成酯。
酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，其逆反應(yīng)是水解反應(yīng)，即酯水解為羧酸和醇。酯化反應(yīng)的速度很慢，在通常情況下，該可逆反應(yīng)需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡。為了加快反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，常加入濃硫酸等作催化劑，并在加熱的條件下進(jìn)行。例如：
羧酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng)，生成的酯稱為羧酸酯。一般所稱的酯，通常是指羧酸酯。從結(jié)構(gòu)上分析，酯可以看做是由?；土u氧基組成的化合物。?；侵隔人岱肿又腥サ趑然系聂驶螅Ｓ嗟牟糠?。例如：
羧酸酯根據(jù)分子中相應(yīng)的羧酸和醇來(lái)命名，稱“某酸某酯”。
⑵酰鹵的生成：羧酸和磷的鹵化物(如五氯化磷、三氯化磷和氯化亞砜等)發(fā)生反應(yīng)生成酰鹵。
?、撬狒纳桑阂辉人岢姿嵬馀c脫水劑(如五氧化二磷等)共熱，兩個(gè)分子羧酸間脫去1個(gè)分子水生成酸酐。
某些二元羧酸加熱，也發(fā)生分子內(nèi)脫水，生成較穩(wěn)定的具有五元或六元環(huán)的酸酐。
?、?alpha;-氫的鹵代反應(yīng)羧酸分子中的α-碳原子上的氫原子具有一定的活潑性。但因羧基中的羥基與羰基形成p-∏共軛體系，使羧基碳上的電子云密度從羥基氧原子上得到部分補(bǔ)充。因而羧酸a-氫原子的活性較醛酮的α-氫原子弱，發(fā)生在該處的取代反應(yīng)也較醛酮為慢。例如羧酸α氫原子的鹵代反應(yīng)常常需在催化劑(如紅磷等)的存在下才能進(jìn)行，生成α-鹵代酸，α-且氫原子是逐步被取代的。
?、疵擊确磻?yīng)羧酸分子經(jīng)加熱脫去羧基放出二氧化碳的反應(yīng)稱為脫梭反應(yīng)。通常一元酯肪羧酸比較穩(wěn)定，不易發(fā)生脫羧反應(yīng)。但在特殊的條件下，如堿石灰(NaOH+CaO)與乙酸鈉共熱，則可脫羧生成甲烷。
芳香羧酸比較容易脫羧，由于苯環(huán)與羧基之間的吸電子作用，有利于羧基與苯環(huán)之間的鍵斷裂，尤其是2，4，6-三硝基苯甲酸更容易脫羧而形成1，3，5-三硝基苯。
脫羧反應(yīng)在生物體內(nèi)的許多生化反應(yīng)中占有重要地位，此反應(yīng)在生物體內(nèi)脫羧酶作用下進(jìn)行的。
?、刀人岬臒峤夥磻?yīng)二元羧酸除可以發(fā)生羧基的所有反應(yīng)外，由于分子中兩個(gè)羧基的相互影響，具有某些特殊性質(zhì)。二元羧酸對(duì)熱不穩(wěn)定，當(dāng)加熱這類羧酸時(shí)，隨著兩個(gè)羧基間碳原子數(shù)的不同，可發(fā)生不同的反應(yīng)。有的發(fā)生脫羧反應(yīng)，有的發(fā)生脫水反應(yīng)，有的脫羧反應(yīng)與脫水反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。
?、琶擊确磻?yīng)：乙二酸、丙二酸受熱時(shí)，發(fā)生脫羧反應(yīng)，生成少1個(gè)碳原子的一元羧酸。
⑵脫水反應(yīng)：丁二酸、戊二酸加熱時(shí)分子內(nèi)不發(fā)生脫羧反應(yīng)而發(fā)生脫水反。應(yīng)，生成環(huán)狀的酸酐。
⑶同時(shí)脫羧脫水反應(yīng)：己二酸、庚二酸在氫氧化鋇存在下加熱時(shí)，則分子內(nèi)脫水和脫羧生成環(huán)酮。
例如：
含8個(gè)以上碳原子的酯肪二元酸受熱時(shí)，不能發(fā)生上述反應(yīng)生成大于六元的環(huán)酮，而是分子間脫水，生成高分子鏈狀的縮合酸酐。這說(shuō)明，在有可能形成環(huán)狀化合物的條件下，都有一種形成張力較小的五元環(huán)或六元環(huán)的趨勢(shì)。
3 甲酸HCOOH
甲酸俗名蟻酸，存在于蜂類、蟻類等昆蟲的分泌物中。甲酸是具有刺激性的無(wú)色液體，易溶于水，沸點(diǎn)為100.50℃，具有很強(qiáng)的腐蝕性。
甲酸的結(jié)構(gòu)比較特殊，其羧基直接與氫原子相連，既含有羧基又含有醛基。因此甲酸具有羧酸和醛的性質(zhì)。甲酸除了酸性顯著地強(qiáng)于其他飽和一元酸以外，還具有還原性，能與托倫試劑發(fā)生作用生成銀鏡;能同斐林試劑反應(yīng)生成氧化亞銅沉淀;還能使高錳酸鉀溶液褪色。這些反應(yīng)可鑒別甲酸。
甲酸有殺菌力，可作消毒劑或防腐劑。
4 乙酸CH3-COOH
乙酸是食醋的主要成分，故俗名醋酸。純凈的乙酸為具有強(qiáng)烈刺激性酸味的無(wú)色液體，能與水混溶，沸點(diǎn)1180℃，熔點(diǎn)16.70℃，在溫度低于16.50℃時(shí)凝結(jié)為冰狀固體，故稱為冰醋酸。乙酸是飽和一元羧酸的代表，具有飽和一元酸的性質(zhì)。冰醋酸為制藥工業(yè)原料和實(shí)驗(yàn)室常用試劑。
乙酸具有抗細(xì)菌和真菌的作用，可作為消毒防腐劑。如0.5%-2%的乙酸溶液可用于洗滌燙傷、灼傷創(chuàng)面;30%的乙酸溶液外擦可治療甲癬、雞眼等。另外，按每m3空間用2ml食醋熏蒸，可以預(yù)防流感和感冒。
5 苯甲酸C6H5-COOH
苯甲酸為最簡(jiǎn)單的芳香酸，因存在于安息香樹(shù)膠中，俗名為安息香酸。苯甲酸是無(wú)味的白色晶體，熔點(diǎn)122.40℃，微溶于冷水，易溶于熱水，能升華。苯甲酸具有防腐殺菌作用，其毒性較低，故苯甲酸及其鈉鹽常用作食品、藥物制劑和日用品的防腐劑。
6 乙二酸HOOC-COOH
乙二酸是最簡(jiǎn)單的二元羧酸，常以鹽的形式存在于草本植物中，俗稱草酸。草酸通常為含有2分子結(jié)晶水的無(wú)色結(jié)晶，易溶于水和乙醇，而不溶于醚等有機(jī)溶劑;當(dāng)加熱到101-1020C時(shí)，草酸就失去結(jié)晶水而成為無(wú)水草酸，無(wú)水草酸的熔點(diǎn)是189.5℃。
草酸分子中由于兩個(gè)羧基直接相連，1個(gè)羧基對(duì)另1個(gè)羧基產(chǎn)生吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)，所以其酸性比其他二元羧酸和一元羧酸的酸性都強(qiáng)。草酸有還原性，容易被氧化劑氧化成二氧化碳和水。例如：
高價(jià)的鐵鹽可被草酸還原成易溶于水的低價(jià)鐵鹽，故可用草酸溶液洗除鐵銹和藍(lán)墨水的痕跡。
7 丁二酸HOOC-CH2-CH2-COOH
丁二酸俗名琥珀酸，最初是由蒸餾琥珀而得到的，因此而得名。琥珀是松酯的化石，含琥珀酸8%左右。丁二酸為無(wú)色結(jié)晶，熔點(diǎn)185-187℃，溶于水，微溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。丁二酸是體內(nèi)糖代謝過(guò)羥中的中間產(chǎn)物。在醫(yī)藥上有抗痙攣、法痰及利尿作用。
