羧酸简介

　　由烃基和羧基相连构成的有机化合物称为羧酸。饱和一元羧酸的沸点甚至比相对分子质量相似的醇还高。例如：甲酸与乙醇的相对分子质量相同，但乙醇的沸点为78.5℃，而甲酸为100.7℃。

　　饱和一元羧酸中，甲酸、乙酸、丙酸具有强烈酸味和刺激性。含有4~9个C原子的具有腐败恶臭，是油状液体。含10个C以上的为石蜡状固体，挥发性很低，没有气味。

　　这是由于甲酸分子间存在氢键。根据电子衍射等方法，由于氢键的存在，低级的酸甚至在蒸汽中也以二聚体的形式存在。甲酸分子间氢键键能为30KJ/mol,而乙醇分子间氢键为25KJ/mol。

　　直链饱和一元羧酸的熔点随分子中C原子数目的增加呈锯齿形的变化，含偶数C原子酸的熔点比相邻两个奇数C原子酸的熔点高，这是由于在含偶数C原子链中，链端甲基和羧基分在链的两边，而在奇数C原子链中，则在C链的同一边，前者具有较高的对称性，可使羧酸的晶格更紧密的排列，它们之间具有较大的吸引力，熔点较高。

　　羧基是亲水基，与水可以形成氢键，所以低级羧酸能与水任意比互溶;随着相对分子质量的增加，憎水基(烃基)愈来愈大，在水中的溶解度越来越小。

　　对长链的脂肪酸的X射线研究，证明了这些分子中C链按锯齿形排列，两个分子间羧基以氢键缔合，缔合的双分子是有规律的一层一层排列，每一层中间是相互缔合的羧基，引力很强，而层与层之间是以引力微弱的烃基相毗邻，相互间容易滑动，这也是高级脂肪酸具有润滑性的原因。

　　化学描述

　　在羧酸分子中，羧基碳原子以sp2杂化轨道分别与烃基和两个氧原子形成3个σ键，这3个σ键在同一个平面上，剩余的一个p电子与氧原子形成π键，构成了羧基中C=O的π键，但羧基中的-OH部分上的氧有一对未共用电子，可与π键形成p-π共轭体系。由于p-π共轭，-OH基上的氧原子上的电子云向羰基移动，O-H间的电子云更靠近氧原子，使得O-H键的极性增强，有利于H原子的离解。所以羧酸的酸性强于醇。当羧酸离解出H后，p-π共轭更加完全，键长发生平均化，-COOˉ基团上的负电荷不再集中在一个氧原子上，而是平均分配在两个氧原子上。

　　反应类型

　　⑴羧酸是弱酸，可以跟碱反应生成盐和水。如：CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O

　　⑵羧基上的OH的取代反应。如：

　　①酯化反应：R-COOH+R′OH→RCOOR′+H2O

　　②成酰卤反应：3RCOOH+PCl3→3RCOCl+H3PO3

　　③成酸酐反应：RCOOH+RCOOH (加热)→R-COOCO-R+H2O

　　④成酰胺反应：CH3COOH+NH3→CH3COONH4 ;

　　CH3COONH4(加热)→CH3CONH2+H2O

　　⑤与金属反应：2CH3COOH+2Na→2CH3COONa+H2↑

　　2CH3COOH+Mg→(CH3COO)2Mg+H2↑

　　⑶脱羧反应：除甲酸外，乙酸的同系物直接加热都不容易脱去羧基(失去CO2)，但在特殊条件下也可以发生脱羧反应，如：无水醋酸钠与碱石灰混合强热生成甲烷：CH3COONa+NaOH(热熔)→CH4↑+Na2CO3(CaO做催化剂)

　　HOOC-COOH(加热)→HCOOH+CO2↑

　　注：脱羧反应是一类重要的缩短碳链的反应。

　　(4)还原反应

　　RCOOH→(LiAlH4) RCH2OH