羧酸及其衍生物主要的化学性质及反应
羧酸及其衍生物主要的化学性质及反应
羧酸衍生物主要有酰卤、酸酐、酯、酰胺和腈。另外，酰基膦酸酯和硫代羧酸酯也是存在于许多生命过程中的重要的羧酸衍生物。所有羧酸及其衍生物的共同结构特征是分子中都有一个与电负性强的原子或基团键连的酰基，这些电负性强的原子或基团在取代反应中能够充当离去基团，相关介绍见有机化学 | 羰基的亲核取代反应
物理性质
羧酸会形成强分子间氢键，大部分羧酸是以两个氢键缔合的二聚体的形式存在。一般而言，羧酸因存在氢键，其沸点通常比分子质量相近的烷烃和卤代烃高得多。酯与羧酸难闻的气味不同的是，许多简单的酯是能散发出令人愉快气味的液体，也是许多水果和花朵具有芳香气味的原因。由于缺少分子间强的作用力，所以酯的沸点较低，在室温下更容易挥发。酰胺的反应活性比酯低，酰胺之间的氢键使其沸点升高。酰氯和酸酐是化工和制药工业中常用的化合物，这些化合物活泼的化学性质使得人们很少能在自然界中发现它们。
羧酸的酸性与羧基相连基团的电负性有关，一般而言，电负性越大，酸性越强。羧酸比无机酸要弱得多，然而比醇要强得多，这主要与羧酸根负离子和烷氧基负离子的稳定性有关。烷氧基负离子的负电荷集中在一个氧原子上，因而不稳定；羧酸根负离子的负电荷通过两个共振体均匀地分布在两个氧原子上，所以稳定些。
化学性质
1、羧酸的反应
羧酸可被强还原剂还原生成一级醇，实际结果是OH被H取代，生成醛，然后醛进一步还原成醇，这实际上是一个羰基的亲核加成过程，机理见有机化学｜羰基的亲核加成。羧酸用氯化亚砜处理得到酰氯，结果是OH被CI取代。也许羧酸最有用的反应是它与醇反应生成酯，OH被OR取代。酰胺是羧酸的OH被含氮的基团所取代生成的羧酸衍生物。酰胺很难直接由胺与酸的取代反应制得，因为胺是弱碱，它将羧基转化为羧酸盐负离子。由于羧酸盐负离子具有一个负电荷，所以它不再被亲核试剂进攻，除非是在高温下。
2、酰卤的反应
酰氯是羧酸衍生物中最活泼的化合物，能被转化为多种其他物质。卤素能被OH置换生成酸，被COOR置换生成酸酐，被OR置换生成酯，被NHR置换生成酰胺。
3、酸酐的反应
制备酸酐最好的方法是酰氯和羧酸盐负离子的亲核取代反应。用这种方法，对称的酸酐和不对称的酸酐都可以制备。酸酐的化学性质与酰氯相似，因此，酸酐能与水反应生成酸，和醇反应生成酯以及和胺反应生成酰胺。
4、酯的反应
羧酸、酰氯、酸酐与醇反应均可生成酯，同时酯在酸性或碱性条件下又会水解为羧酸和醇。酯被还原后可生成醇、被胺取代后可生成酰胺。
5、酰胺的反应
酰胺可由酰氯、酸酐、酯与胺反应生成酰胺，酰胺在酸性或碱性水溶液中水解生成羧酸和胺。像其他羧酸衍生物一样，酰胺能被还原，还原产物是胺而不是醇。酰胺还原的结果是酰胺的羰基转化为亚甲基，这类反应是酰胺特有的，其他羧酸衍生物不能发生此类反应。