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本课件以羧基为官能团展开，讲解羧酸的分类、命名、物理性质与酸性及其成盐、酯化、脱羧等反应，随后介绍羟基酸与酮酸两类取代羧酸的结构特点、命名与特征反应，并说明其在体内代谢中的地位。
第九章有机酸羧酸是指分子中含着羧基(-COOH)的化合物，羧基是羧酸的官能团。通式（Ar）RCOOH表示。羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或原子团取代的衍生物叫取代羧酸。重要的取代羧酸有卤代酸、羟基酸、酮酸和氨基酸等。本章重点讨论羧酸、羟基酸和酮酸。
第一节羧酸—、羧酸的分类和命名(一)分类根据烃基的结构不同，分为脂肪酸和芳香酸。脂肪酸又分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两类。按分子中羧基的数目，又可分为一元、二元及多元羧酸。
(二)命名羧酸常用俗名和系统命名。俗名：许多羧酸最初是从天然产物中得到的，因此常根据来源而得得名。如甲酸最早从蚂蚁中得到，故得名蚁酸；乙酸是食醋的主要成分，因此称为醋酸。HCOOH CH3COOH甲酸(蚁酸)乙酸(醋酸)
3，4，5-三甲基己酸CH3-(CH2)14-COOHCH3-(CH2)16-COOH3-甲基丁酸(β-甲基丁酸)十八酸(硬脂酸)十六酸(软脂酸)
脂肪二元酸的命名是选择含有2个羧基的最长碳链作为主链，称为某二酸。例如：HOOC-COOH乙二酸(草酸)HOOC-CH2-CH2-COOH丁二酸(琥珀酸)
不饱和脂肪酸命名时，选择含羧基和不饱和键在内的最长碳链作主链，称为某烯酸，并把不饱和键的位置写在“某烯酸”之前。当主链碳原子的数目大于10时，则在中文小写数字后加1个“碳”字。例如：
2-乙基丙烯酸3-甲基-2-丁烯酸9，12一十八碳二烯酸(亚油酸)
芳香酸是把芳烃基作为取代基进行命名。例如：β苯基丙烯酸(肉桂酸)苯乙酸对-甲基苯甲酸(4-甲基苯甲酸)邻-苯二甲酸
羧酸去掉羧基中的羟基，所余下的原子团称为酰基，按原来羧酸的名称而叫做某酰基。例如：乙酰基乙酸苯甲酸基苯甲酸草酰基草酸
二、羧酸的结构和化学性质羧酸的化学性质主要由其官能团—羧基所决定，羧基是由羰基和羟基直接相连而成，但羧酸的化学性质并不是羰基和羟基性质的加合，而是具有羧基自身的性质。
羧基中的碳原子为sp2杂化，碳原子的3个sp2杂化轨道分别与2个氧原子、l个烃基的碳原子或1个氢原子形成3个σ键，并处于同一平面上，羧基碳原子余下的1个未杂化的p轨道与羰基氧原子的p轨道平行重叠形成π键。该π键与羟基中氧原子上含未共用电子对的p轨道相互重叠，形成p－π共轭体系。如图所示：
在p－π共轭体系中，羟基氧原子上的电子云向羰基转移，导致羟基氧上的电子云密度有所降低，羧基碳上的电子云密度有所增加。因此，p－π共轭效应的结果，使氧氢间电子云更偏向氧原子，有利于羟基中氢原子的解离，故羧酸表现出明显的酸性；羰基碳的正电性减弱，不易与亲核试剂(如HCN、NaHSO3等)发生加成反应。
(一)酸性羧基中的氢易于离解，具有明显的酸性，能与碱中和生成盐和水。
羧酸是弱酸，饱和一元羧酸的pKa一般在3－5之间，但比碳酸(pKa1＝6.38)和酚类(苯酚pKa＝9.96)较强,因此羧酸能分解碳酸氢钠，同时放出二氧化碳，而酚则不能，利用这个性质可以区别羧酸和酚类化合物。羧酸的钠、钾和铵盐易溶于水，制药工业中常利用此性质，将不溶于水的药物变成水溶性的盐，以便配制水剂或注射液使用。
(二)羧基中羟基的取代反应羧基中的羟基在一定条件下，可被烃氧基(-OR)、卤素(-X)和酰氧基取代，分别生成酯、酰卤和酸酐等羧酸衍生物
1.酯的生成羧酸与醇在强酸(如硫酸等)催化下，生成酯和水的反应，称为酯化反应。酯化反应为可逆反应。乙酸乙酯乙酸乙醇
2.酰卤的生成羧酸和磷的卤化物(如五氯化磷等)发生反应生成酰卤。例如：乙酸乙酰氯
3.酸酐的生成羧酸与脱水剂(如五氧化二磷等)共热，2个羧基脱去一分子水形成酸酐。例如：乙酐乙酸
(三)α-氢的卤代反应羧酸的α-氢与醛酮分子中的α-氢相似，受羧基吸电子作用的影响,具有一定的活泼性。但因羧基中的p－π共轭效应，其致活作用比羰基弱。在少量红磷等催化剂作用下，羧酸分子中的α-氢可被卤素取代，生成α-卤代酸，且α-氢是逐步被取代的。
α-卤代酸α，α-二卤代酸
(四)脱羧反应羧酸失去羧基放出二氧化碳的反应，称为脱羧反应。一元羧酸不易脱羧，但在特殊条件下可以发生脱羧反应。
(五)二元羧酸的受热反应二元羧酸除可以发生羧基的所有反应外，由于分子中2个羧基的相互影响，又有某些特殊性质。二元羧酸受热后，随着2个羧基间的距离不同而发生不同的作用。有的发生脱羧反应，有的发生失水反应，有的脱羧反应与失水反应同时进行。
1.脱羧反应乙二酸、丙二酸受热时，发生脱羧反应，生成少1个碳原子的一元羧酸。甲酸乙二酸乙酸丙二酸
丁二酐丁二酸2.脱水反应丁二酸、戊二酸加热时分子内脱水生成环状酸酐。戊二酐戊二酸
3.同时脱羧脱水反应己二酸、庚二酸与氢氧化钡共热时，则同时发生脱羧和失水反应，生成环酮。环戊酮己二酸环己酮庚二酸
含8个以上碳原子的脂肪二元酸加热时，生成高分子链状的缩合酸酐。
第二节羟基酸羟基酸是分子中既含有羟基又含有羧基的双官能团化合物。一、羟基酸的分类和命名根据羟基酸中羟基所连接的烃基不同，羟基酸分为醇酸和酚酸两类。醇酸是指脂肪羧酸烃基上的氢原子被羟基取代的衍生物。酚酸是指芳香族羧酸芳环上的氢原子被羟基取代的衍生物。
羟基酸的命名是以羧酸为母体，羟基作为取代基。用阿拉伯数字或希腊字母表示羟基的位置。由于许多羟基酸来自自然界，故常根据其来源而采用俗名。例如：HO-CH2-CH2-COOHβ-羟基丙酸(或3-羟基丙酸)α-羟基丙酸(或2-羟基丙酸)（乳酸）
2, 3-二羟基丁二酸(酒石酸)羟基丁二酸(苹果酸)3, 4, 5一三羟基苯甲酸(柠檬酸)3-羟基-3-羧基戊二酸(没食子酸)邻-羟基苯甲酸(水杨酸)
二、羟基酸的化学性质羟基酸分子中含有羟基和羧基，具有羟基和羧基的一般性质。由于羟基和羧基间相互影响，又具有一些特殊性质。这些性质又因羟基和羧基的相对位置不同而表现出差异。
(一)酸性由于醇酸分子中羟基的吸电子诱导效应，使羧基的离解度增加，酸性比相应的羧酸强。CH3COOH HOCH2COOHpKa 4.76 3.83CH3CH2COOH CH3CH(OH)COOH HOCH2CH2COOHpKa 4.88 3.87 4.51
(二)氧化反应醇酸中的羟基比醇中的羟基容易氧化，托伦试剂、稀硝酸不能氧化醇，但能把α-羟基酸氧化为α-酮酸。丙酮酸乳酸
(三)脱水反应醇酸的热稳定性较差，加热时易发生脱水反应，但脱水反应随羟基的位置不同而得到不同的产物。
1.α-羟基酸α-羟基酸受热时，发生分子间羧基和羟基的交叉脱水反应，生成六元环的交酯。丙交酯α羟基丙酸
2.β-羟基酸β羟基酸中的α-氢同时受羧基和羟基的影响，比较活泼，所以受热时，容易与羟基脱水生成a、β-不饱和酸。2-丁烯酸β-羟基酸
3.γ-、δ-羟基酸γ-和δ-羟基酸在室温下分子内脱去1分子水而生成五元环和六元环的内酯。例如：γ-羟基丁酸γ-丁内酯(1，4丁内酯)
δ-戊内酯(1, 5-戊内酯)δ-羟基戊酸某些药物或中草药的有效成分中常含有内酯的结构。
第三节酮酸一、酮酸的结构和命名分子中同时含有羧基和酮基的化合物称为酮酸。酮酸可由相应的羟基酸氧化而得。例如：丙酮酸乳酸
根据分子中羧基和碳基的相对位置，酮酸分为α-酮酸、β-酮酸、γ-酮酸等。α-酮酸和β-酮酸是较为重要的酮酸，它们是人体内糖、脂肪和蛋白质等代谢过程中产生的中间产物。
酮酸的命名是选择含有羧基和酮基的最长碳链，称为某酮酸。用阿拉伯数字或希腊字母表示酮基的位置。例如：3-丁酮酸或β-丁酮酸(乙酰乙酸)丙酮酸α-酮戊二酸α-酮丁二酸(草酸乙酸)
二、酮酸的化学性质酮酸分子中含有羧基和酮基两种官能团，因此它既有羧酸的性质，如成盐和成酯等；又有酮的典型反应，如与羟胺反应，加氢还原等。此外，由于两种官能团的相互影响，还有一些特殊性质，如α-酮酸、β-酮酸易脱羧等。
(一)加氢还原反应酮酸加氢还原生成羟基酸。例如：乳酸丙酮酸
(二)脱羧反应α-酮酸分子中的酮基与羧基直接相连，由于氧原子的电负性较强，使酮基与羧基碳原子间的电子云密度降低，因而碳碳键容易断裂, α-酮酸与稀硫酸共热，发生脱羧反应，生成少1个碳原子的醛。例如：
β-酮酸受热时更易脱羧。β-酮酸只有在低温下稳定，在室温以上易脱羧成酮，这是β-酮酸的共性。例如：
三、酮式-烯醇式的互变异构现象如上所述β-丁酮酸只有在低温下稳定，而它的酯是稳定的化合物，一般制成β-丁酮酸乙酯(又称乙酰乙酸乙酯)，便于保存。其结构如下：
研究证明，乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式异构体的混合物，在室温下它们之间处于动态平衡状态。烯酸式(7％)酮式(93％)
它们分别叫做乙酰乙酸乙酯的酮式和烯酸式异构体。室温两种异构体的互变速度很快，不能将它们分离。象这种处于动态平衡的同分异构现象叫做互变异构现象，在平衡体系中能彼此互变的异构体称为互变异构体。除乙酰乙酸乙酯外，还有许多物质,如β-二酮以及某些糖和含氮化合物等，也能产生这种互变异构现象。
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