羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或基团取代的衍生物，叫做取代酸。按照分子中取代基的不同，可分为卤代酸、羟基酸、羰基酸和氨基酸等。

一、羟基酸

羟基酸包括醇酸和酚酸两类，前者是指脂肪羧酸烃基上的氢原子被羟基取代的衍生物，后者是指芳香羧酸芳香环上的氢原子被羟基取代的衍生物。它们都广泛存在于动植物界。

1．乳酸

乳酸（CH3CHOHCOOH）的化学名称叫2-羟基丙酸（或α-羟基丙酸）。乳酸最初来自酸牛奶，它是牛奶中含有的乳糖受微生物的作用分解而成的。蔗糖发酵也能得到乳酸。此外，人在剧烈运动时，糖原分解产生乳酸，当肌肉中乳酸含量增多时，会感到酸痛，经休息后，肌肉里的乳酸就转化为水、二氧化碳和糖原。

乳酸有很强的吸湿性，一般呈糖浆状液体。在食品工业中用作增酸剂，乳酸钙是补充体内钙质的药物之一。

乳酸能够被托伦试剂氧化。在生物体内，乳酸在酶的作用下可脱氢生成丙酮酸，这个反应是可逆的。

2.β-羟基丁酸

β-羟丁酸（CH3CHOHCH2COOH）是吸湿性很强的无色晶体，一般为糖浆状液体，易溶于水。它是人体内脂肪酸代谢的中间产物，在酶的催化下脱氢生成β-丁酮酸。

3．苹果酸

苹果酸（HOOCCHOHCH2COOH)即羟基丁二酸。苹果酸最初由苹果中取得，因而得名。它多存在于未成熟的果实内，在山楂中含量较多，也存在于一些植物的叶子中。苹果酸在食品工业中用作酸味剂，其钠盐可作为禁盐病人的食盐代用品。

苹果酸是生物体内糖代谢的中间产物，在生物体内延胡索酸酶的作用下，反-丁烯二酸（延胡索酸）可与水加成形成苹果酸，而苹果酸在苹果酸脱氢酶的作用下，又可氧化成草酰乙酸。

4．酒石酸

酒石酸（HOOCCHOHCHOHCOOH）即α，β-二羟基丁二酸或2,3-二羟基丁二酸。酒石酸以游离状态或盐的形式存在于多种水果中。在食品工业上，酒石酸可用作酸味剂。酒石酸锑钾俗称吐酒石，可用作催吐剂和治疗血吸虫病。酒石酸钾钠可用于配制斐林试剂。

5.柠檬酸

柠檬酸又叫枸椽酸。广泛存在于多种植物的果实中，尤以柠檬中含量最高。柠檬酸是无色晶体，易溶于水和乙醇，有酸味。在食品工业中用作糖果及清凉饮料的调味品；也用于制药，如柠檬酸铁按可作补血剂。

将柠檬酸加热到150℃，可发生分子内脱水生成顺乌头酸，顺乌头酸加水又可生成柠檬酸和异柠檬酸两种异构体。

生物体中的糖、脂肪和蛋白质代谢过程中，都要通过由柠檬酸经顺乌头酸转化为异柠檬酸的过程，这种化学变化是在酶的催化下进行的。

6．水杨酸

水杨酸又叫柳酸，存在于柳树及水杨树等的树皮中。微溶于冷水，易溶于乙醇、乙醚和沸水中，与氯化铁水溶液显紫红色。

乙酰水杨酸（即阿司匹林）有解热、镇痛作用。近年研究发现阿司匹林还具有抗血小板聚集作用，可防止血栓形成。

水杨酸甲酯是由冬青树叶中取得的冬青油的主要成分，因此常将水杨酸甲酯叫做冬青油。水杨酸甲酯可作扭伤时的外擦药，因其有特殊的香气，也用作配制牙膏、糖果的香精。

7．没食子酸

没食子酸就是3,4,5-三羟基苯甲酸，又叫五倍子酸或棓酸，以单宁的形式存在于五倍子、懈树皮和茶叶等中。将没食子酸加热到210℃以上时，可脱羧生成没食子酚。

去了皮的土豆及苹果易变褐，柿子及某些未成熟的水果比较涩，就是因为里面含有鞣酸。

二、羰基酸

羰基酸是分子中含有羰基的羧酸，羰基在碳链一端的是醛酸，居于碳链中间的是酮酸。系统命名时是选择含羰基和羧基的最长的碳链为主链，称为某酮酸或某醛酸。命名酮酸时，常根据羰基和羧基的距离分为α-酮酸、β-酮酸等。

1．乙醛酸

乙醛酸（OHC-COOH）是最简单的醛酸，存在于未成熟的水果和动植物组织中。乙醛酸易溶于水，有醛和羧酸的典型反应性能，并能进行康尼查罗反应。

2．丙酮酸

丙酮酸（CH3COCOOH）是最简单的酮酸，易溶于水。

乳酸氧化可得丙酮酸，由酒石酸失水、失羧也可制得丙酮酸。丙酮酸是生物体内糖、脂肪、蛋白质代谢的中间产物。

丙酮酸可以脱羧或脱羟，分别形成乙醛或乙酸。

在二价铁离子存在的条件下，丙酮酸能被过氧化氢氧化成乙酸，并放出二氧化碳。

3．乙酰乙酸及乙酰乙酸乙酯

乙酰乙酸（CH3COCH2COOH）又称β-丁酮酸，是β-酮酸的典型代表。乙酰乙酸只在低温下稳定，在室温以上即失羧而成丙酮。

β-丁酮酸是机体内脂肪代谢的中间产物。在酶的作用下能与β-羟基丁酸互变。

乙酰乙酸乙酯是无色液体，有愉快的香味，在水中有一定的溶解度、研究表明，乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种异构体组成的一个互变平衡体系。
这种同分异构体间以一定的比例平衡存在，并能相互转化的现象叫互变异构现象。酮式和烯醇式是互变异构现象中最常见的一种。除乙酞乙酸乙醋外，β-二酮、β-酮酸酯以及某些糖和含氮的化合物等，也都能产生这类互变异构现象。异构体之间的互变均为1,3-移变，即与第一个原子相连的氢转移到第三个原子上。原来在第二与第三两个原子间的双键移至第一、第二两个原子间。

4.α-酮丁二酸

α-酮丁二酸（HOOCCOCH2COOH）又称草酰乙酸，能溶于水，在水溶液中产生互变异构，生成α-羟基丁烯二酸。在生物体内由于酶的作用，α-酮丁二酸能进行脱羧反应，生成丙酮酸。