羧酸及其衍生物和取代酸广泛存在于自然界，是动、植物体内重要的生理物质，在动、植物的代谢过程中起着重要作用。

羧酸是指分子中含有羧基（-COOH）的化合物，羧基是羧酸的官能团。

一、分类和命名

1．分类

根据与羧基相连的烃基的不同，羧酸可分为脂肪羧酸（又可分为饱和和不饱和两类）、脂环羧酸和芳香羧酸；根据分子中所含淡基的数目，可分为一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸等。饱和一元脂肪羧酸的通式为CnH2n+lCOOH。

2．命名

(1)俗名许多羧酸都有俗名，即根据来源或性质进行命名，见括号内的名称。

(2)系统命名法脂肪羧酸的系统命名原则与醛类似，是选择含有羧基的最长的碳链作主链，编号从梭基碳原子开始。命名一些简单的脂肪羧酸时，常习惯用α、β、γ等希腊字母表示取代基的位置。对不饱和羧酸（常见的是烯酸），应选择含羧基及双键的最长的碳链作主链，同时必须指明双键的位置，并称为某烯酸。

芳香羧酸和脂环羧酸的命名，通常把芳环或脂环当作取代基。

二、化学性质

1．酸性

羧酸在水中可电离出部分氢离子而显酸性。

RCOOH↔RCOO^-＋H⁺

羧酸的电离常数一般都很小，大多数是弱酸，但比碳酸和苯酚的酸性要强。羧酸具有酸的通性，能使石蕊变红，能与碱性氧化物、碱和某些盐发生反应。

2RCOOH+MgO→(RCOO)₂ Mg+H₂O

RCOOH+NaOH→→RCOONa+H₂O

2RCOOH+Na₂CO₃→2RCOONa十H₂O+CO₂↑

大多数羧酸的pKa在4~5之间，而生物细胞中的pH一般在5~9之间，所以在有机体中，羧酸往往以盐的形式（多为与有机碱形成的盐）存在。同时，由于羧基的极性而使羧酸在水中有一定的溶解度，羧酸盐在水中的溶解度更大。因此在许多天然有机物中，由于羧基的存在而增加了分子的水溶性。

土壤腐殖质的主要成分是腐殖酸，在土壤肥料学中常用R(COOH)₂简单表示。腐殖质对土壤肥力有重要影响。

羧酸的酸性受烃基结构的影响。烷基是供电子基团。由于烷基的供电子诱导效应，使得除甲酸以外其他脂肪酸的O-H间电子密度有所增高，从而使得氢以H+形式的电离度降低，所以两个碳以上的饱和一元羧酸的酸性有所减弱。不同烷基供电子性的差异不大，所以在饱和一元羧酸中，除甲酸的酸性最强外，其他同系物的电离常数都属同一数量级。如果烃基上连有吸电子基团，由于吸电子诱导效应，羧基中O-H键的极性增强，更易电离出H+，酸性就会增强。

一氯乙酸的酸性比乙酸强。α-卤代酸的酸性随卤原子数目的增加而增强，三氯乙酸的酸性几乎与无机酸相当。

诱导效应随距离的增长而迅速减弱，如果卤素取代在β-碳原子上，则对酸性的影响就小得多。

2．羧酸衍生物的生成

(1)酯的生成在强酸（如浓硫酸）的催化下，羧酸与醇作用生成酯。有机酸和醇的酯化反应是可逆的。

RCOOH+HOR'←(浓H₂SO₄/△)→RCOOR'+H₂O

(2)酰胺的生成羧酸与氨作用，得到羧酸的铵盐，铵盐受热脱水生成酰胺。

RCOOH+NH₃→RCOONH₄←(△)→RCONH₂+H₂O

3．脱羧反应

从羧酸分子中脱去一分子二氧化碳而生成少一个碳原子的化合物的反应，叫做脱羧反应。饱和一元脂肪梭酸盐与碱石灰共热，可脱羧生成比原来羧酸少一个碳原子的烃。

R-COONa+NaOH—(CaO/△)→R-H+Na₂CO₃

α-碳原子上连有强吸电子基团的一元羧酸，更容易发生脱羧反应。

CH₃COCH₂COOH—(△)→CH₃COCH₃+CO₂↑

Cl₃CCOOH—(△)→CHCl₃+CO₂↑

低级的二元羧酸受热比较容易脱羧。

HOOC-COOH—(△)→HCOOH+CO₂↑

HOOC-CH₂-COOH—(△)→CH₃COOH+CO₂↑

脱羧反应也可在酶的催化下进行，这类反应在动植物的生理生化过程中是常见的。

4.α-氢的取代反应

脂肪羧酸中的α-氢可被卤素取代生成卤代酸，但较醛、酮的卤代反应困难，如乙酸在日光或红磷的催化下，α-氢可逐渐被氯取代，生成一氯乙酸、二氯乙酸或三氯乙酸。

CH₃COOH+Cl₂—(日光)→ClCH₂COOH—(Cl₂/日光)→Cl₂CHCOOH—(Cl2/日光)→Cl₃CCOOH

用氯乙酸和2,4-二氯苯酚做原料，可制得2,4-D(2,4一二氯苯氧乙酸钠）。

2,4-D——一种植物生长调节剂

2,4-D随使用浓度和用量不同，对植物可产生多种不同的效应：在较低浓度（(0.5~1.0mg•L-1）下是植物组织培养的培养基成分之一；在中等浓度（(1~25mg•L-1）下可防止落花落果、诱导无籽果实和果实保鲜等作用；更高浓度（(1000mg•L-1）下作为除草剂可杀死多种阔叶杂草。

三、羧酸代表物的应用

1．甲酸

甲酸俗称蚁酸，存在于蜂类的螫针、某些蚁类以及毛虫的分泌物中，同时也广泛存在于植物界，如荨麻、松叶及某些果实中。它是无色有刺激臭的液体，沸点100.7℃,溶于水，有很强的腐蚀性，能刺激皮肤起泡。

甲酸具有酸的通性，酸性比乙酸强。同时分子内还含有醛基，所以具有还原性，能使KMnO4退色，能发生银镜反应。

甲酸有杀菌力，可作消毒或防腐剂，还可作橡浆的凝结剂。

2．乙酸

乙酸是食醋的主要成分，因此叫做醋酸。乙酸在自然界分布很广，常以盐.、酯或游离态存在于动植物体内。

纯乙酸是无色有刺激性气味的液体，沸点117.9℃，熔点16.6℃。由子纯乙酸在16℃以下能结成似冰状的固体，所以常把无水乙酸叫做冰醋酸。乙酸易溶于水及其他许多有机物，是重要的化工原料。

3．乙二酸

乙二酸俗称草酸，常以盐的形式存在于许多植物的细胞壁中，如菠菜、草莓、大黄、酸模草中含量很多。

草酸通常含两分子结晶水，是无色晶体，易溶于水，而不溶于乙醚等有机溶剂。草酸容易精制，在空气中稳定，在分析化学中，常用作基准物质。

草酸的酸性比乙酸强。在草酸或草酸盐溶液中，加入可溶性钙盐，则生成白色的草酸钙沉淀。这个反应很灵敏，分析上常用来相互检验钙离子和草酸根离子。

C₂O₄^2- +Ca²⁺ →CaC2O4↓

草酸还具有以下特性：

①草酸具有还原性，易被氧化。在酸性溶液中，草酸能还原高锰酸钾并使之退色。

5H₂C₂O₄+2KMnO4+3H2SO4↔K2SO4+2MnSO4+IOCO2↑＋8H2O

因此在分析化学上常用它来标定高锰酸钾溶液的浓度。

②草酸可以与许多金属离子形成溶于水的配合物，例如K3[Fe(C2O4)3·6H2O]。因此可用草酸来除去铁锈或蓝墨水的污迹。

4．丁烯二酸

丁烯二酸有顺式及反式两种异构体。

顺-丁烯二酸俗称马来酸或失水苹果酸，是无色晶体，易溶于水，熔点低，受热易脱水形成酸酐。反-丁烯二酸俗称延胡索酸或富马酸，是无色晶体，难溶于水，难脱水形成酸酐。反-丁烯二酸广泛存在于动植物体内，是生物体内物质代谢的重要中间产物之一。

5．苯甲酸

苯甲酸常以醋的形式存在于一些树脂和安息香胶中，所以俗名叫做安息香酸。

苯甲酸是无色晶体，熔点122℃，微溶于水，易升华。苯甲酸具有抑菌防腐能力，它的钠盐常用作食品和药物中的防腐剂。

6.α-萘乙酸

α-萘乙酸简称NAA，是白色晶状固体，熔点133℃，难溶于水，但其钠盐和钾盐易溶于水。α-萘乙酸是一种常用的植物生长调节剂，低浓度时可以刺激植物生长，防止落花落果，高浓度时能抑制植物生长，可做除草剂，并能防止马铃薯在贮存时发芽。