羧酸的特征在于羧基（-COOH），它结合了羰基和羟基部分。羧酸的酸性 (pKa ~ 4–5) 来自共轭碱（羧酸根离子）的共振稳定性，其中负电荷在两个氧原子上离域。用 NaOH 或 NaHCO₃ 等碱去质子化生成羧酸盐，它是水溶性的，可作为纯化的手柄。

结构和酸度趋势

羧酸根阴离子的稳定性使得羧酸的酸性显着高于醇（pKa ~ 16）或酚（pKa ~ 10）。 α 位的吸电子基团 (EWG)，例如 -NO2、-Cl 或 -CF3，通过诱导效应稳定共轭碱，从而增加酸度。相反，给电子基团降低酸度。诱导效应随着距离的增加而减弱：α 位的氯取代基比 β 位或 γ 位的氯取代基更能提高酸度。芳香族羧酸（例如苯甲酸，pKa ~ 4.2）遵循由 Hammett σ 常数控制的类似取代基效应。

羧酸的合成

伯醇或醛与强氧化剂（KMnO4、K2Cr2O7、CrO3/H2SO4）氧化生成羧酸。在酸性或碱性条件下腈（RCN）的水解提供了另一条途径，即通过酰胺中间体进行。格氏试剂在酸性后处理（一种单碳同系化）后与二氧化碳（干冰）反应形成羧酸。带有苄基氢的烷基苯用 KMnO4 或 Na2Cr2O7 氧化成苯甲酸衍生物。

物理特性

羧酸形成强的分子间氢键，以环状二聚体存在于气相和非极性溶剂中。相对于具有相当分子量的醇和醛，这种二聚作用提高了它们的沸点。低分子量羧酸（甲酸、乙酸、丙酸）由于与水形成氢键而与水混溶，而较长的烷基链会降低水溶性。

羧酸的反应

羧基的羟基可以通过酰基取代被亲核试剂取代。亚硫酰氯 (SOCl2) 或 PCl5 将羧酸转化为酰氯，酰氯对亲核试剂的反应性更强。费歇尔酯化（RCOOH + R’OH，H2SO4 催化剂）在去除水驱动的平衡过程中产生酯。直接酰胺化通常需要活化羧基（通过酰氯或偶联剂）。酸酐是通过两个羧酸分子热脱水或通过酰氯-羧酸盐偶联形成的。

脱羧和还原

β-酮酸和丙二酸衍生物通过环状六元过渡态进行热脱羧，释放二氧化碳。该反应用于丙二酸酯合成中的烷基化和随后的脱羧生成取代的乙酸。将羧酸还原为伯醇需要强还原剂，例如LiAlH 4 或硼烷(BH 3 ·THF)，因为NaBH 4 是不够的。硼烷具有在其他可还原官能团存在下选择性还原羧基的优点。