有機課件-20642羧酸衍生物

有機化學主講：理學院化學系1/66第二節(jié)

羧酸衍生物2/66（一）親核取代反應—親核加成-消去歷程及反應活性。（二）羧酸衍生物的還原反應及產物（三）羧酸衍生物（酯）與格氏試劑的反應（四）酯α-H的反應（幾個縮合反應）（五）酰胺的Hofmann降級反應OR

C-NR2)OR

C

OR'OR

C

NH2(-NHR第二節(jié)

羧酸衍生物酰基酰鹵酸酐酯酰胺OR

C

OC

ROOR

C

X3/66一、命名某“酰氯”碳酰氯苯甲酰氯酰鹵：某“酸”O(jiān)C

ClOCl

C

ClOCl

S

Cl亞硫酰氯氯化亞砜4/66酸酐：某“酸”某“酸酐”乙丙酸酐順丁烯二酸酐簡稱：順酐3CH

-COCH3-COO乙酸酐OOCH3-CCH3CH2-COOOO5/66酯：某酸某（醇或酚）酯。多元醇酯稱為某醇某酸酯。鄰苯二甲酸單甲酯苯甲酸乙酯COOC2H5

COOCH2CH2ClCOOCH3COOH苯甲酸-2-氯乙酯OCH2-O-C-CH3CH2-O-C-CH3O乙二醇二乙酸酯6/66酰胺：某“酰胺”O(jiān)H2N-C-NH2碳酰胺某“酸”三級酰胺H-C-N(CH3)2N,N-二甲基甲酰胺（DMF）一級酰胺OCH2=CH-C-NH2丙烯酰胺二級酰胺CH3-C-NH-C2H5N-乙基乙酰胺OO7/66αδ

ωβγω-己內酰胺ON-HO鄰苯二甲酰亞胺乙酰苯胺ONH-C-CH3ONH8/66NHNHOONHONHO內酰胺（了解）：β-丙內酰胺γ-丁內酰胺δ-戊內酰胺ω-己內酰胺Penicillin

GAmpicillinONSHNROCH3CH3COOHR

=

C5H5CH-NH2R

=

C6H5OCH2-9/66R

=

C6H5CH2-Penicillin

V二、物理性質思考1：試解釋下列現(xiàn)象酰氯、酸酐、酯的沸點與分子量相近的醛酮的沸點大體相近，而酰胺具有較高的沸點。思考2：比較沸點大?。篛CH3-CH2-C-NH2

＞

CH3-C-NHCH3

＞OH-C-N(CH3)2O10/66L

=

Cl,Br,

I,

OOCR',

OR',

NH2,

NHR',NR'2羰基碳的正電性，可以與親核試劑（Nu-)反應；C=O可以被還原；-H的酸性，縮合反應.三、化學性質R-CHHδ+

Oδ-11/66L:（一）?；忌系挠H核取代——

親核加成-消去離去基（堿性弱的易離去）Nu-

=

H2O，ROH，NH3HO―

RO－

NH2—OR

CL

+Nu

-

OR

C

NuL-12/66+為什么前者發(fā)生親核取代,而后者是親核加成？13/66OR-C—ClR-C—H

(R)llllO與結構相似問題：反應歷程：（在中性或堿性介質中）llR-C—L

+Nu-R-C-Nu

+

LllO-②快①慢llO

O-R-C-LNu四面體平面三角形R-C

—LlNuO-l體積較大，堿性較弱。14/66影響反應速度的因素：①羰基碳上的正電性和空間效應。②離去基團是否易離去。-L

的離去傾向：Cl-

>

RCOO-

>

RO-

>

NH2

-堿性越弱，越易離去15/66CORLR

LC+RL+_OC::+C

逐漸增大_Oll

..ll

O..

OllOll

OllONH2....δR-C+

Clδ>

R-C+δO-CR

>

R-C+δOR’>

R-C+羰基碳上的正電性大?。?I+C16/66可見：羧酸衍生物親核取代反應的活性：17/66R-C-Cl>R-C-OCR>R-C-OR>R-C-NH2ll

ll

ll

ll

llO

O

O

O

O羧酸衍生物親核取代反應的活性：18/66（一）?；忌系挠H核取代——

親核加成-消去①羰基碳上的正電性和空間效應。②離去基團是否易離去。R-C-Cl>R-C-OCR>R-C-OR>R-C-NH2ll

ll

ll

ll

llO

O

O

O

O1、水解反應——羧酸（水的?；磻㏑-C-ClR-C-OR'R-C-NH2llllllllllOOOOOR-C-OCR

+

H-OHRCOOH

+HClHClNaOH

RCOONa

+

NH3(很快)or

H2RCOOHOH-+RCOO-

+

R'OHRCOOH

+

NH4Cl實驗事實：a、酯的水解速度依賴于酯的濃度和氫氧離子濃度：v

=k[RCOOR’][OH－]。b、用p-X-C6H4COOCH3水解，當X為吸電子基時，水解速度加快；當X為供電子基時，水解速度減慢。c、將含有O18的酯水解，有產物RO18H生成。ORC

O

C2H5

+HO

RCOO

+C2H5O

H

18

18酯水解反應歷程：——親核取代是按酰氧鍵斷裂方式進行的20/66OH-催化：（不可逆）llOCH3-C-OC2H5

+OH-ll-OCH3-C—OC2H5OHllCH3-C-OH

+

C2H5O-OllO-CH3-C-O

+

C2H5OH通過酰氧鍵斷裂方式進行的。21/66H+催化：（反應可逆）通過酰氧鍵斷裂方式進行的。H+CH

-C-O-C

H CH

-C-O-C

H3

2

5

3

2

5O

+

OHOHCH3-C-O-C2H5+OH22H

OCH3-C-O-C2H5OH+OH3CH

-CHOH

+OHH+3CH

-C-OHO2

522/66-

C

H

OH-反應為親核取代，酯水解活性與羰基羰上的正電性有關，與

效應有關。RCOOR’中R的吸電子性使反應速度

加快。RCOOR’中R和R’的體積越大，酯的水解反應速度越小。23/66思考：比較下列酯水解活性順序1.

Cl

COOCH32.

O2N

COOCH33.

H3C24/66COOCH3

4.

MeO

COOCH3下列酯堿催化水解反應速度大小次序是：1＞2＞3＞41.

CH3COOCH33.

CH3COOCH(CH3)22.

CH3COOCH2CH34.

CH3COOC(CH3)3

；2＞1＞3＞4應用：利用堿性水解的現(xiàn)象、速度和產物鑒別酰氯、酰胺、酯。CH3COOC2H5CH3OCH2COOHNa2CO3(CH3CO)2OCH3COOC2H5熱H2OCH3COClCH3COOC2H5CH3CONH225/66水解反應速度及產物區(qū)別2、醇解反應——酯（醇的酰基化反應）H+OH-（H＋）2OR-C

ClO

OR-C

O-C-ROR-C

O-R'OR-C

NH+

R"O

HRCOOR"

+

HClRCOOR"

+

RCOOHor

OH-

RCOOR"

+(酯交換)R'OHRCOOR"

+

NH326/66COOCH3COOH（1）酰氯、酸酐的醇解是

酯的常用方法。應用：高醇酯。（2）酯交換反應用于由低醇酯例1：完成反應式OOO

+

CH3OH27/66例2：CH2=CH-COOC4H9-n

+145℃CH3OH64.7℃CH2=CH-COOCH3

+

CH3(CH2)2CH2-OH80.5℃

117.7℃H+28/66(可不斷蒸出)例3：生物柴油的（了解）RCOOCH2CHCH2CH2CH2CHHOHOHOR'COOR''COO3RCOOCH3R'COOCH

+R''COOCH3+

CH3OHOH-or

H+生物柴油29/66NH2NHRNR2H+Or

OH-酰胺的重要方法3、氨解（

NH3

或RNH2，R2NH）——酰胺OR-C

ClO

OR-C

O-C-R

+NH3OR-CO-R'RCONH2+

NH4ClRCONH2+RCOOH2RCONH

+

R'OH30/66練習：完成下列轉化Oll（1）

CH3-C-ClCH3-C-N(CH3)2llONH(CH3)2llOR-C-NHR'+

NH3（胺交換反應）llO（2）

R-C-NH2

+

NH2R'H+Or

OH-31/66（3）OOOOC-NH2CONH4OC-

NH2OCOHONHOO+2NH3H+H2O-H2O32/66O

OOC2H5OH(4)SOCl2C2H5NH2OOOC2H5OHOOOC2H5ClOOC2H5NHC2H5O33/66（二）羧酸衍生物的還原酰氯最易被還原；酰胺較難還原；酯的還原多用于醇。34/661、催化加氫（四者皆可反應）酰鹵：R-C-Clll

Pd/BaSO4

+

H2硫-喹啉R-C-HllOO由羧酸

醛的方法Rosenmund

還原注意：只對酰氯起作用。35/66例：Pd/BaSO436/66硫-喹啉Oll

llOCH3OC-CH2CH2-C-Cl

+H2CH3OC-CH2CH2-C-Hll

llO

OCH3CH2-C-OC2H5酯還原：Oll

Na，C2H5OH

37/66CH3CH2CH2-OH+

C2H5OHNa，C2H5OH—只還原酯H2/CuO,CuCrO4

—酯、雙鍵都還原2、LiAlH4還原

（羧酸衍生物皆可被還原）酰鹵、酸酐、酯

醇llR-CH2-C-NH2O②

H2O

①

LiAlH4

RCH2-CH2-NH2

①

LiAlH4

②

H2ORCH2-NHR'R-C-NHR'llO酰胺胺38/663、NaBH4還原（只還原R-C—ClllO）R-C—ClllO

NaBH4

H2O

R-CH2OH39/66COOCOCH

2OH2CH

OH練習2：

①

LiAlH4

②H2OCH3CH=CH-CH2-CH2OH練

：CH3CH=CH-CH2-COOCH3①

LiAlH4②H2O+

CH3OH?Oll②H2O練習3：

R-C-NR'2

①

LiAlH4

RCH2-NR'240/66（三）羧酸衍生物與格氏試劑的反應41/66酰鹵：低溫下或與大體積的RMgX

反應

酮加熱下，與過量的RMgX反應

叔醇。Oll(CH3)3C-C-C(CH3)3llOC-C—Cl

+

(CH3)3C-MgCl例2：(CH3)3干醚llOMgIR-C-ClCH3R-C-CH3llllR-C—Cl

+CH3MgI（活性較酮的大）

O醚-15

℃例1：O42/66H3

+

R”

MgX

O

R-C-R”llOHR”(立即反應下去)酯：（—制2°、3°醇的重要方法之一）OllR-COR'R-C-R”llOlOMgXR”

R”

MgX

R-Cl

-OR'43/66干醚H-C-ORllOH3O+

2R'MgX

干醚R'-CH-OHlR'(注意：與醛、酮+RMgX的區(qū)別)CH3-C-C2H5llC2H5OHll例：OCH3-C—OR +

2C2H5MgBr①干醚②H2O44/66R-C-C2H5C2H5：與

C2H5MgX

為原料OHC2H5OH1.

R-C-CH32.分析：1、2、R-CO-CH3

+C2H5MgXR-COOCH3

+

2

C2H5

MgXR-COOH

RCOCH3練習：以RCOCH345/66pKa46/66162530lHlHCH2-COC2H5lHCH2-C-N(CH3)2lHll

ll常見的α-H的活性：OCH3-C-Cl

>

CH2-C-H17llO

OllOllO>

CH2-C-CH3

>20>（四）酯α-H的反應（縮合反應）1、酯縮合反應（Claisen酯縮合）CH3-C-OC2H5

+

H-CH2-COC2H5ll

llO

O①C2H5OH②H+CH3-C-CH2-COC2H5

+

C2H5OHllOllO(規(guī)律：一個酯提供?；?，另一個提供α-C)實質：親核取代反應47/66llOH+

C2H5O-強堿RCH-COC2H5

+

C2H5OHll-①

RCl

HCOC2H5酯縮合反應及反應歷程歷程：pKa

=24O48/66llO+

RCH-COC2H5RCH2-C—CH-COOC2H5ll

lOC2H5②

R-CH2-COC2H5O-

RllO-R-CH2ll

lO

R-C-CH-COOC2H5pKa

=11+

C2H5O-lll

l

llR-CH2-C-C-COC2H5O

H

OR+

C2H5O-Oll

ll50/66OlRCH2-C-C-COC2H5R+

C2H5OH關鍵的一步③④R-CH2-C-CH-COOC2H5ll

lO

RH+RCH2-C-C-COC2H5llOOlR-

ll思考：②H+51/662CH3CH2CH2COOCH3

①C2H5ONa

?意義。交叉酯縮合 其中之一不含α-H，有不含α-H的酯：HCOORROCOORROOC-COORCOOR甲酸酯碳酸酯草酸酯苯甲酸酯52/66COOC2H5COCH-COOC2H5CH3練習：1、+

CH3CH2COOC2H5+

C2H5OH①

NaOC2H5②

H+?=2、HCOOC2H5

+①C2H5ONa②

H+?CH

2

C

O

O

C

2

H

5OHC-CH-COOC2H5+

C2H5OH53/66分子內酯縮合——Dieckmann縮合兩個酯基被4個，5個碳原子隔開時。①C2H5ONa②

H+COOC2H5CH22CH

CH22CH

COC

H2

5OCH2CH2

CH2CCOOC2H5CHO54/66酯與醛、酮的交叉縮合C6H5CHO

+

CH3COOC2H5無α-HC2H5ONa2

5C

H

OHH+H2OC2H5ONa2

5C

H

OHH+C6H5COOC2H5無α-H+

CH3COC6H5H2O(CH3)2CHCH2CHO

+

CH2(COOC2H5)2α-H更活潑！NHC6H655/66C6H5CH=CHCOOC2H5C6H5COCH2COC6H5(CH3)2CHCH2CH=C(COOC2H5)22、瑞佛爾

（Reformatsky)反應ββ-羥基酯α-溴代酯與鋅、醛或酮反應——制β-羥基酯αCH

3

CHCOOC

2

H

5BrZnCH3

CHCOOC

2

H

5ZnBrC

H6

63CH

CHOCH3-CH-CH-COOC2H5OZnBrCH3H+CH

-CH-CH-COOC

H3

2

5OH

αCH3H2O56/661、不能用活性較高的Mg代替Zn。因為RMgX也可與-COOR反應。R-CH2COOHR-CHCOOH注意：2、α-溴代酯的

路線：—lBr+Br2RCH2COOC2H5lRCHCOOC2H5Br

P

RCHCOOC2H5Br√57/66練習：1、

苯

H2O

H+CHO

+

BrCH2COOC2H5

+

ZnCH-

CH

2

COOC

2

H

5OH2、C2H5OH3、乙烯CH3CH=CH-CH-CH2-COOC2H5lOHCH3-CH-CH2COOC2H5?OH58/66lOHCH