第十五羧酸衍生物

第十五羧酸衍生物演示文稿第一頁，共七十頁。（優(yōu)選）第十五羧酸衍生物第二頁，共七十頁。一、羧酸衍生物的命名

1.酰鹵的命名:

在命名時可作為酰基的鹵化物，在?；蠹欲u素的名稱即可。第三頁，共七十頁。2.酸酐的命名單酐：在羧酸的名稱后加酐字；混酐：將簡單的酸放前面，復雜的酸放后面再加酐字；環(huán)酐：在二元酸的名稱后加酐字。第四頁，共七十頁。3.酯的命名：

酯的命名：可根據(jù)生成酯的原料羧酸和醇的名稱而叫“某酸某(醇)酯”，其中醇字省略。例如：由二元羧酸生成的酯有兩種：只有一個羧基被酯化的稱酸性酯；兩個羧基都被酯化的稱中性酯。多元酸的幾個羧基可以和幾分子相同的醇成酯，也可以和不同的醇成酯，在命名時要加以體現(xiàn)。例如：第五頁，共七十頁。酸性酯-甲基--戊內(nèi)酯(2-甲基-4-戊內(nèi)酯)中性酯內(nèi)酯命名時，用內(nèi)酯二字代替酸字并標明羥基的位置。第六頁，共七十頁。CH2—O—C—CH3CH2—O—C—CH3OOCH2—O—C—C15H31CH

—

O

—C—C15H31CH2—O—C—C15H31OOO乙二醇二乙酸酯丙三醇三軟脂酸酯4.酰胺的命名第七頁，共七十頁。N,N-二甲基甲酰胺DMF

乙酰苯胺鄰苯二甲酰亞胺

δ-己內(nèi)酰胺第八頁，共七十頁。5.腈的命名腈命名時要把CN中的碳原子計算在內(nèi)，并從此碳原子開始編號；氰基作為取代基時，氰基碳原子不計在內(nèi)。第九頁，共七十頁。二、羧酸衍生物的物理性質(zhì)酰鹵具刺激氣味的液體 低于相應酸 酸酐具刺激氣味的液體 低于相應酸酯具愉快氣味的液體 低于相應酸酰胺多為固體

高于相應酸性狀 沸點 溶解性均能溶于苯,乙醚,丙酮等有機溶劑，≤6C的酰胺能溶于水(可與水形成氫鍵)(氫鍵及偶極作用)

乙腈、DMF、N,N-二甲基乙酰胺可與水混溶——非質(zhì)子極性溶劑第十頁，共七十頁。三、羧酸衍生物的化學性質(zhì)α-氫原子羰基親核取代反應還原反應與格氏試劑的反應Z=Cl,OOCR,OR’,NH2等結(jié)構(gòu)相似:?；歼B著一個能被其他基團取代的負性原子或基團，因而具有相似的化學性質(zhì)。第十一頁，共七十頁。（一）親核取代：水解、醇解、氨解、酸解。結(jié)果：羧酸衍生物—>另一種羧酸衍生物或羧酸反應歷程：羧酸衍生物的羰基的親核加成-消除反應CROL+

NuCROLNuCRONu+

L親核加成消去反應的凈結(jié)果是L基團被取代，故稱為親核取代反應四面體結(jié)構(gòu)第十二頁，共七十頁。

親核取代反應活性：第一步——取決于羰基碳原子的正電性和羰基周圍的空間位阻。羰基碳原子連有吸電子基團，使反應活性↑;反之，反應活性↓。羰基碳原子連有的基團體積↑，不利于親核試劑的進攻，也不利于四面體結(jié)構(gòu)的形成。第十三頁，共七十頁。

第二步——取決于離去基團的離去能力。離去基團的堿性越強，越不易離去?；鶊F的離去能力順序為：

綜上所述，羧酸衍生物的反應活性順序為：

酰鹵＞酸酐＞酯＞酰胺，腈第十四頁，共七十頁。1.水解——水分子中的H被?；〈?，生成相應的酸酰鹵與水立即反應。酸酐與熱水才能反應。酯、酰胺水解須加熱并有H+orOH-催化。酯用酸催化水解時反應可逆，堿催化時可完全水解——皂化反應第十五頁，共七十頁。例如：第十六頁，共七十頁。

酯的酸性水解機理（羧酸酯化反應的逆反應）機理(a)－酰氧鍵斷裂:四面體中間體是正離子慢酸在反應中的作用：①活化羧羰基②使OH、OR形成

鹽而更易離去。第十七頁，共七十頁。機理(b)－烷氧鍵斷裂；

如何證明這兩種可能的機理？這兩種機理分別適合于何種結(jié)構(gòu)的酯類？酰氧斷裂－羧酸的伯醇、仲醇酯水解烷氧斷裂－羧酸的叔醇酯水解碳正離子第十八頁，共七十頁。酯的堿性水解機理（皂化反應）堿用量>化學計量，反應不可逆。酰氧鍵斷裂四面體中間體是負離子第十九頁，共七十頁。酸、堿催化的不同點：

催化劑用量不同。堿大于1mol，酸只需要催化量。堿催化反應是不可逆的，酸催化反應是可逆的。吸電子取代基對堿性催化有利。對酸性催化沒有明顯的影響。酸、堿催化的相同點：

一般是經(jīng)過加成－消除機理進行的，空間位阻大，對反應不利一般發(fā)生酰氧鍵斷裂第二十頁，共七十頁。3o醇酯的酸性水解歷程－烷氧鍵斷裂CH3CO18OC(CH3)3H+CH3CO18OHC(CH3)3CH3C+O18C(CH3)3OHSN1CH3CO18OH

+

(CH3)3C+H2O(CH3)3COH2++(CH3)3COH

+

H+關(guān)鍵中間體第二十一頁，共七十頁。試寫出化合物(A)和(B)用H2O18在酸催化下水解的產(chǎn)物。第二十二頁，共七十頁。腈的水解需要酸或堿催化，都不可逆

互變異構(gòu)

控制條件，可使其水解停留在酰胺一步——腈的部分水解第二十三頁，共七十頁。2.醇解——生成相應的酯OR—C—X

HO-R’’OR—C—OR’

OR—C—OR’’+HX

OR—C—OR’’+HO-R’

OR—C—OR’’OR’—C—OH+酰鹵

與醇、酚很快反應—用于制備常法難以合成的酯酸酐

可與所有的醇或酚反應，生成酯和羧酸酯

酯的醇解也叫酯交換反應—由低級醇酯制備高級醇酯酰胺

酰胺的醇解可逆；需過量醇才能生成酯OR-C-O-C-R’OOR—C—NH2

OR—C—OR’’+HNH2

第二十四頁，共七十頁。酰鹵-H比酯-H活潑第二十五頁，共七十頁。酯交換：酯交換用酸（HCl,H2SO4,對甲苯磺酸）和堿（RONa）等催化均可。3oROH的酯交換比較困難（因空間阻力太大）。常應用于一個低沸點醇的酯轉(zhuǎn)化為高沸點醇的酯，反應過程中將低沸點醇不斷蒸出，可使平衡移動。第二十六頁，共七十頁。酸催化機制：亞胺酯的鹽，無水條件下能得到。如與過量的醇反應可得到原酸酯RC(OR’)3腈的醇解H+第二十七頁，共七十頁。OR—C—X

HNH2HNHR’’HNR2’’OR—C—OR’

OR—C—NH2+NH4

X

OR—C—NH2+HO-R’

OR-C-O-C-R’OOR—C—NH2

OR—C—NHR’’+HNH2

3.氨解——生成相應的酰胺

氨或胺親核性比水、醇強，故氨解較容易。酰鹵、酸酐

可在較低溫度下緩慢反應生成酰胺；酯

酯的氨解一般只需加熱而不必用催化劑；酰胺

酰胺的氨解可逆；需親核性更強且過量的胺。

3o胺不能發(fā)生氨解反應O+OR—C-NH2R’-C-ONH4第二十八頁，共七十頁。4.與羧酸反應

脫水劑第二十九頁，共七十頁。酰鹵、酸酐的水解、醇解、氨解、酸解可看成是水、醇、氨(胺)、羧酸分子中的一個氫(醇必須是羥基上的氫，胺必須是氮上的氫)被?；〈嶋H上是在水、醇、氨(胺)、酸分子中引入一個?；赃@類反應又稱為?；磻蝓；D(zhuǎn)移反應。羧酸衍生物被稱為?；瘎?/p>

羧酸衍生物發(fā)生?；磻幕钚詮娙醮涡驗椋?/p>

酰鹵＞酸酐＞酯＞酰胺。酰胺由于活性太低，一般不做?；瘎猛据^廣的?；瘎┦酋｛u、酸酐。其中乙酰氯、乙酸酐是常用的、優(yōu)良的乙?；噭?/p>

第三十頁，共七十頁。?；磻谒幬锖铣芍芯哂兄匾囊饬x，在某些藥物分子中引進一個?；?，常可增加藥物的脂溶性，改善其在體內(nèi)的吸收，降低藥物的毒性，延長或提高藥效。例如：

?；磻€可保護羥基或氨基第三十一頁，共七十頁。第三十二頁，共七十頁。羧酸及羧酸衍生物之間的相互轉(zhuǎn)化：第三十三頁，共七十頁。（二）羧酸衍生物的還原反應1.LiAlH4：酰鹵、酸酐和酯被還原成伯醇;酰胺和腈被還原成胺。（NaBH4只能還原酰鹵）NaBH4LiAlH4催化加氫B2H6烯、炔烯、炔醛、酮醛、酮醛、酮醛、酮酰鹵羧酸羧酸衍生物腈、肟羧酸衍生物腈、肟羧酸羧酸衍生物(酰鹵除外)鹵代烴(亞)硝基化合物鹵代烴(亞)硝基化合物鹵代烴第三十四頁，共七十頁。二醇環(huán)酐第三十五頁，共七十頁。

酯伯醇2.

Bouveault-Blanc反應3.酯的雙分子還原（酮醇反應或偶姻反應）產(chǎn)物為-羥基酮Na/ROH復習酮的雙分子還原

內(nèi)酯？Na/ROH第三十六頁，共七十頁。4.Rosenmund還原法酰氯醛還原

反應中硝基、酯基不受影響第三十七頁，共七十頁。5.催化氫化

第三十八頁，共七十頁。特殊催化劑斯蒂芬(Stephen)反應——常用于芳香腈轉(zhuǎn)化為芳醛第三十九頁，共七十頁。二苯乙二酮重排（二苯羥乙酸重排）第四十頁，共七十頁。（三）與金屬有機化合物的反應

叔醇活潑第四十一頁，共七十頁。R1MgXR1LiR12CuLiR2CdRCOOH分解RR1C=ORCOXRR12C-OHRR’C=O低溫RR1C=ORR1C=ORR’C=O低溫RR1C=ORR12C-OH(RCO)2ORCHOR1CH2OH伯醇(甲醛)RCHOHR1仲醇R2COHR1叔醇R2C=ORCOOR”RCNRCONH2同左同左（慢）同左（慢）同左同左（慢）同左（慢）R12CHOH仲醇(甲酸酯)RR12COH叔醇同左同左與有機金屬化合物的反應小結(jié)RMgX與環(huán)氧乙烷反應—增加兩個碳的伯醇,與CO2反應—增加一個碳的羧酸R13COH叔醇(碳酸酯)第四十二頁，共七十頁。酰鹵：活性高，除可與RMgX、RLi反應制備醇（控制合適的反應條件及格氏試劑用量，也可得到酮）外，還可與R2CuLi、R2Cd反應制備酮

酯：可與RMgX、RLi反應，活性比酰鹵、醛、酮低，用于制備醇，與R2CuLi、R2Cd不反應第四十三頁，共七十頁。腈：可與RMgX、RLi反應，用于制備酮

酸酐、酰胺與金屬有機化合物反應在合成上價值不大第四十四頁，共七十頁。（四）酯的高溫消除反應（氣相協(xié)同反應）

消除機理：六員環(huán)狀過渡態(tài)

-600℃-消除第四十五頁，共七十頁。

產(chǎn)物以酸性大、位阻小的-H（即含H較多的-C上的H）消除為主——Hofmann烯烴。消除時，與-C相連的酰氧鍵和與-C相連的H處在同一平面上，發(fā)生順式消除。反應特點：第四十六頁，共七十頁。第四十七頁，共七十頁。(五)Claisen酯縮合反應縮合反應:分子間或分子內(nèi)不相連接的兩個碳原子連接起來形成新的碳碳鍵，成為新的化合物，同時往往有比較簡單的無機或有機小分子化合物生成。這樣的反應統(tǒng)稱為縮合反應。

凡有酯參與的縮合反應統(tǒng)稱Claisen酯縮合反應。第四十八頁，共七十頁。

1.酯縮合含-H的酯在醇鈉作用下與另一分子酯發(fā)生類似羥醛縮合的反應，生成-羰基酯。-H被酯?；〈谒氖彭摚财呤?。酯縮合反應歷程第五十頁，共七十頁。用其它強堿也可催化該反應，如Ph3CLi,NaNH2等

只含有一個-氫的酯的縮合必須用強堿作催化劑，才能使反應進行。二異丙基氨基鋰第五十一頁，共七十頁。2.交叉酯縮合

兩種不同的酯，其中一個不含-H，如甲酸酯、苯甲酸酯、草酸酯、碳酸酯等的縮合反應第五十二頁，共七十頁。

3.分子內(nèi)酯縮合（Dieckmann縮合）－－－合成5、6員環(huán)結(jié)構(gòu)

第五十三頁，共七十頁。

[環(huán)化方向]

含兩種不同-H時,酸性較大的-H優(yōu)先被堿奪去。第五十四頁，共七十頁。酮的-H比酯的-H活潑。4.酮酯縮合－合成b-二酮

第五十五頁，共七十頁。寫出下列反應的反應歷程思考問題16-1，16-2，習題11第五十六頁，共七十頁。羰基的b-引入羧基第五十七頁，共七十頁。第五十八頁，共七十頁。第五十九頁，共七十頁。

1.Reformatsky(瑞福馬斯基)反應

p.520

醛或酮與-鹵代酸酯在鋅、惰性溶劑中反應得到β-羥基酸酯(六)其它相關(guān)反應第六十頁，共七十頁。討論第六十一頁，共七十頁。第六十二頁，共七十頁。2.酰胺氮原子上的反應中性酸性第六十三頁，共七十頁。反應的產(chǎn)物水解得到伯胺（Gabriel合成伯胺）p.532低溫第六十四頁，共七十頁。氮上未取代酰胺在脫水劑P2O5、SOCl2等存在下共熱或高溫加熱，則發(fā)生分子內(nèi)脫水，生成腈。第六十五頁，共七十頁。3.貝克曼(Beckmann)重排(已學過p.398)醛或酮肟在酸性試劑（硫酸、鹽酸、PPA、PCl3等）作用下重排為酰胺的過程第六十六頁，共七十頁。

1）脲(尿素,urea):H2N-CO-NH2，碳酸的二元酰胺。CO(NH2)2+HNO3——>CO(NH2)2·HNO3尿素與硝酸(或草酸)生成不溶性鹽,常利用此性質(zhì)由尿中分離尿素.

(1)弱堿性：不能使石蕊試紙檢變色,只能與強酸成鹽.(2)水解反應：CO(NH2)2+H2O酶CO2+

2NH3

HCl

DCO2+2NH4ClNaOH

D2NH3+Na2CO3

4.碳酸衍生物白第六十七頁，共七十頁。(3)與亞硝酸反應——放氮H2N-CO-NH2+HN