羧酸及其衍生物

生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院第十章羧酸及其衍生物

Carboxylicacidand

theirderivative

本章重點(diǎn)1.羧酸的結(jié)構(gòu)與命名2.羧酸的化學(xué)性質(zhì)3.羧酸的來源及制備4.取代酸的結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)5.羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)CompanyLogo如：酰鹵、酸酐、酯、酰胺等。羧酸是一類與制藥關(guān)系十分密切的重要有機(jī)酸，有的藥物就是羧酸或其衍生物。布洛芬（抗炎鎮(zhèn)痛藥）阿司匹林（解熱鎮(zhèn)痛藥）羧酸:R-COOH羧酸衍生物：RCO-L

（可看作羧基中的羥基被其他原子或基團(tuán)取代)CompanyLogo

羧基中的碳原子是SP2雜化，三個(gè)鍵在一個(gè)平面上。碳原子的一個(gè)未雜化的P軌道與氧原子的P軌道形成鍵。CompanyLogo羧酸衍生物:酰鹵酸酐酯酰胺羧酸:的化合物.分子中含有羧基CompanyLogo一、羧酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名

1．羧酸的結(jié)構(gòu)

官能團(tuán):羧基（—COOH）

羧基碳原子為sp2雜化,羧基中含處在同一平面的3個(gè)σ鍵;羧基碳p軌道與羰基氧原子的p軌道平行相互重疊形成一個(gè)π鍵;羥基氧原子上的未共用電子對(duì)與羰基上的π鍵形成p-π共軛，使羥基氧上的電子云密度降低，羰基碳原子上的電子云密度增高。第一節(jié)羧酸CompanyLogoπ鍵p、π共軛孤對(duì)電子p、π共軛體系CompanyLogoCompanyLogo鍵長(zhǎng)平均化

1.36?1.23?1.27?醇中C-O單鍵鍵長(zhǎng)為1.43?CompanyLogo

羧基中p-π共軛體系的存在，使得羧基不是羰基和羥基的簡(jiǎn)單加合，而是兩者相互影響的統(tǒng)一體。CompanyLogo(1)根據(jù)烴基結(jié)構(gòu)分類:羧酸脂肪族羧酸脂環(huán)族羧酸芳香族羧酸飽和羧酸不飽和羧酸

2．羧酸的分類

CompanyLogo(2)根據(jù)羧基數(shù)目分類:羧酸一元酸二元酸多元酸CompanyLogo脂肪族羧酸脂環(huán)族羧酸芳香族羧酸飽和羧酸不飽和羧酸一元羧酸二元羧酸三元羧酸羧酸按連接的烴基種類按烴基是否飽和按含羧基的數(shù)目◆羧酸的分類CompanyLogo不飽和酸脂肪酸芳香酸飽和烷基芳基羧酸的分類CompanyLogo一元酸系統(tǒng)命名普通命名HCOOH甲酸蟻酸CH3COOH乙酸醋酸CH3CH2COOH丙酸初油酸CH3CH2CH2COOH丁酸酪酸CH3(CH2)16COOH十八酸硬脂酸3.羧酸的命名二元酸系統(tǒng)命名普通命名HOOCCOOH乙二酸草酸HOOCCH2COOH丙二酸縮蘋果酸HOOC(CH2)2COOH丁二酸琥珀酸(Z)-HOOCCH=CHCOOH順丁烯二酸馬來酸(E)-HOOCCH=CHCOOH反丁烯二酸富馬酸CompanyLogo①俗名：根據(jù)天然來源[蟻酸(甲酸)、醋酸(乙酸)等]②系統(tǒng)命名法:(1)選擇含有羧基的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈(母體);(2)碳鏈編號(hào)時(shí),從羧基的碳原子開始;(3)酸前冠以官能團(tuán)位置的數(shù)字(編號(hào)最小);(4)其它同烷烴的命名規(guī)則

654321習(xí)慣名系統(tǒng)名3、羧酸的命名CompanyLogo例如：俗稱：,-二甲基丁酸(,-二甲基酪酸)系統(tǒng)名稱:

2,3-二甲基丁酸丙烯酸（敗脂酸）2-丁烯酸（巴豆酸）CompanyLogo

2,3-二甲基丁酸2-丁烯酸3-苯基丙烯酸（肉桂酸）鄰羥基苯甲酸（水楊酸）芳酸和脂環(huán)酸，可把芳環(huán)和脂環(huán)作為取代基來命名。

CompanyLogo選擇分子中含有兩個(gè)羰基的碳原子在內(nèi)的最長(zhǎng)碳鏈作主鏈,稱為某二酸.乙二酸（草酸）丙二酸（胡蘿卜酸）(順丁烯二酸）(反丁烯二酸）③脂肪族二元羧酸的命名

HOOCCH2COOHCompanyLogo④芳香族羧酸的命名

羧基與苯環(huán)支鏈相連——脂肪酸作為母體,芳基為取代基.羧基直接與苯環(huán)相連——苯甲酸作為母體，環(huán)上其它基團(tuán)作為取代基.苯甲酸（安息香酸）對(duì)甲苯甲酸苯乙酸3-苯丙烯酸（-苯丙烯酸，肉桂酸）-萘乙酸CompanyLogo⑤多元芳香族羧酸的命名用“羧酸”或“甲酸”作字尾，其它作為取代基對(duì)苯二羧酸（對(duì)苯二甲酸，1,4-苯二甲酸）環(huán)己烷羧酸（環(huán)己烷甲酸）-萘羧酸-萘甲酸;1-萘甲酸CompanyLogo1、由烴、醇、醛氧化——烴的氧化一般采用芳烴為原料

二、羧酸的來源與制法

CompanyLogo

——伯醇或醛的氧化：制備同碳數(shù)的羧酸：CompanyLogo2、腈、油脂的水解：苯乙腈苯乙酸CompanyLogo例：CompanyLogo

——甲基酮氧化：制備減少一個(gè)碳原子的羧酸：

3、格氏試劑與CO2作用——制備增加一個(gè)碳原子的羧酸：CompanyLogo——制備增加一個(gè)碳原子的酚酸CompanyLogo利用金屬有機(jī)化合物的烴基化反應(yīng)RCH2COOH+2LiN(i-C3H7)2RR’CHCOOHRCHCOO-Li+Li+R’XH2O(CH3)2CHCOOH+2LiN(i-C3H7)2THF,C6H14,0oC(CH3)2CLiCOOLiBr(CH2)nBrH2O實(shí)例一和實(shí)例二：從羧酸合成-取代羧酸實(shí)例一實(shí)例二CompanyLogoLDA/THF-78oCCH3(CH2)3BrH2OCO2-78oCH2O實(shí)例三從一元羧酸合成二元羧酸從羧酸合成取代羧酸CompanyLogo5、羧酸的工業(yè)制法一、甲酸（蟻酸）還原性（被強(qiáng)、弱氧化劑氧化）甲酸（蟻酸）--還原劑、甲?；噭?、防腐劑CompanyLogo甲酸的性質(zhì)：HCOOH+[O]CO2+H2OHCOOHCO

+H2O濃H2SO460~80℃HCOOHCO2+H2

⒉能與費(fèi)林試劑生成銅鏡

；能與托倫斯試劑生成銀鏡

.⒈強(qiáng)酸性（pKa=3.77).⒊使KMnO4溶液褪色---一般氧化劑：⒋實(shí)驗(yàn)室CO的制備--與濃硫酸共熱160℃⒌脫羧反應(yīng)：CompanyLogo發(fā)酵法--食醋工業(yè)制備（甲醇,乙醇,乙烯,乙炔或輕油氧化）：乙酸（醋酸）CompanyLogo低級(jí)羧酸是具有臭味的液體，高級(jí)羧酸是無臭固體。羧酸的沸點(diǎn)高于質(zhì)量相近的醇——雙分子締合。低級(jí)羧酸溶于水（氫鍵），但高級(jí)羧酸不溶于水，能溶于酒精，乙醚等有機(jī)溶劑。三、羧酸的物理性質(zhì)羧酸與水分子氫鍵締合羧酸的雙分子締合CompanyLogo例如:CompanyLogoCompanyLogo羧基中C=O伸縮振動(dòng)與直鏈酮相同:1725~1700cm-1;

締和O-H伸縮振動(dòng)在2500-3000cm-1有一個(gè)羧酸特征強(qiáng)的寬譜帶;

羧酸鹽含有兩個(gè)C—O-的伸縮振動(dòng):1610~1550cm-1;1420~1300cm-1四、羧酸的光譜性質(zhì)—紅外光譜CompanyLogo

羧基中的質(zhì)子由于兩個(gè)氧的電負(fù)性大和誘導(dǎo)作用，其屏蔽作用大大降低，化學(xué)位移出現(xiàn)在低場(chǎng)：=9.5~13ppm.

■核磁共振CompanyLogo五、羧酸的化學(xué)性質(zhì)羧酸分子中易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主要部位如下圖：CompanyLogo羧酸的結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)分析H有酸性羰基不飽和,可加成、還原羰基a-H，有弱酸性，可取代OH可被取代羧基可脫去CO2五、羧酸的化學(xué)性質(zhì)CompanyLogo羧酸的化學(xué)反應(yīng)包括：O—H鍵的酸性;(2)—H取代(3)—OH基取代反應(yīng);(4)C=O親核加成(5)脫羧反應(yīng)CompanyLogo羧酸的酸性

幾種活潑氫的酸性比較羧酸酚醇pKa~5~10~16-19

Pka4~56.51010.215.71826

CompanyLogo◆羧酸在水溶液中離解出羧酸負(fù)離子和水合氫離子：◆羧酸與碳酸氫鈉反應(yīng)成鹽，加入強(qiáng)酸又游離出羧酸：羧酸的酸性比碳酸強(qiáng)，利用此性質(zhì)可鑒別和分離羧酸.pKa=45CompanyLogo羧酸根負(fù)離子的負(fù)電荷不是集中在一個(gè)氧，而是平均分散在兩個(gè)氧原子上。不同于羧酸，其兩個(gè)碳氧鍵是等同的?！趑人岣?fù)離子的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性羧酸根負(fù)離子的共振結(jié)構(gòu)式碳原子的P軌道與氧原子的兩個(gè)P軌道形成共軛，負(fù)電荷平均分散在兩個(gè)氧原子上，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定?！趑人犸@示酸性的原因—羧酸根負(fù)離子的穩(wěn)定性.CompanyLogoCompanyLogo影響酸性強(qiáng)度的因素

(1)誘導(dǎo)效應(yīng)的影響

吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)(－I效應(yīng))使酸性↑，其相對(duì)強(qiáng)度：

同族元素——從上到下原子序數(shù)依次↑，電負(fù)性依次↓。故：

如：CompanyLogo

同周期元素——從左到右電負(fù)性依次↑。

如：

與碳原子相連的基團(tuán)不飽和性↑，吸電子能力↑。

如：

帶正電荷或具有配價(jià)鍵的基團(tuán)為強(qiáng)－I基團(tuán)。如：CompanyLogo供電子誘導(dǎo)效應(yīng)(+I效應(yīng))使酸性↓，其相對(duì)強(qiáng)度：

誘導(dǎo)效應(yīng)的特點(diǎn)：

A.具有加和性

B.誘導(dǎo)效應(yīng)強(qiáng)度與距離成反比，距離↑，誘導(dǎo)效應(yīng)強(qiáng)度↓。CompanyLogo

(2)場(chǎng)效應(yīng)的影響丁烯二酸有順式和反式兩個(gè)異構(gòu)體，其酸性為：CompanyLogo單從誘導(dǎo)效應(yīng)來看，二者的酸性應(yīng)差不多，但事實(shí)上卻相差很大，這種現(xiàn)象單純用誘導(dǎo)效應(yīng)是無法解釋的。然而，這種現(xiàn)象可從場(chǎng)效應(yīng)中得到解釋：場(chǎng)效應(yīng)實(shí)際上是一種空間的靜電作用，即：取代基在空間可以產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)將影響到另一端的反應(yīng)中心。CompanyLogo

對(duì)于順丁烯二酸酐，吸電子的誘導(dǎo)效應(yīng)的存在將有利于H+的解離，使其酸性↑；而場(chǎng)效應(yīng)則有兩種相互矛盾的作用力：γ排斥的存在，將有利于H+的解離；γ吸引的存在則不利于H+的解離。但相互吸引的兩原子的空間距離較遠(yuǎn)，即γ排斥＞γ吸引，故有利于H+的解離，將使其酸性↑。而反丁烯二酸酐，只存在誘導(dǎo)效應(yīng)，不存在場(chǎng)效應(yīng)。

可見，場(chǎng)效應(yīng)與空間距離有關(guān)，距離愈遠(yuǎn)，這種作用愈弱。事實(shí)上要區(qū)別誘導(dǎo)效應(yīng)和場(chǎng)效應(yīng)也是比較困難的，因?yàn)檫@兩種效應(yīng)往往同時(shí)存在，且作用方向又往往相同。常見酸的強(qiáng)弱：硫酸、鹽酸、磺酸>羧酸>碳酸>酚>水>醇CompanyLogo

(3)鄰位效應(yīng)的影響

取代苯甲酸的酸性不僅與取代基的種類有關(guān)，而且與取代基在苯環(huán)上的位置有關(guān)。如：

pKa3.423.494.20

顯然，當(dāng)芳環(huán)上連有+I、+C基團(tuán)時(shí)，將使酸性↓。CompanyLogo值得注意的是：當(dāng)取代基處于鄰位時(shí)，無論這個(gè)取代基是吸電子基還是供電子基(－NH2除外)，都將是酸性↑，即鄰位取代苯甲酸的酸性＞對(duì)位、間位取代苯甲酸，也＞苯甲酸。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因較為復(fù)雜，諸如立體效應(yīng)、氫鍵等。總稱為鄰位效應(yīng)。

pKa1CompanyLogo芳香羧酸的情況分析取代基具有吸電子共軛效應(yīng)時(shí)，酸性強(qiáng)弱順序?yàn)椋?/p>

鄰>對(duì)>間取代基具有給電子共軛效應(yīng)時(shí)，酸性強(qiáng)弱順序?yàn)椋?/p>

鄰>間>對(duì)具體分析：鄰位（誘導(dǎo)、共軛、場(chǎng)、氫鍵效應(yīng)、空間效應(yīng)均要考慮。）對(duì)位（誘導(dǎo)很小、共軛為主。）間位（誘導(dǎo)為主、共軛很小。）CompanyLogo實(shí)例誘導(dǎo)吸電子作用大、共軛給電子作用大、氫鍵效應(yīng)吸電子作用大。鄰位間位對(duì)位誘導(dǎo)吸電子作用中、共軛給電子作用小。誘導(dǎo)吸電子作用小、共軛給電子作用大。pka2.98pka4.08pka4.57苯甲酸的pka4.20CompanyLogo成鹽應(yīng)用：用于分離、鑒別。

不溶于水的羧酸，既溶于NaOH，又溶于NaHCO3；

不溶于水的酚，溶于NaOH，但不溶于NaHCO3；

不溶于水的醇，既不溶于NaOH，也不溶于NaHCO3。CompanyLogo

2、羧酸衍生物的生成（1）酰鹵的生成

三種方法中第三種方法的產(chǎn)物純、易分離，因而產(chǎn)率高。是一種合成酰鹵的好方法。CompanyLogo（2）酸酐的生成一元酸酐混合酸酐二元酸酐——羧酸衍生物的生成——CompanyLogo

羧酸的分子間脫水只適用于制備簡(jiǎn)單酸酐。

混合酸酐可用酰鹵與羧酸鹽一起共熱的方法來制備。

某些二元酸，只需加熱即可生成五元環(huán)或六元環(huán)的酸酐。如：CompanyLogo（3）酯的生成酯化反應(yīng)可逆,可采取使一種原料過量,或反應(yīng)過程中除去一種產(chǎn)物的方法來提高酯的產(chǎn)率.

——羧酸衍生物的生成——CompanyLogo

酯化反應(yīng)是典型的可逆反應(yīng)，為了提高酯的產(chǎn)率，可根據(jù)平衡移動(dòng)原理，或增加反應(yīng)物濃度，或減少生成物濃度，使平衡向右移動(dòng)。

A.反應(yīng)機(jī)理：CompanyLogo

B.脫水方式酯化時(shí)，羧酸和醇之間脫水可有兩種不同的方式：

究竟按哪種方式脫水，與羧酸和醇的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)條件有關(guān)。經(jīng)同位素標(biāo)記醇的辦法證實(shí)：CompanyLogo伯醇和仲醇與羧酸的酯化是按酰氧鍵斷裂進(jìn)行的。

叔醇與羧酸的酯化是按烷氧鍵斷裂進(jìn)行的。

C.影響酯化反應(yīng)速率的因素羧酸結(jié)構(gòu)的影響：羧酸分子中烴基增大，空間位阻↑，不利于ROH的進(jìn)攻，酯化速率↓。故對(duì)同一種醇而言，不同羧酸的反應(yīng)活性順序是：CompanyLogo（4）酰胺的生成羧酸與氨或胺作用生成羧酸銨,加熱后脫水得酰胺或N-取代酰胺.N-苯基苯甲酰胺——羧酸衍生物的生成——CompanyLogo羧基上羥基的取代羧酸衍生物酰鹵酸酐酯酰胺

取代羥基生成羧酸衍生物羧酸CompanyLogo酰(基)氯酰(基)溴CompanyLogo3、羧基被還原羧酸可被四氫鋁鋰還原——羧基被還原——

羧酸在高溫、高壓下也可以催化加氫還原成醇。常用的催化劑為：Cu、Zn或亞鉻酸鎳。CompanyLogo羧基的還原反應(yīng)—成醇需要用用強(qiáng)還原劑--氫化鋁鋰:或用乙硼烷還原:CompanyLogo用乙硼烷還原RCOOH+BH3反應(yīng)機(jī)理乙硼烷與羰基化合物的反應(yīng)活性順序-BH2(OH)RCHO

BH3RCH2OBH2H2ORCH2OH-COOH>C=O>-CN>-COOR>-COClCompanyLogoLiAlH4不還原孤立的C=C,B2H6能還原孤立的C=C。用LiAlH4還原和用乙硼烷還原的區(qū)別CH2=CH-CH2-COOHCH2=CH-CH2-CH2OHCH2=CH-CH2-COOHCH3CH2CH2CH2OHB2H6H2OH2OLiAlH4CompanyLogo4、脫羧反應(yīng)

羧酸或其鹽脫去羧基(失去CO2)的反應(yīng)，稱為脫羧反應(yīng)。飽和一元羧酸在加熱下較難脫羧，但低級(jí)羧酸的金屬鹽在堿存在下加熱則可發(fā)生脫羧反應(yīng)。如：

現(xiàn)可采用氣相催化脫羧有羧酸直接來制備酮。如：CompanyLogo某些芳香族羧酸不但可以脫羧，且比飽和一元酸容易。如：

當(dāng)α-碳原子上連有－NO2、－C≡N、－CO－、－Cl等強(qiáng)吸電子基時(shí)則容易脫羧。如：CompanyLogo

電解羧酸鹽溶液可在陽(yáng)極發(fā)生烷基的偶合，生成烴，該反應(yīng)稱為Kolbe反應(yīng)。(柯爾貝)

Kolbe反應(yīng)用于二元酸單酯電解生成長(zhǎng)鏈二元酸酯也是成功的例子之一。CompanyLogo珀脫法特殊的脫羧反應(yīng)柯爾伯法漢斯狄克法克利斯脫法柯齊法適用范圍反應(yīng)名稱反應(yīng)式2CH3COONaC2H6+CO2+NaOH+H22H2O電解RCH2COOHRCH2COOAgRCH2BrAgNO3KOHBr2CCl4RCH2COOHRCH2COOHgRCH2BrHgOBr2CCl4RCOOHRCOOPb(OAc)3Pb(OAc)4I2LiClC6H6RClRCOOHRIPb(OAc)4I2Cl4光

10C左右的羧酸產(chǎn)率1oRX最好，2oRX之,3oRX最低。產(chǎn)率1oRX最好產(chǎn)率1o、2o、3oRX均很好。CompanyLogo（2）強(qiáng)的芳香酸不需要催化劑，在H2O中加熱即可脫羧。芳香羧酸脫羧的幾點(diǎn)說明（1）羧基鄰對(duì)位有給電子基團(tuán)的芳香羧酸，在強(qiáng)酸作用下按負(fù)離子機(jī)理脫羧。（3）一般芳香羧酸脫羧需要用石灰或Cu做催化劑。CompanyLogo二元羧酸受熱后的反應(yīng)失水要加失水劑Ag2O、P2O5、乙酰氯、乙酸酐、三氯氧磷等失羧要加堿：Ba(OH)2、Ca(OH)2等失羰(-CO)失羧(-CO2)乙二酸、丙二酸（失羧）~160℃丁二酸、戊二酸（失水）~300℃已二酸、庚二酸（失羧、失水）~300℃辛二酸以上為分子間失水柏朗克規(guī)則}甲酸、-羥基酸、-羰基酸受熱均發(fā)生失羰反應(yīng)。CompanyLogo5、α-氫的反應(yīng)Hell-Volhard-Zelinsky反應(yīng)脂肪酸碳原子上的氫原子可被鹵原子取代生成鹵代酸。通常是在少量紅磷存在下，氯或溴與羧酸作用而成，此反應(yīng)稱為Hell-Volhard-Zelinsky反應(yīng)?！?氫的反應(yīng)——CompanyLogo機(jī)理酰鹵比羧酸更易進(jìn)行α-鹵代反應(yīng)α-鹵代酸——α-氫的反應(yīng)——CompanyLogo應(yīng)用與鹵代烷相似，鹵代酸中的鹵原子可進(jìn)行親核取代反應(yīng)和消除反應(yīng)，因而可制備其它取代的羧酸。（6）苯環(huán)上的取代反應(yīng)CompanyLogo羧基是吸電子基,誘導(dǎo)效應(yīng)促進(jìn)另一個(gè)羧基離解：.因此二元羧酸酸性比一般一元羧酸酸性強(qiáng).例如：◆

6、二元羧酸的反應(yīng)（1）二元羧酸的酸性羧酸：乙二酸丙二酸甲酸苯甲酸乙酸丙酸

pKa(1)

1.232.833.774.194.764.88CompanyLogo

2、二元羧酸受熱后的變化依兩個(gè)羧基的相對(duì)位置不同，其產(chǎn)物各異，乙二酸、丙二酸脫羧生成一元酸；丁二酸、戊二酸脫羧生成酸酐；己二酸、庚二酸則脫羧兼脫水生成酮。CompanyLogo在可能成環(huán)時(shí)總是較易形成較穩(wěn)定的五元或六元環(huán)狀化合物。二元酸加熱后的變化規(guī)律----Blanc規(guī)則:C2-C3一元羧酸C4-C5酸酐C6-C7環(huán)酮＞C7CompanyLogo

分子內(nèi)二酸的脫水正常反應(yīng):形成環(huán)狀酸酐異常反應(yīng):形成環(huán)狀酮加熱反應(yīng)即發(fā)生CompanyLogo

用化學(xué)方法區(qū)分下列各組化合物:思考題1.甲酸、乙酸、草酸2.乙醇、乙醛、乙酸3.丙醛、丙酮、正丙醇、異丙醇、正丙醚、丙酸解：1.甲酸與Tollens試劑作用出現(xiàn)銀鏡，草酸受熱放出CO2.2.乙醛與Tollens試劑作用出現(xiàn)銀鏡，乙酸與Na2CO3放出CO2.3.丙醛丙酮正丙醚正丙醇異丙醇丙酸Na2CO3×××××Na×××NaOH/Cl2×羰基試劑×Tollens試劑×CompanyLogo羧酸碳鏈或環(huán)上的氫原子被其他原子或基團(tuán)取代的化合物鹵代酸，羥基酸，氨基酸，羰基酸第二節(jié)取代酸CompanyLogo2、鹵代酸的反應(yīng)一、鹵代酸1、鹵代酸的制法（赫爾-沃爾哈德-澤林斯基反應(yīng)）（1）與堿反應(yīng)得到-羥基酸

1）定義：-鹵代酸在強(qiáng)堿作用下，與醛酮反應(yīng)生成，-環(huán)氧酸酯的反應(yīng)

（2）Darzen（達(dá)森）反應(yīng)

CompanyLogo2）例如3）歷程CompanyLogo3、取代酸的合成和反應(yīng)1α-鹵代酸的合成(赫爾-烏爾哈-澤林斯基反應(yīng))1）鹵代酸的合成2-鹵代酸的合成3、等鹵代酸的合成(二元羧酸的單酯用漢斯狄克反應(yīng)）RCH=CH-COOH+HBrRCHCH2COOHBrCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOHεαCompanyLogo-鹵代酸的反應(yīng)R-CH-COOHBrR-CH-COOHR-CH-COOHR-CH-COONaR-CH(COOH)2NaOHH2OH+NH3①

NaHCO3②

NaCNOHNH2CNH3O+H+CompanyLogoβ-鹵代酸的反應(yīng)有

-H，在堿作用下，生成,β-不飽和酸無

-H，在堿性CCl4溶液中，生成β-丙內(nèi)酯，在堿水中，β-丙內(nèi)酯開環(huán)。CH3CH2CHBrCH2COOHCH3CH2CH=CHCOOHCH3CH2CH=CHCOONaNaOH-H2OH+CompanyLogo◆定義：分子中同時(shí)含有羥基和羧基的化合物.◆分類：按羥基連接的基團(tuán)不同分為醇酸和酚酸.◆命名：(1)以羧酸為母體，羥基為取代基;(2)碳鏈編號(hào)時(shí),從羧基的碳原子開始;(3)也可從連接羧基的碳原子開始，用，，等;(4)俗名命名；二、羥基酸1.羥基酸的分類和命名CompanyLogo例如：CompanyLogo◆脂肪族二元羧酸命名：可從兩端開始用，和′,′等表示CompanyLogo2.羥基酸的制備a.鹵代酸水解b.腈醇水解c.reformatsky反應(yīng)（瑞弗爾馬斯基反應(yīng)）CompanyLogod.由Kolbe—Schmidt反應(yīng)制酚酸（柯爾貝-施密特反應(yīng)）CompanyLogo3、羥基酸的化學(xué)性質(zhì)（1）酸性pKa4.884.513.86pKa3.004CompanyLogo原因：P-π共軛效應(yīng)+C-I效應(yīng)

穩(wěn)定螯合物CompanyLogo（2）醇酸的脫水反應(yīng)α-醇酸CompanyLogoβ-醇酸γ-醇酸γ-羥基丁酸γ-丁內(nèi)酯CompanyLogo（3）醇酸的氧化反應(yīng)醇酸中的羥基同醇一樣可被氧化。α－醇酸中的羥基受羧基的影響，比醇中的羥基易被氧化，與吐倫試劑作用即可被氧化成α－羰基酸：（4）α－醇酸的分解反應(yīng)CompanyLogo制備少一個(gè)碳的高級(jí)醛由辛酸合成庚醛CompanyLogo1．水揚(yáng)酸三、酚酸乙酰水楊酸水楊酸甲酯CompanyLogo制法：CompanyLogo四、羰基酸1、概述分類：

醛酸、酮酸命名：

含羰基和羧基的最長(zhǎng)碳鏈選為主鏈，叫做某酮酸（或某醛酸），羰基的位置用阿拉伯?dāng)?shù)字或希臘字母表示。習(xí)慣上還常把羰基酸看作羧酸的?；苌铮Q為“某酰某酸”。

CompanyLogoCompanyLogo2、羰基酸的化學(xué)性質(zhì)（1）酸性pKa2.254.89（2）氧化還原反應(yīng)醛酸：CompanyLogo酮酸：（3）脫羧反應(yīng)CompanyLogo羧酸衍生物一般指羧基中的烴基被其它原子或基團(tuán)取代后所生成的化合物。羧酸和羧酸衍生物中都含有?；?，因此也稱為?；衔?。第三節(jié)羧酸衍生物一、

羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)和命名

羧酸分子中—OH被不同取代基取代，分別稱為酰鹵、酸酐、酰胺和酯：CompanyLogo

1、羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)酰鹵酸酐酯酰胺羧酸類型CompanyLogo2、羧酸衍生物的命名酰鹵和酰胺:根據(jù)相應(yīng)的?；?乙酰氯環(huán)己烷甲酰氯對(duì)苯二甲酰二氯

N-乙基丁二酰亞胺鄰苯二甲酰胺ε-己內(nèi)酰胺——羧酸衍生物的命名——CompanyLogo酸酐：相應(yīng)酸名+酐丙(酸)酐乙酸苯甲酸酐鄰苯二甲酸酐酯：氯乙酸異戊酯丁炔二酸二乙酯β-萘甲酸乙烯酯酸名+醇母體名+酯——羧酸衍生物的命名——CompanyLogo(1)酰鹵

丙酰氯丙烯酰氯苯甲酰溴通式：（X=F、Cl、Br、I）CompanyLogo命名:由相應(yīng)的羧酸加“酐”字乙酸酐（單純酐）乙丙酐（混酐）

順丁烯二酸酐（內(nèi)酐）鄰苯二甲酸酐（內(nèi)酐）(2)酸酐通式:CompanyLogo(3)酯通式:

命名:根據(jù)形成它的酸和醇稱為“某酸某酯”甲酸乙酯苯甲酸異丙酯CompanyLogo(4)酰胺通式：命名:某酰胺

(與酰鹵的命名相似)非取代酰胺

乙酰胺苯甲酰胺

CompanyLogo取代酰胺把氮原子上所連的烴基作為取代基，寫名稱時(shí)用“N”表示其位次通式：

N-乙基乙酰胺N,N-二甲基甲酰胺（簡(jiǎn)稱DMF）CompanyLogo二、羧酸衍生物的物理性質(zhì)

1.沸點(diǎn)(b.p)：

酰鹵、酸酐、酯＜M相近的羧酸原因：酰鹵、酸酐、酯

沒有分子間的氫鍵締合作用。CompanyLogo

酰胺相應(yīng)的羧酸原因：酰胺的氨基上的氫原子可在分子間形成較強(qiáng)的氫鍵。

顯然，隨著酰胺的氨基上的氫原子被取代，分子間的氫鍵締合作用將逐漸削弱，以致不能發(fā)生氫鍵締合，其沸點(diǎn)必然↓。酰胺＞N-一取代酰胺＞N-二取代酰胺CompanyLogo

2.溶解度

酰鹵、酸酐和酯不溶于水，但低級(jí)酰鹵、酸酐遇水則分解。低級(jí)酰胺溶于水，隨著M↑，溶解度↓。二甲基乙酰胺可與水混溶,是很好的非質(zhì)子極性溶劑.低級(jí)酰胺溶于水.N,N-二甲基甲酰胺和N,N-CompanyLogo

3.IR譜

4.NMR譜

值得注意的是酰胺中氮上的質(zhì)子，其吸收峰寬而矮，δ=5~9.4。CompanyLogo◆酰基化合物的光譜分析乙酸乙酯的紅外光譜CompanyLogo乙酸乙酯的核磁共振譜CompanyLogo四、羧酸衍生物化學(xué)性質(zhì)L：可被親核試劑取代羰基：可加成至飽和a-H：有弱酸性離去基團(tuán)(Leavinggroup)

性質(zhì)分析CompanyLogo反應(yīng)活性強(qiáng)弱順序是：CompanyLogo-H的活性減小（-H的pka

值增大）羰基的活性減?。ㄈQ于綜合電子效應(yīng)）W的離去能力減小（離去基團(tuán)的穩(wěn)定性減?。｛u酸酐醛酮酯酰胺CompanyLogo酰基上的親核取代(加成-消去)反應(yīng)反應(yīng)的凈結(jié)果是L基團(tuán)被取代，故稱為親核取代反應(yīng)。

反應(yīng)活性：

第一步——取決于羰基碳原子的親電性。羰基碳原子連有吸電子基團(tuán)，使反應(yīng)活性↑；反之，反應(yīng)活性↓。CompanyLogo

羰基碳原子連有的基團(tuán)體積↑，不利于親核試劑的進(jìn)攻，也不利于四面體結(jié)構(gòu)的形成。

第二步——取決于離去基團(tuán)的離去能力。離去基團(tuán)的堿性越強(qiáng)，越不易離去?；鶊F(tuán)的離去能力順序?yàn)椋壕C上所述，羧酸衍生物的反應(yīng)活性順序?yàn)椋篊ompanyLogo

酰氯最易水解，乙酰氯暴露在空氣中，即吸濕分解。放出的氯化氫氣體立即形成白霧。故酰氯須密封儲(chǔ)存。1．水解CompanyLogo◆羧酸衍生物與水發(fā)生加成-消除反應(yīng)生成相應(yīng)的羧酸：水解反應(yīng)的難易次序：酰氯酸酐酯酰胺羧酸衍生物的水解—羧酸的生成羧酸CompanyLogoHClNH3NH3}}室溫加熱長(zhǎng)時(shí)間回流水解反應(yīng)的一般情況CompanyLogo如：CompanyLogo酯的水解反應(yīng)堿性水解（又稱皂化反應(yīng)）同位素跟蹤結(jié)果表明：堿性水解時(shí)，發(fā)生酰氧鍵斷裂。CompanyLogo酸性水解同位素跟蹤結(jié)果表明：酸性水解時(shí)，也發(fā)生酰氧鍵斷裂。反應(yīng)機(jī)理四面體中間體是正離子CompanyLogoA制備羧酸和醇B測(cè)定酯的結(jié)構(gòu)酯水解的應(yīng)用CompanyLogo2．醇解通式：CompanyLogo可逆反應(yīng)羧酸衍生物的醇解——酯的生成酯活性遞減CompanyLogo

羧酸與醇的酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，若將羧酸轉(zhuǎn)化成酰鹵，然后再與醇反應(yīng)，雖然經(jīng)過兩步反應(yīng)，但酯化效果卻很好。特別是空間位阻較大的脂肪酸或反應(yīng)性弱的芳香族酰鹵與叔醇或酚的酯化，效果較好。如：CompanyLogo

酯與醇作用，仍生成酯，故又稱為酯交換反應(yīng)。該反應(yīng)可用于從低沸點(diǎn)酯制備高沸點(diǎn)酯。如：CompanyLogo酯交換反應(yīng)：酯與醇反應(yīng)，生成另外的酯和醇。例如：

工業(yè)上常用此方法制取一些難以用羧酸酯化法得到的酯。例如：CompanyLogo}酯交換酸催化為主酸催化肖特-鮑曼條件吡啶、三乙胺、N,N-二甲苯胺等弱有機(jī)堿反應(yīng)條件稱為肖特-鮑曼條件催化劑催化劑催化劑催化劑催化劑CompanyLogo3．氨解

通式：CompanyLogo可逆反應(yīng)，得到N-烷基酰胺，實(shí)際意義不大。羧酸衍生物的氨解——酰胺的生成酰胺◆◆CompanyLogo酰胺與過量的胺作用可得到N‐取代酰胺。

以上1~3的反應(yīng)，也可稱為?；磻?yīng)。即：向其他分子中引入?；姆磻?yīng)?；瘎禾峁；脑噭Ｂ?、酸酐）

CompanyLogo?；噭┫鄬?duì)活性活性順序:理論解釋:活性取決于L離去難易.共軛堿的堿性：酸性：-2.24~516~1934酸堿理論堿性愈弱，愈易離去。CompanyLogo(1)反應(yīng)只能堿催化，不能酸催化。(2)不溶于水的酰鹵可用NaOH水溶液催化，溶于水的酰鹵須用有機(jī)堿催化。(3)3o胺不能發(fā)生酰基化反應(yīng)。CompanyLogo羧酸及其衍生物的轉(zhuǎn)換關(guān)系腈芳烴氧化酸酐羧酸酰鹵酸酐酯酯酰胺H2O羧酸RXNaCN+RMgX+CO2CompanyLogo4、還原反應(yīng)（1）用氫化鋁鋰還原不反應(yīng)CompanyLogoCompanyLogo

（2）與Grignard試劑作用

四種羧酸衍生物均可與Grignard試劑作用，生成相應(yīng)的叔醇。然而，在合成中用途比較大的是酯和酰鹵(尤其是酯)與Grignard試劑的作用。比較反應(yīng)活性：

結(jié)構(gòu)對(duì)稱的叔醇結(jié)論：反應(yīng)可以停留在生成酮的階段。CompanyLogo結(jié)構(gòu)對(duì)稱的叔醇比較反應(yīng)活性：結(jié)論：反應(yīng)難以停留在生成酮的階段。CompanyLogo

(3)Rosenmund還原（羅森孟德）

酰鹵在Pd/BaSO4催化劑存在下，進(jìn)行常壓加氫，可使酰鹵還原成響應(yīng)的醛，稱為Rosenmund還原。

在反應(yīng)中加入適量的喹啉–S或硫脲等做為“抑制劑”可降低催化劑的活性，以使反應(yīng)停留在生成醛的階段。CompanyLogo

(2)用金屬鈉-醇還原反應(yīng)

酯與金屬鈉在醇溶液中加熱回流，可被還原成伯醇。CompanyLogo酯縮合反應(yīng)

（1）定義：具有-活潑氫的酯，在堿的作用下,兩分子酯相互作用，生成β-羰基酯,同時(shí)失去一分子醇的反應(yīng)。1、克來森酯縮合CompanyLogo（2）反應(yīng)機(jī)理CompanyLogo（3）在強(qiáng)堿作用下的酯縮合反應(yīng)只有一個(gè)α-H，必須用強(qiáng)堿作催化劑，才能使反應(yīng)進(jìn)行。CompanyLogo在強(qiáng)堿作用下酯縮合的反應(yīng)機(jī)制CompanyLogo2.混合酯縮合（1）甲酸酯醛基CompanyLogoRO-NaH0-25oCH2ONaBH4C2H5OH25oC討論

*1.甲酸酯中含有醛基、催化劑堿性不能太強(qiáng)，產(chǎn)率不高.*2.是在分子中引入甲?；暮梅椒?*3.如果用一個(gè)環(huán)酯和甲酸酯縮合，不能用RO-做催化劑，否則會(huì)發(fā)生酯交換而開環(huán).CompanyLogo*1.一個(gè)酯羰基的誘導(dǎo)效應(yīng)，增加了另一個(gè)酯羰基的活性，反應(yīng)順利，產(chǎn)率好。*2.羰基活性好，所以催化劑的堿性不用太強(qiáng)。*3.在合成上用來制備①丙二酸酯或α-取代的丙二酸酯。

②α-羰基酸。（2）草酸酯丙二酸酯α-羰基酸CompanyLogo*1.羰基活性差，選用強(qiáng)一些堿作催化劑。*2.在合成上用來制備丙二酸酯或α-取代的丙二酸酯。(3)碳酸酯CompanyLogo*1.羰基活性差，選用強(qiáng)堿作催化劑。*2.在合成上，主要用于在α-C上引入苯甲?；?。(4)苯甲酸酯CompanyLogo1.選用合適原料制備2.選用合適的原料制備合成二：HCOOEt+C6H5CH2COOEtEtONa70%合成一：EtOOC-COOEt+C6H5CH2COOEtEtONa-CO175oC+C6H5CH2COOEtEtONaCompanyLogo合成：3.選用合適的原料合成逆合成分析-CO2EtO-H+H+OH-CompanyLogo4.選用合適的原料合成逆合成剖析：具體合成：CompanyLogo3、酮酯縮合從理論上分析，有可能生成四種化合物。CompanyLogoNaHEtO-EtO-NaHH2OH2OH2OH2O-COCompanyLogo酮酯縮合實(shí)例實(shí)例1.選用合適的原料合成酯縮合C6H5COOC2H5+CH3COOC2H5{1NaH1NaH2H+2H+-CONaHCompanyLogo4、迪克曼酯縮合反應(yīng)

二元酸酯若分子中的酯基被四個(gè)以上的碳原子隔開時(shí)，就發(fā)生分子中的酯縮合反應(yīng)，形成五員環(huán)或更大環(huán)的酯，這種環(huán)化酯縮合反應(yīng)稱為迪克曼酯縮合。實(shí)例1CompanyLogo實(shí)例2實(shí)例3CompanyLogo實(shí)例4實(shí)例5發(fā)生分子內(nèi)酮酯縮合時(shí),總是傾向于形成五元環(huán)、六元環(huán)。CompanyLogo

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