013第十三章取代酸和beta二羰基化合物

第十三章取代酸和β-二羰基化合物13.1羥基酸

一、醇酸的命名和物理性質

二、醇酸的制法

三、醇酸的反應13.2羰基酸

一、羰基酸的性質

*二、重要的羰基酸13.3β-酮酸酯一、克萊森(Claisen)縮合二、β-酮酸酯與烯醇酯的互變異構

三、β-酮酸酯的水解13.4β-二羰基化合物的反應一、活性亞甲基的烴化和?；?/p>

二、邁克爾(Michael)加成三、諾文格爾(Knoevenagel)縮合反應羧酸分子中烴基上的氫原子被其它原子或基團取代的衍生物叫做取代酸(substitutedacid)。

按照取代基團的不同，取代酸可分為鹵代酸、羥基酸、羰基酸等。第十三章取代酸和β-二羰基化合物13.1羥基酸脂肪族羧酸分子中烴基上的氫原子被羥基取代后的產物叫做醇酸，芳香族羧酸芳環(huán)上的氫原子被羥基取代后的產物叫做酚酸。它們都屬于羥基酸(hydroxyacid)。

一、醇酸的命名和物理性質醇酸(alcoholicacid)的系統(tǒng)命名是以羧酸為母體，羥基作為取代基來命名。也常根據(jù)其來源使用俗名：2-羥基丙酸2-hydroxypropanoicacid

(乳酸lacticacid)

2-羥基丁二酸2-hydroxybutanedioicacid(蘋果酸malicacid)2,3-二羥基丁二酸2,3-dihydroxybutanedioicacid

(酒石酸t(yī)artaricacid)2-羥基丙烷-1,2,3-三甲酸2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylicacid(檸檬酸citricacid)醇酸多為結晶或糖漿狀液體，其熔點、沸點及在水中的溶解度均比相應的羧酸高。很多醇酸具有旋光活性。

二、醇酸的制法1、鹵代酸水解2、氰醇水解α-鹵代酸或其它一些鹵代酸水解都能制得相應的醇酸：

β-鹵代酸在水解條件下容易發(fā)生消去反應，因此β-羥基酸通過其它方法制備。氰醇可由醛(酮)與氫氰酸加成而得，因此氰醇水解提供了由醛酮合成醇酸的合成方法。3、列弗爾馬茨基(Reformatsky)反應例如：醛或酮與α-鹵代酸酯的混合物在惰性溶劑中與鋅粉反應，產物水解后得到β-羥基酸酯：

三、醇酸的反應醇酸具有醇羥基和羧基的典型反應：羥基可以發(fā)生酯化、成醚等反應，羧基可以成鹽和轉變成酰鹵、酯、酰胺等衍生物。羥基和羧基的相互影響，醇酸還具有一些特殊性質，這種特殊性質因羥基與羧基的相對位置不同也有差異。1、氧化反應乳酸(lacticacid)丙酮酸(pyruvicacid)

β-羥基丁酸(β-hydroxybutyricacid)3-氧亞基丁酸(3-oxobutanoicacid)乙酰乙酸(acetoaceticacid)2、脫水反應醇酸受熱或用脫水劑處理時，α-羥基酸分子間發(fā)生交叉脫水生成六元環(huán)的交酯(lactide)：

β-羥基酸受熱時，容易失水而成α,β-不飽和酸：

γ-或δ-羥基酸發(fā)生分子內的酯化生成內酯(lactone)：丁-4-內酯(butano-4-lactone)γ-丁內酯(γ-butyrolactone)戊-5-內酯(pentano-5-lactone)δ-戊內酯(δ-valerolactone)

15-羥基十五烷酸(0.007mol/L)(15-hydroxypentadecanoicacid)

高度稀釋的溶液中，高級醇酸也能在分子內脫水(酯化)生成大環(huán)內酯：亮菌甲素armillarisinA(治療膽囊炎)穿心蓮內酯andrographolide(抗菌消炎)3、聚合羥基羧基相距五個碳原子以上時，用質子酸或路易斯酸催化并在反應中不斷除去水，分子間脫水生成聚酯：丙交酯(lactide)聚己內酯polycaprolactone(PCL)聚丙交酯(聚乳酸)Polylacticacid(PCA)4、分解反應

α-羥基酸與濃硫酸一起加熱可分解為醛或酮，一氧化碳和水，若與稀硫酸共熱，則分解為醛或酮及甲酸：13.2羰基酸碳鏈上含有羰基的羧酸稱作羰基酸，羰基酸包括醛酸和酮酸(ketoacid)。其中以α和β-酮酸較為重要。羰基酸的命名：以羧酸為母體，編號從距離羰基最近的羧基開始，用阿拉伯數(shù)字或希臘字母表示羰基的位置。羰基酸常用俗名。2-氧亞基丙酸2-oxopropanoicacid(丙酮酸pyruvicacid)3-氧亞基丁酸2-oxobutanoicacid2-甲基-4-氧亞基戊酸2-methyl-4-oxopentanoicacid一、羰基酸的性質羰基酸分子中羰基的吸電子誘導效應使酸性增強，這種影響隨羰基與羧基之間距離的增加而減?。簆Ka2.493.514.635.66脫羧反應：機理：β-酮酸α-酮酸分子內氫鍵環(huán)狀過渡態(tài)二、重要的羰基酸1、丙酮酸(CH3COCOOH)無色刺激性的液體，沸點165℃(分解)，能溶于水。丙酮酸是人體內糖、脂肪、蛋白質代謝過程中的中間產物，在酶催化下能轉化成α-氨基酸或檸檬酸等。2、α-氧亞基戊二酸(HOOCCOCH2CH2COOH)熔點為109～110℃，能溶于水、乙醇。它是動物體內檸檬酸的降解產物。α-氧亞基戊二酸α-oxopentanedioicacidα-丙氨酸α-aminopropanoicacid谷丙氨酸glutamicacid丙酮酸pyruvicacid3、3-氧亞基丁酸(CH3COCH2COOH)丙酮酸

2,4-二硝基苯肼丙酮酸腙測定血清中谷丙轉氨酶的活性，就是根據(jù)上述反應產生的丙酮酸與2,4-二硝基苯肼作用后的紅棕色腙的比色分析確定的。乙酰乙酸(acetoaceticacid)丙酮

3-羥基丁酸13.3β-酮酸酯一、克萊森縮合(Claisencondensation)

β-酮酸酯分子中羰基和酯基之間的甲叉基(俗名亞甲基)，受兩個吸電子基團的影響有較高的反應活性，因而稱為活性亞甲基(activemethylene)?？梢云馃N化和?；磻?。乙酸乙酯(ethylacetate)乙酰乙酸乙酯(ethylacetoacetate)，即β-丁酮酸乙酯(3-氧亞基丁酸乙酯ethyl3-oxobutanoate)，具有清香氣味的無色透明液體，沸點181℃，微溶于水，易溶于乙醚，丙酮等有機溶劑。乙酰乙酸乙酯(ethylacetoacetate)α-H丙酸乙酯(ethylpropanoate)2-甲基-3-氧亞基戊酸乙酯(ethyl2-methyl-3-oxopentanoate)具有α-H的羧酸酯也可以起克萊森酯縮合：一種酯具有α-H，另一種酯沒有α-H，它們的等摩爾混合物也可以起交叉克萊森縮合：甲酸乙酯(ethylformate)乙酸乙酯(ethylacetate)3-氧亞基丙酸乙酯(ethyl3-oxopropanoate)酯和具有α-Η的醛酮也可以起克萊森縮合：機理：乙酰乙酸乙酯四面體中間體碳負離子(carbanion)烯醇鹽(enolate)pKa≈24.5乙酰乙酸乙酯的活性亞甲基有較強的酸性(pKa＝10.7)，乙醇鈉能使之完全成為烯醇鹽，使下面的平衡偏向右邊：反應后用乙酸酸化，即得到乙酰乙酸乙酯：烯醇鹽乙酰乙酸乙酯二、β-酮酸酯與烯醇酯的互變異構乙酰乙酸乙酯具有甲基酮的典型反應，能與羥胺和苯肼分別生成肟和苯腙，與氫氰酸、亞硫酸氫鈉起親核加成反應，同時也能發(fā)生碘仿反應；同時又具有典型的烯醇的性質，能與金屬鈉作用放出氫氣，使溴的四氯化碳溶液褪色，使三氯化鐵溶液顯色：室溫：92.5%7.5%

烯醇式，共軛體系

分子內氫鍵，六元螯環(huán)

互變異構現(xiàn)象三、β-酮酸酯的水解成酮水解成酸水解成酮水解：成酸水解：13.4β-二羰基化合物的反應一、活性亞甲基的烴化和?；?、乙酰乙酸乙酯合成法(1)合成甲基酮(2)合成γ-二酮(3)合成γ-酮酸(4)合成β-二酮其他β-酮酸脂可發(fā)生類似反應2、丙二酸酯合成法(1)合成一元酸氯乙酸chloroaceticacid氰乙酸cyanoaceticacid丙二酸二乙酯diethylmalonatepKa13.3(2)合成二元酸二、邁克爾(Michael)加成反應碳負離子(烯醇鹽)，如乙酰乙酸乙酯，丙二酸二乙酯等與α,β-不飽和羰基化合物的加成反應，得到1,5-二羰基化合物：丁-3-烯-2-酮but-3-en-2-one丙二酸二乙酯diethylmalonate2-(3-氧亞基丁基)丙二酸二乙酯diethyl2-(3-oxobutyl)malonate5-氧亞基己酸5-oxohexanoicacid環(huán)己-2-烯酮cyclohex-2-enone3-氧亞基-2-(3-氧亞基環(huán)己基)丁酸乙酯ethyl3-oxo-2-(3-oxocyclohexyl)butanoate3-(2-氧亞基丙基)環(huán)己酮3-(2-oxocyclopropyl)cyclohexanone己-1,3-二酮cyclohe