第11章羧酸衍生物

1、第第1111章章 羧酸衍生物羧酸衍生物 教學(xué)內(nèi)容要求教學(xué)內(nèi)容要求 羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名 羧酸衍生物的親核取代反應(yīng)羧酸衍生物的親核取代反應(yīng)(水解、醇解水解、醇解 和氨解和氨解；酯水解機(jī)理；?；磻?yīng)；酯水解機(jī)理；酰化反應(yīng)) 羧酸衍生物與羧酸衍生物與格氏試劑格氏試劑的反應(yīng)的反應(yīng) 酰胺的酸堿性和酰胺的酸堿性和Hofmann降解反應(yīng)降解反應(yīng) 油脂的皂化值、碘值油脂的皂化值、碘值和和酸值酸值 掌握：掌握： 羧酸衍生物的分類羧酸衍生物的分類和和物理性質(zhì)物理性質(zhì) 羧酸衍生物的其他化學(xué)性質(zhì)羧酸衍生物的其他化學(xué)性質(zhì) 重要的不飽和脂肪酸重要的不飽和脂肪酸 碳酸衍生物；磷脂和蠟碳酸衍生物；磷脂和蠟 了解：

2、了解： * * 羧酸衍生物羧酸衍生物 酰鹵酰鹵 酸酐酸酐 酰胺酰胺 酯酯 RC O X RC O L R C O O C R O R C O OR 第一節(jié)第一節(jié) 羧酸衍生物的分類、命名和結(jié)構(gòu)羧酸衍生物的分類、命名和結(jié)構(gòu) R C O NH2( )NHR, NR2 腈腈 RCN 一、分類一、分類 1. 酰鹵酰鹵(acyl halide) 苯乙酰氯苯乙酰氯3-甲基丁酰溴甲基丁酰溴 CH2CCl O CH3CHCH2CBr CH3 O 2. 酸酐酸酐(anhydride) 乙乙(酸酸)丙丙(酸酸)酐酐鄰苯二甲酸酐鄰苯二甲酸酐2-甲基甲基-3-乙基丁二酸酐乙基丁二酸酐 CH3COCCH2CH3 O O

3、O O O O OO 二、命名二、命名 3.3.酯酯(ester) 丙酸環(huán)己酯丙酸環(huán)己酯 -甲基甲基-戊內(nèi)酯戊內(nèi)酯 鄰苯二甲酸氫甲酯鄰苯二甲酸氫甲酯 （丙三醇三乙酸酯）（丙三醇三乙酸酯） 三乙酸丙三醇酯三乙酸丙三醇酯 O CCH2CH3 O COOCH3 COOH O O CH2OOCCH3 CHOOCCH3 CH2OOCCH3 4.4.酰胺酰胺(amide) 乙酰苯胺乙酰苯胺 -戊內(nèi)酰胺戊內(nèi)酰胺 N-甲基甲基-N-乙基對(duì)甲基苯甲酰胺乙基對(duì)甲基苯甲酰胺 NHCCH3 O NOCH3 H H3CCON CH3 C2H5 NH O O 鄰苯二甲酰亞胺鄰苯二甲酰亞胺 乙腈乙腈 3-甲基戊腈甲基戊腈

4、苯甲腈苯甲腈 官能團(tuán)名稱：官能團(tuán)名稱： 甲氧甲酰基甲氧甲?；?乙酰氧基乙酰氧基氨甲酰基氨甲?；?5.5.腈腈(nitrile) CH3CN CH3CH2CHCH2CN CH3 CN CH3O C O CH3C O O H2N C O 三、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) R C L O L= - - X, - - - - , OCR O ORNH2 R C L O . R C O- - L+ Note: p-共軛的程度與共軛的程度與L基團(tuán)的電負(fù)性有關(guān)基團(tuán)的電負(fù)性有關(guān) 電負(fù)性：電負(fù)性：X OCOR OR NH2(R) 一、親核取代反應(yīng)一、親核取代反應(yīng)（Nucleophilic substitution） 親

5、核試劑親核試劑 H2O、ROH、NH3 通式：通式： 第二節(jié)第二節(jié) 羧酸衍生物的化學(xué)性質(zhì)羧酸衍生物的化學(xué)性質(zhì) R C L O + HNu R C Nu O + HL RC L O R C L O- - Nu Nu- RC Nu O + L- - 機(jī)理：機(jī)理： 結(jié)論：親核取代反應(yīng)活潑性結(jié)論：親核取代反應(yīng)活潑性: 酰鹵酰鹵 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺 影響反應(yīng)活性的因素影響反應(yīng)活性的因素 A. 吸電子效應(yīng)：吸電子效應(yīng)：-X -OCOR -OR -NH2(R) B. 離去基團(tuán)穩(wěn)定性離去基團(tuán)穩(wěn)定性 ： - X RCOO RO NH2 （一）水解反應(yīng)（一）水解反應(yīng)( (hydrolysis reactio

6、n) ) R C O X R C O O C R O R C O OR R C O NH2 + H2O + H2O + H2O + H2O H+ /OH- - H+/OH- - （劇烈）（劇烈） （時(shí)間長(zhǎng)）（時(shí)間長(zhǎng)） R C OH O + R C OH O + R C OH O + R C OH O + HX RCOOH ROH NH3 1.通式通式 (1)酯的水解酯的水解 結(jié)論：酰氧斷鍵結(jié)論：酰氧斷鍵 堿催化機(jī)理：堿催化機(jī)理： 實(shí)驗(yàn)事實(shí)：實(shí)驗(yàn)事實(shí)： C O ROR OH- - C O ROHROH C O R OR OH 慢 快 RO + RCOO- - CCH3COO CH3 H C6H5

7、 OH- - CH3COO- -+CHO CH3 H C6H5 2.機(jī)理機(jī)理 酸催化：酸催化： 質(zhì)質(zhì)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移 CR O OR H+ RCOR OH+ HOH RC OR OH OH2 + + RC OR OH OH H + -ROH RCOH OH RCOH O -H+ 酸催化與堿催化酯水解機(jī)制的區(qū)別？酸催化與堿催化酯水解機(jī)制的區(qū)別？ 叔醇酯水解：叔醇酯水解： + + H+ C +OH R O R C C O OCR3R CR3 OH O H2O R3C OH2 R3C OHH+ + + R3C+ + R3C+ 2.腈水解腈水解 機(jī)理：機(jī)理： RC N H+ RCN+H H2O RC NH

8、 OH2 + - - H+ RC OH NH H3O+ RC NH2 O RCOOH 3.應(yīng)用應(yīng)用 羧酸制備；前藥設(shè)計(jì)；藥品使用保存羧酸制備；前藥設(shè)計(jì)；藥品使用保存 1.1.完成下列反應(yīng)完成下列反應(yīng) A B C D OCCH3 O NO2 OCCH3 O Br OCCH3 O H OCCH3 O OCH3 A B C D 2.2.比較下列比較下列酯堿性水解的速度酯堿性水解的速度: H3COOCCH2COOH H+/H2O CH3OH + HOOCCH2COOH H3COOCCH2COCl H2O （二）醇解反應(yīng)（二）醇解反應(yīng)( (alcoholysis reaction) ) （難反應(yīng)）（難反

9、應(yīng)） R C O X R C O O C R O R C O OR R C O NH2 + + + + HOR HOR HOR HOR R C OR O + R C OR O + R C OR O + R C OR O + HX RCOOH ROH NH3 1.通式通式 難反應(yīng)難反應(yīng) OH+CH3COCl OCCH3 O OH+CH3COOH (1)酰鹵及酸酐的醇解：制備酯的常用方法（?；磻?yīng)）酰鹵及酸酐的醇解：制備酯的常用方法（酰化反應(yīng)） 7080 +(CH3CO)2O H2SO4 COOH OH COOH OCOCH3 2.應(yīng)用應(yīng)用 (2)酯交換反應(yīng)酯交換反應(yīng) CH3COOCH3 OOCO

10、CH3 CH3OH + + p-CH3C6H4SO3H 沸點(diǎn)高沸點(diǎn)高 沸點(diǎn)低沸點(diǎn)低 Note: 酰胺不易發(fā)生醇解反應(yīng)酰胺不易發(fā)生醇解反應(yīng) (3)腈的醇解腈的醇解 + H2SO4 C O ORR H2O R CNROH NH3 CH3COOH P , Cl2 ClCH2COOH NaOH , NaCN H+ / C2H5OH NCCH2COONaC2H5OOCCH2COOC2H5 化合物化合物A（C5H6O3）能與乙醇作用生成兩個(gè)互為異構(gòu)）能與乙醇作用生成兩個(gè)互為異構(gòu) 體的化合物體的化合物B和和C。B和和C分別與分別與SOCl2作用后再加入乙醇，作用后再加入乙醇， 則兩者都生成同一化合物則兩者都

11、生成同一化合物D。推測(cè)。推測(cè)A、B、C、D的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。 C5H6O3 C2H5OH SOCl2C2H5OH SOCl2 (B) (A) (C) (D) C2H5OH C2H5OH (B) (A) (C) O O O OH O O O O OH O O SOCl2 Cl O O O O Cl O O C2H5OH O O O O O O O O (D) （三）氨解反應(yīng)（三）氨解反應(yīng)( (ammonolysis reaction) ) R C O X R C O O C R O R C O OR R C O NH2 + + + + NH3 NH3 NH3 NH3 R C NH2 O + R C

12、 NH2 O + R C NH2 O + R C NH2 O + HX RCOOH ROH NH3 1.通式通式 NC6H5C O HOCH2CH2CH2CH2C O NHCH2CH3 O O O CH3NH2+ C O NHCH3 COOH NCH3 O O C6H5C Cl O + HN NaOH 2.應(yīng)用應(yīng)用制備酰胺（?；磻?yīng)）制備酰胺（?；磻?yīng)） OO + CH3CH2NH2 例：胃復(fù)安的合成：例：胃復(fù)安的合成： NH2 COOH OH 1.CH3OH/H2SO4 2.Ac2O/EtOH NHCOCH3 COOCH3 OH Me2SO4/K2CO3 CH3COCH3 NHCOCH3 C

13、OOCH3 OCH3 Cl2 NHCOCH3 COOCH3 OCH3 Cl 1.H2NCH2CH2NEt2 2.H2O NH2 CONHCH2CH2NEt2 OCH3 Cl 醛酮和羧酸衍生物中都含有羰基，都能接受親核試醛酮和羧酸衍生物中都含有羰基，都能接受親核試 劑的進(jìn)攻，為何醛酮只能發(fā)生親核加成反應(yīng)，而不劑的進(jìn)攻，為何醛酮只能發(fā)生親核加成反應(yīng)，而不 能像羧酸衍生物一樣發(fā)生親核取代反應(yīng)？能像羧酸衍生物一樣發(fā)生親核取代反應(yīng)？ R-和和H-均不是好的離去基團(tuán)。均不是好的離去基團(tuán)。 二、與金屬有機(jī)物的反應(yīng)二、與金屬有機(jī)物的反應(yīng) Note：A 酯最為常用；酯最為常用；B 制備具有兩個(gè)相同烷基的醇制備具

14、有兩個(gè)相同烷基的醇 (一一)與格氏試劑反應(yīng)與格氏試劑反應(yīng) LR C O RMgX L RR C OMgX MgXL RR C O 1. RMgX 2. H3O+ R RR C OH C CH3 OH CH3 C O HOC2H5 2(CH3)2CHMgIH3O+ CH(CH3)2CH OH CH(CH3)2 1. 2CH3MgI 2. H3O+ COOC2H5 (二二)與二烴基銅鋰反應(yīng)與二烴基銅鋰反應(yīng) Note:反應(yīng)活性比格氏試劑低，與酮反應(yīng)緩慢，與酯難反應(yīng)反應(yīng)活性比格氏試劑低，與酮反應(yīng)緩慢，與酯難反應(yīng) C O RCl R2CuLi / Et2O C O RR RLi2 +CuX Et2O R

15、2CuLi + LiX RX + 2Li RLi+LiX + CH3(CH2)2C(CH2)4CCl OO (CH3)2CuLi Et2O CH3(CH2)2C(CH2)4CCH3 OO + n-C4H9OC(CH2)4CCl OO (CH3)2CuLi Et2O n-C4H9OC(CH2)4CCH3 OO 三、還原反應(yīng)三、還原反應(yīng) 1. LiAlH4還原還原 1. LiAlH4 / Et2O 2. H2O C O RNRCH2N R R R R RCNRCH2NH2 1. LiAlH4 / Et2O 2. H2O C O RCl C O ORC O RRCH2OH 1. LiAlH4 / E

16、t2O 2. H2O C O ROR Note：酰鹵：酰鹵酸酐酸酐酯酯羧酸羧酸 C COOC2H5 CH3 CH3 CH3 LiAlH4 Et2O H2O C CH2OH CH3 CH3 CH3 CH3CH2OCCH2CH2CCl OO LiAlOC(CH3)33HH2O CH3CH2OCCH2CH2CHO O Note: 氫化鋁鋰中引入烷氧基可改變其還原能力氫化鋁鋰中引入烷氧基可改變其還原能力 2. Bouveault-Blanc(鮑威特鮑威特-勃朗克勃朗克)還原還原 CH3CHCHCH2COC2H5 O Na+C2H5OH CH3CHCHCH2CH2OH 3. 腈的催化氫化還原腈的催化氫化

17、還原 CH2CN H2 13MPa / 120 Ni / liq. NH3 CH2CH2NH2 + Note: 選擇性還原選擇性還原 四、酰胺的特性四、酰胺的特性 ( (一一) )酸堿性酸堿性 （鄰苯二甲酰亞胺）（鄰苯二甲酰亞胺） R C N O H H . NH O O + KOHNK O O H2O + Note：堿性：氨堿性：氨酰胺酰胺酰亞胺酰亞胺 ( (二二) )霍夫曼降解反應(yīng)霍夫曼降解反應(yīng) Note：以羧酸為原料制備少一個(gè)碳原子的伯胺：以羧酸為原料制備少一個(gè)碳原子的伯胺 機(jī)理：機(jī)理： RCONH2RNH2 Br2, NaOH R C N O H H Br2 R C NHBr O OH

18、 - - R C NBr O - - OH - - - - H2O R CNH O- - - - Br- - R CN O . . .R NC O H2O- - CO2 RNH2R N C O OH H H2NCH2CH2COO-O O O NH3 2 (三三)脫水反應(yīng)脫水反應(yīng) Note：腈的制備方法：腈的制備方法 CONH2 Cl P2O5 / H2O + CN Cl 第三節(jié)第三節(jié) 碳酸衍生碳酸衍生物物 HOCOH O H2NCNH2 O 碳酸碳酸碳酰氯（光氣）碳酰氯（光氣）脲（尿素）脲（尿素） CClCl O H2NCNH2 NH H2NCNH NH 胍胍胍基胍基 脒基脒基 H2NC NH

19、 一、常見(jiàn)的碳酸衍生物一、常見(jiàn)的碳酸衍生物 二、二、碳酸衍生物的典型反應(yīng)碳酸衍生物的典型反應(yīng) 1.碳酰氯碳酰氯 + C O ClCl H2O ROH NH3 CO2HCl C O ROCl ROH NH3 C O ROOR C O RONH2 C O H2NNH2 脲脲 氯氯代代甲甲酸酸酯酯 氨氨基基甲甲酸酸酯酯 碳碳酸酸酯酯 (1)生成丙二酰脲生成丙二酰脲( (巴比妥酸巴比妥酸) ) 烯醇式烯醇式(pKa=3.85)酮式酮式 （丙二酸二乙酯）（丙二酸二乙酯） 丙二酰脲丙二酰脲(巴比妥酸巴比妥酸) CNH C NHC H2C O O O + H2C COOC2H5 COOC2H5 C O H2

20、N H2N C2H5ONa CN C NC HCOH HO HO CNH C NHC H2C O O O 2.脲脲 （2）縮二脲的生成和縮二脲反應(yīng)）縮二脲的生成和縮二脲反應(yīng) H2NCNH O CNH2 O H2NCNH2 O CNH2 O HN H NH3+ 150160 縮二脲縮二脲 NaOH CuSO4 紫紅色紫紅色 （縮二脲反應(yīng)）（縮二脲反應(yīng)） H2NCNH O CNH2 O 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 縮二脲反應(yīng)縮二脲反應(yīng) 加尿素至大試管中加尿素至大試管中加熱后放出的氣體使紅加熱后放出的氣體使紅 色石蕊試紙變藍(lán)色石蕊試紙變藍(lán) 繼續(xù)加熱繼續(xù)加熱 加入氫氧化鈉加入氫氧化鈉加入硫酸銅加入硫酸銅溶液顯紫色溶液顯

21、紫色 3. 胍胍 (2) 水解水解 (1) 堿性堿性 (pKb=0.52) + H2N C NH2 NH H2OCO2H2N C NH2 NH . H2CO32 2 + H2N C NH2 NH H2OH2N C NH2 O Ba(OH)2 NH3 Note: 胍類藥物的使用和保存胍類藥物的使用和保存 三、原酸衍生物三、原酸衍生物 CROH OH OH 原原酸酸原原酸酸酯酯 R C OR OR OR + + HC(OC2H5)3 HCOOC2H5 R (H)R C O R C (H)R OC2H5 OC2H5 HC(OC2H5)3H2O H+ MgBr CH3 CH(OC2H5)2 CH3 C

22、HO CH3 將下列化合物按酸性由強(qiáng)至弱排序：將下列化合物按酸性由強(qiáng)至弱排序： 乙酰胺乙酰胺丁二酰亞胺丁二酰亞胺尿素尿素 胍胍丙二酰脲丙二酰脲 苯巴比妥（長(zhǎng)時(shí)）苯巴比妥（長(zhǎng)時(shí)）司可巴比妥（短時(shí)）司可巴比妥（短時(shí)） 巴比妥類藥物巴比妥類藥物 C CN C NC OH O HO C6H5 C2H5 CH3(CH2)2CH CH3 CH2CHCH2 C CN C NC OH O HO 胍類藥物胍類藥物 胍乙啶胍乙啶 （降壓藥）（降壓藥） 嗎啉胍嗎啉胍 （抗病毒藥）（抗病毒藥） 二甲雙胍二甲雙胍 （降血糖藥）（降血糖藥） N C NH NHCNH2 NH . 1/2H2SO4 C NH NHCNH2

23、NH . NOHCl C NH NHCNH2 NH H3C N H3C 第四節(jié)第四節(jié) 油脂和磷脂油脂和磷脂 一、高級(jí)脂肪酸一、高級(jí)脂肪酸 CH3(CH2)14COOHCH3(CH2)16COOH 軟脂酸（十六酸）軟脂酸（十六酸） 硬脂酸（十八酸）硬脂酸（十八酸） 1. 飽和脂肪酸飽和脂肪酸 編碼體系編碼體系 18:33,6,9 2. 不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸 CH3(CH2CHCH)3(CH2)7COOH -亞麻酸亞麻酸 碳原子數(shù)碳原子數(shù) 從羧基從羧基C數(shù)起雙鍵的位次數(shù)起雙鍵的位次 雙鍵數(shù)目雙鍵數(shù)目 從甲基端數(shù)起雙鍵的位次從甲基端數(shù)起雙鍵的位次 系統(tǒng)名稱系統(tǒng)名稱 9,12,15-十八碳三烯酸十

24、八碳三烯酸 編碼體系編碼體系 18:39,12,15 3.天然脂肪酸的一般特性天然脂肪酸的一般特性 (1) 碳鏈：碳鏈：1622個(gè)偶數(shù)個(gè)偶數(shù)C，直鏈直鏈 (2) 雙鍵：順式，非共軛雙鍵：順式，非共軛 (3) 熔點(diǎn)：不飽和脂肪酸熔點(diǎn)：不飽和脂肪酸 飽和脂肪酸飽和脂肪酸 COOH H3C -亞麻酸亞麻酸 91215 Note: 必需脂肪酸：亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸必需脂肪酸：亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸 CH3CH2(CHCHCH2)5(CH2)2COOH CH3CH2(CHCHCH2)6CH2COOH EPA（5,8,11,14,17-二十碳五烯酸）二十碳五烯酸） 20:53,6,9,12,15

25、 20:55,8,11,14,17 DHA（4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸）二十二碳六烯酸） 22:63,6,9,12,15,18 22:64,7,10,13,16,19 魚(yú)油：魚(yú)油： 三酰甘油（甘油三酯）三酰甘油（甘油三酯） 單甘油酯單甘油酯 CH2 CH CH2 O O O C C C O O O R R R 三硬脂酰甘油三硬脂酰甘油 （甘油三硬脂酸酯）（甘油三硬脂酸酯） CH2 CH CH2 O O O C C C O O O (CH2)16CH3 (CH2)16CH3 (CH2)16CH3 二、二、油脂的結(jié)構(gòu)和命名油脂的結(jié)構(gòu)和命名 混甘油酯混甘油酯 CH2 CH CH2

26、 O O OC C C O O O R R R -軟脂酰軟脂酰-硬脂酰硬脂酰-油酰甘油油酰甘油 （甘油（甘油-軟脂酸軟脂酸-硬脂酸硬脂酸-油酸酯）油酸酯） CH2 CH CH2 O O OC C C O O O (CH2)14CH3 (CH2)16CH3 (CH2)7CHCH(CH2)7CH3 Note: 天然油脂是混甘油酯的混合物天然油脂是混甘油酯的混合物 三、三、 油脂的化學(xué)性質(zhì)油脂的化學(xué)性質(zhì) 1. 水解和皂化水解和皂化 RCO O CH CH2 CH2 O O C C R R O O 3KOH CH2OH CHOH CH2OH RCOOK RCOOK RCOOK + 肥皂肥皂 皂化值：皂

27、化值：1g油脂完全皂化時(shí)所需油脂完全皂化時(shí)所需KOH的質(zhì)量的質(zhì)量(mg)。 意義：判斷油脂平均分子量大小意義：判斷油脂平均分子量大小 2. 加成加成 CH2 CH CH2 O O OC C C O O O (CH2)7(CH (CH2)7(CH (CH2)7(CH CHCH2)2(CH2)3CH3 CHCH2)2(CH2)3CH3 CHCH2)2(CH2)3CH3 + 6H2 Ni 三亞油酰甘油（液態(tài)）三亞油酰甘油（液態(tài)） CH2 CH CH2 O O OC C C O O O (CH2)16CH3 (CH2)16CH3 (CH2)16CH3 三硬脂酰甘油（固態(tài)）三硬脂酰甘油（固態(tài)） 油脂的加

28、氫（油脂的硬化）：油脂的加氫（油脂的硬化）： 加碘：加碘： 碘值：碘值：100g油脂所能吸收碘的質(zhì)量油脂所能吸收碘的質(zhì)量 意義：判斷油脂的不飽和程度意義：判斷油脂的不飽和程度 CC + I2CC II 3.油脂的酸敗油脂的酸敗 酸值：酸值： 中和中和1克油脂中的游離脂肪酸所需克油脂中的游離脂肪酸所需KOH的毫克的毫克 數(shù)。數(shù)。 油脂名稱油脂名稱軟脂酸軟脂酸硬脂酸硬脂酸油酸油酸亞油酸亞油酸皂化值皂化值碘值碘值 豬油豬油283012184148381952084670 牛油牛油243214323548241902003048 棉子油棉子油19241223324048191196105114 亞麻油亞麻油5947929829170185 花生油花生油69265057132618519583105 大豆油大豆油6102421295059189194127138 常見(jiàn)油脂中脂肪酸的含量常見(jiàn)油脂中脂肪酸的含量()和皂化值、碘值和皂化值、碘值 反式脂肪酸簡(jiǎn)介反式脂肪酸簡(jiǎn)介 自然界由動(dòng)植物合成的不飽和脂肪酸均為順式脂肪酸，結(jié)自然界由動(dòng)植物合成的不飽和脂肪酸均為順式脂肪酸，結(jié) 構(gòu)呈構(gòu)呈