十四章 羧酸衍生物(04)

1、 第十三章第十三章 羧酸衍生物羧酸衍生物一一. 結(jié)構(gòu)、命名與物性結(jié)構(gòu)、命名與物性RCOLRCO-L+RCO-L+ 碳碳-雜原子鍵具雜原子鍵具 某些雙鍵性質(zhì)某些雙鍵性質(zhì)RCOX R COOCOR R COOR R CONH2(R) RCN 酰鹵 酸酐 酯 酰胺 腈 RCOL （X、O、N）sp2 HCNH2 CH3ONH2 HCOCH3 CH3OOHCN: 137.6 147.4ppm CO: 133.4 143.0ppm 酰鹵酰鹵CH3CH2CHCBrBrOHOOCCClO 2-溴丁酰溴溴丁酰溴 4-( 氯甲酰氯甲酰 )苯甲酸苯甲酸 酸酐酸酐 苯甲苯甲(酸酸)酐酐 乙丙酐乙丙酐 順丁烯二酸酐順

2、丁烯二酸酐 （馬來酐）（馬來酐）OOOCOCO OCH3COCCH2CH3O O 酯酯 內(nèi)酯需標(biāo)明原羥基的位次內(nèi)酯需標(biāo)明原羥基的位次 -氯丙酸苯酯氯丙酸苯酯 - -甲基甲基 -丁內(nèi)酯丁內(nèi)酯(3-(3-甲基甲基-4-4-丁內(nèi)酯丁內(nèi)酯) )ClCH2CH2COOC6H5OH3COOOOH3COHH3CHOH3CH2CHOOHCH3CH3CH3OOCH3OHCH3OCH3OCH3N(CH3)2HO Erythromycin A (紅霉素紅霉素) AOOOHOHHCHOHOH2C Vitamin C 酰胺酰胺 N,3-二甲基戊酰胺二甲基戊酰胺 N,N-二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺 (DMF) 4-乙酰氨基

3、乙酰氨基-1- 萘甲酸萘甲酸 氮原子上有取代基氮原子上有取代基, 在取代基名稱前加在取代基名稱前加N標(biāo)出。標(biāo)出。 -內(nèi)酰胺內(nèi)酰胺 青霉素青霉素 ( penicillin )NHORR-C-NHONOSCH3CH3COOHR=C6H5CH2-(penicillin G)CH3CH2CHCH2CNHCH3CH3OCOOHNHCOCH3C-N-CH3OCH3H1. 的活潑性的活潑性CH3CClOCH2CCl + H+O-CH3COCH3OCH2COCH3 + H+O-CH3CN(CH3)2OCH2CN(CH3)2 + H+O-pka 162530二二. 羧酸衍生物中主要反應(yīng)基團性能的比較羧酸衍生物中

4、主要反應(yīng)基團性能的比較 2. 羰基氧的堿性羰基氧的堿性 酯酯或酰胺酸催化時或酰胺酸催化時, H+加到羰基氧上還是加到烷氧基氧加到羰基氧上還是加到烷氧基氧 上或氨基氮上上或氨基氮上？RCOR+OHRCOROH+H+RCN(CH3)2ORCN(CH3)2+OH p- 共軛電荷轉(zhuǎn)移。羰基氧具有一定的堿性，易接受質(zhì)子。共軛電荷轉(zhuǎn)移。羰基氧具有一定的堿性，易接受質(zhì)子。質(zhì)子化發(fā)生在羰基氧上。質(zhì)子化發(fā)生在羰基氧上。 羰羰基與烷氧基基與烷氧基不發(fā)生不發(fā)生p- 共軛共軛, 質(zhì)子化發(fā)生在哪個原子上質(zhì)子化發(fā)生在哪個原子上？H+RCCH2CH2ORORCOCH2CH2ORH+3. 羧羰基的親核取代反應(yīng)活性羧羰基的親核

5、取代反應(yīng)活性RCOX RCOOCOR RCOOR RCONH2RCOY + Nu-RCO-NuYRCONu + Y-影響反應(yīng)活性的因素：影響反應(yīng)活性的因素： 1) 反應(yīng)物穩(wěn)定化程度反應(yīng)物穩(wěn)定化程度；ORRCORRsp2sp3堿性較強堿性較弱 3) 與羰基相連基團與羰基相連基團(Y)的離去能力；的離去能力； 離去基團的離去能力：離去基團的離去能力：羧酸衍生物親核取代反應(yīng)活性順序：羧酸衍生物親核取代反應(yīng)活性順序： RCNRCX RCOCR OO ORCOORRCOOHRCNH2O 三三. 羧酸衍生物的反應(yīng)羧酸衍生物的反應(yīng) 1. 親核取代親核取代X- RO- H2N-RCOO- 2) 中間體穩(wěn)定性程

6、度中間體穩(wěn)定性程度親核加成親核加成消除消除 總結(jié)果：親核取代?？偨Y(jié)果：親核取代。RCLO+ Nu:-RCLO-NuRCNuO+ L-1) 水解水解 （形成羧酸）（形成羧酸） 酸、堿催化。酸、堿催化。CH3CClO+ H2O-20oC1min.CH3COOH(CH3CO)2O + H2OCH3COOHCH3COOC2H5 + H2OOH-CH3COOH + C2H5OHCH2CONH235% HCl回流CH2COOH + NH4Cl酯水解反應(yīng)，鍵的斷裂發(fā)生在酰氧鍵還是烷氧鍵？酯水解反應(yīng)，鍵的斷裂發(fā)生在酰氧鍵還是烷氧鍵？RCORORCORO大多數(shù)大多數(shù)2o和和 1o醇的羧酸酯水解發(fā)生酰氧鍵斷裂；醇

7、的羧酸酯水解發(fā)生酰氧鍵斷裂； 3o醇的羧酸酯水解發(fā)生烷氧鍵斷裂。醇的羧酸酯水解發(fā)生烷氧鍵斷裂。酸催化：酸催化：RCOROH+RCOR+OHH2ORCOROH+OH2RCOROHOH+H:-ROHRCOH+OH-H+RCOOHRCORO+ OH-RCORO-OHRCOHO+ -ORRCOO- + ROH 堿催化：堿催化：RCOC(CH3)3OH+RC OOHC(CH3)3+RCO + C(CH3)OH+C(CH3)3+ H2OH2OC(CH3)3+-H+(CH3)3COH3o醇的羧酸酯水解：醇的羧酸酯水解：SN1機制機制試試寫出化合物寫出化合物(A)和和(B) 在酸催化下用在酸催化下用H2O18

8、水解的產(chǎn)物水解的產(chǎn)物, 并預(yù)測產(chǎn)物有否光學(xué)活性并預(yù)測產(chǎn)物有否光學(xué)活性。COOCHCH2CH3CH3COOCCH2CH2CH3CH2CH3CH3(A) (B)(S)(R) 2) 醇解醇解(CH3)3CCOHOSOCl2(CH3)3CCClOC2H5OH吡啶(CH3)3CCOC2H5O+ NHClOOO+ 2 CH3OCH2CH2OHH2SO4COOCH2CH2OCH3COOCH2CH2OCH3 （形成酯）（形成酯）R CH3 CH2Cl CHCl2 CCl3 CH3CO相對速率RCOOC2H5 , H2O(OH-)，25oC 1 290 6130 23150 7200 R CH3 CH3CH2

9、(CH3)2CH (CH3)3C C6H5相對速率CH3COOR , H2O(H+)，25oC 1 0.97 0.53 1.15 0.69 （與中間體的穩(wěn)定性有關(guān)）（與中間體的穩(wěn)定性有關(guān)）COOHCOOHCOOC4H9-nCOOC2H5BrCOOHCOOH-H2OOOOC2H5OHCOOHCOOC2H5SOCl2COClCOOC2H5Br2COClCOOC2H5Brn-C4H9OHCOOC4H9-nCOOC2H5Br 酰鹵酰鹵 -H比酯比酯 -H活潑?；顫?。 酯的醇解（酯交換）酯的醇解（酯交換）CH3OH（大量）CH3ONa (少量)CH3COOCOOCH3HOCOOCH3 3) 氨氨(胺胺)

10、解解 （形成酰胺）（形成酰胺）SClONSOH2NHHCOOHOONSOHNHHCOOHOOSOClCClONCH2COOHCH3H3COH+?頭孢噻吩頭孢噻吩RCClORCOHO SOCl2 or PX3 or PX5H2ORCOCRO ORCOOHor RCOONaRCNH2ORCORORCNRCOROROHNH3(R)4) 羧羧酸酸衍衍生生物物的的相相互互轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化 2. 羧酸衍生物的還原反應(yīng)羧酸衍生物的還原反應(yīng)C15H31CClOLiAlH4 H2OC15H31CH2OHOOOLiAlH4 H2OCH2OHCH2OH LiAlH4酰鹵、酸酐和酯被還原成伯醇酰鹵、酸酐和酯被還原成伯醇;酰胺

11、和腈被還原成胺。酰胺和腈被還原成胺。CH3CH=CHCH2COOCH31) LiAlH42) H2OCH3CH=CHCH2CH2OH + CH3OHCN(CH3)2OLiAlH4 H2OCH2N(CH3)2CH2CNLiAlH4 H2OCH2CH2NH23. 酯的熱消除酯的熱消除 （產(chǎn)物：烯和羧酸）（產(chǎn)物：烯和羧酸）CH3COCH2CH2CH2CH3O500oCCH2CHCH2CH3 + CH3COOH 經(jīng)過環(huán)狀過渡態(tài)順式消除經(jīng)過環(huán)狀過渡態(tài)順式消除(酰氧基與酰氧基與 -H同時離去同時離去)CH2CHCH2CH3 + CH3COOHCH3COOCH2CHCH2CH3 H OCOCH2CHHCH3

12、CCOCCH3OHHphDphCCphDHph+ CH3COOH順式消除產(chǎn)物以酸性大、位阻小的產(chǎn)物以酸性大、位阻小的 -H消除為主。消除為主。500oCCH3CHCH2CH2CH3OCCH3OCH2=CHCH2CH2CH3 + CH3CH=CHCH2CH357% 43% 凡有酯參與的縮合反應(yīng)統(tǒng)稱凡有酯參與的縮合反應(yīng)統(tǒng)稱Claisen酯縮合反應(yīng)。酯縮合反應(yīng)。 兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成 -羰基酯。羰基酯。5. 酯縮合酯縮合 (Claisen酯縮合酯縮合)反應(yīng)反應(yīng) 1) 酯縮合酯縮合 2 RCH2COOR1) C2H5ONa2) H+RCH2CCHCOOR

13、ROC2H5O- RCHCOC2H5O-RCH=COC2H5 + C2H5OHO-RCH2COC2H5O RCH2COC2H5O+ RCHCOC2H5ORCH2C CHCOOC2H5O-OC2H5R-RCH2CCHCOOC2H5 + C2H5O-ORH+RCH2CCHCOOC2H5OR2 CH3CH2CHCOOC2H5CH31) (C6H5)3CNa2) H+CH3CH2CHCCCOOC2H5OCH3CH3CH2CH3 RCH2C-CCOOC2H5O R-RCH2C=CCOOC2H5 + C2H5OHO-R2) 交叉酯縮合交叉酯縮合 3) 分子內(nèi)酯縮合（分子內(nèi)酯縮合（ Dieckmann縮合）

14、縮合） 建立五、六元脂環(huán)系建立五、六元脂環(huán)系 兩種不同的酯，其中一個不含兩種不同的酯，其中一個不含 -H。CH2COOEtCH2COOEtCH3CH2ONaCOOEtONCOOCH3+ CH3CH2CH2COOEtNaHNCOCHCOOEtCH2CH3COOCH2CH3COOCH2CH3+C6H5CH2COOC2H51) C2H5ONa2) H+COOCH2CH3COCHCOOC2H5C6H5 環(huán)化方向環(huán)化方向 含兩種不同含兩種不同 -H時時, 酸性較大的酸性較大的 -H優(yōu)先被優(yōu)先被 堿奪去。堿奪去。CphCH2CH2COOCH3CH3OOCCH2CH2COOCH3CH3ONaphCH3OOC

15、COOCH3OCH2CH2CH2COOC2H5CH2CHCOOC2H5CH3:B-CH2CH2CHCOOC2H5CH2CHCOOC2H5CH3-COOC2H5CH3OCH2CH2CH2COOC2H5CH2CHCOOC2H5CH3abCOOC2H5O-CH3O-H3CCOOC2H5abOCH3CH3OOOCOOCH3HCH3CH=CH-CCH3OOCH3CH3OOOCOOCH3CHCH2CCH3OCH3Na2CO3Claisen縮合OCH3CH3OOOH3COOCH3CCH3O+ CH3(CH2)4COOC2H51) NaH CH3(CH2)4CCH2CCH3OO2) H+酮的酮的 -H比酯的比

16、酯的 -H活潑。活潑。4) 酮酯縮合酮酯縮合6. 酰胺的酸堿性與霍夫曼降解酰胺的酸堿性與霍夫曼降解NH + NaOHOON-Na+ + H2OOOCH3CNH2ONH OONH OOpka 15.1 9.62 8.3NH OO+ Br2 + NaOH0oCN OOBr + NaBr + H2OHofmann(霍夫曼霍夫曼)降解反應(yīng)降解反應(yīng) 酰胺在堿性溶液中與鹵素作用酰胺在堿性溶液中與鹵素作用, 失去二氧化碳失去二氧化碳, 重排得一級胺重排得一級胺RCNH2ONaOH + Br2RNH2(CH3)3CCH2CONH2Br2NaOH(CH3)3CCH2NH2Br2NaOHO + 2NH3OOCH2

17、CH2CCOONH4ONH2H2NCH2CH2COO-RCONH2Br2OH-RCONHBrRCONBr Br-RCON+N-溴代酰胺負(fù)離子缺電子N原子RCONOCNRH2OHOCONRH-CO2RNH2烷基異氰酸酯四四. 酯的烯醇負(fù)離子反應(yīng)酯的烯醇負(fù)離子反應(yīng)1. 在強堿作用下在強堿作用下, 酯的酯的a-位與醛、酮、酰鹵、鹵代烷等反應(yīng)位與醛、酮、酰鹵、鹵代烷等反應(yīng)CH3COC2H5OLDACH2COC2H5O- Li+-CH2COC2H5OOO- Li+CH2COOC2H5H2OOHCH2COOC2H5LDA: CH NLiCH3CH32CH2COC2H5O- Li+(CH3)3CClO(CH

18、3)3CCCH2COC2H5O-ClO(CH3)3CCCH2COC2H5OO 酮式酮式-烯醇式互變異構(gòu)烯醇式互變異構(gòu) （具有酮和烯醇的雙重反應(yīng)性）（具有酮和烯醇的雙重反應(yīng)性）CH3CH2OCCH2COCH2CH3OOCH3CH2OCCHCOCH2CH3OHO99.9% 0.1%CH3CCH2CCH3OOCH3CCHOHCCH3O24% 76% 成酮分解和成酸分解成酮分解和成酸分解2. 乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)及應(yīng)用乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)及應(yīng)用CH3CCH2COOC2H5OCH3COCHCOOC2H5H92.5% 7.5%CH3CCH2COC2H5OO濃NaOHH+2 CH3COOH + C2H5OHCH

19、3CCH2COC2H5OOOH-CH3C-CH2COC2H5O-OHOCH3COOH + -CH2COC2H5OCH3COO- + CH3COC2H5OOH- H+2 CH3COOH + C2H5OH CH3CCH2COC2H5OO稀NaOHCH3CCH2CONaOOH+CH3CCH2COHOOCH3CCH3O-C2H5OHCH3COCH2COC2H5OCH3COCH2COC2H5O成酮分解 成酸分解 在合成上的應(yīng)用在合成上的應(yīng)用CH3CCH2COOC2H5OC2H5ONaCH3CCHCOOC2H5O-CH3CH2CH2BrCH3CCHCOOC2H5OCH2CH2CH31) C2H5ONa2)

20、 CH3ICH3CCCOOC2H5OCH2CH2CH3CH31) 稀OH-2）H+ 3）1) 濃OH-2）H+ 3）ABCH3CCHCH2CH2CH3 BOCH3CH3COOH + CH3CHCOOHCH2CH2CH3ACH3CCH2COOC2H5OCCH3OCH3CCH2COOC2H5OC2H5ONaCH3CCHCOOC2H5O-BrCH2CH2CH2CH2BrBrCH2CH2CH2CH2CHCOOC2H5CCH3OC2H5ONaCH2CH2CH2CH2CCOOC2H5CCH3OBr-COOC2H5COCH31) OH- 2) H+3)CCH3O3. 丙二酸酯的性質(zhì)及應(yīng)用丙二酸酯的性質(zhì)及應(yīng)用EtOCCH2COEt + EtONaOOEtOCCHCOEtOO- EtOCOCCOOEtHNa+CH2COOC2H5COOC2H5C2H5ONaCHCOOC2H5COOC2H5_CH3CH2BrCH3CH2CHCOOC2H5COOC2H51) C2H5ONa2) CH3ICH3CH2CCH3COOC2H5COOC2H51) OH-2) H+CH3CH2CCH3COOHCOOH-CO2CH3CH2CHCOOHCH32 CH2(COOC2H5)2C2H5ONa2 CH