不飽和羧酸和取代羧酸

1、第十六章不飽和羧酸和取代羧酸§.不飽和酸酸1. a , B 不飽和羧酸的制法 鹵代酸去鹵化氫a-鹵代酸酯在堿性試劑存在下脫去鹵化氫，生成 不飽和羧酸酯。例如：CH3CH3(CH2)gCcO2CH3 qn°ineBr160170 OCCH3H3C(H2C)9HC 二 Cco 2CH 3芳香醛的縮合Kno eve nagel芳醛在含少量的六氫吡啶的吡啶催化下，與丙二酸一起回流，直接得到反應(yīng)：a , B 不飽和羧酸piperidine, pyridineC6H5CHO + CH 2(CO2H)2o110OC,1hC6H5HC = CHCO2H + CO 2 + H2OPerkin

2、反應(yīng):OOIIIIC6H5CH=O + H3CC O CCH3CH3CO2-Na +180°C,5hC6H5HC 二 CHCO2H2. a , B 不飽和羧酸的反應(yīng)1, 4-加成OIIH2C二CHCOHOHXXCH2CH2COHOitHOCH 2CH2COHONCCH 2CH2COHOIIH2NCH2CH2COHOH2NCH2CH2COH” HN(CH 2CH2CO2H)2H3 OHCNHO-NH3與共軛二烯烴反應(yīng)CO2CH3a CO 2CH 31.鹵代酸的制法§鹵代酸a -鹵代酸用郝爾-沃耳霍德-澤林斯基反應(yīng)制備，例如:B -鹵代酸由a , B -不飽和羧酸與鹵代氫的加成

3、得到:RCHCH 2COOHIXOIIRHC 二 CHCOH + HX2.鹵代酸的反應(yīng)a -鹵代酸及其衍生物中路原子在羰基的影響下，活性增強，容易與各種親核親 核試劑起反應(yīng)，生成a -取代羧酸。OIICICH2COR + NuOIINUCH2COR + CI-Nu- = HO - ,-CN , -NHR'§3.醇酸羧酸分子中飽和碳原子上有羥基的稱謂醇酸。一般根據(jù)其來源命名如：CH3CH(OH)COOH乳酸C6H5CH(OH)COOHHOOCH(OH)CH2COOH扁桃酸蘋果酸HOOCCH(OH)CH(OH)COOH酒石酸1. 醇酸的性質(zhì)和反應(yīng)：HOOCCH 2COH(COOH

4、)CH 2COOH檸檬酸醇酸分子中含有兩個或兩個以上的能參與氫鍵形成的官能團。它們一般能溶于水，疏水支鏈或碳環(huán)的存在則使水溶性降低。醇酸兼有醇和羧酸的反應(yīng)，羥基與羧基的相對位置不同，還產(chǎn)生一些特殊的 反應(yīng)：(1)脫水O-H2OO2CH3CHCOH-CH3CHCOHI-HQH3CHCO辛 OO 二 Cp”CHCH33,6-dimethyl-1,4-dioxa ne-2,5-dio ne如a-羥基所在的碳原子為叔碳原子，則在加熱時生成a, B-不飽和羧和銅的混合物:¥O -R1H2CC COH OhR2O,11RiHC二CCOH +OiiRlH2CC一 R2B -醇酸在加熱時容易脫水生成

5、不飽和羧:O11 ARHCH 2C-C-OH HOO11RHC 二 CH COH + H 2OY -醇酸極易脫水變?yōu)榄h(huán)狀的內(nèi)酯:OIIHOCH2CH2CH2COH OIICO + H2O丫 -內(nèi)酯為穩(wěn)定的中性化合物，但遇熱堿變?yōu)?丫 -醇酸鹽:OIICO + NaOH- +HOCH2CH2CH2CO2Na<2)與醛反應(yīng):a -和B -醇酸與醛一起加熱，都生成環(huán)狀化合物:ORChCOh + R'CHOIOHRHC - C Or 、O OCHIR'<3) a -和B -醇酸的降解:OIIRR'CCOHOHH0SO42 R C R + CO + H 2OO利用這個

6、反應(yīng),OIIRR'CCOHOHH2S°4，H2°, Rc_R' + HCO2HO可以從羧酸經(jīng)過a -溴代酸合成高級醛:OIIRCH 2COHPCl3,Br2OI'.1RCHCOH1BrOH2OH2SO42 RCHCOHRCHOOHOHOcoch（oh）ch 32. 醇酸的制法：(1) 一般法 醇酸可由二元醇的控制氧化或二元酸的還原得到:OHOCH2CH2OH HNO3,H2° H0CH2C0HHO2C(CH2)nCOOR 也HOCH2(CH2)nCOOR催化劑HCI,H2OC6H5CHCO2HOh(2)氰醇水解:C6H5CHO NaHSO&

7、amp;NaCNC6H5CHCNOhHOCH2CH2C1 NaCNHOCH2CH2CNH2OHPCH2CH2CO2H(3環(huán)氧酮的氧化：(1) NaOH,C 2H5OH(2) H 3O+OCH 3CH(CH 2)4COHOhO 丿"CH3 OCF3COOH§酚酸1.水楊酸水楊酸在工業(yè)上有苯酚鈉在加壓下與二氧化碳反應(yīng)，得到水楊酸鈉，酸化后生成水楊酸：O-Na +水楊酸為無色晶體，微溶于水，與鐵離子顯紅色，其酸性較強，可能是因為它的共軛堿能生成分子內(nèi)氫鍵，其酸性增強:溴化時,2H +OHOH乙酰水楊酸即阿匹斯林止痛藥）的制備:OK(1)CO2,_(3)出0+OH2.對羥基苯甲酸

8、對羥基苯甲酸在工業(yè)上由苯酚鉀在190200°C和加壓下與二氧化碳反應(yīng)得到:COOH對羥基苯甲酸在硝化時生成2, 4, 6-三硝基苯酚:OHCOOH+ HNO3NO2+ CO2§5醛酸和酮酸自學(xué)）§6. B -酮酸酯B -酮酸酯分子中羰基和酯基之間的亞甲基，受兩個吸電子基團的影響而有 很高的反應(yīng)活性，稱為活性亞甲基?；钚詠喖谆掀馃N化和?；磻?yīng)，從而轉(zhuǎn) 變?yōu)槎喾N類型的化合物，在有機合成上有重要用途。1.B -酮酸酯的合成1） Claisen 合成法:O2 CHgCOEt(1) NaOEt,EtOH(2) CH3CO2H,H2OO OIIIICH3CCH2COEt+

9、CH3CH2OHo OCH3CH2CCCOCH 2CH3CH3O(1)NaOEt,EtOHCH3CH2COCH2CH3' (2)CH3CO2H,H2O反應(yīng)歷程為:OCHgCoEt + CH3CH20-0IICH2C0Et+ CH3CH2OHO+ gCOEt0-0匚 H3CC-CH2COCH2CH3OCH2CH3O OCHsCcHzCoEt + Et0（2> Dieckmann縮合法：分子內(nèi)的酯縮合反應(yīng)00IIIIC_OCH2CH3CH3CH2O-COCH2CH3H2C CH2CO2CH2CH3H2C CHCO 2CH2CH3O'C OCH2CH3CH3CH2O-CHCOO

10、CH 2CH3POO夬CH3CH2OH2C CH -COOCH 2CH3_/COOCH 2CH3<3）酮和酯的縮合：有a -H的酮所產(chǎn)生的烯醇鹽可以同沒有a -H的酯縮合:OH200CH3CH2OCOCH2CH3 +(1)NaOH如用別的沒有a -H的酯和酮縮合，則得到3 -二酮:o01111c-och2ch3 + h3c-cOHCone-2§ 7乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯在合成中的應(yīng)用、乙酰乙酸乙酯1 乙酰乙酸乙脂的互變異構(gòu)現(xiàn)象:實驗事實： 乙酰乙酸乙酯與羰基試劑 <苯胺 羥氨等）反應(yīng)，說明含有羰基。 可與金屬鈉反應(yīng)放出氫氣，生成鈉鹽，說明分子中含有活性氫。 可使溴的四氯化

11、碳溶液褪色，說明分子中含有不飽和鍵。 與三氯化鐵呈紫色反應(yīng)，說明分子中具有烯醇式結(jié)構(gòu) .0 0CH3J_Ch2-C2h5n3C0IICH 一COCHg<L.K norr把乙酰乙酸乙酯冷到-780八、CHm£76 4%得到一種結(jié)晶形的化合物，熔點為-39 C，不和溴發(fā)生加成反應(yīng)，不和三氯化鐵發(fā)生顏色反應(yīng)，但有酮的加成反應(yīng) ，這個化合物是酮式。將乙酰乙酸乙酯與鈉生成的化合物在 -78C用稍不足量的鹽酸分解，將得到另一種結(jié)晶化合物，不和羰基試劑反應(yīng)，使溴 水褪色，這個化合物是烯醇式。Knorr證明了酮式或烯醇式在低溫時互變的速度 很慢。因此在低溫時，純的酮式或烯醇式可以保留一個時期。

12、另外，乙酰丙酮，因為氫原子的轉(zhuǎn)移，也存在著酮式和烯醇式的互變。0CH3-c直23-6%它們之所以能形成穩(wěn)定的烯醇型結(jié)構(gòu)，一方面是因為兩個羰基使亞甲基的氫特 別活化，容易轉(zhuǎn)移。另一方面是因為烯醇型可以通過分子內(nèi)氫鍵形成較穩(wěn)定的 六元環(huán)，使體系能量降低。事實上酮類也有這樣的互變異構(gòu)的傾向，但烯醇型不穩(wěn)定，平衡強烈的偏于酮 的一方。丙酮中僅含2.5 X0"4 %的烯醇型。2 乙酰乙酸乙酯在合成上的應(yīng)用：乙酰乙酸乙酯的亞甲基很活潑，可以被其他基團取代，另一方面乙酰乙酸乙酯 在不同的反應(yīng)條件下可以分解成酸或酮。因為以上特點，它成為有機合成的重 要試劑。?。?#39;H.CHg_U CH3 +

13、冷 CQ + CsbhOH CH3-CCH2-c_OC2H5（酸式分解）CH3CCH2COC2H5NaoH h+ . CH3uiOhh!ch3cch3 -COjf°H<H3COQK + CHgCOOK + C2H50HCH3COOK + CHsCOOK + C2H5 OH用稀堿時，OH 較少，它只與酯基作用生成？一羰基酸，?-羰基酸和丙二酸相似，對熱不穩(wěn)定，要脫羧成甲基酮。用濃堿時，0H 較多，他除了和酯基作用外，還和酮基作用，這樣使乙酰乙酸乙酯在酮基處破裂生成 兩分子羧酸鹽。因為酸式水解時往往伴隨著一些酮式水解，因此，合成羧酸最 好是丙二酸酯合成法，乙酰乙酸乙酯合成法主要用于

14、制甲基酮。a亞甲基的取代i.與鹵代烷CH3-Lh2-U5 NaCICzHy ch3CCOC2H5 Na+ 巴fo00IICH 3CCHCOC2H5做 KOH）酮式分II（稀 KOH）CHgCCHR甲基酮酸式分0IIRCHsCOH 取代乙酸第二個口氫也可以被取代CHRICIROHC-稀KOHCg也一濟KOHO1 II* CH3C-CHRR1RRCHCOH例:° 0ch_J-CH2-COC2H5CH3COCHCO2C,H5 Na 匹坦CHg OHOHHNaOHCHgCCH COj NsH2°II I0 CFhphHCICH3CCHiChtphA2 P4 一苯基酮具有止咳、袪痰的

15、作用(W1SH帑 VgHwfrfg©0 0-歸M氐這uosu 一 qoMC®EH工o0=00=0 AHo4.宜00101 XQO£00o工 5-0xo趣IslqK11e-LOHO£<7010工 fytoolgqlhoiolho55殳老。oR工甲=o舌o-o=ffEtOHaffRX9EtCNaCH3-C-CH2C00Et CH-C-CHCOOEtCH-C-CECTOEt *I-M'-EtOHNaKY ¥甲 I2 CHC-C-0OOEt CHs-c-c-ooocaHsI I-Na I CHkC-C-0OTEtu RII l稀KOH?P

16、 CHs-c-CH- CH-C- CH3R RR-CHOOOHR-CHCOOH、丙二酸二乙酯1制法:C1CH2COOH * NCCHaCOONaNaOH2丙二酸二乙酯在合成上的應(yīng)用:本身水解后生成丙其與乙酰乙酸乙酯類似，亞甲基上的氫可被醇鈉所取代, 二酸不穩(wěn)定，易于脫羧，這兩條件使丙二酸二乙酯在合成各種類型的羧酸中有 廣泛的應(yīng)用。<1>與RX反應(yīng)：CHMOaEth 空叮R-CH(C02Et)2些魴 R-CH-COON,空亠 R-CH- OOOH 二£2務(wù)底血COQH COONaCOOH*RX最好是伯鹵代物，用仲鹵代物時產(chǎn)量低，因為這里是負(fù)碳離子對鹵代物 進行親核取代反應(yīng)S

17、n2)乙酰乙酸乙酯制備長鏈酸，一般來說酸的產(chǎn)率是好的，但按成本計，丙二酸酯用于合成長鏈酸更為合算， 科學(xué)技術(shù)百科全書第8卷P323)2與a鹵代酸酯反應(yīng):CH/CDEth 空怪CH(C02Et)2C ICHECOOEt 嚴(yán)曲CHtCfeEr)214IaOH/fe20 CH2COOHCHHXOH ICOOHCIfeCOOHICHaCOOH<3>與a 2二鹵代物反應(yīng)：例1: 2mol丙二酸酯于1mola 2二鹵代物反應(yīng)時曲CH2-CHCC02Etl22 CH2(CO2Eth + BrfCHah-Br 2htU Qfe 、Cffe-CH(C®Et)2CO2Et 2Et01h 丁

18、/ C/Et 麗” VJcOsEtCO2EtOH/H2OrCOaHeo2H例2：等mol的丙二酸酯與a 2二鹵代物作用阿耐 /誠、zC02EtCH2(C®Et)2 + Br-(CH2h-Br ：EtO性 爲(wèi)'c/Et啦叫/CO£H ©HsO+ 、/-C02只用于三、四元環(huán)化合物的制備<4>Michacl 加成CH3QH=CH- CO2CH3 + CH2tCO2Eth嚴(yán)5 CH5- CH-CH2 - CO2H -C°2 CH2CO2HEt°Ma > CH3 - CH-CE2-CO2CH3CH(CO2Et)2<5&g

19、t;與水楊醛反應(yīng)0 ohZh2o1© H30+ -C02CHOOHCO2Et0 0+ CH2(CQ2Eth香豆素由perkin synthesis制得。CHOAC2OOHNaOAc(T產(chǎn)0Coumar in香豆素<6>丙二酸酯的鎂鹽與酰氯作用0MgOEtVC-C1 _乙醸X® OHZH2O,®H30+ -C-CH2COOH丙二酸二乙酯的?；Ｓ面V代替鉀、鈉，反應(yīng)在非質(zhì)子溶劑< 苯、乙醚）中溶于這些溶劑中。進行。這是因為乙醇鎂和活潑亞甲基化合物形成的鎂鹽都可<7>丙二酸酯鈉鹽與12作用2NaCH(CO2Et)212CH(C02Et)2

20、CHO2H-Na ICH(C02Eth -C02CH2CO2H總結(jié):CH3H2COOHRX,R-C-X, ClCHgCOOR'.' 訂）反應(yīng)，可得到相應(yīng)的丙酮取代物和乙酸取代物。三、C-烷基化和O-烷基化前面提到的乙酰乙酸乙酯烷基化反應(yīng)主要發(fā)生在碳上。實際上，無論簡單的羰 基化合物還是1, 3-二羰基化合物，在進行烷基化時，C-烷基化和0-烷基化都有可能H 0II_ C C _IRX»發(fā)生雙分子親核取代反應(yīng)Sn20(i)C 烷基化(ii)0烷基化若i)和ii)都是穩(wěn)定的，彼此不能互變，二者的產(chǎn)量比例取決于二者的反應(yīng) 速度，動力學(xué)控制。如果二者可以互變，產(chǎn)物比例取決于二

21、者的相對穩(wěn)定性， 穩(wěn)定性高的為主要產(chǎn)物，熱力學(xué)控制。影響C-烷基化和O-烷基化的幾個因素 動力學(xué)控制)：1.溶劑化效應(yīng) 溶劑和分子或離子通過靜電力而結(jié)合的作用稱為溶劑化效應(yīng))一個負(fù)離子的親核性在很大程度上決定與溶劑化作用程度，溶劑化程度 較低的親核體的活性比溶劑化程度較高的要強。質(zhì)子溶劑：鹵代烷進行烷基化時，在質(zhì)子溶劑中烷基化一般進入到碳上，C-烷基化為主要產(chǎn)物。如：在質(zhì)子溶劑中，乙酰乙酸乙酯的烷基化，主要發(fā)生在 碳上。ONCHC-OHCOEtC烷基化為主要產(chǎn)物這是因為烯醇負(fù)離子氧的電負(fù)性大于碳，使負(fù)電荷更多的集中在兩可離子的氧 上，使氧更容易與質(zhì)子溶劑生成氫鍵，從而使氧強烈的溶劑化，而降低了

22、氧的 親核性，從而不易發(fā)生0-烷基化。要使烷基化能進行，烯醇負(fù)離子在某種程度上必須擺脫周圍的溶劑化作用。而碳負(fù)離子溶劑化比較松散，容易被極化，因而，容易發(fā)生親核取代反 應(yīng)，或者說容易被親電試劑進攻。非質(zhì)子極性溶劑：如DMF、DMS0,HMPA（六甲基磷酰胺 都是非質(zhì)子極性溶劑，它們與醇不同，不易放出¥容易和正離子溶劑化C CHq不能十分有效的與負(fù)離子溶劑化、c出它不穩(wěn)定負(fù)離子C 出CH3在DMF中，它的氧負(fù)偶極可以更有效的和正離子發(fā)生溶劑化，而氮正偶極和負(fù) 離子的溶劑化很少或不能十分有效的進行。這是因為 N上的甲基起了一種遮蓋 作用，而分子另一頭氧上的電子密度很高，可以比較無阻礙的和

23、正離子溶劑化 。在這種溶劑中，乙酰乙酸乙制的鉀鹽中，氧負(fù)離子不被溶劑化，而帶正電荷 的金屬離子K+）發(fā)生強烈的溶劑化，其結(jié)果使乙酰乙酸乙酯鉀鹽中的帶負(fù)電 的氧暴露出來，成為反應(yīng)的活化中心，因而，能發(fā)生 0-烷基化反應(yīng)。onC4HgClDMF0II*CH5-C-CNCOOEtCH3-C=CM-C00C2KSOC4H94需酚的負(fù)離子也可以看作是一個烯醇負(fù)離子，與活潑的烴基化試劑反應(yīng)時溶劑的 效應(yīng)顯現(xiàn)的特別清楚。蠅一 ms。屛7%曲這是因為強質(zhì)子溶劑與酚負(fù)離子中的氧形成強的氫鍵，使氧溶劑化，從而降低 了氧的親核性。2烯醇離子的C和0端的親核性Sn2歷程的親核性是與可極化度有關(guān)的。親核試劑原子核外的電子云越容易極化變形，親核能力也越強。烯醇負(fù)離子的碳原子，電負(fù)性弱，比氧原子更容易極 化，因此我們可以預(yù)料，負(fù)碳離子的一段親核性較強。3.烯醇物中碳原子的位阻效應(yīng)烯醇物中碳原子的位阻效應(yīng)較大時，不容易發(fā)生 C-烷基化，容易發(fā)生0 烷基化反應(yīng)，特別在非質(zhì)子極性溶劑中是這樣。4烯醇式的含量 穩(wěn)定性）烯醇型含量較高的物質(zhì)，0-烷基化容易發(fā)生。如 伕酮酯，&二酮、酚等。7CH0 |0NaOH(CH3)2S04 勺"OCHs”片人血0H5烷基化試劑的活性0CH3當(dāng)烯醇負(fù)離子和很活潑的烷基化試劑 容易產(chǎn)生碳正離子）反應(yīng)時，如碘化烷、 氯甲基甲醚，鹵化芐等，得出產(chǎn)量很