大學(xué)有機(jī)化學(xué) 羧酸及其衍生物PPT課件

1、2022/2/6I 羧 酸一、命名carboxylic acid ane 變成 anoic acidHCOOHformic acidmethanoic acidCH3COOHacetic acidethanoic acidOOHpropynoic acidOHOOOH2-octenedioic acidOOHOHO2-butenedioic acid第1頁/共118頁2022/2/6COOHO2Np-nitrobenzoic acidOOH3-vinyl-4-hexynoic acidCOOHO4-oxocyclohexanecarboxylic acidCOOHCOOHphthalic ac

2、idCOOH3-phenyl propenoic acid3-phenyl-acrylic acid第2頁/共118頁2022/2/6二、化學(xué)性質(zhì)1、酸性羧酸及N原子上有H的酰胺由于可形成氫鍵而具有相對較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。通過比較酸性大小，可將非水溶性的羧酸和非溶于水的酚及醇加以區(qū)分：非水溶性羧酸溶于NaOH、NaHCO3水溶液；非水溶性酚溶于NaOH水溶液但不溶于NaHCO3水溶液；而非水溶性醇在NaOH、NaHCO3水溶液中皆不溶。CH3COOHCH3COOHH-bondH-bondCH3COHO+ H2OCH3COO+ H3O第3頁/共118頁2022/2/62、羧酸中羥基的取代反應(yīng) 1）

3、酸酐的生成 synthesis of acid anhydrides RCOOH + RCOCl+NRCOCROO+NH+Cl-RCOCROORCOO-Na+ + RCOClRCOOH2P2O5 RCOOCOR+ H2O第4頁/共118頁2022/2/6 在上述合成酸酐的反應(yīng)中，用到了酰氯，羧酸衍生物的羰基由于C原子具有一定的電正性，能夠發(fā)生親核加成-消除反應(yīng)即交換反應(yīng)，其反應(yīng)活性具有以下順序： 羧酸衍生物的親核加成-消除反應(yīng)機(jī)理可總結(jié)為： RCOClRCOOCRO RCOORRCONH2COLR+ NuHCONuH+LR-CONuHLR+-CONuR+ HL第5頁/共118頁2022/2/6

4、 適當(dāng)?shù)亩峒訜峥尚纬森h(huán)狀酸酐，特別是所成環(huán)為5元環(huán)或6元環(huán)： CH2CH2COOHCOOH300oCOOO+ H2OCCOOOHOH230oCO + H2OOOsuccinic acid succinic anhydride phthalic acid phthalic anhydride(100%)第6頁/共118頁2022/2/62）酰鹵的生成 preparation of carbonyl halides (especially chlorides) 由于酰氯是反應(yīng)活性最強(qiáng)的羧酸衍生物，需應(yīng)用特殊的試劑如PCl5、PCl3和SOCl2等RCOOH + SOCl2RCOCl + SO2

5、 + HCl3RCOOH + PCl33RCOCl RCOOH + PCl5RCOCl + H3PO3+ POCl3 + HCl第7頁/共118頁2022/2/6反應(yīng)機(jī)理以氯化亞砜為例：RCOOH +SOClClRCOOHSClClO+-RCOOHSOCl+Cl-RCClOOHSOCl+_RCOCl+OSOClHHCl + SO2第8頁/共118頁2022/2/6實(shí)例OCH3COH + SOCl280oCOCH3CCl+ SO2 +HCl(8090%)COHO+ PCl5CCl + POCl3 + HClO第9頁/共118頁2022/2/63）酯的生成 preparation of ester

6、s (at least 6 routes)酸催化酯化反應(yīng)-Fischer 酯化CH3COOH + CH3CH2OHHACH3COOC2H5 + H2OC6H5COOH + CH3OHHAC6H5COOCH3 + H2O第10頁/共118頁2022/2/6u酸催化酯化的反應(yīng)機(jī)理：CC6H5OOHCC6H5OOHHOHHH+HOCH3+-HOCH3C6H5COOOHHCH3H+C6H5COOOHCH3HH+CC6H5OCH3OH+HOH- H3O+ H3O+CC6H5OCH3O第11頁/共118頁2022/2/6 上述反應(yīng)的逆反應(yīng)即酸性條件下酯的水解。采用少量濃酸、過量的酸或醇、在可能的情況下及時(shí)

7、除去生成的水有利于酯化反應(yīng)；相反，過量的水、稀鹽酸或稀硫酸、回流有利于酯的酸性水解。 酯的酸性水解受空間位阻的影響很大。不管是在酸上還是醇上，只要在反應(yīng)點(diǎn)附近有大的基團(tuán)，都會(huì)顯著減小酯化和水解反應(yīng)速度。比如，叔醇的酸催化酯化反應(yīng)速度很慢以至于反而進(jìn)行消除反應(yīng)。當(dāng)然，叔醇用酰氯或酸酐可容易地實(shí)現(xiàn)酯化。第12頁/共118頁2022/2/6 Williamson方法OOHRNaOHRIOORR第13頁/共118頁2022/2/6 羧酸與carbene反應(yīng)OOHROOCH3RCH2N2+ N2第14頁/共118頁2022/2/64) 由羧酸和羧酸銨合成酰胺 羧酸與氨水形成銨鹽：RCOOHRCOO-NH

8、4+ NH3第15頁/共118頁2022/2/6由于羧酸根離子進(jìn)行親核加成-消除反應(yīng)的反應(yīng)活性很低，在水溶液中難以繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；但蒸出水后的鹽加熱脫水可形成酰胺（這種合成酰胺的方法不很合理，更好的方法是將羧酸轉(zhuǎn)化成酰氯再與氨、胺反應(yīng) ）RCONH2RCOO-NH4+(solid)heat+ H2O第16頁/共118頁2022/2/63、還原 reductionLiAlH4還原不影響雙鍵。甲酸為同系列中唯一有還原性的酸H3OLiAlH4RCH2OHCYROY=OH , Cl , OCOR , OR.CH3CH2CH2CHONaBH4H2ONaBH4H2OCH3CH2CH2CH2OHCH3CH2C

9、CH3OCH3CH2CHCH3OH(85%)(87%)第17頁/共118頁2022/2/64、烴基上的反應(yīng)1） -氫的反應(yīng)CH3COOH + Cl2h ClCH2COOHor Ph Cl2CHCOOHh Cl3CCOOHor Por PRCHCOOHXOHNH3CNRCHCOOHOHRCHCOOHNH2RCHCOOHCNH3ORCHCOOHCOOH第18頁/共118頁2022/2/62）芳香環(huán)的取代反應(yīng)COOHCOOHBr2 / FeBr3Br第19頁/共118頁2022/2/65、二元羧酸的受熱反應(yīng)HOOCCOOH HCOOH CO2+位有羰基的羧酸受熱易脫羧或鄰位連有強(qiáng)吸電基團(tuán)時(shí)，易脫羧H

10、OOCCH2COOHCCH2COOHCl3CCOOHCH3OCCH3CH3OCH3COOH + CO2+ CO2CHCl3 + CO2 第20頁/共118頁2022/2/6HOOCCOOH O + H2OOOHOOCCOOH O + H2OOOHOOCCOOHBa(OH)2 O+ CO2 + H2OHOOCCOOHBa(OH)2 O + CO2 + H2O第21頁/共118頁2022/2/6三 、羧酸結(jié)構(gòu)對酸性的影響 influence of molecular structure on acidity主要關(guān)注 位取代基給電子或吸電子效應(yīng)的影響、共軛效應(yīng)影響，有時(shí)還要考慮場效應(yīng)及氫鍵影響丙二酸

11、發(fā)生一級電離后，羧酸根負(fù)離子除對另一端羧基產(chǎn)生誘導(dǎo)效應(yīng)外，還有場效應(yīng)。兩種效應(yīng)均使羧基的質(zhì)子不易離去，故丙二酸的二級電離度大大減弱。吸電子誘導(dǎo)效應(yīng): NO2 CN F Cl Br I OCH3 OH C6H5 HC CHCHCH2CH2CCOHOOO場效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)第22頁/共118頁2022/2/6COOOHCOOOHCOOOH ClCl CHOOClHHClCOHOpKa 6.07pKa 5.69第23頁/共118頁2022/2/6四、制備（一）氧化法 1、烯烴的氧化 CH3CHCHCH3(1) KMnO4,OH-, H2O(2) H3O+heat(1) KMnO4,OH-, H2O(2)

12、H3O+heat2CH3COOHCH3CH2C=CH2CH3CH3CH2C=OCH3+ CO2 + H2ORCHCHR(1) O3(2) H2O2RCOOH + RCOOH第24頁/共118頁2022/2/62、醛和伯醇的氧化 RCHOKMnO4, OH-RCOO-H3O+RCOOHRCHOAg2O, OH-RCOO-H3O+RCOOHRCOH(1) Ag(NH3)2+, H2O(3) H3O+RCOOHRCH2OH + KMnO4OH-H2OheatRCOO-K+ + MnO2H3O+RCOOH第25頁/共118頁2022/2/6CH3(1) KMnO4, OH-, heat(2) H3O+

13、COOHbenzoic acid(100%)RC6H5(1) O3, CH3COOH(2) H2O2RCOOH3、烷基苯的氧化4、苯環(huán)的氧化第26頁/共118頁2022/2/6（二）氰醇和其它腈的水解 氰醇水解可得羧酸： NaCN與伯烴基鹵進(jìn)行取代反應(yīng)（如果是仲烴基或叔烴基則主要是消除反應(yīng)），經(jīng)水解成增加1個(gè)C的羧酸： OCCH3CH2CH3HCNCH3CH2COHCH3CNHClH2OheatCH3CH2COHCH3COOH95%H2SO4heatCH3CHCCOOHCH3 -hydroxy acid,unsaturated acidHOCH2CH2ClNaCN(80%)HOCH2CH2CN

14、(1) OH-, H2O(2) H3O+(7580%)HOCH2CH2COOHBrCH2CH2CH2BrNaCN(7780%)NCCH2CH2CH2CNH3O+HOOCCH2CH2CH2COOH第27頁/共118頁2022/2/6（三）格氏試劑法（四）丙二酸酯法1、單取代反應(yīng)最終可生成單取代乙酸： RX + MgEt2ORMgXCO2RCOOMgXH3O+RCOOHArX + MgEt2OArMgXCO2ArCOOMgXH3O+ArCOOHEtOOEtOO(1) NaOC2H5(2) BrEtOOEtOO(1) 50% KOH,reflux(2) dilute H2SO4, reflux (-

15、CO2) diethyl butylmalonate(80-90%)OHOhexanoic acid (75%)第28頁/共118頁2022/2/62 2、雙取代反應(yīng)最終生成雙取代乙酸：EtOOEtOO(1) NaOC2H5(2) IEtOOEtOO(1) KOC(CH3)3(2)IEtOOEtOO(1) OH-, H2O(2) H3O+HOOHOOHOOOOH180oC-CO2OHOdiethyl ethylmalonatediethyl ethylpropylmalonateethylpropylmalonic acid2-ethylpentanoic acid第29頁/共118頁2022

16、/2/63、丙二酸酯還可與二鹵代烴反應(yīng) 當(dāng)2mol丙二酸酯鈉與1mol二鹵代烴反應(yīng)形成四酯，經(jīng)水解和脫羧得到二酸： CH2I2 + 2Na+OEtOEtOO-EtOOEtEtOOEtO OOO(1) aq. HCl(2) evaporation, heatHOOHOO+ 2CO2 + 4EtOHglutaric acid(80% from tetraester)第30頁/共118頁2022/2/6 如果1mol丙二酸酯鈉與1mol二鹵代烴反應(yīng)，則首先得到鹵代烴基丙二酸酯，經(jīng)乙醇鈉進(jìn)一步處理，可發(fā)生分子內(nèi)烷基化反應(yīng)，能用于3元環(huán)、4元環(huán)、5元環(huán)和6元環(huán)的烷基羧酸合成： Na+OEtOEtOO-B

17、rBr+(-NaBr)EtOEtOBrOOC2H5ONaEtOEtOBrOO-OOOEtOEthydrolysis anddecarboxylationOOH第31頁/共118頁2022/2/6（五）碘仿反應(yīng)法 甲基酮的鹵代反應(yīng) ArCCH3O(1) X2/NaOH(2) H3O+ArCOOH + CHX3第32頁/共118頁2022/2/6（六）羰基化合物的縮合反應(yīng)1 Perkin Reaction 芳香醛和酸酐在相應(yīng)羧酸鹽存在下進(jìn)行親核加成，然后失去一分子羧酸，生成-芳基- ,-不飽和酸。ArCHO+(RCH2CO)2ORCH2COOKArCHCCOOHRRCH2COOH+反應(yīng)以反式產(chǎn)物為

18、主+ (CH3CO)2OCH3COONaOOCHCHCOOHCHO第33頁/共118頁2022/2/62Knoevenagel Condensation 醛在弱堿（胺、吡啶等）催化下與具有活潑亞甲基的化合物（如丙二酸、丙二酸酯等）的縮合反應(yīng)+CH2(COOC2H5)2CHO哌啶/吡啶 CHC(COOC2H5)2(1) OH /H2O(2) H / CHCHCOOHCH3(CH2)5CHO+CH2(COOH)2吡啶 CH3(CH2)5CHCHCOOH第34頁/共118頁2022/2/6酮可與氰乙酸酯反應(yīng)，再水解得不飽和酸CH3COCH3+CH2CNCOOC2H5CH3COONH4CH3CCH3C

19、CNCOOC2H5(1) OH /H2O(2) H / CH3CCHCOOHCH3第35頁/共118頁2022/2/6（七）其它方法CH33Cl2CCl3NaOHH2OCOONaHCOOH 第36頁/共118頁2022/2/6羧酸的衍生物一、命名 酰鹵 acyl halide ?；撬崦?“ic” 換 “yl” 酰胺 acid amide 將酸名去”-ic”換 “-amide” 酸酐 acid anhydride 去 acid 換上某酸的酐即可 酯 ester 將酸名去”-ic”換 “-ate” 除掉酸字，將醇置酸名前。第37頁/共118頁2022/2/6H3COClethanoyl chl

20、orideacetyl chlorideONH2benzoamideONN-methyl-N-ethyl benzoamideOOOphthalic anhydrideOOethyl ethanoateethyl acetateOH3COCH3benzyl 3-methylbutanoateOOOmethyl 4-acetylbenzoate第38頁/共118頁2022/2/6二、化學(xué)性質(zhì)酰氯、酸酐和酯由于分子中沒有酸性氫原子，因而分子間沒有締合作用，所以它們的沸點(diǎn)比相對分子質(zhì)量相近的羧酸要低得多。AORONuRRANuO+ Nu+ AA= OH , X , OR , RCOO ,NH2 ;

21、Nu= X ,OR , OH ,RCOO , NH3 .第39頁/共118頁2022/2/61、水解hydrolysisOClROOORROO RRONH2R+H OHOOHR+HClOOHROHRNH3(皂化)(HCl , NaOH)第40頁/共118頁2022/2/62醇解反應(yīng)OClROOORROORR+HClOOHROHROHROORRRCN第41頁/共118頁2022/2/63氨解反應(yīng)OClROOORROO RR+NH4ClOONH4ROHRONH2RNH2H第42頁/共118頁2022/2/64 與有機(jī)金屬化合物的反應(yīng)R MgXR LiRCOORCOROHRCOCl1.CO22.H2

22、O1.1.RCHO1.RCOROR COOHR CH2OHR CH2CH2OHR CR CRR CHR CRR CHROHOHROOO羧酸1 醇1 醇2 醇3 醇醛酮酮RMgXRMgXRMgXRCHOHRR CR COHRROHRR3 醇3 醇2 醇2.H3O2.H3O2.H3O2.H3O1.HCHO1. RCN2.H3O酮R CRORClOO(CH3)2CuLi第43頁/共118頁2022/2/65、還原反應(yīng)LiAlH4H3ORCH2OHCYROY=OH , Cl , OCOR , OR.RCNLiAlH4H3ORCH2NH2RCNNiRCH2NH2+H2120oC, 壓力LiAlH4H3O

23、RCH2NR2CNR2RO第44頁/共118頁2022/2/6LiAlHOC(CH3)33H3OCClH3COCHH3COAlHCH2CH(CH3)22COEtH3COH3OCClH3COCHH3COH2Pd/BaSO4二甲苯羅森孟德反應(yīng)CH3CHCHCH2COOC2H5Na + EtOHCH3CHCHCH2CH2OH鮑維特-勃朗克還原SnCl2/HClRCN(RCHNHHCl)2SnCl4H2ORCHO斯蒂芬反應(yīng)第45頁/共118頁2022/2/66 、酯縮合反應(yīng)(分子間和分子內(nèi)的Claisen縮合 )2CH3COC2H5NaOC2H5CH3CCHCOC2H5OOO-Na+ C2H5OHHC

24、lCH3CCH2COC2H5OOsodioacetoacetic ester(removed bydistillation)ethyl acetoacetate(76%)第46頁/共118頁2022/2/6分子間Claisen縮合的反應(yīng)機(jī)理：RCHCOC2H5OH+OC2H5-RCHCOC2H5O-RCHCOC2H5O-+ C2H5OHCOC2H5ORCH2+CHCOC2H5RO-RCH2CCHCOC2H5OC2H5ORO-+ C2H5O- RCH2CCHCOC2H5OORRCH2CCRCOC2H5OOHRCH2CCRCOC2H5OO-+ C2H5OHRCH2CCRCOC2H5OO-H3O+(

25、rapid)RCH2CCOHRCOOC2H5keto formenol form第47頁/共118頁2022/2/6分子內(nèi)Claisen縮合，又叫Dieckmann縮合 Dieckmann縮合反應(yīng)機(jī)理為： C2H5OC(CH2)4COC2H5OO(1) NaOC2H5(2) H3O+OCOC2H5Odiethyl hexanedioate(diethyl adipate)ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate(74-81%)OEtOCHOOEtH+ -OEtOEtOCHOOEt-EtOO-HOOEtOHOOEt+ -OEtOOOEt-+ EtOHHOH2+OOOE

26、t第48頁/共118頁2022/2/67、酰胺的特性 酰胺的酸堿性NHOONKOO+ KOHNHOONBrOO+ NaOH+Br2+ NaOH+Br2CNH2RONH2R霍夫曼降解或叫霍夫曼重排第49頁/共118頁2022/2/6Hofmann重排的機(jī)理 CRONHH-:OH.RCONH-+ H2OBrBrRCONHBr+ Br-RCONHBr-:OH.RCONBr-+ H2O(- Br-)RNCOamideN-bromo amidebase-promoted N-bromination of the amide occurs.N-bromo amideisocyanateBase remov

27、es a proton from the nitrogen to give a bromoamide anionThe R- group migrates to the nitrogenas a bromide ion departs. This producesan isocyanate.RNCO-:OH.RNCOOH-RNCOHO-HOHRNCOOHRNH2 + CO2 + OH-HCO3-isocyanatecarbamate ionamineThe isocyanate undergoes hydrolysis and decarboxylation to produce the am

28、ine.第50頁/共118頁2022/2/6酰胺的脫水后者在不能用CN-進(jìn)行鹵代烴取代反應(yīng)合成腈時(shí)很有意義SOCl2ONH2CH3H2OCH3CN RCONH2P4O10 or (CH3CO)2O heat (-H2O)RCN: + H3PO3 or CH3COOH 第51頁/共118頁2022/2/6四、制備1酰氯的制備 反應(yīng)機(jī)理如羧酸反應(yīng)部分RCOOH + SOCl2RCOCl + SO2 + HCl3RCOOH + PCl33RCOCl RCOOH + PCl5RCOCl + H3PO3+ POCl3 + HCl第52頁/共118頁2022/2/62、酸酐的合成 RCOOH + RCOC

29、l +NRCOCROO+NH+Cl-RCOCROORCOO-Na+ + RCOCl CH2CH2COOHCOOH300oCOOO+ H2OCCOOOHOH230oCO + H2OOOsuccinic acid succinic anhydride phthalic acid phthalic anhydride(100%)第53頁/共118頁2022/2/63、酯的合成（1）酸催化酯化反應(yīng)-Fischer 酯化（2） 酸與Carbene的反應(yīng) CH3COOH + CH3CH2OHHACH3COOC2H5 + H2OC6H5COOH + CH3OHHAC6H5COOCH3 + H2OC6H5CC

30、lO+ CH3CH2OH+NC6H5COCH2CH3 +ONH+Cl-(80%)（3） 由酰氯和醇的反應(yīng) OOHROOCH3RCH2N2+ N2第54頁/共118頁2022/2/6(4) 酸酐與醇的反應(yīng)(5) 酯交換 transesterificationCH3COCCH3 + C6H5CH2OHOOCH3COCH2C6H5 + CH3COOHOO + CH3CHCH2CH3OOOHCOOHCOOCHCH2CH3CH3(97%) RCORO+ROHHA, heatRCORO+ROHhigh boilingesterhigh boilingalcohol higher boilingesterl

31、ower boilingalcohol CH2CHCOCH3O+ CH3CH2CH2CH2OHHACH2CHCOCH2CH2CH2CH3 + CH3OHOmethyl acrylate butyl alcohol butyl acrylate methanol (94%) 第55頁/共118頁2022/2/6(6) 內(nèi)酯 在或C上有羥基的羧酸能夠進(jìn)行分子內(nèi)酸催化酯化形成-或-內(nèi)酯 RCHCH2CH2CH2COHOOHAHORHOOHH+OROOHHH+OROH+OHH+O + H3O+ + A-ROa -lactone第56頁/共118頁2022/2/6 內(nèi)酯與其它酯一樣可被堿性水溶液水解，但

32、酸化時(shí)，特別當(dāng)酸過量時(shí)，能夠自發(fā)重新形成-或-內(nèi)酯： 在自然界中存在很多內(nèi)酯，比如維生素C。像紅霉素(erythromycin)、 nonactin等抗生素都是有很大環(huán)的內(nèi)酯（稱為大環(huán)內(nèi)酯），但多數(shù)天然內(nèi)酯是-或-內(nèi)酯，即多數(shù)是為5元環(huán)或6元環(huán)。OOC6H5OH-/H2O HA, slight excessC6H5CHCH2CH2CO-OOH0oCHA, exactly one equivalentC6H5CHCH2CH2COHOOH第57頁/共118頁2022/2/64. 酰胺的合成 synthesis of amides 酰胺可由氨、胺與酰氯、酸酐、酯、羧酸和羧酸鹽等進(jìn)行親核加成-消除反應(yīng)

33、來合成，其中酰氯反應(yīng)活性最高、羧酸鹽反應(yīng)活性最低(1) 由酰氯合成酰胺 伯胺、仲胺和氨在室溫或低于室溫即可快速反應(yīng)形成高收率酰胺RCOCl:NHRRRCOClNHRR-+RCNORRH+Cl-:NHRRCRNORR + RRNH2+Cl-第58頁/共118頁2022/2/6叔胺也能與酰氯進(jìn)行親核加成-消除反應(yīng)，但形成的?；@離子在水或羥基溶劑存在時(shí)不穩(wěn)定（類似地，酰基吡啶鎓離子也有可能是在吡啶存在條件下酰氯反應(yīng)的中間體）：RCOCl+ R3NRCONR3Cl-+H2ORCOOH+ HNR3Cl-+第59頁/共118頁2022/2/6(2) 由酸酐合成酰胺 類似酰氯，酸酐與氨、伯胺和仲胺反應(yīng)生成

34、酰胺環(huán)酸酐與非環(huán)酸酐一樣進(jìn)行反應(yīng)，只是環(huán)酸酐同時(shí)形成酰胺和銨鹽，酸化則得到酰胺酸： RCOCROO+ 2RNHRRCNRRO+ RCOO-RRNH2+CCOOO+ 2NH3H2OwarmCCOONH2O-NH4+H3O+(-NH4+)CCOONH2OHphthalicanhydrideammoniumphthalamate(94%)phthalamicacid(81%)第60頁/共118頁2022/2/6所得酰胺酸受熱脫水成酰亞胺：CCOONH2OHphthalamic acid150160oCCCOONH + H2Ophthalimide(100%)第61頁/共118頁2022/2/6(3)

35、 由酯合成酰胺 酯與氨（稱為氨解）、伯胺和仲胺的反應(yīng)要比對應(yīng)酰氯和酸酐的反應(yīng)慢，但還是有合成意義：實(shí)例RCOOR+HNRRRCONRR+ ROHClCH2COOC2CH5+ NH3 (aq.)05oCClCH2CONH2+ C2H5OHethyl chloroacetatechloroacetamide(6287%)第62頁/共118頁2022/2/6(4) 由羧酸和羧酸銨合成酰胺 羧酸與氨水形成銨鹽：由于羧酸根離子進(jìn)行親核加成-消除反應(yīng)的反應(yīng)活性很低，在水溶液中難以繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)；但蒸出水后的鹽加熱脫水可形成酰胺（這種合成酰胺的方法不很合理，更好的方法是將羧酸轉(zhuǎn)化成酰氯再與氨、胺反應(yīng) ）RCO

36、OHRCOO-NH4+ NH3RCONH2RCOO-NH4+(solid)heat+ H2O第63頁/共118頁2022/2/6 酰胺在生化方面非常重要。氨基酸即通過酰胺連接成為蛋白質(zhì)，為此進(jìn)行了大量工作，以探索簡便和溫和的合成酰胺方法。二烷基碳二酰亞胺（R-N=C=N-R）如二異丙基碳二酰亞胺和二環(huán)己基碳二酰亞胺（dicyclohexylcarbodiimide, DCC）就是很好的酰胺合成試劑。二烷基碳二酰亞胺與羧酸反應(yīng)可活化羧酸?；挠H核加成-消除反應(yīng)從而促進(jìn)羧酸形成酰胺。第64頁/共118頁2022/2/6DCC促進(jìn)酰胺合成的機(jī)理：RCOOH+C6H11NCNC6H11COROHCNC

37、6H11NC6H11+-COROHCNC6H11NC6H11+-proton transferCOROCNC6H11NHC6H11reactive intermediateRNH2RCO-ONH2RCNHC6H11NC6H11+RCONHR+OCNHC6H11NHC6H11an amideN,N-dicyclohexylurea第65頁/共118頁2022/2/6(5) 腈在濃硫酸條件下水解(6) 內(nèi)酰胺 氨基酸分子內(nèi)縮合成為內(nèi)酰胺。-和-氨基酸經(jīng)常自發(fā)形成-和-內(nèi)酰胺；-內(nèi)酰胺反應(yīng)活性很高，在有親核試劑存在時(shí)其具有應(yīng)力的4元環(huán)就會(huì)發(fā)生開環(huán)。 RCN(1) concd. H2SO4(2) H2

38、ORCONH2NHOa -lactam-lactam-lactamNHOaNHOa第66頁/共118頁2022/2/6青霉素抗生素即具有-內(nèi)酰胺環(huán)：SNCOOHCH3CH3NORHOC6H5CH2R=Penicillin GR= C6H5CHCH3AmpicillinR= C6H5OCH2Penicillin V第67頁/共118頁2022/2/6u 表面上，青霉素是通過干擾細(xì)菌細(xì)胞壁的合成起作用的。一般認(rèn)為，青霉素與細(xì)菌細(xì)胞壁合成所需酶的氨基發(fā)生反應(yīng)，這一反應(yīng)包括-內(nèi)酰胺的開環(huán)和酶的?；篠NCOOHCH3CH3NORHOEEactive enzymea penicillinSNNHROCH

39、3CH3COOHEO-HNSCH3CH3COOHNOROHinactive enzymeinactive enzyme第68頁/共118頁2022/2/6(7) Beckman重排CNRROHHCNHRROC(R)CCH3C6H5HCH3N(E)OHH2SO4C(R)NHCH3C6H5HCH3CO構(gòu)型保持第69頁/共118頁2022/2/65. 腈的合成（1）CN-與甲基、伯烴基和空間位阻小的仲烴基鹵代物取代反應(yīng)（2）酰胺的脫水 (此方法在不能用CN-進(jìn)行鹵代烴取代反應(yīng)合成腈時(shí)很有意義 )CH3(CH2)6CH2Cl (in decane)R4N+Br-aqueous NaCN, 105oC,

40、less than 2hCH3(CH2)6CN95% yieldRCONH2P4O10 or (CH3CO)2O heat (-H2O)RCN: + H3PO3 or CH3COOH 第70頁/共118頁2022/2/6 碳酸的衍生物COCl2 + H2OCO2 + 2HClCOCl2ROHClCOORROHROCOORCOCl2+ 2NH3H2NCONH2 + 2HClH2NCNH2NH胍RCOHOH原酸OH 3C2H5ONa原甲酸三乙酯HCCl3+HC(OC2H5)3第71頁/共118頁2022/2/61、 碳酸衍生物(1) 碳酸酯與脲素 碳酰氯（光氣）能與醇進(jìn)行親核加成-消除反應(yīng)，生成碳

41、酸二酯，一般加入叔胺中和生成的氯化氫： 碳酰氯與氨反應(yīng)則生成尿素： CClClO+ 2CH3CH2OHCH3CH2OCOCH2CH3 + 2HClOcarbonyldichloridediethyl carbonateCClClO+ 4NH3H2NCNH2 + 2NH4ClOcarbonyldichlorideurea第72頁/共118頁2022/2/6穩(wěn)定性更高的液體雙光氣(氯甲酸三氯甲酯，diphosgene,oily liquid,m.p.-57, b.p. 128,第一次世界大戰(zhàn)中曾被用作毒劑 )固體三光氣二（三氯甲基）碳酸酯, bis(trichlormethyl)c，可用于替代劇毒

42、、被禁用的光氣和雙光氣ClCOCH3OClCOCCl3OClCClOCH3OH- HCl3 Cl2- 3HClCl3COCOCCl3O第73頁/共118頁2022/2/6（2）氯甲酸酯和氨基甲酸酯 用等摩爾的醇處理碳酰氯，能得到氯甲酸酯： 氯甲酸酯與氨、胺反應(yīng)可生成氨基甲酸酯： C6H5CH2OH + CClClOCC6H5CH2OClO+ HClbenzyl chloroformateCROClO+ RNH2ROCNHROOH-a carbamate(or urethane)第74頁/共118頁2022/2/6氯甲酸苯甲酯（氯甲酸芐酯）能與氨基反應(yīng)以保護(hù)氨基，所形成的基團(tuán)苯甲氧?；?benz

43、yloxycarbonyl, BOC)可在溫和條件下用氫氣/催化劑或在醋酸中冷的溴化氫脫保護(hù)： CC6H5CH2OClO+ H2NRCC6H5CH2ONHOROH-CC6H5CH2ONHORH2, PdHBr, CH3COOHRNH2 + CO2 + C6H5CH3RNH3 + CO2 + C6H5CH2Br+第75頁/共118頁2022/2/6氨基甲酸酯也可用醇和異氰酸酯(R-N=C=O)反應(yīng)來合成（氨基甲酸酯能以很好的晶型結(jié)晶，此性能可用于醇的鑒別），該反應(yīng)也是通過?；鵆的親核加成機(jī)制：ROH +C6H5NCOROCNHC6H5Ophenyl isocyanate第76頁/共118頁202

44、2/2/61-萘酚與異氰酸甲酯反應(yīng)可得到稱為西維因(Sevin)的殺蟲劑: 異氰酸甲酯是一種高毒性氣體，1984年在印度博帕爾(Bhopal, India)的生產(chǎn)廠發(fā)生異氰酸甲酯泄露，導(dǎo)致附近1800多居民喪生。 CH3NCO+OHOCCH3NHOmethyl isocyanate 1-naphthol Sevin 第77頁/共118頁2022/2/6 雖然氯甲酸酯、碳酸二酯、氨基甲酸酯穩(wěn)定，但氯甲酸、碳酸氫酯、氨基甲酸類似于碳酸，不穩(wěn)定，易于自發(fā)分解放出二氧化碳：CHOClOHCl + CO2CROOHOROH+ CO2CHONH2ONH3 + CO2chloroformic aciduns

45、tablean alkyl hydrogen carbonateunstablecarbamic acidunstable第78頁/共118頁2022/2/62、羧酸的脫羧反應(yīng) 羧酸失去CO2的反應(yīng)稱為脫羧反應(yīng)： 由于二氧化碳特殊的穩(wěn)定性，上述脫羧反應(yīng)應(yīng)該是放熱反應(yīng)，而實(shí)際上反應(yīng)進(jìn)行得很慢。但當(dāng)羧基的位有羰基時(shí)脫羧反應(yīng)很容易進(jìn)行： CROHOdecarboxylationRH + CO2CRCCH2OHOO100150oCCRCH3O+ CO2第79頁/共118頁2022/2/6這源于兩方面的原因。u在酸性條件下脫羧，通過6元環(huán)過渡態(tài)直接形成烯醇結(jié)構(gòu)，烯醇經(jīng)互變異構(gòu)成為甲基酮：u在堿性條件下脫

46、羧形成的陰離子可共振穩(wěn)定化：CRCH2OCOOH-CO2RCCH2OHCRCH3O -keto acidenolketoneRCOCH2COO-CO2RCOCH2-RCCH2O-HARCOCH3resonance-stabilizedanion第80頁/共118頁2022/2/6基于類似原因，丙二酸也很易發(fā)生脫羧：100150oCHOCCCOHRROOHCRRCOHO+ CO2第81頁/共118頁2022/2/6第10章 作業(yè)習(xí)題作業(yè)10.310.410.5第82頁/共118頁2022/2/610.8CH2CH2CCOOOCH3OCH3A (C4H6O4) CH2CH2COCOOB (C4H4

47、O3)H2SO4excess CH3OHCH2CH2CH2OHCH2OHC (C4H10O4)CH2CH2CCOOOHOHD (C4H10O2)LiAlH4excess CH3OH第83頁/共118頁2022/2/610.9a. 1H-NMR, CH3CH2CH2COOH除了不明顯的羧基H信號(hào)，有3組與烴基C相連的H,并發(fā)生裂分, CH3CH2COO CH3在4.0ppm附近出現(xiàn)甲氧基3個(gè)H的單峰；b. 1H-NMR, 丙酮只給出1組2個(gè)甲基6個(gè)H的單峰，而乙酸甲酯給出2組單峰；c. 1H-NMR, CH3CH2COCH2CH3給出2組發(fā)生裂分的信號(hào)， CH3CH2COO CH3除了出現(xiàn)2組裂

48、分的信號(hào)，在4.0ppm附近還出現(xiàn)甲氧基3個(gè)H的單峰；d. 1H-NMR, 丙酮只給出1組2個(gè)甲基6個(gè)H的單峰，而丙酸除了不明顯的羧基H信號(hào)，給出2組發(fā)生裂分的信號(hào)；10.10 注意在4.2ppm4.5ppm間裂分為3重峰的2個(gè)H屬于與O原子相連CH2的信號(hào)第84頁/共118頁2022/2/6習(xí)題 11.將下列化合物，按酸性從強(qiáng)到弱順序排列。FCH2COOHCH2CHCH2COOHNCCH2COOHClCH2COOH(CH3)2CHCH2COOH(A)(B)(C)(D)(E)HCCCOOHFCOOHCH3OCOOH(CH3)2NCOOHClCOOH(A)(B)(C)(D)(E)1)2)第85頁

49、/共118頁2022/2/63)4)CH3OCOOHO2NCOOHFCOOHClCOOHCCOOHN(A)(B)(C)(D)(E)NCCH2COOHO2NCH2COOHCH3CH2CH2COOHHCCCH2COOH(A)(B)(C)(D)第86頁/共118頁2022/2/6COOHCOOHCOOHCOOHNO2NO2NO2COOHCOOHCOOHClClCl5)(A) (B) (C) (D)(A) (B) (C) (D)6)COOH第87頁/共118頁2022/2/6COOHCOOHCOOHOHOHOHCOOH7)COOHCOOHCOOHOCH3OCH3OCH3COOHCOOHCOOHCH3C

50、H3CH3pKa 4.20 pKa 2.98 pKa 4.08 pKa 4.57pKa 3.91 pKa 4.27 pKa 4.38pKa 4.09 pKa 4.09 pKa 4.47第88頁/共118頁2022/2/62 將下列化合物，按 -H 酸性從強(qiáng)到弱順序排列1) CH3CH2CHO , CH3COCH3 , CH3CH2COCl , (CH3CO)2O , CH3CH2CO2CH3 , CH3CH2CO2H(1) (2) (3)(4) (5) (6),(1) (2)CH3CHCO2C2H5C2H5CH3CHCO2C2H5COCH3CH3CHCO2C2H5CO2C2H5CH3CH2CO

51、2C2H52)(3) (4)第89頁/共118頁2022/2/63合成1）由苯及環(huán)己酮合成6-苯基己酸 5) 由不超過兩個(gè)碳原子的化合物合成 N-正丁基異戊酰胺。CHCOOHCH3CH3(CH2)42）由苯及4個(gè)碳以下化合物合成CO3）由己二酸及苯甲腈合成由合成CH2COOH4)第90頁/共118頁2022/2/6CH3CHCH2CH3COCl6) 由乙醇合成COBrCl7）由環(huán)己酮和鄰氯苯甲酸通過格氏反應(yīng)合成第91頁/共118頁2022/2/6習(xí)題21.完成下列反應(yīng)(1)2CH3CCH=CH2OOO+t-BuOKTHF(2)ONaOH(CH3)2C=CHCCH=C(CH3)2OH3CH3CC

52、H3第92頁/共118頁2022/2/62.合成OCOOC2H5OCH3COOC2H5O+OCH3COOC2H5O第93頁/共118頁2022/2/63.從乙酰乙酸乙酯或丙二酸二乙酯出發(fā)合成下列化合物CH3(2) CH3COCH2CH2COOH(3) CH3CH2CH2COCH2COCH3(4) CH3COCH2CH2CH2BrCH3CH2CHCOOH(1)第94頁/共118頁2022/2/64.從環(huán)己醇出發(fā)合成下列化合物(1)(2)CH2C2H5OCH2C2H5OCOOC2H5第95頁/共118頁2022/2/6習(xí)題 1參考答案1.將下列化合物，按酸性從強(qiáng)到弱順序排列。FCH2COOHCH2

53、CHCH2COOHNCCH2COOHClCH2COOH(CH3)2CHCH2COOH(A)(B)(C)(D)(E)HCCCOOHFCOOHCH3OCOOH(CH3)2NCOOHClCOOH(A)(B)(C)(D)(E)1) C A D B E2) B E A C D第96頁/共118頁2022/2/6CH3OCOOHO2NCOOHFCOOHClCOOHCCOOHN(A)(B)(C)(D)(E)NCCH2COOHO2NCH2COOHCH3CH2CH2COOHHCCCH2COOH(A)(B)(C)(D)3) C D B A E4) B A D C第97頁/共118頁2022/2/6COOHCOOH

54、COOHCOOHNO2NO2NO2COOHCOOHCOOHClClCl5) B D C A(A) (B) (C) (D)(A) (B) (C) (D)pKa 4.20 pKa 2.18 pKa 3.46 pKa 3.44pKa 4.20 pKa 2.96 pKa 3.83 pKa 3.976) B C D ACOOH第98頁/共118頁2022/2/6COOHCOOHCOOHOHOHOHCOOH7)COOHCOOHCOOHOCH3OCH3OCH3COOHCOOHCOOHCH3CH3CH3pKa 4.20 pKa 2.98 pKa 4.08 pKa 4.57pKa 3.91 pKa 4.27 p

55、Ka 4.38pKa 4.09 pKa 4.09 pKa 4.47第99頁/共118頁2022/2/62 將下列化合物，按 -H 酸性從強(qiáng)到弱順序排列1) (3) (4) (1) (2) (5) (6)CH3CH2CHO , CH3COCH3 , CH3CH2COCl , (CH3CO)2O , CH3CH2CO2CH3 , CH3CH2CO2H(1) (2) (3)(4) (5) (6),(1) (2)CH3CHCO2C2H5C2H5CH3CHCO2C2H5COCH3CH3CHCO2C2H5CO2C2H5CH3CH2CO2C2H52) (2) (3) (4) (1)(3) (4)第100頁/

56、共118頁2022/2/63合成1）由苯及環(huán)己酮合成6-苯基己酸Br2FeBr3BrMg / Et2OMgBrOH2SO4 HOKMnO4, OH-H3O+COCH2CH2CH2CH2COOHZn-Hg, HClCH2CH2CH2CH2CH2COOH第101頁/共118頁2022/2/62）由苯及4個(gè)碳以下化合物合成CH3COClFeCl3CCH3OH2 / PdCH3CHOHH+ CH2CH過過氧氧酸酸Mg / Et2OO OCH3CH2CH2BrCH3CH2CH2MgBrCH3CH2CH2MgBrH+ CH3CH2CH2CH2CHOMgBrCH3CH2CH2CHCHH2 / PdCH3(C

57、H2)4CH3COClFeCl3CH3(CH2)4CHH2 / PdCH3(CH2)4CCH3OCOOHCH3CH3(CH2)4CHCH3ClCH3(CH2)4CHCH3OHSOCl2NaCNCH3(CH2)4CHCNCH3H+ / H2OCH3(CH2)4CHCOOHCH3第102頁/共118頁2022/2/63）由己二酸及苯甲腈合成COCOHOOC(CH2)4COOHSOCl2EtOHClC(CH2)4CClOOEtOC(CH2)4COEtOOEtONaONaOH / H2O H3O+O LiAlH4H3O+ HBrBrMg / Et2OBrMgCNCNMgBrH3O+COEtO第103頁

58、/共118頁2022/2/6由合成4)CH2COOHNBSBrCH2(COOEt)2CH3CH2ONaHCCOOEtCOOEtBrCCOHHOOOCCOEtEtOOONaOH / H2O H3O+ CH2COOH第104頁/共118頁2022/2/65) 由不超過兩個(gè)碳原子的化合物合成 N-正丁基異戊酰胺。CH3CH2BrMg / Et2OOCH3CH2CH2CH2OMgH3O+CH3CH2CH2CH2OHHBrCH3CH2CH2CH2BrNH3CH3CH2CH2CH2NH2HCCHNH4Cl-CuClH2CCHCCHHgSO4 / H2SO4H2OH2CCHCCH3O(CH3)2CuLiCl2H2O, HOAcCH3CH2CH2CCH3OCH3CH2CHCClCH3ONaOHCH3CHCHCCH3O(CH3)2CuLiCH3CHCH2CH3CCH3OCH3CHCH2CH3CONaOCH3CHCH2CH3CClONaOH, I2CH3CHCH2CH3CNHCH