有機(jī)化學(xué)-第11章-羧酸衍生物

1、第11章 羧酸衍生物 L = -X（-Cl、-Br） 酰鹵 -OCOR（-OCOAr）酸酐 -OR（-OAr） 酯 -NH2、-NHR、-NR2 酰胺 11-1L羧酸衍生物的命名酰鹵：?；?鹵素酸酐：羧酸名稱+酐乙酰氯a-溴丁酰溴苯甲酰氯順丁烯二酸酐乙丙酐（乙酸丙酸酐）醋酐（乙酸酐）11-2酯：羧酸名稱+醇名稱+酯酰胺：?；?胺(或某胺)苯甲酸乙酯丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰胺乙酰苯胺N, N-二甲基甲酰胺(DMF)1,6-己內(nèi)酰胺11-3羧酸衍生物的親核取代反應(yīng)11-4?；嫌H核取代反應(yīng)的通式水解反應(yīng)醇解反應(yīng)胺解反應(yīng)反應(yīng)類型 ?；系挠H核取代的一般機(jī)理?；系挠H核取代= 親核加成消除或11-

2、5 ?；系挠H核取代相對(duì)速度（相對(duì)反應(yīng)活性）兩方面原因：羰基的親電性不同（與加成步驟有關(guān)） 誘導(dǎo)效應(yīng)的影響 ： 電負(fù)性：Cl O N正電荷密度大對(duì)加成步驟有利11-6離去基團(tuán)的離去能力（與消除步驟有關(guān)）共軛較弱共軛較強(qiáng)（羰基性質(zhì)減弱） 共軛效應(yīng)的影響 ：11-7羧酸衍生物的水解反應(yīng)11-8 酰氯的水解易反應(yīng)（可直接與水反應(yīng)） 酸酐的水解較易反應(yīng)，H 或 OH催化更快11-9 酯的水解需 H或 OH催化，當(dāng)OH用量大于化學(xué)計(jì)量時(shí)，反應(yīng)完全。 酰胺的水解H+ or OH的用量須大于化學(xué)計(jì)量，要加熱。11-10(1) 酯的酸性水解機(jī)理（酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)，有兩種可能機(jī)理：酰氧斷鍵和烷氧斷鍵） 羧酸衍生

3、物的水解機(jī)理（以酯的水解為例）機(jī)理(i)11-11 這兩種機(jī)理分別適合于何種結(jié)構(gòu)的酯類？ 如何證明這兩種可能的機(jī)理？問題機(jī)理(ii)11-12 (2) 酯的堿性水解（皂化反應(yīng)）機(jī)理堿過量時(shí)，產(chǎn)物為羧酸鹽，反應(yīng)不可逆。11-13問題 完成反應(yīng)式 11-14問題 排列下列物質(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)的活性順序 （3）（4）（1）（2）（5）羧酸衍生物的醇解反應(yīng) 酰氯的醇解反應(yīng)優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)完全，產(chǎn)率高（堿吸收）合成上用于制備酯酯酯酰氯11-15 酸酐和酰鹵是常用的非常好的酰化試劑。?；磻?yīng)具有重要的生物學(xué)意義，有些藥物引入酰基后毒性降低，同時(shí)增大了藥物的脂溶性，提高了療效。11-16 酸酐的醇解反應(yīng)?；挠H核取代

4、反應(yīng) ?；噭；磻?yīng) 親核試劑酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng) 酯的醇解反應(yīng)（酯交換反應(yīng)） 反應(yīng)可逆 需 H 或 R”O(jiān)催化蒸除11-17酯交換反應(yīng)的應(yīng)用： 由低沸點(diǎn)醇的酯轉(zhuǎn)化為高沸點(diǎn)醇的酯 二酯化合物的選擇性水解 比酯的醇解還要難，需在濃酸或醇鈉條件下才能醇解為酯。 制備難合成的酯11-18 酰胺的醇解反應(yīng)羧酸衍生物的胺(氨)解反應(yīng) 酰氯的胺(氨)解 酸酐的胺(氨)解11-19由酰氯和酸酐制備酰胺優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)快，條件溫和，產(chǎn)率高 酯的胺(氨)解 酰胺的胺(氨)解條件：無水、過量胺胺的交換，合成上意義不大11-20 ?；磻?yīng)的意義 11-21 藥物改性撲熱息痛 保護(hù)氨基11-2211-23乙酰乙酸乙酯（一）乙酰乙

5、酸乙酯的制備Claisen（酯）縮合b-酮酸酯（1,3-二羰基類化合物） 其他常用堿： NaH, NaNH2, Ph3CNa, t-BuOK （弱親核性強(qiáng)堿） Claisen 縮合機(jī)理11-24交叉酯縮合（兩個(gè)不同酯之間的縮合）產(chǎn)物單一有合成意義合成上意義不大11-25無a氫有a氫11-26丙二酸酯1,3-二酯Dieckmann 縮合（分子內(nèi)酯縮合）11-27主要產(chǎn)物（二）乙酰乙酸乙酯的性質(zhì) 與HCN、飽和NaHSO3羰基試劑反應(yīng) 使溴水褪色 與FeCl3作用，顯紫紅色 與Na作用，放出H2烯醇的典型反應(yīng)甲基酮的典型反應(yīng)酮式-烯醇式互變異構(gòu)現(xiàn)象11-2811-29 互變異構(gòu)現(xiàn)象：同分異構(gòu)體之間

6、能以一定的比例平衡存在，并能相互轉(zhuǎn)化。 在低溫（-78）時(shí)，酮式和烯醇式異構(gòu)體互變的速度很慢，可以把二者分開。如將乙酰乙酸乙酯冷卻到-78時(shí)，得到熔點(diǎn)為-39的酮式異構(gòu)體。如果將乙酰乙酸乙酯和鈉作用的產(chǎn)物冷卻到-78，通入干燥的氯化氫，則得到液態(tài)的烯醇式異構(gòu)體。這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)也證實(shí)了乙酰乙酸乙酯存在酮式和烯醇式兩種異構(gòu)體。11-300.00015 %丙酮76 %2，4-戊二酮苯甲酰丙酮90 %11-31 一些羰基a位H酸性的比較b-雙羰基化合物（雙活化）a-氫酸性相對(duì)較強(qiáng)能形成比較穩(wěn)定的烯醇式結(jié)構(gòu)的條件： 化合物 pKa11-32 單羰基 雙羰基 用共振式解釋a-H的酸性兩個(gè)共振式，一個(gè)烯醇負(fù)離

7、子三個(gè)共振式，兩個(gè)烯醇負(fù)離子酮式結(jié)構(gòu)的亞甲基上連有兩個(gè)吸電子基團(tuán)，使其上的氫原子有一定的酸性；形成的烯醇式結(jié)構(gòu)中，共軛體系有所延伸，使體系內(nèi)能降低，穩(wěn)定性增加；烯醇式結(jié)構(gòu)可形成分子內(nèi)氫鍵，構(gòu)成六元環(huán),增強(qiáng)烯醇式的穩(wěn)定性。 11-33乙酰乙酸乙酯的分解11-35酮式分解酸式分解乙酰乙酸乙酯在合成上的應(yīng)用11-35-亞甲基的烴基化一級(jí)RX烴基化產(chǎn)物經(jīng)酮式分解得到一取代或二取代丙酮11-37烴基化產(chǎn)物經(jīng)酸式分解得到取代乙酸-亞甲基的?；??；a(chǎn)物經(jīng)酮式分解得到取代的1,3-二酮（酰基化丙酮） 尿素水解弱堿性與亞硝酸反應(yīng) 11-3811-39縮二脲(雙縮脲) 縮二脲的堿溶液中加入少量硫酸銅溶液，即

8、呈現(xiàn)紫色或紫紅色 縮二脲反應(yīng)鑒別兩個(gè)以上多肽、蛋白質(zhì)縮二脲的生成和縮二脲反應(yīng)11-40丙二酰脲巴比妥類藥物 pKa=3.98巴比妥酸丙二酰脲的形成和巴比妥類藥物11-41脂類 脂類是一類存在于生物體內(nèi)不溶于水而溶于非極性有機(jī)溶劑中并能被生物體利用的有機(jī)化合物。脂類油脂類脂：油脂肪磷脂、糖脂、甾族化合物、萜類生物體能量的重要來源；許多脂溶性生物活性物質(zhì)的良好溶劑；皮下脂肪可以保持體溫，臟器周圍的脂肪對(duì)內(nèi)臟具有保護(hù)作用；生物膜的構(gòu)件，對(duì)膜的生物功能起決定作用；生物體內(nèi)的激素，具有調(diào)節(jié)代謝、控制生長(zhǎng)發(fā)育的功能。11-42 油脂是 1 分子甘油與 3 分子高級(jí)脂肪酸所形成的酯，又稱三酰甘油(甘油三酯)

9、。天然油脂分子中的三個(gè)高級(jí)脂肪酸的?；?zhǔn)遣幌嗤?。油脂的組成、結(jié)構(gòu)和命名 油脂 油脂是油和脂肪的總稱。通常把在常溫下呈固態(tài)或半固態(tài)的油脂稱為脂肪，呈液態(tài)的稱為油。11-43俗名：月桂酸脂類中的脂肪酸 CH3(CH2)10COOHCH3(CH2)14COOH軟脂酸 脂肪酸 飽和脂肪酸 不飽和脂肪酸 單烯脂肪酸多烯脂肪酸 人體不能合成或合成不足，必須從食物中攝取的不飽和脂肪酸。例：亞油酸、-亞麻酸和花生四烯酸 。 必需脂肪酸表11-411-44脂類中脂肪酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 碳鏈特點(diǎn) 多為偶數(shù)碳的直鏈脂肪酸。以1220個(gè)碳原子常見。尤其以16個(gè)和18個(gè)為多。 雙鍵的位置和構(gòu)型多順式，非共軛，以一個(gè)亞甲基

10、間隔。 親水頭(-COOH)，親脂尾(-R)。脂肪酸構(gòu)型11-4511-46油脂的命名 “脂酰甘油”或“甘油脂酸酯”,用 、 和 或1、2、3標(biāo)明脂肪酸的位次。123-硬脂酰-軟脂酰-油酰甘油(甘油-硬脂酸-軟脂酸-油酸酯)11-47皂化反應(yīng)：油脂在堿性溶液中水解反應(yīng)油脂的水解 1g 油脂完全皂化所需 KOH的毫克數(shù)稱為皂化值。皂化值越大、油脂平均相對(duì)分子質(zhì)量越小。皂化值是衡量油脂質(zhì)量的指標(biāo)之一。油脂的化學(xué)性質(zhì)11-48加氫：不飽和脂肪酸飽和脂肪酸油脂肪“油脂的硬化”加碘：試劑氯化碘或溴化碘/冰醋酸 碘值：100 g 油脂所能吸收碘的克數(shù)。碘值越大，油脂不飽和程度越大。碘值是用于衡量油脂質(zhì)量的

11、又一個(gè)指標(biāo)。酸敗和氧化油脂在空氣中久放會(huì)發(fā)生變質(zhì)，產(chǎn)生難聞氣味的現(xiàn)象稱為酸敗。加成反應(yīng)11-49光、熱和潮濕空氣可加速油脂的酸?。?1-50酸值：中和 1g 油脂中游離脂肪酸所需 KOH 的毫克數(shù)稱為油脂的酸值。酸值意義：酸值越大，說明油脂中游離脂肪酸的含量越高，油脂酸敗程度越大。通常油脂酸值大于6.0 則不宜食用。皂化值、碘值和酸值是評(píng)價(jià)油脂的重要化學(xué)指標(biāo)，我國(guó)藥典對(duì)此有嚴(yán)格規(guī)定。 為防止油脂酸敗，油脂應(yīng)貯存于密閉容器中，放置在陰涼處。也可添加少量適當(dāng)?shù)目寡趸瘎?，如維生素E 等。 11-51磷脂 磷脂是含有磷酸二酯鍵結(jié)構(gòu)的脂類，廣泛存在于動(dòng)物的肝、腦、神經(jīng)細(xì)胞以及植物種子中。 根據(jù)與磷酸成酯

12、的醇的不同，磷脂可分為甘油磷脂和鞘磷脂兩種。 11-52甘油磷脂的組成和結(jié)構(gòu) 天然磷脂酸中，R1為飽和脂肪烴基，R2為不飽和脂肪烴基，C2是手性碳原子，磷脂酸有一對(duì)對(duì)映體，從自然界中得到的磷脂酸都屬于R 構(gòu)型。 甘油磷脂 磷脂酸HOGG甘油磷脂11-53重要的甘油磷脂-卵磷脂（磷脂酰膽堿） 卵磷脂膽堿 卵磷脂存在于腦組織、大豆等中，尤其在禽卵卵黃中的含量最為豐富。天然卵磷脂是幾種不同脂肪酸的磷脂酰膽堿的混合物。卵磷脂不溶于水及丙酮，易溶于乙醇、乙醚及氯仿中。11-54-腦磷脂（磷脂酰乙醇胺） 腦磷脂乙醇胺（膽胺） 腦磷脂通常與卵磷脂共存于腦等組織器官中，在蛋黃和大豆中也較豐富。腦磷脂易溶于乙醚，不溶于丙酮，難溶于冷乙醇。11-55 鞘磷脂又稱神經(jīng)磷脂，分子中不含甘油，而含鞘氨醇。鞘磷脂鞘氨醇神經(jīng)磷脂11-56 天然鞘磷脂分子中，鞘氨醇?xì)埢械奶继茧p鍵為反式構(gòu)型。 鞘磷脂是細(xì)胞膜的重要成份之一，大量存在于腦和神經(jīng)組織中。鞘磷脂不溶于乙醚及丙酮，而易溶于熱乙醇中。 磷脂分子中含有親水性的磷酸酯基頭和親脂性的脂肪酸或鞘氨醇長(zhǎng)鏈尾，是優(yōu)良的兩親性分子。所以甘油磷脂具有乳化性質(zhì)。11-57磷脂與細(xì)胞膜 磷脂的分子結(jié)構(gòu)具有親水和疏水兩部分，在水環(huán)境中能自發(fā)形成雙層結(jié)構(gòu)。極性的頭部與水分子之間存在靜電引力而面向水