有機(jī)化學(xué)第十三章羧酸衍生物課件

第十二章

羧酸衍生物

11/17/2022第十二章羧酸衍生物11/10/20221教學(xué)要求1、掌握酰鹵、酸酐、酯、酰胺的化學(xué)性質(zhì)及相互間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2、熟悉酯縮合反應(yīng)，霍夫曼降級(jí)反應(yīng)等重要人名反應(yīng)。

3、熟悉酯的水解反應(yīng)歷程。

4、掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有機(jī)合成上的應(yīng)用。

5、了解油脂的組成和性質(zhì)；合成表面活性劑的類型及去污原理。

11/17/2022教學(xué)要求1、掌握酰鹵、酸酐、酯、酰胺的化學(xué)性質(zhì)及相互間的轉(zhuǎn)化2教學(xué)內(nèi)容

羧酸衍生物是羧酸分子中的羥基被取代后的產(chǎn)物，重要的羧酸衍生物有以下四種類型：酰鹵，酸酐，酯，酰胺。

§13-1羧酸衍生物的分類、結(jié)構(gòu)和命名

一、類型（分類）1、酰鹵：RCOX（X=Cl、Br、I）羧酸中的羥基被鹵素原子取代的化合物叫做羧酸衍生物。它們分別叫做酰氯、酰溴、酰碘

2、酸酐：（RCO）2O

，它分為混酐、單酐。

11/17/2022教學(xué)內(nèi)容羧酸衍生物是羧酸分子中的羥基被取代后的產(chǎn)物33、酯：RCOOR’，其中R、R’可以相同、也可以不同。

4、酰胺：RCONH2

、RCONHR、RCONR2

二、羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)

羧酸衍生物在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)是都含有酰基，?；c其所連的基團(tuán)都能形成P-π共軛體系。

11/17/20223、酯：RCOOR’，其中R、R’可以相同、也可以不4三、命名

1、酰鹵的命名：

把相應(yīng)的羧酸名稱的酸字改為“酰鹵”二字。例如：

2、酸酐的命名：在相應(yīng)的羧酸名稱后加“酐”字。例如：

乙酸酐乙酸丙酸酐鄰苯二甲酸酐苯甲酸酐11/17/2022三、命名1、酰鹵的命名：把相應(yīng)的羧酸名稱的酸字改53、酯的命名：根據(jù)羧酸和醇的名稱命名為某酸某酯。例如：

但對(duì)多元醇酯的命名，一般稱為某醇某酸酯。例如：

11/17/20223、酯的命名：根據(jù)羧酸和醇的名稱命名為某酸某酯。例如64、酰胺的命名：將相應(yīng)羧酸名稱中的酸字改為酰胺二字。例如

但對(duì)于取代酰胺，即在N原子上有取代基的酰胺，在名稱前標(biāo)明取代基。例如11/17/20224、酰胺的命名：將相應(yīng)羧酸名稱中的酸字改為酰胺二字。7§13-2羧酸衍生物的化學(xué)性質(zhì)

羧酸衍生物中含有羰基，因此其化學(xué)性質(zhì)比較活潑，可以發(fā)生加成-消除反應(yīng)：

一、羧酸衍生物的水解

11/17/2022§13-2羧酸衍生物的化學(xué)性質(zhì)羧酸衍生物中8注意：

A、水解產(chǎn)物均為羧酸，這是制備羧酸的方法B、水解的難易程度：RCOCl>(RCO)2O>RCOOR’>RCONH2C、反應(yīng)條件：酰鹵/常溫；酸酐/加熱；酯和酰胺/在加熱，加酸或加堿催化下進(jìn)行。11/17/2022注意：A、水解產(chǎn)物均為羧酸，這是制備羧酸的方法B、水解9酯在酸催化下進(jìn)行的水解為可逆水解：

酯在堿催化下進(jìn)行的水解為不可逆水解：

因此，在堿性下水解反應(yīng)更為徹底，其堿性水解稱為皂化，即為工業(yè)上制造肥皂的原理。

11/17/2022酯在酸催化下進(jìn)行的水解為可逆水解：酯在堿催化下10酰胺在酸催化下進(jìn)行的水解：酰胺在堿性催化下進(jìn)行的水解：

11/17/2022酰胺在酸催化下進(jìn)行的水解：酰胺在堿性催化下進(jìn)11二、衍生物的醇解

注意：

A、醇解產(chǎn)物為酯，特別是芳香醇酯。其它方法制備芳香醇酯較困難,可用該方法制備。例如，苯甲酰氯與苯酚在吡啶催化下的反應(yīng)：11/17/2022二、衍生物的醇解注意：A、醇解產(chǎn)物為酯，特別是12B、利用酯的醇解即酯交換反應(yīng)，可以制備高級(jí)醇。例如

C、醇解的難易程度：RCOCl>(RCO)2O>RCOOR’>RCONH211/17/2022B、利用酯的醇解即酯交換反應(yīng)，可以制備高級(jí)醇。例如13D、醇解的條件：酰鹵、酸酐在常溫下進(jìn)行；酯在酸或堿催化下；酰胺在酸、堿催化下且醇過(guò)量。

三、衍生物氨解注意：

11/17/2022D、醇解的條件：三、衍生物氨解注意：14A、氨解產(chǎn)物是酰胺。B、氨解的難易程度RCOCl>(RCO)2O>RCOOR’>RCONH2C、酰胺自身不氨解。

從衍生物水解、醇解、氨解的活性看，水解>醇解>氨解。羧酸及其衍生物之間可以相互轉(zhuǎn)化。四、衍生物與RMgX作用

11/17/2022A、氨解產(chǎn)物是酰胺。B、氨解的難易程度151、酰鹵與RMgX作用

酰氯與格氏試劑作用可以得到酮或叔醇。反應(yīng)可停留在酮的一步，但產(chǎn)率不高。

11/17/20221、酰鹵與RMgX作用酰氯與格氏試劑作用16由于酰鹵活性大于酮的活性，因此通過(guò)控制RMgX的用量可以制備酮和醇。只有當(dāng)酰鹵與格氏試劑作用完之后，多余的格氏試劑才與酮作用。所以書寫反應(yīng)時(shí)請(qǐng)注意格氏試劑是否過(guò)量。例如：11/17/2022由于酰鹵活性大于酮的活性，因此通過(guò)控制RMgX的17

從產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)看，得到結(jié)構(gòu)較為對(duì)稱的叔醇。若使用HCOCl為原料，得到結(jié)構(gòu)對(duì)稱的仲醇。2、酯與RMgX作用

酯與格氏試劑反應(yīng)生成酮，由于格氏試劑對(duì)酮的反應(yīng)比酯還快，反應(yīng)很難停留在酮的階段，故產(chǎn)物是第三醇。11/17/2022從產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)看，得到結(jié)構(gòu)較為對(duì)稱的叔醇。若使用18從產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)看，格氏試劑與酯作用是合成具有兩個(gè)相同烴基的叔醇的最有效方法。例如：11/17/2022從產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)看，格氏試劑與酯作用是合成具有兩19當(dāng)使用HCOOR與RMgX作用，可以制備結(jié)構(gòu)對(duì)稱的仲醇。例如具有位阻的酯可以停留在酮的階段。例如：3、酸酐與RMgX作用：與酰鹵相似。

4、酰胺與RMgX作用：由于NH2中有活潑氫，不能與RMgX作用。11/17/2022當(dāng)使用HCOOR與RMgX作用，可以制備結(jié)構(gòu)對(duì)稱20五、羧酸衍生物的還原羧酸衍生物的還原比羧酸更容易，還原的方法較多，下面分別討論。1、酰鹵的還原11/17/2022五、羧酸衍生物的還原羧酸衍生物的還原比羧酸212、酯的還原

酯比羧酸易還原，可用多種方法（催化氫化、LiAlH4、Na+C2H5OH等還原劑）還原。還原產(chǎn)物為兩分子醇。

在未使用LiAlH4作還原劑之前，酯的還原使用Na/C2H5OH，其還原結(jié)果是：羧酸部分為伯醇，醇部分保留不變。

11/17/20222、酯的還原酯比羧酸易還原，可用多種方法（催化22LiAlH4

是酯還原成伯醇的通用試劑。

11/17/2022LiAlH4是酯還原成伯醇的通用試劑。11/1023酯在金屬（一般為鈉）和非質(zhì)子溶劑中發(fā)生醇酮縮合，生成酮醇。這是用二元酸酯合成大環(huán)化合物很好的方法。

11/17/2022酯在金屬（一般為鈉）和非質(zhì)子溶劑中發(fā)生醇酮縮243、酸酐的還原

酸酐的活性不如酰鹵，但酸酐可以被LiAlH4

、NaBH4還原成醇。

4、酰胺的還原

酰胺在LiAlH4

作用下還原成伯胺。

11/17/20223、酸酐的還原酸酐的活性不如酰鹵，但酸酐可25NaBH4不能還原酰胺。羧酸及其衍生物的還原由易到難的順序?yàn)椋乎｛u>酸酐>酯>酰胺>羧酸。

§12-3酰胺和酯的特殊反應(yīng)

一、酰胺的特殊反應(yīng)

由于酰胺N原子上有活潑的H原子，因此酰胺具有特殊的化學(xué)性質(zhì)。

11/17/2022NaBH4不能還原酰胺。羧酸及其衍生物的還原由易261、酸性：酰胺N原子上的H原子具有酸性，因氮原子上的未共用電子對(duì)與碳氧雙鍵形成P-π共軛

Pka=15。鄰苯二甲酰胺N原子上的H原子的酸性更強(qiáng)，Pka=8.3。

11/17/20221、酸性：酰胺N原子上的H原子具有酸性，因氮原27蓋布瑞爾法，制備伯胺的有效方法。2、脫水反應(yīng)：酰胺既可以水解成酸、又可以脫水成氰。常用的脫水劑為P2O5、POCl3、SOCl2、酸酐等。酰胺與銨鹽和睛的關(guān)系如下：

從羧酸制備同碳數(shù)的腈。例如：

11/17/2022蓋布瑞爾法，制備伯胺的有效方法。2283、霍夫曼（Hofmann）降解反應(yīng)

Hofmann等人發(fā)現(xiàn)酰胺與次鹵酸鈉溶液

NaOX(X=ClBr)作用可以得到少一個(gè)碳原子的伯胺。其通式為：

11/17/20223、霍夫曼（Hofmann）降解反應(yīng)29注意：

A、發(fā)生霍夫曼（Hofmann）降解反應(yīng)的酰胺必須是一級(jí)酰胺。即所用酰胺必須是N原子上無(wú)取代基的酰胺，RCONHR、RCONR’2不能發(fā)生霍夫曼（Hofmann）降解反應(yīng)。

B、霍夫曼（Hofmann）降解反應(yīng)是從羧酸制備少一個(gè)碳原子的伯胺的好方法。例如

11/17/2022注意：A、發(fā)生霍夫曼（Hofmann）降解反30二、酯的特殊反應(yīng)-----酯縮合反應(yīng)

1、酯縮合反應(yīng)的概念

在某些強(qiáng)堿性試劑如醇鈉作用下，一分子酯的α-H與另一分子酯作用失去一分子醇，生成β-酮基酯（β-羰基酯）的反應(yīng)稱為酯縮合反應(yīng)。

11/17/2022二、酯的特殊反應(yīng)-----酯縮合反應(yīng)1、酯縮312、實(shí)例：

由乙酸乙酯在醇鈉或鈉作用下所發(fā)生的酯縮合反應(yīng)生成乙酰乙酸乙酯的反應(yīng)稱為克萊森縮合（Claisen縮合），克萊森縮合具有特定的含義。

11/17/20222、實(shí)例：由乙酸乙酯在醇鈉或鈉作用下所發(fā)生的323、歷程：以克萊森縮合的反應(yīng)歷程為例，酯縮合反應(yīng)的歷程與羥醛縮合歷程相似。

11/17/20223、歷程：以克萊森縮合的反應(yīng)歷程為例，酯縮合反應(yīng)的歷程與羥醛33從歷程看，克萊森縮合的每一步都是可逆，且產(chǎn)物乙酰乙酸乙酯的酸性Pka=11，大于乙醇的酸性Pka=17，這樣C2H5O—可以?shī)Z取乙酰乙酸乙酯中亞甲基上的α-H，使平衡向乙酰乙酸乙酯鈉鹽方向進(jìn)行。11/17/2022從歷程看，克萊森縮合的每一步都是可逆，且產(chǎn)物乙344、反應(yīng)類型：任何具有α-H的酯都可以發(fā)生酯縮合反應(yīng)，其類型有：

（1）同一種具有α-H的酯之間的縮合反應(yīng)：

（2）兩種具有α-H的酯之間的縮合反應(yīng)：四種產(chǎn)物，除了自身縮合的產(chǎn)物外，還有交叉縮合產(chǎn)物。11/17/20224、反應(yīng)類型：任何具有α-H的酯都可以發(fā)生酯縮合反應(yīng)35（3）一種有α-H的酯與一種無(wú)α-H的酯之間的縮合反應(yīng)：兩種產(chǎn)物。例如。乙酸乙酯與苯甲酸酯、甲酸酯、草酸酯（COOR)211/17/2022（3）一種有α-H的酯與一種無(wú)α-H的酯之間的縮合反應(yīng)365、酯縮合反應(yīng)的底物：凡能提供α-H的給予體。除酯自身以外，具有α-H的一般酮、腈、硝基化合物等都可以作為給予體。例如

11/17/20225、酯縮合反應(yīng)的底物：凡能提供α-H的給予體。除酯自37對(duì)于二元羧酸酯，當(dāng)兩個(gè)酯基的位置恰當(dāng)，很容易發(fā)生分子內(nèi)酯縮合成五、六員環(huán)。這種分子內(nèi)的酯縮合反應(yīng)稱為狄克曼縮合反應(yīng)（Dieckmaann縮合），例如：11/17/2022對(duì)于二元羧酸酯，當(dāng)兩個(gè)酯基的位置恰當(dāng)，很容38縮合產(chǎn)物經(jīng)酸性水解生成β-羰基酸，β-羰基酸受熱易脫羧，最后產(chǎn)物是環(huán)酮。11/17/2022縮合產(chǎn)物經(jīng)酸性水解生成β-羰基酸，β-羰基酸受熱39通過(guò)狄克曼縮合反應(yīng)（Dieckmaann縮合），合成環(huán)狀化合物，這與二酮的縮合反應(yīng)相似。狄克曼（Dieckmann）反應(yīng)是合成五元和六元碳環(huán)的重要方法。

§13-4

乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有機(jī)合成上的應(yīng)用一、乙酰乙酸乙酯在合成上的應(yīng)用

1、乙酰乙酸乙酯的制備

11/17/2022通過(guò)狄克曼縮合反應(yīng)（Dieckmaann縮合402、互變異構(gòu)現(xiàn)象

11/17/20222、互變異構(gòu)現(xiàn)象11/10/202241通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，乙酰乙酸乙酯的互變異構(gòu)的存在：A、乙酰乙酸乙酯可以與羰基試劑如苯肼、羥胺、飽和亞硫酸氫鈉、HCN等加成，說(shuō)明分子中有羰基。

B、與金屬鈉作用有氫氣，生成鈉鹽，說(shuō)明有活潑氫（可能是-OH）。

C、能使溴的四氯化碳溶液褪色，說(shuō)明分子中可能有碳碳雙鍵。

D、與三氯化鐵溶液顯紫色，說(shuō)明具有烯醇結(jié)構(gòu)。

上述A、B、C三種現(xiàn)象，不能用酮式結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋

11/17/2022通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，乙酰乙酸乙酯42生成的烯醇式穩(wěn)定的原因：A、形成共軛體系，降低了體系的內(nèi)能。

B、烯醇結(jié)構(gòu)可形成分子內(nèi)氫鍵（形成較穩(wěn)定的六元環(huán)體系）

11/17/2022生成的烯醇式穩(wěn)定的原因：A、形成共軛體系，433、在合成上的應(yīng)用

乙酰乙酸乙酯的亞甲基很活潑，可以被各種基團(tuán)取代生成各種產(chǎn)物。乙酰乙酸乙酯在不同的條件下，可以分解成酮或羧酸。因此在合成上乙酰乙酸乙酯是一種重要的試劑，用于酮類、羧酸類化合物的合成。

A、亞甲基的酸性乙酰乙酸乙酯的α-C原子上由于受到兩個(gè)吸電子基（羰基和酯基）的作用，α-H很活潑，具有一定的酸性，易與金屬鈉、乙醇鈉作用形成鈉鹽。

11/17/20223、在合成上的應(yīng)用乙酰乙酸乙酯的亞甲基很活潑，可以44B、鈉鹽的烷基化和?；?/p>

乙酰乙酸乙酯的鈉鹽與鹵代烴、酰鹵反應(yīng)，生成烴基和?；〈囊阴Ｒ宜嵋阴ァ?/p>

11/17/2022B、鈉鹽的烷基化和酰基化乙酰乙酸乙酯的鈉鹽與鹵45C、酮式分解和酸式分解

a、酮式分解：在稀堿作用下，乙酰乙酸乙酯經(jīng)皂化、酸化、加熱脫羧三步反應(yīng)生成酮的反應(yīng)。例如：11/17/2022C、酮式分解和酸式分解a、酮式分解：在稀46b、酸式分解：在濃堿作用下，乙酰乙酸乙酯經(jīng)加熱脫酰基、水解、酸化成羧酸。11/17/2022b、酸式分解：在濃堿作用下，乙酰乙酸乙酯經(jīng)加4711/17/202211/10/202248乙酰乙酸乙酯的分解條件不同（濃堿、稀堿）得到的主要產(chǎn)物不同。但在酸式分解中往往伴隨酮式分解。因此乙酰乙酸乙酯在合成上主要用于酮類化合物的合成。

D、乙酰乙酸乙酯在有機(jī)合成上的應(yīng)用

由于乙酰乙酸乙酯的上述性質(zhì)，可以通過(guò)亞甲基上的取代，引入各種不同的基團(tuán)，再經(jīng)酮式分解或酸式分解，就可以得到不同結(jié)構(gòu)的酮或酸。

11/17/2022乙酰乙酸乙酯的分解條件不同（濃堿、稀堿）得到的主要產(chǎn)4911/17/202211/10/202250注意：

A、在鹵代烴中R、R’可以相同或不同，當(dāng)R、R’為烴基時(shí)，其產(chǎn)物為甲基酮或一元羧酸。由于R、R’的結(jié)構(gòu)可以任選，因此可以合成各種結(jié)構(gòu)的酮或羧酸。當(dāng)然，R最好用1°，2°產(chǎn)量低，不能用3°和乙烯式鹵代烴。

B、二次引入時(shí)，第二次引入的R′要比R活潑。C、當(dāng)親核試劑為酰鹵RCOX，其產(chǎn)物為1，3-二酮或β-酮酸。例如：

11/17/2022注意：B、二次引入時(shí)，第二次引入的R′要比R51D、當(dāng)親核試劑為α-鹵代酮RCOCH2X，其產(chǎn)物為1，4-二酮或γ-酮酸。例如：11/17/2022D、當(dāng)親核試劑為α-鹵代酮RCOCH2X，其產(chǎn)物為152E、當(dāng)親核試劑為鹵代酸酯

X(CH2)nCOOC2H5，其產(chǎn)物為酮酸或二元羧酸。例如：

11/17/2022E、當(dāng)親核試劑為鹵代酸酯11/10/202253從上述反應(yīng)看，如果以乙酰乙酸乙酯為原料，通過(guò)選擇不同的親核試劑，再通過(guò)酮式或酸式分解，可以合成不同的化合物。因此，乙酰乙酸乙酯在合成上具有廣泛的用途。例如:11/17/2022從上述反應(yīng)看，如果以乙酰乙酸乙酯為原料，通過(guò)選擇54說(shuō)明：乙酰乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解制取酮，酸式分解制酸很少，制酸一般用丙二酸二乙酯合成法。

11/17/2022說(shuō)明：乙酰乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解制取酮，酸式55

二、丙二酸二乙酯

1、丙二酸二乙酯的合成

由于丙二酸二乙酯的亞甲基受兩個(gè)酯基的影響，兩個(gè)亞甲基H非?；顫姡芘c醇鈉作用生成鈉鹽，再與各種親核試劑作用生成取代丙二酸二乙酯，后者水解成二酸等各種化合物。2、合成上的應(yīng)用

11/17/2022二、丙二酸二乙酯1、丙二酸二乙酯的合成由于丙56對(duì)于一烴基取代丙二酸二乙酯，可以從復(fù)上述反應(yīng)生成二烴基丙二酸二乙酯。

11/17/2022對(duì)于一烴基取代丙二酸二乙酯，可以從復(fù)上述反應(yīng)生成二烴57注意：

A、在鹵代烴中R、R’可以相同或不同，當(dāng)R、R’為烴基時(shí)，其產(chǎn)物為一元羧酸。由于R、R’的結(jié)構(gòu)可以任選，因此可以合成各種結(jié)構(gòu)的羧酸。

B、當(dāng)親核試劑為鹵代酸酯X(CH2)nCOOC2H5， 其產(chǎn)物為二元羧酸。例如：11/17/2022注意：A、在鹵代烴中R、R’可以相同或不同，當(dāng)R、R’為烴58C、當(dāng)親核試劑為二鹵代物，可以合成環(huán)狀化合物，例如

11/17/2022C、當(dāng)親核試劑為二鹵代物，可以合成環(huán)狀化合物，例5911/17/202211/10/202260通過(guò)乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯可以合成各種類型的化合物。11/17/2022通過(guò)乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯可以合成各種類型的化合61例題1

合成

11/17/2022例題1合成11/10/202262例題2

合成

11/17/2022例題2合成11/10/202263例題3

合成

11/17/2022例題3合成11/10/202264練習(xí)1合成環(huán)丁烷酸

練習(xí)2

合成環(huán)己烷酸

11/17/2022練習(xí)1合成環(huán)丁烷酸練習(xí)2合成環(huán)己烷酸11/1065§13-5

?；苌锏乃狻苯?、醇解歷程

一、酯的水解歷程

酯的水解有酸催化和堿催化反應(yīng)，不管是酸催化水解還是堿催化水解，都有四種可能的歷程。（可能是酰氧斷裂，也可能是烷氧斷裂；每種方式都可按單分子或雙分子歷程進(jìn)行）。

1．酯的堿性水解

研究證明，酯的堿性水解為酰氧斷裂的雙分子歷程（BAc2）。

11/17/2022§13-5?；苌锏乃狻苯?、醇解歷程一、酯的66

將含同位素O18的酯水解證明是按酰氧斷裂方式進(jìn)行的。堿性水解反應(yīng)歷程表示如下：11/17/2022將含同位素O18的酯水解證明是按酰氧斷裂方式進(jìn)行67酯的堿性水解（皂化反應(yīng)）得到的產(chǎn)物是羧酸鹽，使反應(yīng)不可逆，可以進(jìn)行到底，因此酯的水解通常用堿催化。2．酸性水解歷程

研究證明，酯經(jīng)酸催化水解時(shí)：

一級(jí)，二級(jí)醇酯絕大多數(shù)為酰氧斷裂的雙分子歷程（AAc2歷程）。

少數(shù)特殊結(jié)構(gòu)的酯為酰氧斷裂的單分子歷程（AAc1歷程）。

三級(jí)醇酯為烷氧斷裂的單分子歷程（AA11歷程）。11/17/2022酯的堿性水解（皂化反應(yīng)）得到的產(chǎn)物是羧酸鹽，使反68（1）（AAc2歷程）

（2）（AA11歷程）

11/17/2022（1）（AAc2歷程）（2）（AA11歷程）11/10/69二、?；苌锏乃狻苯?、醇解歷程

?；苌锏乃?、氨解、醇解歷程與酯的水解歷程相同，都是通過(guò)加成-消除歷程來(lái)完成的，可用通式表示如下：

?；苌锏姆磻?yīng)活性與L基團(tuán)的性質(zhì)有關(guān)：

11/17/2022二、?；苌锏乃?、氨解、醇解歷程酰基衍生物的水70L-Cl-OCOR-OR-NH2誘導(dǎo)效應(yīng)（-I）最大

大

中

小

P-π共軛效應(yīng)最小

小

中

大L-的穩(wěn)定性

最大

大

中小

反應(yīng)活性

最大大

中

小§13-6有機(jī)合成路線(將在有機(jī)合成介紹）。11/17/2022L-Cl71第十二章

羧酸衍生物

11/17/2022第十二章羧酸衍生物11/10/202272教學(xué)要求1、掌握酰鹵、酸酐、酯、酰胺的化學(xué)性質(zhì)及相互間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2、熟悉酯縮合反應(yīng)，霍夫曼降級(jí)反應(yīng)等重要人名反應(yīng)。

3、熟悉酯的水解反應(yīng)歷程。

4、掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有機(jī)合成上的應(yīng)用。

5、了解油脂的組成和性質(zhì)；合成表面活性劑的類型及去污原理。

11/17/2022教學(xué)要求1、掌握酰鹵、酸酐、酯、酰胺的化學(xué)性質(zhì)及相互間的轉(zhuǎn)化73教學(xué)內(nèi)容

羧酸衍生物是羧酸分子中的羥基被取代后的產(chǎn)物，重要的羧酸衍生物有以下四種類型：酰鹵，酸酐，酯，酰胺。

§13-1羧酸衍生物的分類、結(jié)構(gòu)和命名

一、類型（分類）1、酰鹵：RCOX（X=Cl、Br、I）羧酸中的羥基被鹵素原子取代的化合物叫做羧酸衍生物。它們分別叫做酰氯、酰溴、酰碘

2、酸酐：（RCO）2O

，它分為混酐、單酐。

11/17/2022教學(xué)內(nèi)容羧酸衍生物是羧酸分子中的羥基被取代后的產(chǎn)物743、酯：RCOOR’，其中R、R’可以相同、也可以不同。

4、酰胺：RCONH2

、RCONHR、RCONR2

二、羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)

羧酸衍生物在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)是都含有?；；c其所連的基團(tuán)都能形成P-π共軛體系。

11/17/20223、酯：RCOOR’，其中R、R’可以相同、也可以不75三、命名

1、酰鹵的命名：

把相應(yīng)的羧酸名稱的酸字改為“酰鹵”二字。例如：

2、酸酐的命名：在相應(yīng)的羧酸名稱后加“酐”字。例如：

乙酸酐乙酸丙酸酐鄰苯二甲酸酐苯甲酸酐11/17/2022三、命名1、酰鹵的命名：把相應(yīng)的羧酸名稱的酸字改763、酯的命名：根據(jù)羧酸和醇的名稱命名為某酸某酯。例如：

但對(duì)多元醇酯的命名，一般稱為某醇某酸酯。例如：

11/17/20223、酯的命名：根據(jù)羧酸和醇的名稱命名為某酸某酯。例如774、酰胺的命名：將相應(yīng)羧酸名稱中的酸字改為酰胺二字。例如

但對(duì)于取代酰胺，即在N原子上有取代基的酰胺，在名稱前標(biāo)明取代基。例如11/17/20224、酰胺的命名：將相應(yīng)羧酸名稱中的酸字改為酰胺二字。78§13-2羧酸衍生物的化學(xué)性質(zhì)

羧酸衍生物中含有羰基，因此其化學(xué)性質(zhì)比較活潑，可以發(fā)生加成-消除反應(yīng)：

一、羧酸衍生物的水解

11/17/2022§13-2羧酸衍生物的化學(xué)性質(zhì)羧酸衍生物中79注意：

A、水解產(chǎn)物均為羧酸，這是制備羧酸的方法B、水解的難易程度：RCOCl>(RCO)2O>RCOOR’>RCONH2C、反應(yīng)條件：酰鹵/常溫；酸酐/加熱；酯和酰胺/在加熱，加酸或加堿催化下進(jìn)行。11/17/2022注意：A、水解產(chǎn)物均為羧酸，這是制備羧酸的方法B、水解80酯在酸催化下進(jìn)行的水解為可逆水解：

酯在堿催化下進(jìn)行的水解為不可逆水解：

因此，在堿性下水解反應(yīng)更為徹底，其堿性水解稱為皂化，即為工業(yè)上制造肥皂的原理。

11/17/2022酯在酸催化下進(jìn)行的水解為可逆水解：酯在堿催化下81酰胺在酸催化下進(jìn)行的水解：酰胺在堿性催化下進(jìn)行的水解：

11/17/2022酰胺在酸催化下進(jìn)行的水解：酰胺在堿性催化下進(jìn)82二、衍生物的醇解

注意：

A、醇解產(chǎn)物為酯，特別是芳香醇酯。其它方法制備芳香醇酯較困難,可用該方法制備。例如，苯甲酰氯與苯酚在吡啶催化下的反應(yīng)：11/17/2022二、衍生物的醇解注意：A、醇解產(chǎn)物為酯，特別是83B、利用酯的醇解即酯交換反應(yīng)，可以制備高級(jí)醇。例如

C、醇解的難易程度：RCOCl>(RCO)2O>RCOOR’>RCONH211/17/2022B、利用酯的醇解即酯交換反應(yīng)，可以制備高級(jí)醇。例如84D、醇解的條件：酰鹵、酸酐在常溫下進(jìn)行；酯在酸或堿催化下；酰胺在酸、堿催化下且醇過(guò)量。

三、衍生物氨解注意：

11/17/2022D、醇解的條件：三、衍生物氨解注意：85A、氨解產(chǎn)物是酰胺。B、氨解的難易程度RCOCl>(RCO)2O>RCOOR’>RCONH2C、酰胺自身不氨解。

從衍生物水解、醇解、氨解的活性看，水解>醇解>氨解。羧酸及其衍生物之間可以相互轉(zhuǎn)化。四、衍生物與RMgX作用

11/17/2022A、氨解產(chǎn)物是酰胺。B、氨解的難易程度861、酰鹵與RMgX作用

酰氯與格氏試劑作用可以得到酮或叔醇。反應(yīng)可停留在酮的一步，但產(chǎn)率不高。

11/17/20221、酰鹵與RMgX作用酰氯與格氏試劑作用87由于酰鹵活性大于酮的活性，因此通過(guò)控制RMgX的用量可以制備酮和醇。只有當(dāng)酰鹵與格氏試劑作用完之后，多余的格氏試劑才與酮作用。所以書寫反應(yīng)時(shí)請(qǐng)注意格氏試劑是否過(guò)量。例如：11/17/2022由于酰鹵活性大于酮的活性，因此通過(guò)控制RMgX的88

從產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)看，得到結(jié)構(gòu)較為對(duì)稱的叔醇。若使用HCOCl為原料，得到結(jié)構(gòu)對(duì)稱的仲醇。2、酯與RMgX作用

酯與格氏試劑反應(yīng)生成酮，由于格氏試劑對(duì)酮的反應(yīng)比酯還快，反應(yīng)很難停留在酮的階段，故產(chǎn)物是第三醇。11/17/2022從產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)看，得到結(jié)構(gòu)較為對(duì)稱的叔醇。若使用89從產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)看，格氏試劑與酯作用是合成具有兩個(gè)相同烴基的叔醇的最有效方法。例如：11/17/2022從產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)看，格氏試劑與酯作用是合成具有兩90當(dāng)使用HCOOR與RMgX作用，可以制備結(jié)構(gòu)對(duì)稱的仲醇。例如具有位阻的酯可以停留在酮的階段。例如：3、酸酐與RMgX作用：與酰鹵相似。

4、酰胺與RMgX作用：由于NH2中有活潑氫，不能與RMgX作用。11/17/2022當(dāng)使用HCOOR與RMgX作用，可以制備結(jié)構(gòu)對(duì)稱91五、羧酸衍生物的還原羧酸衍生物的還原比羧酸更容易，還原的方法較多，下面分別討論。1、酰鹵的還原11/17/2022五、羧酸衍生物的還原羧酸衍生物的還原比羧酸922、酯的還原

酯比羧酸易還原，可用多種方法（催化氫化、LiAlH4、Na+C2H5OH等還原劑）還原。還原產(chǎn)物為兩分子醇。

在未使用LiAlH4作還原劑之前，酯的還原使用Na/C2H5OH，其還原結(jié)果是：羧酸部分為伯醇，醇部分保留不變。

11/17/20222、酯的還原酯比羧酸易還原，可用多種方法（催化93LiAlH4

是酯還原成伯醇的通用試劑。

11/17/2022LiAlH4是酯還原成伯醇的通用試劑。11/1094酯在金屬（一般為鈉）和非質(zhì)子溶劑中發(fā)生醇酮縮合，生成酮醇。這是用二元酸酯合成大環(huán)化合物很好的方法。

11/17/2022酯在金屬（一般為鈉）和非質(zhì)子溶劑中發(fā)生醇酮縮953、酸酐的還原

酸酐的活性不如酰鹵，但酸酐可以被LiAlH4

、NaBH4還原成醇。

4、酰胺的還原

酰胺在LiAlH4

作用下還原成伯胺。

11/17/20223、酸酐的還原酸酐的活性不如酰鹵，但酸酐可96NaBH4不能還原酰胺。羧酸及其衍生物的還原由易到難的順序?yàn)椋乎｛u>酸酐>酯>酰胺>羧酸。

§12-3酰胺和酯的特殊反應(yīng)

一、酰胺的特殊反應(yīng)

由于酰胺N原子上有活潑的H原子，因此酰胺具有特殊的化學(xué)性質(zhì)。

11/17/2022NaBH4不能還原酰胺。羧酸及其衍生物的還原由易971、酸性：酰胺N原子上的H原子具有酸性，因氮原子上的未共用電子對(duì)與碳氧雙鍵形成P-π共軛

Pka=15。鄰苯二甲酰胺N原子上的H原子的酸性更強(qiáng)，Pka=8.3。

11/17/20221、酸性：酰胺N原子上的H原子具有酸性，因氮原98蓋布瑞爾法，制備伯胺的有效方法。2、脫水反應(yīng)：酰胺既可以水解成酸、又可以脫水成氰。常用的脫水劑為P2O5、POCl3、SOCl2、酸酐等。酰胺與銨鹽和睛的關(guān)系如下：

從羧酸制備同碳數(shù)的腈。例如：

11/17/2022蓋布瑞爾法，制備伯胺的有效方法。2993、霍夫曼（Hofmann）降解反應(yīng)

Hofmann等人發(fā)現(xiàn)酰胺與次鹵酸鈉溶液

NaOX(X=ClBr)作用可以得到少一個(gè)碳原子的伯胺。其通式為：

11/17/20223、霍夫曼（Hofmann）降解反應(yīng)100注意：

A、發(fā)生霍夫曼（Hofmann）降解反應(yīng)的酰胺必須是一級(jí)酰胺。即所用酰胺必須是N原子上無(wú)取代基的酰胺，RCONHR、RCONR’2不能發(fā)生霍夫曼（Hofmann）降解反應(yīng)。

B、霍夫曼（Hofmann）降解反應(yīng)是從羧酸制備少一個(gè)碳原子的伯胺的好方法。例如

11/17/2022注意：A、發(fā)生霍夫曼（Hofmann）降解反101二、酯的特殊反應(yīng)-----酯縮合反應(yīng)

1、酯縮合反應(yīng)的概念

在某些強(qiáng)堿性試劑如醇鈉作用下，一分子酯的α-H與另一分子酯作用失去一分子醇，生成β-酮基酯（β-羰基酯）的反應(yīng)稱為酯縮合反應(yīng)。

11/17/2022二、酯的特殊反應(yīng)-----酯縮合反應(yīng)1、酯縮1022、實(shí)例：

由乙酸乙酯在醇鈉或鈉作用下所發(fā)生的酯縮合反應(yīng)生成乙酰乙酸乙酯的反應(yīng)稱為克萊森縮合（Claisen縮合），克萊森縮合具有特定的含義。

11/17/20222、實(shí)例：由乙酸乙酯在醇鈉或鈉作用下所發(fā)生的1033、歷程：以克萊森縮合的反應(yīng)歷程為例，酯縮合反應(yīng)的歷程與羥醛縮合歷程相似。

11/17/20223、歷程：以克萊森縮合的反應(yīng)歷程為例，酯縮合反應(yīng)的歷程與羥醛104從歷程看，克萊森縮合的每一步都是可逆，且產(chǎn)物乙酰乙酸乙酯的酸性Pka=11，大于乙醇的酸性Pka=17，這樣C2H5O—可以?shī)Z取乙酰乙酸乙酯中亞甲基上的α-H，使平衡向乙酰乙酸乙酯鈉鹽方向進(jìn)行。11/17/2022從歷程看，克萊森縮合的每一步都是可逆，且產(chǎn)物乙1054、反應(yīng)類型：任何具有α-H的酯都可以發(fā)生酯縮合反應(yīng)，其類型有：

（1）同一種具有α-H的酯之間的縮合反應(yīng)：

（2）兩種具有α-H的酯之間的縮合反應(yīng)：四種產(chǎn)物，除了自身縮合的產(chǎn)物外，還有交叉縮合產(chǎn)物。11/17/20224、反應(yīng)類型：任何具有α-H的酯都可以發(fā)生酯縮合反應(yīng)106（3）一種有α-H的酯與一種無(wú)α-H的酯之間的縮合反應(yīng)：兩種產(chǎn)物。例如。乙酸乙酯與苯甲酸酯、甲酸酯、草酸酯（COOR)211/17/2022（3）一種有α-H的酯與一種無(wú)α-H的酯之間的縮合反應(yīng)1075、酯縮合反應(yīng)的底物：凡能提供α-H的給予體。除酯自身以外，具有α-H的一般酮、腈、硝基化合物等都可以作為給予體。例如

11/17/20225、酯縮合反應(yīng)的底物：凡能提供α-H的給予體。除酯自108對(duì)于二元羧酸酯，當(dāng)兩個(gè)酯基的位置恰當(dāng)，很容易發(fā)生分子內(nèi)酯縮合成五、六員環(huán)。這種分子內(nèi)的酯縮合反應(yīng)稱為狄克曼縮合反應(yīng)（Dieckmaann縮合），例如：11/17/2022對(duì)于二元羧酸酯，當(dāng)兩個(gè)酯基的位置恰當(dāng)，很容109縮合產(chǎn)物經(jīng)酸性水解生成β-羰基酸，β-羰基酸受熱易脫羧，最后產(chǎn)物是環(huán)酮。11/17/2022縮合產(chǎn)物經(jīng)酸性水解生成β-羰基酸，β-羰基酸受熱110通過(guò)狄克曼縮合反應(yīng)（Dieckmaann縮合），合成環(huán)狀化合物，這與二酮的縮合反應(yīng)相似。狄克曼（Dieckmann）反應(yīng)是合成五元和六元碳環(huán)的重要方法。

§13-4

乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有機(jī)合成上的應(yīng)用一、乙酰乙酸乙酯在合成上的應(yīng)用

1、乙酰乙酸乙酯的制備

11/17/2022通過(guò)狄克曼縮合反應(yīng)（Dieckmaann縮合1112、互變異構(gòu)現(xiàn)象

11/17/20222、互變異構(gòu)現(xiàn)象11/10/2022112通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，乙酰乙酸乙酯的互變異構(gòu)的存在：A、乙酰乙酸乙酯可以與羰基試劑如苯肼、羥胺、飽和亞硫酸氫鈉、HCN等加成，說(shuō)明分子中有羰基。

B、與金屬鈉作用有氫氣，生成鈉鹽，說(shuō)明有活潑氫（可能是-OH）。

C、能使溴的四氯化碳溶液褪色，說(shuō)明分子中可能有碳碳雙鍵。

D、與三氯化鐵溶液顯紫色，說(shuō)明具有烯醇結(jié)構(gòu)。

上述A、B、C三種現(xiàn)象，不能用酮式結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋

11/17/2022通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，乙酰乙酸乙酯113生成的烯醇式穩(wěn)定的原因：A、形成共軛體系，降低了體系的內(nèi)能。

B、烯醇結(jié)構(gòu)可形成分子內(nèi)氫鍵（形成較穩(wěn)定的六元環(huán)體系）

11/17/2022生成的烯醇式穩(wěn)定的原因：A、形成共軛體系，1143、在合成上的應(yīng)用

乙酰乙酸乙酯的亞甲基很活潑，可以被各種基團(tuán)取代生成各種產(chǎn)物。乙酰乙酸乙酯在不同的條件下，可以分解成酮或羧酸。因此在合成上乙酰乙酸乙酯是一種重要的試劑，用于酮類、羧酸類化合物的合成。

A、亞甲基的酸性乙酰乙酸乙酯的α-C原子上由于受到兩個(gè)吸電子基（羰基和酯基）的作用，α-H很活潑，具有一定的酸性，易與金屬鈉、乙醇鈉作用形成鈉鹽。

11/17/20223、在合成上的應(yīng)用乙酰乙酸乙酯的亞甲基很活潑，可以115B、鈉鹽的烷基化和?；?/p>

乙酰乙酸乙酯的鈉鹽與鹵代烴、酰鹵反應(yīng)，生成烴基和?；〈囊阴Ｒ宜嵋阴ァ?/p>

11/17/2022B、鈉鹽的烷基化和?；阴Ｒ宜嵋阴サ拟c鹽與鹵116C、酮式分解和酸式分解

a、酮式分解：在稀堿作用下，乙酰乙酸乙酯經(jīng)皂化、酸化、加熱脫羧三步反應(yīng)生成酮的反應(yīng)。例如：11/17/2022C、酮式分解和酸式分解a、酮式分解：在稀117b、酸式分解：在濃堿作用下，乙酰乙酸乙酯經(jīng)加熱脫酰基、水解、酸化成羧酸。11/17/2022b、酸式分解：在濃堿作用下，乙酰乙酸乙酯經(jīng)加11811/17/202211/10/2022119乙酰乙酸乙酯的分解條件不同（濃堿、稀堿）得到的主要產(chǎn)物不同。但在酸式分解中往往伴隨酮式分解。因此乙酰乙酸乙酯在合成上主要用于酮類化合物的合成。

D、乙酰乙酸乙酯在有機(jī)合成上的應(yīng)用

由于乙酰乙酸乙酯的上述性質(zhì)，可以通過(guò)亞甲基上的取代，引入各種不同的基團(tuán)，再經(jīng)酮式分解或酸式分解，就可以得到不同結(jié)構(gòu)的酮或酸。

11/17/2022乙酰乙酸乙酯的分解條件不同（濃堿、稀堿）得到的主要產(chǎn)12011/17/202211/10/2022121注意：

A、在鹵代烴中R、R’可以相同或不同，當(dāng)R、R’為烴基時(shí)，其產(chǎn)物為甲基酮或一元羧酸。由于R、R’的結(jié)構(gòu)可以任選，因此可以合成各種結(jié)構(gòu)的酮或羧酸。當(dāng)然，R最好用1°，2°產(chǎn)量低，不能用3°和乙烯式鹵代烴。

B、二次引入時(shí)，第二次引入的R′要比R活潑。C、當(dāng)親核試劑為酰鹵RCOX，其產(chǎn)物為1，3-二酮或β-酮酸。例如：

11/17/2022注意：B、二次引入時(shí)，第二次引入的R′要比R122D、當(dāng)親核試劑為α-鹵代酮RCOCH2X，其產(chǎn)物為1，4-二酮或γ-酮酸。例如：11/17/2022D、當(dāng)親核試劑為α-鹵代酮RCOCH2X，其產(chǎn)物為1123E、當(dāng)親核試劑為鹵代酸酯

X(CH2)nCOOC2H5，其產(chǎn)物為酮酸或二元羧酸。例如：

11/17/2022E、當(dāng)親核試劑為鹵代酸酯11/10/2022124從上述反應(yīng)看，如果以乙酰乙酸乙酯為原料，通過(guò)選擇不同的親核試劑，再通過(guò)酮式或酸式分解，可以合成不同的化合物。因此，乙酰乙酸乙酯在合成上具有廣泛的用途。例如:11/17/2022從上述反應(yīng)看，如果以乙酰乙酸乙酯為原料，通過(guò)選擇125說(shuō)明：乙酰乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解制取酮，酸式分解制酸很少，制酸一般用丙二酸二乙酯合成法。

11/17/2022說(shuō)明：乙酰乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解制取酮，酸式126

二、丙二酸二乙酯

1、丙二酸二乙酯的合成

由于丙二酸二乙酯的亞甲基受兩個(gè)