羧酸及其衍生物課件

第12章羧酸、羧酸衍生物與質(zhì)譜第12章羧酸、羧酸衍生物與質(zhì)譜1本章重點講解:1.羧酸及其衍生物的分類與命名——掌握2.羧酸及其衍生物的結(jié)構(gòu)——理解3.羧酸及其衍生物的物理性質(zhì)——了解4.羧酸及其衍生物的化學(xué)性質(zhì)——掌握5.羧酸及其衍生物的制備——掌握6.幾個重要羧酸及其衍生物——理解本章重點講解:1.羧酸及其衍生物的分類與命名——掌握212．1羧酸的分類與命名12．1．1羧酸的分類分子中含有羧基(carboxyl)，具有酸性的一類有機化合物叫羧酸(Carboxylicacid)。羧基可以連接在脂肪族烴基上(R-COOH)，也可以連接在芳基上(Ar-COOH)。12．1羧酸的分類與命名12．1．1羧酸的分類3苯甲酸（芳香酸）CH3COOHHOOCCH2CH2COOH丁二酸（二元酸）乙酸（一元酸）COOHCHCH2COOH丙烯酸（不飽和酸）苯甲酸CH3COOHHOOCCH2CH2COOH丁二酸412．1羧酸的分類與命名12．1．2羧酸的命名

蟻酸肉桂酸1.俗名

安息香酸棕櫚酸硬脂酸酒石酸12．1羧酸的分類與命名12．1．2羧酸的命名蟻酸512．1羧酸的分類與命名2.系統(tǒng)命名法規(guī)則：脂肪酸的系統(tǒng)命名中選擇分子中含羧基最長的碳鏈為主鏈，根據(jù)主鏈上碳原子數(shù)目稱為某酸，超過10個碳原子的不飽和酸在碳數(shù)后加“碳”字。表示側(cè)鏈與雙鍵的方法與烴相同，編號從羧基碳原子開始。12-羥基-9-十八碳烯酸（蓖麻醇酸）

3,4-二甲基戊酸9121812．1羧酸的分類與命名2.系統(tǒng)命名法規(guī)則：脂肪酸的系612．1羧酸的分類與命名反-1,3-環(huán)己二甲酸丙醛酸（3-氧代丙酸或3-羰基丙酸）COOHCOOHHH4-甲基-4-苯基-2-戊烯酸12．1羧酸的分類與命名反-1,3-環(huán)己二甲酸丙醛酸（3712．1羧酸的分類與命名2-甲基-3-苯基-2-丁烯酸CH=CH-COOH3-苯基丙烯酸(肉桂酸)CH3CH2CH2-C-COOH CH-CH32-丙基-2-丁烯酸HOOC-CH2-CH-CH2-CH2-COOH CH2-COOH3-羧甲基己二酸4-甲氧基-2-溴苯甲酸12．1羧酸的分類與命名2-甲基-3-苯基-2-丁烯酸8對于簡單的脂肪酸也常用α、β、γ、δ等希臘字母表示取代基的位次；羧基永遠作為C-1。β-丁酮酸（3-氧代丁酸或乙酰乙酸）對于簡單的脂肪酸也常用α、β、γ、δ等希臘字母表示取代基的912．1羧酸的分類與命名羧酸分子中烴基上的氫被其他原子或基團取代后的化合物，稱為取代羧酸。

檸檬酸3-羧基-3-羥基戊二酸蘋果酸2-羥基丁二酸12．1羧酸的分類與命名羧酸分子中烴基上的氫被其他原子或10沒食子酸3,4,5-三羥基苯甲酸沒食子酸3,4,5-三羥基苯甲酸1112．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)

OR—C

O····HR——Hp,p-共軛體系共平面羰基和羥基通過p,p-共軛構(gòu)成一個整體，故羧基不是羰基和羥基的簡單加合。12．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì) O··HR——1212．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)p-π共軛的結(jié)果:

?鍵長平均化；

?羰基的正電性—降低，親核加成變難；

?羥基H的酸性—增加；

?a-H的活性——降低

OR—C

O····H12．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)p-π共軛的結(jié)果:?鍵長1312．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)羧酸的物理性質(zhì)：

由于形成了氫鍵，導(dǎo)致羧酸的沸點比相應(yīng)相對分子質(zhì)量的醇的沸點高。

甲酸的二聚體

12．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)羧酸的物理性質(zhì)：由于形成了1412．4羧酸的制備

12.4.1氧化法12.4.2水解法腈的水解

醇？KMnO412．4羧酸的制備12.4.1氧化法12.4.2水1512．4羧酸的制備12.4.3合成法

由Grignard試劑合成

：NaCN?12．4羧酸的制備12.4.3合成法由Grignar1612．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)

O

CR(Ar)OH3.a-H的取代芳環(huán)H的取代1.酸性2.羥基被取代-X(Cl)酰鹵-OCOR酸酐-OR 酯(-NH2)酰胺4.脫羧反應(yīng)還原12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)OOH3.a-H的取代1.酸性1712．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.1酸性：弱酸OR—C O127pm127pm共軛大p鍵的形成使鍵長完全平均化，增加了羧基負(fù)離子的穩(wěn)定性,是促使H+電離的原因。pKa：

12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.1酸性：弱酸1812．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.2取代基對酸性的影響1.誘導(dǎo)效應(yīng)的影響12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.2取代基對酸性的影響19COOHCOOHCOOHNO2NO2NO2COOHCOOHCOOHOHOHOHCOOH12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)

2.共軛效應(yīng)的影響COOHCOOHCOOHNO2NO2NO2COOHCOOHC2012．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.3羧酸衍生物的生成羧酸中的羰基可以與某些親核試劑發(fā)生加成-消除反應(yīng)，生成羧酸衍生物（酰鹵、酸酐、酯、酰胺），反應(yīng)通式為：1.酯化反應(yīng)酸催化12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.3羧酸衍生物的生成2112．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)

酸和醇的體積(空間因素)對酯化反應(yīng)的速度有很大影響。所以酯化反應(yīng)的活性順序為：

醇：CH3-OH>RCH2-OH>

R2CH-OH

酸：HCO2H>RCH2CO2H>R2CHCO2H>

R3CCO2H12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)酸和醇的體積(空間因素)2212．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)2.生成酰鹵的反應(yīng)

試劑：亞硫酰氯(氯化亞砜)SOCl2，PCl3、PCl512．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)2.生成酰鹵的反應(yīng)試劑：亞硫酰2312．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)3.生成酸酐的反應(yīng)羧酸失水。加熱、脫水劑：醋酸酐或P2O5等。12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)3.生成酸酐的反應(yīng)羧酸失水。加熱24第12章羧酸及其衍生物課件2512．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)4.生成酰胺的反應(yīng)RCOOHNH3R-C-ONH4O-H2O△R-C—NH2O己二酸己二胺尼龍-6612．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)4.生成酰胺的反應(yīng)RCOOHNH32612．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.4羧酸的還原

羧酸很難被一般的還原劑還原，但能被LiAlH4

順利地還原為伯醇。CH2=CHCH2CO2H+LiAlH4CH2=CHCH2CH2OH

1.無水乙醚2.H3O+CH3CH2CHCO2H+LiAlH4CH3CH2CHCH2OH

CH3 CH383%1.無水乙醚2.H3O+12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.4羧酸的還原羧2712．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.5脫羧反應(yīng)

若a-C上有強吸電子基，則易脫羧。

形成分子內(nèi)氫鍵12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.5脫羧反應(yīng)若a-C上有28第12章羧酸及其衍生物課件2912．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.6α-鹵代反應(yīng)

-H活性：羧酸小于醛酮。PCl3、PBr3或紅磷(P)等催化。12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.6α-鹵代反應(yīng)-H活30通過鹵代酸可制備其它取代酸：R—CH-CO2H

BrOH-NH3CN-R—CH-CO2H

OHR—CH-CO2H

NH2R—CH-CO2H

CNCHRCOOHCOOHH2O/H+通過鹵代酸可制備其它取代酸：R—CH-CO2HOH-R—CH311酸性：2羧酸衍生物的生成取代基對酸性的影響4.生成酰胺的反應(yīng)3.生成酸酐的反應(yīng)2.生成酰鹵的反應(yīng)

1.酯化反應(yīng)5α-鹵代反應(yīng)4脫羧反應(yīng)

3羧酸的還原羧酸的性質(zhì)：1酸性：2羧酸衍生物的生成取代基對酸性的影響4.生3212．7羧酸衍生物

12.7.1羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)與命名

12．7羧酸衍生物12.7.1羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)與命名33苯甲酸乙酸COCH3OHCOCH3

乙?；鵆OC6H5OHCOC6H5苯甲?；郊姿嵋宜酑OCH3OHCOCH3乙?；鵆OC6H5OH3412．7羧酸衍生物

OOCH3-C—O—C-CH3?；?/p>

酰氧基酰氧基

?；狒鸒CH3—C—O—R?；?/p>

烴氧基CH3—CONHCH3··Od+CH3—CNHCH3d-139pm具部分雙鍵性質(zhì)147pmp,p共軛體系，酰胺幾無堿性12．7羧酸衍生物OOCH3-C—O—C-CH3酰基 3512．7羧酸衍生物

OOCH3—C—Br C6H5-C—Cl 乙酰溴苯甲酰氯

2-溴丁酰溴4-(氯甲?；?苯甲酸酰鹵：常見的為酰氯和酰溴命名：?；Q＋鹵素名稱12．7羧酸衍生物OOCH3—C—Br C6H5-C3612．7羧酸衍生物

酸酐：分為單酐和混酐命名：單酐：羧酸名稱＋酐混酐：簡單羧酸名＋復(fù)雜羧酸名＋酐苯甲(酸)酐2-甲基丁二酸酐1,2,3,4-環(huán)己四甲酸-1,2-酐乙丙酐12．7羧酸衍生物酸酐：分為單酐和混酐命名：單酐：3712．7羧酸衍生物

酯：有機酸酯和無機酸酯。命名OOCH3—C—OCH3 H-C—O—C2H5O(CH3)2CHCH2-C-OCH2-CH3COOCH=CH2乙酸甲酯甲酸乙酯異戊酸芐酯乙酸乙烯酯一元醇的酯：羧酸名＋醇名＋酯—某酸某(醇)酯多元醇的酯：醇名＋羧酸名＋酯—某醇某酸酯12．7羧酸衍生物酯：有機酸酯和無機酸酯。命名OO3812．7羧酸衍生物

COOC2H5COOHCOOC2H5COOC2H5COOCH3COOC2H5乙二酸氫乙酯酸性酯乙二酸二乙酯中性酯,簡單酯乙二酸甲乙酯中性酯,混合酯12．7羧酸衍生物COOC2H5COOC2H5COOC39γ-丁酸內(nèi)酯γ-butanoiclactone鄰苯二甲酸甲乙酯ethylmethylphthalate

γ-丁酸內(nèi)酯鄰苯二甲酸甲乙酯4012．7羧酸衍生物

酰胺：氨或胺分子中的H被酰基取代的產(chǎn)物命名：?；Q＋胺(或某胺)——“某酰(某)胺”

內(nèi)酰胺用希臘字母標(biāo)明氨基位置。

N,3-二甲基戊酰胺N,N-二甲基甲酰胺

(DMF)

12．7羧酸衍生物酰胺：氨或胺分子中的H被酰基取代41乙酰苯胺δ-己內(nèi)酰胺

4-乙酰氨基-1-萘甲酸乙酰苯胺δ-己內(nèi)酰胺4-乙酰氨基-1-萘甲4212．7羧酸衍生物

ErythromycinA(紅霉素)

VitaminC

γ-內(nèi)酰胺青霉素(penicillin)1,212．7羧酸衍生物ErythromycinA(4312．7羧酸衍生物

12.7.2羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)1.親核取代反應(yīng)——水解、醇解、氨解結(jié)果：羧酸衍生物

—>羧酸或另一種羧酸衍生物1)水解——生成相應(yīng)的羧酸

酰鹵與水立即反應(yīng)。酸酐也很容易與水反應(yīng)。酯、酰胺水解須加熱并有H+orOH-催化。酯用酸催化水解時反應(yīng)可逆，堿催化時可完全水解——皂化反應(yīng)。12．7羧酸衍生物12.7.2羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)14412．7羧酸衍生物

H—OHCH3CONH2H2OOH-CH3COO-NH3OR-C—O-C-R’OR—C—X

OR—C—OR’

OR—C—OH+HX

OR—C—OHR’—C—OHOOR—C—OH+HO-R’

O12．7羧酸衍生物H—OHCH3CONH2H2OOH-452)醇解(alcoholysis)——生成相應(yīng)的酯HO-R’’R-C—O-C-R’酰鹵

與醇、酚很快反應(yīng)——用于制備常法難以合成的酯；酸酐

可與所有的醇或酚反應(yīng)，生成酯和羧酸；酯

酯的醇解也叫酯交換反應(yīng)——由高級醇置換低級醇；酰胺

酰胺的醇解可逆；需過量醇才能生成酯。R—C—OR’’+HX

OR—C—OR’’R’—C—OH+OOR—C—OR’’+HO-R’

OR—C—OR’’+HNH2

OR—C—X

R—C—OR’

R—C—NH2

OOOOO2)醇解(alcoholysis)——生成相應(yīng)的酯H46

氨或胺親核性比水強，故氨解比水解容易。酰鹵、酸酐

可在較低溫度下緩慢反應(yīng)生成酰胺；酯

酯的氨解一般只需加熱而不必用催化劑；酰胺

酰胺的氨解可逆；需親核性更強且過量的胺。OR—C—X

HNH2HNHR’’HNR2’’OR—C—OR’

OR—C—NH2+NH4

X

OR—C—NHR’’

+HO-R’

OR—C—NH2

OR—C—NR2’’+HNH2

3)氨解(ammonolysis)——生成相應(yīng)的酰胺O+OR—C-NH2R’-C-ONH4OR-C—O-C-R’O氨或胺親核性比水強，故氨解比水解容易。OR—47OR—C—L

L離去基團H—OHH—ORH—NH2親核試劑通式:OR—C—Nu

+H—L+H—Nu—X-O-CO-R—OR’－NH2

?；磻?yīng)又叫做?；D(zhuǎn)移反應(yīng)。酰鹵、酸酐、酯在反應(yīng)中提供了?；?，叫做?；瘎?。OR—C—LL離去基團H—OH親核試劑通式:OR—C—Nu484）酰基親核取代反應(yīng)的機理：親核加成-消除歷程？？問題：酯水解反應(yīng)，鍵的斷裂發(fā)生在酰氧鍵還是烷氧鍵？RCOR’O4）?；H核取代反應(yīng)的機理：親核加成-消除歷程？？問題：酯水49酸催化酸催化50堿催化酯水解反應(yīng)，鍵的斷裂發(fā)生在酰氧鍵。RCOR’O堿催化酯水解反應(yīng)，鍵的斷裂發(fā)生在酰氧鍵。RCOR’O51離去基團的堿性：X-<RCOO-<RO-<NH2-離去基團的離去能力：X->RCO2->RO->-NH2-酰鹵和酸酐是優(yōu)良的?；瘎?acylatingagengt)。羧酸衍生物親核取代反應(yīng)活性順序：

酰化反應(yīng)速率取決于親核加成和消除反應(yīng)兩步的速率。羰基的正電性越強及位阻越小，越有利于親核加成；離去基堿性越弱，基團越易離去，越有利于消去。離去基團的堿性：X-<RCOO-<RO-<NH25212．7羧酸衍生物

2.還原反應(yīng)

常用LiAlH4作還原劑。酯比-COOH易被還原，可用Na+C2H5OH還原。OR—C—OR’————>R—CH2-OH+R’OHLiAlH4或Na+C2H5-OHOR(Ar)—C—X————>R(Ar)—CH2-OHLiAlH4②H2OOOR—C-O-C—R

———>2R—CH2-OHLiAlH4②H2OOR(Ar)—C—NH2———>R(Ar)—CH2-NH2LiAlH4(伯仲叔胺)②H2O12．7羧酸衍生物2.還原反應(yīng)常用LiAl53酰鹵、酸酐和酯被還原成伯醇;12．7羧酸衍生物

酰胺和腈被還原成胺。酰鹵、酸酐和酯被還原成伯醇;12．7羧酸衍生物酰胺和腈5412．7羧酸衍生物

3、酰胺的特殊反應(yīng)1）酰胺的酸堿性12．7羧酸衍生物3、酰胺的特殊反應(yīng)1）酰胺的酸堿性55Gabriel反應(yīng)

2）酰胺的脫水反應(yīng)Gabriel反應(yīng)2）酰胺的脫水反應(yīng)563）Hofmann降解反應(yīng)反應(yīng)機理如下：

Br連貫發(fā)生3）Hofmann降解反應(yīng)反應(yīng)機理如下：Br連貫發(fā)生57OCNH2NaOHBr2NH2CH3CH2CH2CONH2NaOHBr2CH3CH2CH2NH2OCNH2NaOHBr2NH2CH3CH2CH2CONH2N5812．8β—二羰基化合物

β-二酮β-酮酸酯丙二酸酯12.8.1Claisen酯縮合反應(yīng)具有a－H的酯在強堿的作用下與另一分子酯發(fā)生類似羥醛縮合的反應(yīng)稱Claisen酯縮合反應(yīng)。乙酸乙酯1,2乙酰乙酸乙酯12．8β—二羰基化合物β-二酮59NaOC2H5CH3COOC2H5CH3OOC2H5CCH2OOC2H5CCH3COC2H5OCH2OOC2H5C反應(yīng)機理如下：CH3COCH2COOC2H5NaOC2H5乙酰乙酸乙酯NaOC2H5CH3COOC2H5CH3OOC2H5CCH260反應(yīng)機理如下：

兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-酮酸酯反應(yīng)機理如下：兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-酮酸61RCHCOOC2H5CH3CH2ORCHHCOOC2H5RCH2COOC2H5RCH2CC2H5OOCHCOOC2H5RRCH2CCHCOOC2H5ROCH3CH2ORCHCOOC2H5CH3CH2ORCHHCOOC2H5RC62反應(yīng)機理如下：

兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-酮酸酯反應(yīng)機理如下：兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-酮酸6312．8β—二羰基化合物

交叉酯縮合

不具有a－H的酯可以與具有a－H的酯發(fā)生交叉Claisen酯縮合反應(yīng)：OH-C-OC2H5OH—CH2-C-OC2H5+C2H5ONaOH-C-CH2-C-OC2H5O+CH3CH2OH12．8β—二羰基化合物交叉酯縮合不具6412．8β—二羰基化合物

β-二酮β-酮酸酯丙二酸酯12.8.1Claisen酯縮合反應(yīng)具有a－H的酯在強堿的作用下與另一分子酯發(fā)生類似羥醛縮合的反應(yīng)稱Claisen酯縮合反應(yīng)。乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯12．8β—二羰基化合物β-二酮6512．8β—二羰基化合物

12.8.2乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯的性質(zhì)與反應(yīng)1.乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)與反應(yīng)12．8β—二羰基化合物12.8.2乙酰乙酸乙酯、丙66

酮式-烯醇式互變異構(gòu)（具有酮和烯醇的雙重反應(yīng)性）酮式-烯醇式互變異構(gòu)（具有酮和烯醇的雙重反應(yīng)性）67酮式分解和酸式分解1.乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)與反應(yīng)酮式分解和酸式分解1.乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)與反應(yīng)6812．8β—二羰基化合物

酮式分解CH3CCH3+CO2O2CH3CO2Na+C2H5OH酸式分解CH3-C-CH2-C-OC2H5OO稀OH-或稀H+濃OH-(40%NaOH)OCH3CCH2COOH+C2H5OH

乙酰乙酸乙酯a-烴基化或a-?；笤龠M行酸式分解或酮式分解，可合成酸、酮或二酮等化合物.12．8β—二羰基化合物酮式分解CH3CCH3+69酮式分解酸式分解酮式分解酸式分解702、丙二酸二乙酯的性質(zhì)與反應(yīng)一元酸的合成

32、丙二酸二乙酯的性質(zhì)與反應(yīng)一元酸的合成37112．9自然界中的羧酸衍生物12.9.1酯和蠟R=CH3為除蟲菊酯Ι；R=COOCH3為除蟲菊酯II茉莉內(nèi)酯黃葵內(nèi)酯12．9自然界中的羧酸衍生物12.9.1酯和蠟R=72

維生素C穿心蓮內(nèi)酯大苞雪蓮內(nèi)酯紅霉素

維生素C穿心蓮內(nèi)酯7312．9自然界中的羧酸衍生物12.9.2油脂油脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)可用以下的通式表示：混合甘油酯中，R不相同，則以α、α'、β分別表示其位置。三硬脂酸甘油酯α'-硬脂酸-β-軟脂酸-α-油酸甘油酯12．9自然界中的羧酸衍生物12.9.2油脂油脂的化學(xué)7412．9自然界中的羧酸衍生物12.9.3酰胺類化合物

青霉素G：R=C6H5CH2-氨芐青霉素鈉

頭孢氨芐（先鋒霉素Ⅳ）四環(huán)素12．9自然界中的羧酸衍生物12.9.3酰胺類化合物75本章重點小結(jié)1、羧酸及羧酸衍生物的命名(不飽和羧酸、酸酐、酯、酰胺)。2、羧酸的理化性質(zhì)以及與結(jié)構(gòu)的關(guān)系（沸點，酸性強弱的判斷）。3、羧酸衍生物的互相轉(zhuǎn)變規(guī)律（水解、醇解、氨解）；hoffman降解；羧酸衍生物的反應(yīng)活性的判斷。4、羧酸的制備（利用格氏試劑或鹵代烴合成羧酸、腈的水解）。本章重點小結(jié)1、羧酸及羧酸衍生物的命名(不飽和羧酸、酸酐、酯76OCNH2NaOHBr2NH2CH3CH2CH2CONH2NaOHBr2CH3CH2CH2NH2OCNH2NaOHBr2NH2CH3CH2CH2CONH2N7712．8β—二羰基化合物

β-二酮β-酮酸酯丙二酸酯12.8.1Claisen酯縮合反應(yīng)具有a－H的酯在強堿的作用下與另一分子酯發(fā)生類似羥醛縮合的反應(yīng)稱Claisen酯縮合反應(yīng)。乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯12．8β—二羰基化合物β-二酮7812．8β—二羰基化合物

交叉酯縮合

不具有a－H的酯可以與具有a－H的酯發(fā)生交叉Claisen酯縮合反應(yīng)：OH-C-OC2H5OH—CH2-C-OC2H5+C2H5ONaOH-C-CH2-C-OC2H5O+CH3CH2OH12．8β—二羰基化合物交叉酯縮合不具7912．4羧酸的制備

12.4.1氧化法12.4.2水解法腈的水解

醇？KMnO412．4羧酸的制備12.4.1氧化法12.4.2水8012．4羧酸的制備12.4.3合成法

由Grignard試劑合成

：NaCN?12．4羧酸的制備12.4.3合成法由Grignar81第12章羧酸、羧酸衍生物與質(zhì)譜第12章羧酸、羧酸衍生物與質(zhì)譜82本章重點講解:1.羧酸及其衍生物的分類與命名——掌握2.羧酸及其衍生物的結(jié)構(gòu)——理解3.羧酸及其衍生物的物理性質(zhì)——了解4.羧酸及其衍生物的化學(xué)性質(zhì)——掌握5.羧酸及其衍生物的制備——掌握6.幾個重要羧酸及其衍生物——理解本章重點講解:1.羧酸及其衍生物的分類與命名——掌握8312．1羧酸的分類與命名12．1．1羧酸的分類分子中含有羧基(carboxyl)，具有酸性的一類有機化合物叫羧酸(Carboxylicacid)。羧基可以連接在脂肪族烴基上(R-COOH)，也可以連接在芳基上(Ar-COOH)。12．1羧酸的分類與命名12．1．1羧酸的分類84苯甲酸（芳香酸）CH3COOHHOOCCH2CH2COOH丁二酸（二元酸）乙酸（一元酸）COOHCHCH2COOH丙烯酸（不飽和酸）苯甲酸CH3COOHHOOCCH2CH2COOH丁二酸8512．1羧酸的分類與命名12．1．2羧酸的命名

蟻酸肉桂酸1.俗名

安息香酸棕櫚酸硬脂酸酒石酸12．1羧酸的分類與命名12．1．2羧酸的命名蟻酸8612．1羧酸的分類與命名2.系統(tǒng)命名法規(guī)則：脂肪酸的系統(tǒng)命名中選擇分子中含羧基最長的碳鏈為主鏈，根據(jù)主鏈上碳原子數(shù)目稱為某酸，超過10個碳原子的不飽和酸在碳數(shù)后加“碳”字。表示側(cè)鏈與雙鍵的方法與烴相同，編號從羧基碳原子開始。12-羥基-9-十八碳烯酸（蓖麻醇酸）

3,4-二甲基戊酸9121812．1羧酸的分類與命名2.系統(tǒng)命名法規(guī)則：脂肪酸的系8712．1羧酸的分類與命名反-1,3-環(huán)己二甲酸丙醛酸（3-氧代丙酸或3-羰基丙酸）COOHCOOHHH4-甲基-4-苯基-2-戊烯酸12．1羧酸的分類與命名反-1,3-環(huán)己二甲酸丙醛酸（38812．1羧酸的分類與命名2-甲基-3-苯基-2-丁烯酸CH=CH-COOH3-苯基丙烯酸(肉桂酸)CH3CH2CH2-C-COOH CH-CH32-丙基-2-丁烯酸HOOC-CH2-CH-CH2-CH2-COOH CH2-COOH3-羧甲基己二酸4-甲氧基-2-溴苯甲酸12．1羧酸的分類與命名2-甲基-3-苯基-2-丁烯酸89對于簡單的脂肪酸也常用α、β、γ、δ等希臘字母表示取代基的位次；羧基永遠作為C-1。β-丁酮酸（3-氧代丁酸或乙酰乙酸）對于簡單的脂肪酸也常用α、β、γ、δ等希臘字母表示取代基的9012．1羧酸的分類與命名羧酸分子中烴基上的氫被其他原子或基團取代后的化合物，稱為取代羧酸。

檸檬酸3-羧基-3-羥基戊二酸蘋果酸2-羥基丁二酸12．1羧酸的分類與命名羧酸分子中烴基上的氫被其他原子或91沒食子酸3,4,5-三羥基苯甲酸沒食子酸3,4,5-三羥基苯甲酸9212．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)

OR—C

O····HR——Hp,p-共軛體系共平面羰基和羥基通過p,p-共軛構(gòu)成一個整體，故羧基不是羰基和羥基的簡單加合。12．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì) O··HR——9312．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)p-π共軛的結(jié)果:

?鍵長平均化；

?羰基的正電性—降低，親核加成變難；

?羥基H的酸性—增加；

?a-H的活性——降低

OR—C

O····H12．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)p-π共軛的結(jié)果:?鍵長9412．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)羧酸的物理性質(zhì)：

由于形成了氫鍵，導(dǎo)致羧酸的沸點比相應(yīng)相對分子質(zhì)量的醇的沸點高。

甲酸的二聚體

12．2羧酸的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)羧酸的物理性質(zhì)：由于形成了9512．4羧酸的制備

12.4.1氧化法12.4.2水解法腈的水解

醇？KMnO412．4羧酸的制備12.4.1氧化法12.4.2水9612．4羧酸的制備12.4.3合成法

由Grignard試劑合成

：NaCN?12．4羧酸的制備12.4.3合成法由Grignar9712．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)

O

CR(Ar)OH3.a-H的取代芳環(huán)H的取代1.酸性2.羥基被取代-X(Cl)酰鹵-OCOR酸酐-OR 酯(-NH2)酰胺4.脫羧反應(yīng)還原12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)OOH3.a-H的取代1.酸性9812．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.1酸性：弱酸OR—C O127pm127pm共軛大p鍵的形成使鍵長完全平均化，增加了羧基負(fù)離子的穩(wěn)定性,是促使H+電離的原因。pKa：

12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.1酸性：弱酸9912．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.2取代基對酸性的影響1.誘導(dǎo)效應(yīng)的影響12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.2取代基對酸性的影響100COOHCOOHCOOHNO2NO2NO2COOHCOOHCOOHOHOHOHCOOH12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)

2.共軛效應(yīng)的影響COOHCOOHCOOHNO2NO2NO2COOHCOOHC10112．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.3羧酸衍生物的生成羧酸中的羰基可以與某些親核試劑發(fā)生加成-消除反應(yīng)，生成羧酸衍生物（酰鹵、酸酐、酯、酰胺），反應(yīng)通式為：1.酯化反應(yīng)酸催化12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.3羧酸衍生物的生成10212．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)

酸和醇的體積(空間因素)對酯化反應(yīng)的速度有很大影響。所以酯化反應(yīng)的活性順序為：

醇：CH3-OH>RCH2-OH>

R2CH-OH

酸：HCO2H>RCH2CO2H>R2CHCO2H>

R3CCO2H12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)酸和醇的體積(空間因素)10312．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)2.生成酰鹵的反應(yīng)

試劑：亞硫酰氯(氯化亞砜)SOCl2，PCl3、PCl512．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)2.生成酰鹵的反應(yīng)試劑：亞硫酰10412．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)3.生成酸酐的反應(yīng)羧酸失水。加熱、脫水劑：醋酸酐或P2O5等。12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)3.生成酸酐的反應(yīng)羧酸失水。加熱105第12章羧酸及其衍生物課件10612．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)4.生成酰胺的反應(yīng)RCOOHNH3R-C-ONH4O-H2O△R-C—NH2O己二酸己二胺尼龍-6612．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)4.生成酰胺的反應(yīng)RCOOHNH310712．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.4羧酸的還原

羧酸很難被一般的還原劑還原，但能被LiAlH4

順利地還原為伯醇。CH2=CHCH2CO2H+LiAlH4CH2=CHCH2CH2OH

1.無水乙醚2.H3O+CH3CH2CHCO2H+LiAlH4CH3CH2CHCH2OH

CH3 CH383%1.無水乙醚2.H3O+12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.4羧酸的還原羧10812．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.5脫羧反應(yīng)

若a-C上有強吸電子基，則易脫羧。

形成分子內(nèi)氫鍵12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.5脫羧反應(yīng)若a-C上有109第12章羧酸及其衍生物課件11012．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.6α-鹵代反應(yīng)

-H活性：羧酸小于醛酮。PCl3、PBr3或紅磷(P)等催化。12．5羧酸的化學(xué)性質(zhì)12.5.6α-鹵代反應(yīng)-H活111通過鹵代酸可制備其它取代酸：R—CH-CO2H

BrOH-NH3CN-R—CH-CO2H

OHR—CH-CO2H

NH2R—CH-CO2H

CNCHRCOOHCOOHH2O/H+通過鹵代酸可制備其它取代酸：R—CH-CO2HOH-R—CH1121酸性：2羧酸衍生物的生成取代基對酸性的影響4.生成酰胺的反應(yīng)3.生成酸酐的反應(yīng)2.生成酰鹵的反應(yīng)

1.酯化反應(yīng)5α-鹵代反應(yīng)4脫羧反應(yīng)

3羧酸的還原羧酸的性質(zhì)：1酸性：2羧酸衍生物的生成取代基對酸性的影響4.生11312．7羧酸衍生物

12.7.1羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)與命名

12．7羧酸衍生物12.7.1羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)與命名114苯甲酸乙酸COCH3OHCOCH3

乙酰基COC6H5OHCOC6H5苯甲?；郊姿嵋宜酑OCH3OHCOCH3乙酰基COC6H5OH11512．7羧酸衍生物

OOCH3-C—O—C-CH3酰基

酰氧基酰氧基

酰基酸酐OCH3—C—O—R?；?/p>

烴氧基CH3—CONHCH3··Od+CH3—CNHCH3d-139pm具部分雙鍵性質(zhì)147pmp,p共軛體系，酰胺幾無堿性12．7羧酸衍生物OOCH3-C—O—C-CH3?；?11612．7羧酸衍生物

OOCH3—C—Br C6H5-C—Cl 乙酰溴苯甲酰氯

2-溴丁酰溴4-(氯甲酰基)苯甲酸酰鹵：常見的為酰氯和酰溴命名：?；Q＋鹵素名稱12．7羧酸衍生物OOCH3—C—Br C6H5-C11712．7羧酸衍生物

酸酐：分為單酐和混酐命名：單酐：羧酸名稱＋酐混酐：簡單羧酸名＋復(fù)雜羧酸名＋酐苯甲(酸)酐2-甲基丁二酸酐1,2,3,4-環(huán)己四甲酸-1,2-酐乙丙酐12．7羧酸衍生物酸酐：分為單酐和混酐命名：單酐：11812．7羧酸衍生物

酯：有機酸酯和無機酸酯。命名OOCH3—C—OCH3 H-C—O—C2H5O(CH3)2CHCH2-C-OCH2-CH3COOCH=CH2乙酸甲酯甲酸乙酯異戊酸芐酯乙酸乙烯酯一元醇的酯：羧酸名＋醇名＋酯—某酸某(醇)酯多元醇的酯：醇名＋羧酸名＋酯—某醇某酸酯12．7羧酸衍生物酯：有機酸酯和無機酸酯。命名OO11912．7羧酸衍生物

COOC2H5COOHCOOC2H5COOC2H5COOCH3COOC2H5乙二酸氫乙酯酸性酯乙二酸二乙酯中性酯,簡單酯乙二酸甲乙酯中性酯,混合酯12．7羧酸衍生物COOC2H5COOC2H5COOC120γ-丁酸內(nèi)酯γ-butanoiclactone鄰苯二甲酸甲乙酯ethylmethylphthalate

γ-丁酸內(nèi)酯鄰苯二甲酸甲乙酯12112．7羧酸衍生物

酰胺：氨或胺分子中的H被?；〈漠a(chǎn)物命名：?；Q＋胺(或某胺)——“某酰(某)胺”

內(nèi)酰胺用希臘字母標(biāo)明氨基位置。

N,3-二甲基戊酰胺N,N-二甲基甲酰胺

(DMF)

12．7羧酸衍生物酰胺：氨或胺分子中的H被?；〈?22乙酰苯胺δ-己內(nèi)酰胺

4-乙酰氨基-1-萘甲酸乙酰苯胺δ-己內(nèi)酰胺4-乙酰氨基-1-萘甲12312．7羧酸衍生物

ErythromycinA(紅霉素)

VitaminC

γ-內(nèi)酰胺青霉素(penicillin)1,212．7羧酸衍生物ErythromycinA(12412．7羧酸衍生物

12.7.2羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)1.親核取代反應(yīng)——水解、醇解、氨解結(jié)果：羧酸衍生物

—>羧酸或另一種羧酸衍生物1)水解——生成相應(yīng)的羧酸

酰鹵與水立即反應(yīng)。酸酐也很容易與水反應(yīng)。酯、酰胺水解須加熱并有H+orOH-催化。酯用酸催化水解時反應(yīng)可逆，堿催化時可完全水解——皂化反應(yīng)。12．7羧酸衍生物12.7.2羧酸衍生物的化學(xué)反應(yīng)112512．7羧酸衍生物

H—OHCH3CONH2H2OOH-CH3COO-NH3OR-C—O-C-R’OR—C—X

OR—C—OR’

OR—C—OH+HX

OR—C—OHR’—C—OHOOR—C—OH+HO-R’

O12．7羧酸衍生物H—OHCH3CONH2H2OOH-1262)醇解(alcoholysis)——生成相應(yīng)的酯HO-R’’R-C—O-C-R’酰鹵

與醇、酚很快反應(yīng)——用于制備常法難以合成的酯；酸酐

可與所有的醇或酚反應(yīng)，生成酯和羧酸；酯

酯的醇解也叫酯交換反應(yīng)——由高級醇置換低級醇；酰胺

酰胺的醇解可逆；需過量醇才能生成酯。R—C—OR’’+HX

OR—C—OR’’R’—C—OH+OOR—C—OR’’+HO-R’

OR—C—OR’’+HNH2

OR—C—X

R—C—OR’

R—C—NH2

OOOOO2)醇解(alcoholysis)——生成相應(yīng)的酯H127

氨或胺親核性比水強，故氨解比水解容易。酰鹵、酸酐

可在較低溫度下緩慢反應(yīng)生成酰胺；酯

酯的氨解一般只需加熱而不必用催化劑；酰胺

酰胺的氨解可逆；需親核性更強且過量的胺。OR—C—X

HNH2HNHR’’HNR2’’OR—C—OR’

OR—C—NH2+NH4

X

OR—C—NHR’’

+HO-R’

OR—C—NH2

OR—C—NR2’’+HNH2

3)氨解(ammonolysis)——生成相應(yīng)的酰胺O+OR—C-NH2R’-C-ONH4OR-C—O-C-R’O氨或胺親核性比水強，故氨解比水解容易。OR—128OR—C—L

L離去基團H—OHH—ORH—NH2親核試劑通式:OR—C—Nu

+H—L+H—Nu—X-O-CO-R—OR’－NH2

酰化反應(yīng)又叫做?；D(zhuǎn)移反應(yīng)。酰鹵、酸酐、酯在反應(yīng)中提供了?；凶鲺；瘎?。OR—C—LL離去基團H—OH親核試劑通式:OR—C—Nu1294）?；H核取代反應(yīng)的機理：親核加成-消除歷程？？問題：酯水解反應(yīng)，鍵的斷裂發(fā)生在酰氧鍵還是烷氧鍵？RCOR’O4）酰基親核取代反應(yīng)的機理：親核加成-消除歷程？？問題：酯水130酸催化酸催化131堿催化酯水解反應(yīng)，鍵的斷裂發(fā)生在酰氧鍵。RCOR’O堿催化酯水解反應(yīng)，鍵的斷裂發(fā)生在酰氧鍵。RCOR’O132離去基團的堿性：X-<RCOO-<RO-<NH2-離去基團的離去能力：X->RCO2->RO->-NH2-酰鹵和酸酐是優(yōu)良的?；瘎?acylatingagengt)。羧酸衍生物親核取代反應(yīng)活性順序：

?；磻?yīng)速率取決于親核加成和消除反應(yīng)兩步的速率。羰基的正電性越強及位阻越小，越有利于親核加成；離去基堿性越弱，基團越易離去，越有利于消去。離去基團的堿性：X-<RCOO-<RO-<NH213312．7羧酸衍生物

2.還原反應(yīng)

常用LiAlH4作還原劑。酯比-COOH易被還原，可用Na+C2H5OH還原。OR—C—OR’————>R—CH2-OH+R’OHLiAlH4或Na+C2H5-OHOR(Ar)—C—X————>R(Ar)—CH2-OHLiAlH4②H2OOOR—C-O-C—R

———>2R—CH2-OHLiAlH4②H2OOR(Ar)—C—NH2———>R(Ar)—CH2-NH2LiAlH4(伯仲叔胺)②H2O12．7羧酸衍生物2.還原反應(yīng)常用LiAl134酰鹵、酸酐和酯被還原成伯醇;12．7羧酸衍生物

酰胺和腈被還原成胺。酰鹵、酸酐和酯被還原成伯醇;12．7羧酸衍生物酰胺和腈13512．7羧酸衍生物

3、酰胺的特殊反應(yīng)1）酰胺的酸堿性12．7羧酸衍生物3、酰胺的特殊反應(yīng)1）酰胺的酸堿性136Gabriel反應(yīng)

2）酰胺的脫水反應(yīng)Gabriel反應(yīng)2）酰胺的脫水反應(yīng)1373）Hofmann降解反應(yīng)反應(yīng)機理如下：

Br連貫發(fā)生3）Hofmann降解反應(yīng)反應(yīng)機理如下：Br連貫發(fā)生138OCNH2NaOHBr2NH2CH3CH2CH2CONH2NaOHBr2CH3CH2CH2NH2OCNH2NaOHBr2NH2CH3CH2CH2CONH2N13912．8β—二羰基化合物

β-二酮β-酮酸酯丙二酸酯12.8.1Claisen酯縮合反應(yīng)具有a－H的酯在強堿的作用下與另一分子酯發(fā)生類似羥醛縮合的反應(yīng)稱Claisen酯縮合反應(yīng)。乙酸乙酯1,2乙酰乙酸乙酯12．8β—二羰基化合物β-二酮140NaOC2H5CH3COOC2H5CH3OOC2H5CCH2OOC2H5CCH3COC2H5OCH2OOC2H5C反應(yīng)機理如下：CH3COCH2COOC2H5NaOC2H5乙酰乙酸乙酯NaOC2H5CH3COOC2H5CH3OOC2H5CCH2141反應(yīng)機理如下：

兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-酮酸酯反應(yīng)機理如下：兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-酮酸142RCHCOOC2H5CH3CH2ORCHHCOOC2H5RCH2COOC2H5RCH2CC2H5OOCHCOOC2H5RRCH2CCHCOOC2H5ROCH3CH2ORCHCOOC2H5CH3CH2ORCHHCOOC2H5RC143反應(yīng)機理如下：

兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-酮酸酯反應(yīng)機理如下：兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-酮酸14412．8β—二羰基化合物

交叉酯縮合

不具有a－H的酯可以與具有a－H的酯發(fā)生交叉Claisen酯縮合反應(yīng)：OH-C-OC2H5OH—CH2-C-O