第十章羧酸及羧酸衍生物

第十章羧酸及羧酸衍生物1第1頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)羧酸的酸性及化學(xué)性質(zhì)

羧酸的結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)分析H有酸性羰基不飽和,可加成、還原羰基a-H，有弱酸性，可取代OH可被取代羧基可脫去CO2第2頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二羧酸的酸性

幾種活潑氫的酸性比較

羧酸根負(fù)離子的共振式與穩(wěn)定性有兩個完全等價的共振式第3頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

取代基誘導(dǎo)效應(yīng)對羧酸酸性的影響0.641.262.864.76pKa

應(yīng)用：利用羧酸的酸性分離和純化化合物第4頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二第5頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二羰基的反應(yīng)羧酸衍生物酰鹵酸酐酯酰胺

取代羥基生成羧酸衍生物羧酸第6頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2.1生成酯（酯化反應(yīng)）

酯化反應(yīng)特點：反應(yīng)需要H+催化，無催化劑時反應(yīng)很慢。反應(yīng)可逆（加大反應(yīng)物用量或除去水使酯的產(chǎn)率提高）第7頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

兩種可能的酯化反應(yīng)機(jī)理(i)

通過?；系挠H核取代H+先與羧基羰基氧結(jié)合（增強(qiáng)了羧基的親電性）

OR'上的氧原子來自于醇提示：逆過程為酯的酸性水解機(jī)理第8頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二(ii)

通過烷基碳正離子中間體

H+先與醇羥基氧結(jié)合羧基羰基氧作為親核試劑，OR'上的氧原子來自于酸第9頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2.2

形成酰鹵酰(基)氯酰(基)溴比較:醇類的鹵代

羧酸羥基的鹵代與醇類的鹵代有相似性第10頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2.3形成酸酐

可能機(jī)理:乙烯酮衍生物酸酐強(qiáng)除水劑第11頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

分子內(nèi)二酸的脫水:正常反應(yīng):形成環(huán)狀酸酐異常反應(yīng):形成環(huán)狀酮加熱反應(yīng)即發(fā)生第12頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2.4生成酰胺

提示：合成上一般通過羧酸衍生物制備酰胺第13頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二2.5

羧酸的還原反應(yīng)

用LiAlH4

還原羧酸至醇

羧基較難被還原強(qiáng)還原劑可還原至伯醇提示：還原機(jī)理：經(jīng)過中間體——醛醛1o醇第14頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

補(bǔ)充內(nèi)容：能被LiAlH4還原的化合物及其產(chǎn)物類型提示：大多數(shù)的基團(tuán)能被LiAlH4還原第15頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.

脫羧反應(yīng)3.1

羧酸的脫羧反應(yīng)第16頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

b-羰基酸和b,g-烯基酸的脫羧機(jī)理橋頭碳難成平面型實驗證據(jù)：b-羰基酸第17頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

漢斯狄克(Hunsdiecker)反應(yīng)適用于制備伯溴代烷反應(yīng)機(jī)理（自由基機(jī)理）:第18頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二4.

羧酸與金屬有機(jī)試劑的反應(yīng)

與RMgX反應(yīng)

與RLi反應(yīng)一個制備酮的方法作為親核試劑作為堿（優(yōu)先進(jìn)行）不溶性鹽，羰基不活潑難進(jìn)一步反應(yīng)溶解性較好，可進(jìn)一步反應(yīng)第19頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二羧酸a

氫的反應(yīng)機(jī)理：a-鹵代羧酸第20頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

第三節(jié)羧酸衍生物第21頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二L：可被親核試劑取代羰基：可加成至飽和a-H：有弱酸性離去基團(tuán)(Leavinggroup)

結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分析一、羧酸衍生物的化學(xué)性質(zhì)第22頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.1a

羧酸衍生物的水解反應(yīng)3.1羧酸衍生物?；系挠H核取代反應(yīng)及相互轉(zhuǎn)化第23頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二(1)

酯的酸性水解機(jī)理(有兩種可能機(jī)理）

羧酸衍生物的水解機(jī)理（以酯和酰胺的水解為例）機(jī)理(i)第24頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

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)第25頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二(2)

酯的堿性水解（皂化反應(yīng)）機(jī)理堿過量時，產(chǎn)物為羧酸鹽，反應(yīng)不可逆。第26頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二(3)

酰胺的酸性水解機(jī)理H+

過量，胺可成鹽，反應(yīng)不可逆。第27頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二(4)

酰胺的堿性水解機(jī)理慢步驟。離去能力:堿過量，成羧酸鹽，反應(yīng)不可逆。第28頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.1b

羧酸衍生物的醇解反應(yīng)

酰氯的醇解反應(yīng)優(yōu)點：反應(yīng)完全，產(chǎn)率好。（堿吸收）合成上用于制備酯酯酯酰氯第29頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

酰胺的醇解反應(yīng)反應(yīng)相對不易進(jìn)行（離去能力:）合成上意義不大（合成酯類化合物的方法有更好的方法）第30頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.1c羧酸衍生物的胺解反應(yīng)

酰氯的胺(氨)解

酸酐的胺(氨)解第31頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

酯的胺(氨)解

酰胺的胺解條件：無水、過量胺胺的交換，合成上意義不大第32頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

合成應(yīng)用舉例（1）NBS的制備NBSN-溴代丁二酰亞胺（溴代試劑）丁二酸單酰胺丁二酰亞胺第33頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二（2）Gabriel伯胺合成法伯胺鄰苯二甲酰亞胺第34頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二水解反應(yīng)醇解反應(yīng)胺解反應(yīng)反應(yīng)類型3.2a

?；系挠H核取代的通式3.2羧酸衍生物?；系挠H核取代通式、一般機(jī)理及活性第35頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.2b

?；系挠H核取代的一般機(jī)理?；系挠H核取代=親核加成＋消除酸性條件：堿性條件：第36頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.2c

?；系挠H核取代相對速度（相對反應(yīng)活性）三方面原因：(i)

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正電荷密度大對加成步驟有利第37頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二(ii)離去基團(tuán)的離去能力（與消除步驟步驟有關(guān)）共軛較弱（負(fù)電荷在電負(fù)性小的原子上）共軛較強(qiáng)（羰基性質(zhì)減弱）

共軛效應(yīng)的影響：第38頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二(iii)

位阻效應(yīng)的影響（與加成步驟有關(guān)）第39頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.3a

羧酸衍生物與RMgX的反應(yīng)機(jī)理：反應(yīng)能否控制在中間產(chǎn)物——酮？酰氯、酸酐、酯酮叔醇取代3.3羧酸衍生物與金屬試劑的反應(yīng)第40頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

利用酰鹵的活潑性進(jìn)行選擇性反應(yīng)制備酮羰基的活性（親電性）：實驗方法：將R'MgX

滴加到RCOCl中,RCOCl始終保持過量。始終過量第41頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二比較

酰氯與格氏試劑的反應(yīng)

酯與格氏試劑的反應(yīng)快步驟慢步驟可保留快步驟慢步驟立即反應(yīng)第42頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

利用酸酐反應(yīng)中間體低溫穩(wěn)定性制備酮機(jī)理低溫不易分解第43頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二

利用酰胺反應(yīng)的特殊性制備酮機(jī)理有弱酸性第44頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.3b

羧酸衍生物與

R2Cd和R2CuLi

的反應(yīng)比較：活性強(qiáng)活性較弱不反應(yīng)第45頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.4aLiAlH4還原反應(yīng)能否控制在這一步？酰氯，酸酐，酯胺伯醇酰胺

注意：酰胺的還原有特殊性：取代3.4羧酸衍生物的還原反應(yīng)第46頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.4b

羧酸衍生物的催化氫化還原（兩個典型的例子）Rosenmund還原(i)

酰氯選擇性還原至醛(ii)

酯還原至醇（工業(yè)化）使Pd催化劑活性減弱（催化劑中毒）第47頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二3.4c

酯的金屬鈉還原鮑維爾特-布蘭克（Bouveault－Blanc）還原偶姻（acyloin）縮合（酮醇縮合）伯醇a-羥基酮注意：溶劑的變化第48頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二鮑維爾特-布蘭克（Bouveault－Blanc）還原機(jī)理第49頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二偶姻（acyloin）縮合（還原至酮醇）第50頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二偶姻（acyloin）縮合在合成上的應(yīng)用舉例n產(chǎn)率（％）4~5

（6~7元環(huán)）50－606~7

（8~9元環(huán)）30－408~18（10~20元環(huán)）60－98第51頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)酯縮合反應(yīng)在合成中的應(yīng)用4.1(Claisen)酯縮合反應(yīng)---酯的?；痓-羰基酯（1,3-二羰基類化合物）

其它常用堿

NaH,NaNH2,LDA,Ph3CNa,t-BuOK

（弱親核性強(qiáng)堿）堿用量對反應(yīng)的影響催化量：反應(yīng)可逆大于化學(xué)計量：反應(yīng)完全

為什么？請注意所用堿的結(jié)構(gòu)第52頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二Claisen縮合機(jī)理穩(wěn)定的烯醇負(fù)離子第53頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二Claisen縮合舉例：乙酰乙酸乙酯第54頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二4.2Dieckmann縮合（分子內(nèi)酯縮合）

對稱二羧酸酯的Dieckmann縮合堿為催化量時反應(yīng)可逆第55頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二4.3交叉酯縮合（兩個不同酯之間的縮合）產(chǎn)物單一有合成意義合成上意義不大第56頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二4.4酮的?；ィ；噭┩?,4-戊二酮（乙酰丙酮）碳酸二乙酯1,3-二羰基類化合物b-羰基酯類第57頁，共60頁，2023年，2月20日，星期二a-