華東理工大學有機化學——羧酸

1、羧羧 基基 (carboxyl)酰酰 基基 (acyl)RCOHORCOHOCOOHOCOCH3阿司匹林阿司匹林其衍生物其衍生物（Aspirin） 羧酸衍生物羧酸衍生物酰鹵酰鹵酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺RCOOHRCOXRCOORCOORRCONH2(R)CRORCOOHsp2RCOOH 兩個碳氧鍵鍵長不同 一、羧酸的結(jié)構(gòu)一、羧酸的結(jié)構(gòu)O上的孤對電子與羰基電子有一定程度的共軛11.1 11.1 羧酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名羧酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名二二與醛相似，但經(jīng)常根據(jù)來源使用俗名。三三 羧酸的羧酸的命名命名n 羧酸的系統(tǒng)羧酸的系統(tǒng)命名命名1、以、以含羧基的最長碳鏈為主鏈含羧基的最長碳鏈為主鏈，按主鏈的碳原

2、子數(shù)稱為某，按主鏈的碳原子數(shù)稱為某酸。支鏈作為取代基，碳原子的酸。支鏈作為取代基，碳原子的編號從靠近羧基的一端開始編號從靠近羧基的一端開始。HCOOHCH3COOHCH3(CH2)14COOHCH3(CH2)16COOH甲甲酸酸乙乙酸酸十十六六酸酸十十八八酸酸蟻蟻酸酸醋醋酸酸軟軟脂脂酸酸硬硬脂脂酸酸COOHH3C反反-2-丁丁烯烯酸酸巴巴豆豆酸酸以含有羧基的最長碳鏈為主鏈，支鏈作為取代基，以含有羧基的最長碳鏈為主鏈，支鏈作為取代基，稱為某二酸。稱為某二酸。CH2COOHCH2COOH丁丁二二酸酸琥琥珀珀酸酸CCOOHCCOOHHH順順丁丁烯烯二二酸酸馬馬來來酸酸CHCOOHCHCOOHHOHO

3、2 2, ,3 3- -二二羥羥基基丁丁二二酸酸酒酒石石酸酸3、芳香族羧酸的命名分為兩類、芳香族羧酸的命名分為兩類 （1）羧基與苯環(huán)支鏈相連羧基與苯環(huán)支鏈相連的，的， 以以脂肪酸作為母體脂肪酸作為母體，芳基看作取，芳基看作取代基來命名，如：代基來命名，如： （2）羧基與苯環(huán)直接相連羧基與苯環(huán)直接相連的的，以，以苯甲酸為母體苯甲酸為母體，環(huán)上其，環(huán)上其它基團作為取代基來命名。它基團作為取代基來命名。苯乙酸苯乙酸 3-苯丙酸苯丙酸 3-苯丙烯酸苯丙烯酸CH2COOH CH2CHCOOHCH2CH2COOHCOOHOH鄰鄰羥羥基基苯苯甲甲酸酸水水楊楊酸酸COOHCOOH鄰鄰苯苯二二甲甲酸酸3 2 1

4、（肉桂酸）（肉桂酸）COOH苯甲酸苯甲酸11.2 11.2 羧酸的物理性質(zhì)羧酸的物理性質(zhì) 羧酸中的羥基和羰基可與水形成氫鍵：CH3-C-OHOO-HHO-HH 原因原因： 水溶解度：大于分子量相近的醇、醛、酮； (C4H9OH：8%；C2H5COOH：) 隨R，水溶解度，C10以上羧酸不溶于水。沸點：高于分子量相近的醇 羧酸分子間通過氫鍵形成二聚體：打開氫鍵時所需能量：乙醇甲酸25.1KJ/mol30.1KJ/mol (b.p 101 C)。(b.p 78 C)。H-OC-ROR-CO-HO IR C = O 在在1725 1700 cm-1 游離的游離的O-H 伸縮振動伸縮振動 3560 3

5、500 cm-1(醇醇3650 3590 ), 締合態(tài)締合態(tài) O-H 伸縮振動伸縮振動 3000 2500 cm-1(醇醇3520-3100),寬帶峰寬帶峰 HNMR 10 13 ppm 2.0 2.5 ppmOCH2COHRORCOH 羧酸的結(jié)構(gòu)及化學性質(zhì)分析羧酸的結(jié)構(gòu)及化學性質(zhì)分析H有酸性有酸性OH 可被取代可被取代羰基羰基 a a-H，可取代，可取代羧基可脫去羧基可脫去 CO2羰基不飽和羰基不飽和,可加成、還原可加成、還原CHCOOHRH11.3 11.3 羧酸的化學性質(zhì)羧酸的化學性質(zhì) 共軛：p-COHOsp 雜化2R構(gòu)造：R RH HC CO OO O p-共軛的結(jié)果共軛的結(jié)果： 使使

6、RCOO-H鍵減弱，氫原子酸性增加，羧酸具有酸性；鍵減弱，氫原子酸性增加，羧酸具有酸性； RCOO-中負電荷均勻地分布在兩個氧原子上，穩(wěn)定性中負電荷均勻地分布在兩個氧原子上，穩(wěn)定性 ，羧酸酸性，羧酸酸性。 一一 羧酸的酸性羧酸的酸性 RCOOHB:RCOORCOORCOO比較：比較：酚氧基負離子和烷氧基負離子酚氧基負離子和烷氧基負離子 羧酸根負離子的共振式羧酸根負離子的共振式OHOOOOB:R CH2OHB:R CH2O有兩個完全等有兩個完全等價的共振式價的共振式負電荷分散負電荷分散l成成 鹽鹽 羧酸具有明顯的酸性，甚至能與NaHCO3等成鹽： RCOOH + NaHCO3RCOONa + C

7、O2 + H2O 說明什么問題？說明什么問題？RCOOH + NaOHRCOONa + H2ORCOOHRCOOH的酸性大于的酸性大于H H2 2COCO3 3。pKa數(shù)據(jù)亦說明，酸性：RCOOHH2CO3ArOH 與無機酸相比，與無機酸相比，RCOOHRCOOH仍為弱酸：仍為弱酸： RCOONa + HClRCOOH + NaCl 酸性：酸性：HClRCOOH 利用羧酸的酸性分離和純化化合物利用羧酸的酸性分離和純化化合物其它非酸性化合物+OHRCO2（水相）其它非酸性化合物H+RCO2H（有機相）RCO2HArOHArOArOHRCO2H其它非酸性化合物+RCO2（水相）其它非酸性化合物H+

8、RCO2H（有機相）ArOHHCO3ArOH +酸性：酸性： 羧酸羧酸 碳酸碳酸 酚酚pKa 3-5 6.5 10 任何使酸根負離子穩(wěn)定的因素都將增加其酸性，羧酸根負離子愈穩(wěn)定，愈容易生成，酸性就愈強。A A 脂肪酸脂肪酸 -H被R取代得越多，羧酸的酸性越弱。原因：斥電子基(+I效應)酸性減弱！負電荷分散不利CH3 C O HOCH3 C O-O電子云密度H2OH3O+ 若-H被吸電子基（如Cl）取代后，羧酸的酸性增強。吸電子基(I效應)酸性增強！負電荷分散較好Cl CH2 C O HOO電子云密度H2OH3O+Cl CH2 C O-原因：CCO2HClClClCCO2HClHClCCO2HH

9、HClCCO2HHHHPka 0.64 1.26 2.86 4.75 吸電子基距COOH越遠，對RCOOH的酸性影響越小原因：原因：誘導效應誘導效應隨著碳鏈增長迅速減弱。隨著碳鏈增長迅速減弱。 Cl CH2 CH2 CH2 COOHClCH3CH2 C COOH？B. B. 芳香酸芳香酸 （綜合考慮誘導和共軛效應）（綜合考慮誘導和共軛效應）酸性：C6H5COOHCH3COOH芳環(huán)上有吸電子基時，ArCOOH酸性增加。例如： COOH酸性：COOHO2N原因： -NO2有- I、 - C ，使p -NO2-C6H4-COO-負電荷分散，穩(wěn)定性-NO2、-CN，-I、-C，方向一致芳環(huán)上有斥電子基

10、時，ArCOOH酸性減弱。COOH酸性：CH3OCOOHH3CCOOH比較下列化合物的酸性大?。?I+C小小 結(jié)結(jié)+I+I效應使效應使RCOOHRCOOH酸性減弱，酸性減弱，-I -I使其增強。使其增強。 -I -I效應強弱次序：效應強弱次序： NO2CNCOOHFClBrCOOROROHC6H5H +I+I效應強弱次序：效應強弱次序： OCOO(CH3)3CCH3CH2CH3H a a-鹵代羧酸鹵代羧酸H2CCOOHHX2 / PH2CCOOHXX = Br , Cl( (二二) -) -氫原子的反應氫原子的反應 較活潑a.的吸電子性使活潑aHC O共軛使羧酸的活性不及醛、酮b. p-aHR

11、C H C OHHO 鹵代酸的酸性及誘導效應鹵代酸的酸性及誘導效應幾種活潑氫的酸性比較幾種活潑氫的酸性比較 吸電子基對羧酸酸性增強（吸電子基對羧酸酸性增強（P302)RCOOHB:RCOORCOOCCO2HClClClCCO2HClHClCCO2HHHClCCO2HHHHPka 0.64 1.26 2.86 4.75 a a-鹵代羧酸在合成上的應用鹵代羧酸在合成上的應用CHCOOHX酯化ZnHCCOORXZnRReformatsky 試劑酯難直接鹵代RCHCOORXR(i) 制備制備a a-鹵代酯鹵代酯（制備（制備Reformatsky試劑的原料）試劑的原料）H2CCOOHHX2 / PH2C

12、COOHXX = Br , ClRHCCOOHX2 NH3RCHCOOHH2N+NH4X2 NaOHRCHCOONaHO+NaX+H2O(ii) 制備制備 a a-氨基酸或氨基酸或 a a-羥基酸羥基酸( (三三) ) 脫羧反應脫羧反應 羧酸(鹽）在一定條件下分解放出二氧化碳，稱為脫羧脫羧或脫羧反應。RCOOH(1) NaOH (CaO)(2)RHCO2+副副反反應應多多，產(chǎn)率一一般般較低 一元羧酸加熱下難以脫羧! 但上有強吸電子基，或為羰基等不飽和鍵時，脫羧容易發(fā)生。1）一元脂肪酸一元脂肪酸ROHOORRRORRH -羰基酸CO2+a a CCl3COOHCCl3H + CO2脫羧易發(fā)生脫羧

13、易發(fā)生! 芳香酸比脂肪酸脫羧容易，尤其芳環(huán)上有強吸電子基的芳酸：COOHNO2NO2NO2NO2NO2NO2H2O2）芳香酸( (四四) ) 羧基被還原羧基被還原 強還原劑直接還原RCOOHLiAlH4RCH2OHH2O無無水水乙乙醚醚 羧基較難被還原，羧基較難被還原，一般還原劑不能將COOH還原，如NaBH4可還原醛酮中的羰基而無法還原羧基。（LiAlH4、B2H6或高溫高壓或高溫高壓下催化氫化）下催化氫化） 強還原劑可還原至伯醇強還原劑可還原至伯醇合成上宜先酯化，再用Na+CNa+C2 2H H5 5OHOH還原（產(chǎn)率較好，反應較易）RCH2OHROH/H+R-C-OHOR-C-ORONa

14、+C2H5OH酯間接還原O2NCH2COOHO2NCH2CH2OH1) BH3 , THF2) H3+O選擇性還原如用LiAlH4作還原劑，硝基將同時被還原。硼烷是一個非常有用的還原劑，反應條件溫和，選擇性好?？煞裼肔iAlH4作還原劑？羧酸衍生物羧酸衍生物酰鹵酰鹵酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺 取代羥基生成羧酸衍生物取代羥基生成羧酸衍生物RCOOHRCOXRCOORCOORRCONH2(R)CRO( (五五) )羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成 1 形成酰鹵形成酰鹵RCOOHRCOClSOCl2PCl3PCl5RCOOHPBr3RCOBrROHSOCl2RClPBr3RBr?；弱；弱；艴；灞容^

15、醇類的比較醇類的 類似鹵代類似鹵代有相似性有相似性3.2 形成酸酐形成酸酐酸酸 酐酐RCH2COOHRCH2COOCCH2ROP2O52+ + H2Oor Ac2O 分子內(nèi)二酸的脫水分子內(nèi)二酸的脫水:形成環(huán)狀酸酐形成環(huán)狀酸酐COOHCOOHOOOCOOHCOOHOOO+H2O+H2O順式易生成酸酐）順式易生成酸酐）加熱即反應加熱即反應（易發(fā)生）（易發(fā)生）3 生成酯生成酯（酯化反應）（酯化反應） 酯化反應特點：酯化反應特點： a. 酸催化酸催化下反應速度加快下反應速度加快 b.可逆可逆反應，加大反應物用量反應，加大反應物用量 或除水以提高產(chǎn)率或除水以提高產(chǎn)率RCOORRCOOHHOR H2O+H

16、+ 酯的生成和酯化反應機理酯的生成和酯化反應機理* *酸催化劑：硫酸、磷酸、鹽酸、苯磺酸、強酸性陽離子交換樹脂。反應可逆 機理機理 從反應式看，酯化反應中化學鍵斷裂生成H2O的方式可以有兩種：OC OH + HORROC OR + H2O 酰氧鍵斷裂ROC OH + HORROC OR + H2O 烷氧鍵斷裂RH+H1 1）兩種斷裂方式兩種斷裂方式OC OH + HO RRH+1818OC OH + HO RRHOC OR + H2O R182）同位素標記證明1 1）如按烷氧鍵斷裂的方式：）如按烷氧鍵斷裂的方式：2 2）如按酰氧鍵斷裂的方式：）如按酰氧鍵斷裂的方式：OC OH + HO RRH

17、+18 + H2OOC O RR18 所以，所以，在大多數(shù)情況下，在大多數(shù)情況下，反應按反應按的方式進行。的方式進行。n實驗表明：在大多數(shù)情況下（主要指伯醇和仲醇），主要生成含同位素的酯RCOO18R，水分子中幾乎不含有氧同位素。OC OH + HO RRH+OC O RR1818 + H2OOC OH + H+ROH+C OHROH+C OH R+ HORC ORROHOH2-H2O-H+OC ORRC ORROHOH2C ORROHOHHC OR ROHOHC OR RC OH ROH3 3）酰氧基斷裂反應機理）酰氧基斷裂反應機理n反應的結(jié)果似乎是-OH被OR親核取代，但實際的機理過程應為

18、親核加成親核加成- -消除消除。4 4）反應速度）反應速度 由于空間位阻的原因，無論酸還是醇，烴基的結(jié)構(gòu)越龐大，反應速度越慢，產(chǎn)率越低。降降低低降降低低R3C-OHR3C-OH2+-H2OH+R3CR-C-O-HO+R3CR-C-O-HOCR3+-H+R-C-O-CR3O+H-O-CR3OR-C-O-H即：叔醇的酯化反應經(jīng)證實是按照烷氧斷裂的方式進行的5 5）烷氧斷裂機理）烷氧斷裂機理4 生成酰胺生成酰胺RCOOHNH3RNH2RCOONH4RCONH2RCOONH3R- - H2ORCONHR100oC180190oC- - H2ORNH2RCONHRRCOClRCOOCRORCOOHSOC

19、l2P2O5 合成上一般通過羧酸衍生物制備酰胺合成上一般通過羧酸衍生物制備酰胺11.4 11.4 羧酸的制法羧酸的制法 (1) (1) 氧化法氧化法 (2) (2) 腈水解腈水解 及及 羧酸衍生物的水解羧酸衍生物的水解 (3) Grignard(3) Grignard試劑與試劑與COCO2 2作用作用( (甲甲) ) 伯醇或醛氧化伯醇或醛氧化 (1) (1) 氧化法氧化法RCOHORCH2OHRCOHOO= 常用氧化劑，或氧與催化劑 ( (乙乙) ) 烴氧化烴氧化 CHRCHRRCH2CH2RO2, Cat.1200C,1.53MPaRCOOH + RCOOHRCOOH + RCOOHK2Cr

20、2O7, H2SO4CH3C CH3CH3CH3K2Cr2O7, H2SO4COOHC CH3CH3CH3or KMnO4, H2SO4由腈（RCN）水解是合成羧酸的腈在酸性或堿性水溶液中水解可以得到羧酸： 腈類化合物的水解（腈類化合物的水解（酸性酸性水解水解和和堿性堿性水解水解）RCNH+H2O,H2OOHRCOOHH+BrCH2CH2Br2 NaCNNCCH2CH2CNH2OH+HOOCCH2CH2COOHClCH2COONaNaCNNCCH2COONa(1) NaOH(2) H2O / H+HOOCCH2COOH丁丁二二酸酸丙丙二二酸酸例：例：制備比制備比 RX 多一多一 個碳的羧酸個碳

21、的羧酸主要用于伯鹵烷主要用于伯鹵烷(2) (2) 腈水解腈水解 (3)(3) Grignard Grignard試劑與試劑與COCO2 2作用作用 干醚低溫RMgX +R-C-OMgXOR-C-OHOH2O/H+OOC多一個碳的羧酸 格氏試劑與CO2（干冰）反應，酸化、水解后得到羧酸。反應機理是典型的舉例：物理性質(zhì)物理性質(zhì)：羥基酸比相應的醇及羧酸的熔點都高，溶解度大。原因？CH3CHCOOHOH羥基酸是分子中同時具有羥基酸是分子中同時具有羥基羥基和和羧基羧基的化合物。的化合物。分類分類：根據(jù)羥基與羧基的相對位置不同，分為：-，-，-，-，羥基酸。氫鍵氫鍵。11.5 11.5 羥基酸羥基酸 (1

22、) (1) 羥基酸的性質(zhì)羥基酸的性質(zhì) ( (甲甲) ) 酸性酸性羥基的吸電子誘導效應，使羥基酸的酸性比相應的羧酸大。CH3CH2COOH CH3CHCOOH CH2CH2COOHOHOHpKa 4.87 3.87 4.51COOHCOOHOHCOOHOHCOOHOHpKa 4.18 2.96 4.07 4.58OOCOH鄰羥基苯甲酸酸性特別強的鄰羥基苯甲酸酸性特別強的原因是：分子內(nèi)形成氫鍵，原因是：分子內(nèi)形成氫鍵，使羧酸負離子的穩(wěn)定性增強。使羧酸負離子的穩(wěn)定性增強。在在芳環(huán)上芳環(huán)上羥基因共軛和誘導的雙重作用（方向相反）羥基因共軛和誘導的雙重作用（方向相反）羥基是供電子基團羥基是供電子基團，羥基

23、酸的酸性比母體羧酸的，羥基酸的酸性比母體羧酸的酸性弱酸性弱+ H2Oa羥基酸OH-OCH-RHO-CR-CHC-OHO-HO+-H2OOOCHOCCHOCR-R交酯（有六元環(huán)） 羥基酸的特點是在羥基酸的特點是在加熱加熱或有或有脫水劑脫水劑存在時容易脫水。存在時容易脫水。( (乙乙) ) 脫水脫水羥基酸R-CH-CH-COOHOH H-H2O+ H2Oa不飽和酸有共軛（）RCH=CH-C-OHO-H2O+ H2OR-CHOO內(nèi)酯（有五元環(huán)）羥基酸R-CH-CH2CH2-C-OHOO H（4 4）-羥基酸脫水形成羥基酸脫水形成-內(nèi)酯內(nèi)酯OC6H13OOOC3H7OO十五內(nèi)酯(黃蜀葵素)辛內(nèi)酯癸內(nèi)酯

24、由以上反應知，脫水主要形成共軛體系、五元環(huán)、六元環(huán)等穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。許多內(nèi)酯存在于自然界，有些是天然香精的主要成分。( (丙丙) ) 脫羧脫羧 （-羥基酸的分解）羥基酸的分解）R-CH-COOHOHRCHO + HCOOH稀H2SO4TollensRCOO- + Ag-羥基酸與無機酸共熱時分解產(chǎn)生少一個碳的醛，與稀高錳酸鉀共熱則氧化、分解生成少一個碳的酸。(2) (2) 羥基酸的制法羥基酸的制法 ( (甲甲) ) 鹵代酸水解鹵代酸水解 CH2-COOHClCH2-COOHOHCH2-COOHHCl2紅PH2O/OH-羥基酸羥基酸H2O/H+COOHOHCCOHCNHCN/弱O H-C=O羥基酸aa羥

25、基腈RR(H)( (乙乙) ) 羥基腈水解羥基腈水解 ( (丙丙) Reformasky) Reformasky反應反應 -鹵代酸酯在鋅粉存在下與醛酮作用，產(chǎn)物水解后即得到-羥基酸酯。制羥基酸（酯） ZnBrCH2COOC2H5BrZnCH2COOC2H5CH3CHCH2COOC2H5OZnBrCH3CHCH2COOC2H5OHCH3CHCH2COOHOHEt2OCH3CHOH3OH3O討討 論：論： 只能用鹵（溴）代酸酯，產(chǎn)物為羥基酸（酯）。反應的機理過程與格氏試劑與羰基的反應類似。脂肪族或芳香族醛酮均可進行反應。Reformasky反應與格氏反應類似，但用Zn不用Mg。因為BrZnCH2C

26、OOC2H5比BrMgCH2COOC2H5活性低，只與醛、酮反應，不與酯反應。 完成反應式完成反應式 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 幾種類型的羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)及命名幾種類型的羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)及命名 羧酸衍生物?；系挠H核取代反應及反應機理。羧酸衍生物?；系挠H核取代反應及反應機理。 羧酸衍生物的親核取代相對活性及相互轉(zhuǎn)換。羧酸衍生物的親核取代相對活性及相互轉(zhuǎn)換。羧酸衍生物與羧酸衍生物與RMgXRMgX的反應的反應 羧酸衍生物的還原反應羧酸衍生物的還原反應11.6 11.6 羧酸衍生物的羧酸衍生物的命名命名和和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 羧酸衍生物的四種類型羧酸衍生物的四種類型酰鹵酰鹵酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺RCOOHRCO

27、XRCOORCOORRCONH2(R)CRO羧酸羧酸 羧酸衍生物系指酰鹵、酸酐、酯、酰胺等含有酰基的化合物，它們經(jīng)簡單水解后都得到羧酸衍生物的羧酸衍生物的命名命名和和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（R或R可以是Ar或H）酰鹵酯酰胺酸酐R-C-XOR-CR-COOOOR-C-OROR-C-NH21 1）命）命 名名 以所含的酰基來命名：酸酐由羧酸脫水而來，以其來源的酸命名：根據(jù)形成酯的醇和酸來命名： 以所含的?；鶃砻?兩個?；B在同一氮原子上形成酰羧酸衍生物物理性質(zhì)羧酸衍生物物理性質(zhì)COXRCH2COOCOORCONH2(R)CRORCH2RCH2RCH2RCHCOLHL：可被親核試劑取代可被親核試劑取代羰基：羰基

28、：可加成至飽和可加成至飽和a a H：有弱酸性有弱酸性L: 離去基團離去基團 (Leaving group) 性質(zhì)分析性質(zhì)分析RCOLRCOOHH2OH+ or OHROHH+ or ORRNH2RCOORRCONHR2.1 羧酸衍生物?；系挠H核取代羧酸衍生物?；系挠H核取代RCOLNuRCONu+Lor HNuHLor水解反應水解反應醇解反應醇解反應胺解反應胺解反應反應類型：反應類型： ?；系挠H核取代的一般機理酰基上的親核取代的一般機理 親核取代的速度（反應活性）：親核取代的速度（反應活性）：RCOLNuRCONu+LRCONuL親核加成消除 ?；系挠H核取代?；系挠H核取代 = 親核加

29、成親核加成 消除消除RCOClRCOORCOORRCONH2(R)CRO？離去基團的離去能力（離去基團的離去能力（與消除步驟步驟有關）與消除步驟步驟有關）XOORNH2(R)CRO2.2 羧酸衍生物的水解反應羧酸衍生物的水解反應COXRCOOCOORCONH2(R)CRORRRRCOOHH2OH2OH+ or OHH2OH+ or OHH2OH+ or OHHX+HOCROHORNH3(R)酰鹵遇水反應劇烈，酰鹵遇水反應劇烈， 酸酐容易水解，酯、酰胺必須在酸或堿酸酐容易水解，酯、酰胺必須在酸或堿存在下加熱才發(fā)生水解存在下加熱才發(fā)生水解 酰氯的水解酰氯的水解RCOOHH2O+HClRCOCl易反

30、應（可直接與水反應）易反應（可直接與水反應） 酸酐的水解酸酐的水解RCOOHRCOOCROH2O2較易反應，較易反應，H 或或 OH催化更快。催化更快。 酯的水解酯的水解RCOOHH+ or OHRCOORH2OHOR+需需 H或或 OH催化，當催化，當OH用用量大于量大于 化學計量時，反應完全?；瘜W計量時，反應完全。RCOOHRCONHRH2OH3NR+H+RCOORCONHRH2OH2NR+OH 酰胺的水解酰胺的水解H+ or OH的用量須大于的用量須大于化學計量，要加熱?；瘜W計量，要加熱。ROHRCOORRCOCl+Et3N or 吡啶Et3NH ClNHClorHCl2.3 羧酸衍生物

31、的羧酸衍生物的醇解醇解反應反應 酰氯的醇解反應酰氯的醇解反應優(yōu)點：反應完全，產(chǎn)率好。優(yōu)點：反應完全，產(chǎn)率好。（堿吸收）（堿吸收）合成上用于制備酯合成上用于制備酯ROHRCOORRCOClEt3N or 吡啶RCOOHSOCl2 酸酐的醇解反應酸酐的醇解反應合成上用于制備酯合成上用于制備酯（優(yōu)點：反應溫和，產(chǎn)率好）優(yōu)點：反應溫和，產(chǎn)率好）RCOOHRCOOCROROHRCOOR+C2H5OHSCH2OH(CH3CO)2OCH3COONaSCH2OCCH3OOOOCOOEtCOOH二酸單酯COOEtCOOEt二酸二酯 酯的醇解反應酯的醇解反應（酯交換反應）（酯交換反應）RCOORRCOORROHH

32、+orRO+ROH+ 反應可逆反應可逆 需需 H 或或 R”O(jiān)催化催化H2CCHCOOCH3n-BuOHTsOHH2CCH COOBun+ CH3OH蒸 除OCOHOCH3NaOCH3CH3OOHCOCH3OCH3COCH3+CHCH2CHCH2OAcOAcnCH3OHOHCHCH2CHCH2OHOHn聚乙烯醇,CCH3OO+CH3COCH3O例：例： 酰胺的醇解反應酰胺的醇解反應反應相對不易進行（離去能力反應相對不易進行（離去能力: ）合成上意義不大合成上意義不大（合成酯類化合物的方法有更好的方法）（合成酯類化合物的方法有更好的方法）NHRORRCOORRCONHRROHH+orRO+RNH

33、2+2.4 羧酸衍生物的羧酸衍生物的胺解胺解反應反應 酰氯的胺酰氯的胺(氨氨)解解 酸酐的胺酸酐的胺(氨氨)解解RNH2RCONHRRCOCl+Et3NH Cl+Et3Nor 其它堿RCOOHNEt3RCOOCRORCONHR+RNH2+Et3Nor 其它堿 酯的胺酯的胺(氨氨)解解 酰胺的胺解酰胺的胺解RNH2RCONHRRCOOR+HOR+條件：無水、過量胺條件：無水、過量胺胺的交換，合胺的交換，合成上意義不大成上意義不大RNH2RCONHRRCONHR+HNHR+H+通常酰鹵、酸酐、酯是較好?；噭┩ǔｕ｛u、酸酐、酯是較好?；噭?而酰胺由于活性較差，一般不作為?；噭┒０酚捎诨?/p>

34、性較差，一般不作為?；噭╥i）氨基的保護）氨基的保護 胺解反應合成上的應用胺解反應合成上的應用 （i）由酰氯和酸酐制備酰胺。（優(yōu)點：反應快，條件溫和，產(chǎn)率高）由酰氯和酸酐制備酰胺。（優(yōu)點：反應快，條件溫和，產(chǎn)率高） Ar NH2CH3COClor (CH3CO)2OAr NHCCH3NH2COOHRClCOCH2PhOBoc2ONHCOOCH2PhCOOHRNHCOOBu-tCOOHR堿堿H2, PdHClOH2O, OH去保護方法去保護方法OOONH3NHOO鄰苯二甲酰亞胺KOHor K2CO3NOOKR XNOORNH2NH2OOH2NRNHNH+肼解伯胺伯胺合成應用舉例合成應用舉例

35、-Gabriel伯胺合成法伯胺合成法 (記記)總結(jié)：羧酸衍生物的相互轉(zhuǎn)換總結(jié)：羧酸衍生物的相互轉(zhuǎn)換（制備方法）（制備方法）RCOOHRCOORRCONHRRCOClRCOOCROH2OSOCl2RCOOHROHP2O5H2ORNH2ROHNH2RRNH2,H2O, H+ or OH-ROH, H+RNH2ROHH2O, H+ or OH-2.5 羧酸衍生物與羧酸衍生物與RMgX的反應的反應RMgXRCORRCOL1. RMgXRCOHRR酮叔醇2. H2ORRCOLMgXRRCOLMgXRCORRMgXRRCORMgXH2ORRCOHR-MgXL機理：機理：反應能否控制在反應能否控制在中間體酮

36、中間體酮？酰氯、酸酐、酯酰氯、酸酐、酯COOC2H5MgBrCOC2H5OMgBrCOCOH(1) RMgBr(2) H3OH2O羧酸羧酸衍生物衍生物和和GrignardGrignard試劑作用最終產(chǎn)物為叔醇試劑作用最終產(chǎn)物為叔醇CH3MgBrCH3CH2CCH3OCH3CH2COCl CH3MgBrCH3CH2CCH3OHCH3（適量適量）（過量過量） Et2O H3O+ Et2O H3O+ 酰鹵可以得到酮或叔醇酰鹵可以得到酮或叔醇 2.6 羧酸衍生物的羧酸衍生物的還原還原反應（反應（了解了解）1) LiAlH4 酰鹵、酸酐和酯被還原成伯醇酰鹵、酸酐和酯被還原成伯醇;酰胺和腈被還原成胺。酰胺

37、和腈被還原成胺。C15H31CClOLiAlH4 H2OC15H31CH2OHOOOLiAlH4 H2OCH2OHCH2OHCN(CH3)2OLiAlH4 H2OCH2N(CH3)2CH2CNLiAlH4 H2OCH2CH2NH2 2) Na-ROH 酯酯 伯醇伯醇3) Rosenmund(羅森孟羅森孟)還原法還原法 酰氯酰氯 醛醛CH3CHCHCH2CH2COOC2H5NaC2H5OHCH3CHCHCH2CH2CH2OHCOClH2 , pd-BaSO4硫 喹啉COH本次課小結(jié)：本次課小結(jié)： ?；系挠H核取代反應（水解、醇解、胺解）。?；系挠H核取代反應（水解、醇解、胺解）。 羧酸及其衍生物

38、之間的相互轉(zhuǎn)換關系羧酸及其衍生物之間的相互轉(zhuǎn)換關系 醇解、胺解反應在合成上的應用醇解、胺解反應在合成上的應用 羧酸衍生物與羧酸衍生物與RMgX的反應的反應 羧酸衍生物的還原反應羧酸衍生物的還原反應 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： - 二羰基化合物的酸性和烯醇負離子的穩(wěn)定性二羰基化合物的酸性和烯醇負離子的穩(wěn)定性 - 二羰基化合物的碳負離子的反應二羰基化合物的碳負離子的反應 乙酰乙酸乙酯的制備及其在有機合成中應用乙酰乙酸乙酯的制備及其在有機合成中應用 丙二酸酯的制備及其在有機合成中應用丙二酸酯的制備及其在有機合成中應用 Michael加成反應加成反應C2H5OCCHOCOC2H5OH3CCCHOCOC2H5

39、OH3CCCHOCCH3OHHH -二羰基化合物：含活潑亞甲基化合物二羰基化合物：含活潑亞甲基化合物丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰丙酮乙酰丙酮（2,4-戊二酮）（-丁酮酸酯）v羰基化合物的羰基化合物的a a 位位 H H 酸性的比較酸性的比較H2CCCH3OH2CCOC2H5OC2H5OCCHOCOC2H5OH3CCCHOCOC2H5OH3CCCHOCCH3OHHHHH242012.710.79.0化合物p Ka雙羰基化合雙羰基化合物（雙活化），物（雙活化）， aa氫氫酸性相對酸性相對較強。較強。8.8.18.8.1 - 二羰基化合物的互變異構(gòu)現(xiàn)象二羰基化合物的互變異構(gòu)現(xiàn)

40、象互變異構(gòu)互變異構(gòu)H3CCOCH2COC2H5O -羰基酯H3CCOCH2CCH3OC2H5OCOCH2COC2H5O -二酮 -二酯H3CCOHCCH3OCHRCOHCOC2H5OCHC2H5OCOHCOC2H5OCH76%7.5%很少烯醇式的特征：烯醇式的特征：IR: 有有OH吸收峰，吸收峰，1H NMR: 有有OH和烯質(zhì)子信號，和烯質(zhì)子信號， 化學試驗：化學試驗：與與FeCl3顯色顯色, 可以使Br2-CCl4或 KMnO4溶液褪色COCOCHH分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵單羰基單羰基雙羰基雙羰基CH2CH3COHBCH2CH3COCH2CH3COCHCH3COHCCH3OBCHCH3COCCH

41、3OCHCH3COCCH3OHCCH3COCCH3O三三個個共共振振式式，兩個烯醇負離子, 更更穩(wěn)穩(wěn)定定，含含量量高高。兩兩個個共共振振式式，一個烯醇負離子,含含量量低低所形成的負離子通過共振，負電荷得到較好的分散，有較好的穩(wěn)定性，是較好的親核試劑烷基化烷基化?；；曹椉映晒曹椉映?Michael加成加成) - 二羰基化合物羰基二羰基化合物羰基 a a 位的反應（經(jīng)位的反應（經(jīng)烯醇負離子烯醇負離子的反應）的反應）CH2CH3COCCOCCHCOCCCORCLORXCCORCOCH2CR1 Claisen （酯）縮合（兩個相同酯之間的縮合）（酯）縮合（兩個相同酯之間的縮合）RCH2CORO

42、RCHCORORCH2COCHCORORH+HOROR -羰基酯羰基酯其它常用堿其它常用堿NaH, NaNH2, LDA, Ph3CNa, t-BuOK堿堿 用用 量對反應的影響量對反應的影響催催 化化 量：量： 反應可逆反應可逆大于化學計量：大于化學計量： 反應完全反應完全為什么？為什么？弱親核性強堿弱親核性強堿8.8.2 酯縮合反應酯縮合反應 Claisen 縮合機理縮合機理 ( P256要求會寫要求會寫 )RCHCOORHRORCH2COORRCH2COORRCHCOORRCH2COORCCOORRCH2CORHROCCOORRCH2CORRO穩(wěn)定的烯醇負離子穩(wěn)定的烯醇負離子 Clais

43、en 縮合舉例：縮合舉例：CH3COOC2H52（1）Na / C2H5OHCOOC2H5CH3CO乙酰乙酸乙酯（2） 50% HOAcCH2NaOC2H5CH3(CH2)3COCHCO2C2H5CH2CH2CH32CH3CH2CHCO2C2H5CH3Ph3C NaCH3CH2CHCCH3COCH3CH2CH3CO2C2H52CH3(CH2)3CO2C2H5 -羰基酯制備羰基酯制備羥醛縮合反應（羥醛縮合反應（ Aldol縮合，醇醛縮合）縮合，醇醛縮合）CCOH+COCCOCOHOHCCOCor醛或酮a a -不飽和醛（酮） -羥基醛（酮）例：例：增長碳鏈增長碳鏈H2CCHOH+H3CCHOCH

44、2CHOCHOHH3COH醛(aldehyde)醇(alcohol)aldol condensation羥醛縮縮合合、醇醇醛醛縮縮合合羥醛縮合機理克萊門森酯縮合RCHCOORHRORCHCOORRCH2COORRCHCOORRCH2COORCCOORRCH2CORHROCCOCCOHHHOCCOH3CCH3H3CH3CHBCCHOHCHOCH3H3CROHCCOH2 交叉酯縮合（兩個不同酯之間的縮合）交叉酯縮合（兩個不同酯之間的縮合）CH2COORRCH2COORR+堿四種產(chǎn)物均有 a a 氫合成上意義不大合成上意義不大 -羰基酯羰基酯-1，3二羰基化二羰基化合物的制備合物的制備 一分子一分子

45、含有含有-H的酯的酯與另一分子與另一分子不含有不含有-H的酯之的酯之間的縮合反間的縮合反應，應，產(chǎn)物單一有合成意義產(chǎn)物單一有合成意義 混合酯縮合舉例：混合酯縮合舉例：H2CCO2EtH2CCO2Et+CO2EtCO2EtNaOEtHCCO2EtH2CCO2EtCNCO2C2H5+NCCHCO2EtCH2CH3NaHCO2EtOOCH3(CH2)2CO2Et無無a a氫氫有有a a氫氫 3. 分子內(nèi)酯縮合（分子內(nèi)酯縮合（ Dieckmann縮合）縮合） - 同分子中含有兩個酯基的化合物自身縮合反應同分子中含有兩個酯基的化合物自身縮合反應 建立五、六元脂環(huán)系建立五、六元脂環(huán)系CH2COOEtCH2

46、COOEtCH3CH2ONaCOOEtOCPhCH2CH2COOCH3CH3OOCCH2CH2COOCH3CH3ONaPhCH3OOCCOOCH3OCH3COOC2H5（1）Na / C2H5OHCOOC2H5CH3CO乙酰乙酸乙酯（2） 50% HOAcCH2CH2COOC2H5HROCH2COOC2H5CH3COOC2H5CH2COOC2H5CH3COOC2H5CCOOC2H5CH3COHHRO1 乙酰乙酸乙酯的制備乙酰乙酸乙酯的制備28.8.4 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 在合成中的應用在合成中的應用乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 a a 位的烷基化反應位的烷基化反應H3COC2H5OOCH3(

47、CH2)3BrNaOEtH3COC2H5OO(CH2)3CH3雙活化位置，反應優(yōu)先發(fā)生雙活化位置，反應優(yōu)先發(fā)生COCCOCOCOCHBRXCOCCOR2、 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 在合成中的應用在合成中的應用丙酮丙酮合成等價物合成等價物乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯例：例：H3CCH3OOCH3IH3CCH3OOCH3H3COC2H5OOCH3(CH2)3BrNaOEtH3COC2H5OO(CH2)3CH3K2CO3(1) 稀 OH(2)H+,H3CORH3COC2H5OOR(1) 濃 OH(2)H+,H3COOHOROH+合成上可用于制備取合成上可用于制備取代乙酸，但有酮式分代乙酸，但有酮式分解

48、副產(chǎn)物解副產(chǎn)物酮式水解酮式水解酸式水解酸式水解取代乙酸取代乙酸取代丙酮取代丙酮酮式水解酮式水解100oCOCH3C CHCOC2H5OR稀 KOHOCH3C CHCOROKH3+OOCH3C CH2R加加熱熱, OCH3C CHCOHOR+CO2OCH3C CHCOC2H5ORCH3COO-+ H CHRC + -OC2H5OOHOH-CH3CO-O CHHRCO- OC2H5OH 酸式水解酸式水解 應用應用 1：制備取代丙酮（甲基酮）類化合物：制備取代丙酮（甲基酮）類化合物H3COC2H5OONaOEt(1) 稀 OH(2) H+,H3CORRXH3COC2H5OORH3CORH3COC2H

49、5OORRRRXNaOEt(1) 稀 OH(2) H+,二取代丙酮二取代丙酮單取代丙酮單取代丙酮H3COC2H5OONaOEt(1) 稀 OH(2)H+,XH3COC2H5OOX(CH2)nX(CH2)nNaOEtH3COC2H5OOH3CO(CH2)n(CH2)nn = 2 5（乙酰乙酸乙酯（乙酰乙酸乙酯 : 二鹵代烴二鹵代烴1 : 1）環(huán)烷基甲基酮環(huán)烷基甲基酮應用應用2：制備制備環(huán)烷基甲基酮環(huán)烷基甲基酮 合成CH3CH2CH2CHCCH3OCH3CH3CH2CH2CHCCH3OCH3CH3CCH2COOEtOCH3CCHCOOEtOCH2CH2CH3CH3COCCH3CH2CH2CH3COOEt(1)EtONa(2)n PrBr(1)EtONa(2) CH3Br(dil.)NaOH2 CH3CCH2COOEtO2 CH3CCHCOOEtOCH3CCHCOOEtOCH2CH2CHCOOEtCH3COCH3CCH2CH2CH2CH2CCH3OOEtONaCH2CH2Cl Cl(dil.)NaOH 合成CH3CCH2CH2CH2CH2CCH3OOBrCH2CH2CH2CH2BrCH3C