羧酸衍生物化学版2011修改

Chapter10羧酸衍生物,羧酸衍生物指羧酸分子中，羧基上的羟基被其它原子或原子团取代后生成的化合物。,羧酸,酰卤,酸酐,酯,酰胺,腈,10.1命名酰卤的命名:将羧酸分子中的“酸”字改为酰卤即可。,乙酰氯苯甲酰溴环己烷甲酰氯,酸酐的命名:在羧酸名称的后面加上酐字。,乙酸酐苯甲酸酐丁二酸酐,双氯乙酸酐,乙酸苯甲酸酐,酰胺的命名:将羧酸名称中的酸字改为酰胺。,乙酰胺己酰胺环戊烷甲酰胺,酰胺的命名,N-甲基丙酰胺N,N-二乙基环己烷甲酰胺,酯的命名在羧酸的名称后面加上醇或酚中的烃基名称和酯字。,乙酸乙酯,丙二酸二甲酯,环己甲酸叔丁酯,腈的命名:根据母体链碳原子数叫某腈。,4甲基戊腈,乙腈,苯甲腈,2,2-二甲基环己甲腈,10.2羧酸衍生物的取代反应,L：可被亲核试剂取代,羰基：可加成至饱和,a-H：有弱酸性,离去基团(Leavinggroup),性质分析,羧酸衍生物酰基上的亲核取代通式,水解反应,醇解反应,胺解反应,反应类型,酰基上的亲核取代的一般机理,酰基上的亲核取代=亲核加成消除,或,羧酸衍生物与醛酮亲核取代反应比较,提问：醛、酮和羧酸衍生物分子中都含有羰基，羧酸衍生物可发生亲核取代反应，但醛、酮只发生亲核加成而不发生亲核取代。为什么？,解答:醛、酮和羧酸衍生物均接受亲核试剂的进攻，第一步发生亲核加成，形成四面体的氧负离子中间体；而在第二步消除反应中，由于H-或R-的碱性极强，很难于离去，因此中间体氧负离子结合一个质子得到加成产物。,试推测该反应的反应机理。,羧酸衍生物的相对反应活性,两方面原因：,(i)羰基的亲电性不同（与加成步骤有关）,正电荷密度大对加成步骤有利,诱导效应的影响：电负性：OClN,(ii)离去基团的离去能力（与消除步骤步骤有关）,反应活性是两方面因素共同作用的结果,羧酸衍生物反应的种类,试推测下列反应产物。,10.4酰卤酰卤的反应,酰卤的水解,乙酰氯遇水强烈水解，但随着酰氯分子量的增大，水解速度减慢，可能是由于酰氯在水中的溶解度减小所致。芳香族酰氯水解速度很慢，加热或加碱能使水解迅速进行。,酰卤的醇解,位阻小,位阻大,酰氯与酚酯化反应,吡啶与NaOH中和产生的HCl,吡啶,酰卤的氨解,酰卤的氨解,上述反应的反应机理？,酰卤的还原,如果使用还原能力较小的还原剂三叔丁氧基氢化铝锂，酰卤可以被还原为醛。,酰氯用活性较小的Pd-BaSO4催化氢化，也得到醛叫Rosenmund还原。,酰卤的与格氏试剂的反应：,酰卤与二烃基铜锂的反应：,如何以酰卤与二烃基铜锂反应制备下列产物？,10.5酸酐酸酐的制法,脱水剂,脱水剂：P2O5,乙酸酐,酸酐的反应,镇痛解热,试推测甲醇和邻苯二甲酸酐（环状酸酐）反应的产物。,邻苯二甲酸酐,（2）氨基的保护,（1）由酰氯或酸酐制备酰胺。（优点：反应快，条件温和，产率高）,去保护方法,胺解反应合成上的应用,合成应用举例,（1）NBS的制备,NBSN-溴代丁二酰亚胺（溴代试剂）,丁二酸单酰胺,丁二酰亚胺,（2）合成伯胺,伯胺,邻苯二甲酰亚胺,10.6羧酸酯,丁酸甲酯（菠萝）,乙酸异戊酯（香蕉）,三羧酸甘油酯（油脂）,增塑剂,酯的制备方法,局限于伯烷基卤代物,局限于简单羧酸制备,适用范围广,酯的反应,酯的水解（皂化反应）在酸或碱的存在下，酯水解生成羧酸和醇。,碱催化的酯的水解机理：,皂化反应,酸催化的酯的水解机理：,有两种可能机理,机理(i),这两种机理分别适合于何种结构的酯类,问题,机理(ii),机理II适用于能形成较为稳定碳正离子的酯，其它为机理I,酯的碱性水解和酸性水解，一般为酰氧键断裂。,酯的醇解酯交换反应:,反应可逆需H或R”O催化,不溶于水,不能直接水解,聚乙烯醇,蒸除,例：,（合成涤纶的原料）,酯的氨解,酯的还原,酯的还原,DIBALH还原性较弱，反应可停留在醛阶段,写出下列反应产物,酯的金属钠还原,还原,（酮醇缩合）,伯醇,a-羟基酮,注意：溶剂的变化,还原机理,酮醇缩合机理,酮醇缩合在合成上的应用举例,n产率（）45（67元环）506067（89元环）3040818（1020元环）6098,酯与格式试剂的反应,为什么酯与格氏试剂的反应不能停留在生成酮的阶段？,反应活性：酮大于酯,10.7酰胺酰胺的制备,酰胺的水解酰胺难以水解，一般来说，酰胺的水解需要在酸或碱的存在下加热进行。,酸催化水解,碱催化水解,酰胺的还原,四氢铝锂（LiAlH4）还原酰胺可用于制备胺,例题：如何通过多步反应完成如下转化？,Hofmann降级反应Hofmann重排：酰胺与溴或氯在碱性溶液中反应，生成少一个碳原子（羰基碳原子）的伯胺Hofmann降级反应。,反应机理：,10.8腈腈的制法：,腈的反应,腈的水解,反应机理？,碱催化的腈的水解：,酸催化的腈的水解：,酸催化水解,碱催化水解,酰胺进一步水解为羧酸,腈的还原,DIBAH=二异丁基氢化铝,腈与格氏试剂的反应,腈与格氏试剂反应应用,例题：以腈为原料如何制备2甲基3戊酮?,写出下列反应产物?,例题与习题,例题：以苄溴为原料制备1苯基2丁酮：,总结：羧酸衍生物的相互转换（制备方法）,10.9酯缩合反应Claisen缩合醛、酮分子中的H表现出一定的酸性，在碱作用下，可以发生羟醛缩合反应。同样，其它含有吸电子基团的有机物中的H也表现出一定的酸性，与碱作用生成碳负离子，发生一系列的反应。,在醇钠作用下，具有H的酯发生分子间的缩合反应，生成酮酸酯称为Claisen缩合。,b-羰基酯（1,3-二羰基类化合物）,其它常用碱NaH,NaNH2,LDA,Ph3CNa,t-BuOK（弱亲核性强碱）,Claisen缩合机理,b-ketoester,Claisen缩合与Aldol反应的比较,NaH和KH是Claisen缩合的常用碱反应中生成的乙醇可以和NaH反应,从而持续推动平衡向右进行.,例题与习题,完成下列反应，写出主要产物,Claisen缩合是可逆反应，-酮酸酯在碱作用下能够裂解。,例题与习题,完成下列反应，写出主要产物,10.10交叉酯缩合反应用一个无H的酯和一个有H的酯缩合，可以得到较单一产物，有合成价值。,例题与习题,完成下列反应，写出主要产物,10.11分子内的酯缩合反应Dieckmann缩合己二酸酯和庚二酸酯在醇钠作用下，发生分子内的酯缩合反应，生成环状的-酮酸酯，这种分子内的酯缩合反应称为Dieckmann缩合。,Dieckmann缩合机理：,试推测3-甲基庚二酸酯进行Dieckmann酯缩合的产物并描述其反应过程。,丁二酸二乙酯发生分子间的缩合反应，辛二酸二乙酯只得到少量的含七元环的-酮酸酯。因此，Dieckmann缩合主要用于合成含五元环或六元环的化合物。,Dieckmann缩合产物在强碱作用下可以发生烷基化反应。,10.12乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成中的应用,1.b-二羰基化合物的结构特征与反应特性由于两个羰基的吸电子作用，b-二羰基化合物中连接两个羰基的亚甲基十分活泼，表现为酸性增强，形成的烯醇也十分稳定。,互变异构,分子内氢键,原因：1、两个羰基使亚甲基活化；2、分子内氢键，形成六元闭环，使体系能量降低。,1.b-二羰基化合物的结构特征与反应特性,1.b-二羰基化合物的结构特征与反应特性b-二羰基化合物由于具有活泼的亚甲基，常被称为活泼亚甲基化合物。它们在碱的作用下，容易形成烯醇负离子，作为亲核试剂与卤代烃、酰卤、和羰基发生亲核反应，在合成上是重要的增长碳链的试剂。乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯是其中的典型代表,2.乙酰乙酸乙酯成酮分解和成酸分解,成酮分解,成酸分解,a.稀碱作用成酮,2.乙酰乙酸乙酯成酮分解和成酸分解,b.浓碱作用成酸,3.-羰基酯均能发生与乙酸乙酰乙酯类似的成酮或成酸,4.丙二酸二乙酯的分解,5.乙酰乙酸乙酯在合成中的应用,取代甲基酮,取代乙酸,取代甲基酮,取代乙酸,二酮,(1)制备各类甲基酮,注：R最好用1，2产量低，不能用3和乙烯式卤代烃。RX也可是卤代酸酯和卤代酮。,(2)制备二酮化合物,(3)制备酮酸,说明：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。,例题1：以乙酰乙酸乙酯合成法制备：,例题2：以乙酰乙酸乙酯合成法制备：,例题3：以乙酰乙酸乙酯合成法制备：,6.丙二酸二乙酯合成法在有机合成中的应用,a.丙二酸二乙酯的制备,b.丙二酸二乙酯在有机合成上的应用,(1)制备一元酸,上一个取代基团,上两个取代基团,(2)制备二元酸,(3)制备环状化合物,例题1：以丙二酸二乙酯合成法制备正己酸,例题2：以丙二酸二乙酯合成法制备2甲基正己酸,（见上页）,如果用2mol的丙二酸二乙酯、2mol的乙醇钠和1mol的二卤代烷反应，可以得到二元羧酸。,如果用1mol的丙二酸二乙酯、2mol的乙醇钠和1mol的适当的二卤代烷反应，可以合成脂环族羧酸。,例题与习题以丙二酸二乙酯合成法制备下列化合物：3苯基丙酸(b)2甲基戊酸(c)4甲基戊酸(d)环丁烷甲酸乙酯,注意反应原料的当量比,10.13其它的缩合反应,（1）Reformastskyreaction（-卤代酸酯的缩合）在锌粉的还原作用下，-卤代酸酯可以优先形成烯醇盐，并进攻醛或酮羰基而得到-羟基酯,（2）Darzenreaction（-卤代酸酯的缩合）在碱作用下，-卤代酸酯优先形成烯醇盐，并进攻醛或酮羰基，伴随着X-的消去，得到,-环氧酯,（3）BenzoinCondensation（安息香缩合）无-H的芳香醛在CN-的作用下生成-羟基酮,10.13油脂和合成洗涤剂,一、油脂,组成，水解，皂化，干性；,氢化，加碘、酸败；,二、肥皂和合成洗涤剂,肥皂的去污原理、,肥皂的制造,2、合成洗涤剂：,1，肥皂：,分类，各类洗涤剂的特点,三、磷脂和生物膜,-卵磷脂,-脑磷脂,生物膜的构成,（自学）,10.14碳酸衍生物,碳酸,碳酰胺（脲）,硫代碳酰胺（硫脲）,碳酰氯（光气）,亚胺基脲（胍）,1.碳酰氯，又称光气，可以看成是碳酸的酰氯，有剧毒,制备：,与水反应,与氨反应生成尿素,醇解