有机化学：11-第十一章取代酸

1、第十一章 取代酸,第一节 卤代酸 第二节 羟基酸 第三节 羰基酸 第四节 有机合成 本章作业 P217： 1、3,取代酸有卤代酸、羟基酸、氨基酸、羰基酸等，其中氨基酸将在有关章节中讨论，这里只讨论卤代酸、羟基酸和羰基酸。,羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代后形成的化合物称为取代酸。,CH3-CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH -COOH, ,第一节 卤代酸的合成和反应,-卤代酸的合成 See: Chapter 10,一 卤代酸的合成,2. -卤代酸的合成,RCH=CH-COOH + HBr,RCHCH2COOH,Br,二 卤代酸的反应,1.

2、-卤代酸的反应,R-CH-COOH,Br,R-CH-COOH,R-CH-COOH,R-CH-COONa,R-CH(COOH)2,NaOH,H2O,H+,NH3, NaHCO3, NaCN,OH,NH2,CN,H3O+,H+,2. -卤代酸的反应,有 -H，在碱作用下，生成 ,-不饱和酸,无 -H，在碱性CCl4溶液中，生成-丙内酯， 在碱水中，-丙内酯开环。,CH3CH2CHBrCH2COOH,CH3CH2CH=CHCOOH,CH3CH2CH=CHCOONa,NaOH-H2O,H+,第二节 羟基酸,一、命名（P206） 1、一元羟基酸的命名：用、（或：1、2、3）标明羟基的相对位置。,2、多元

3、羟基酸的命名：常用俗名,二、 羟基酸的合成,1. -羟基酸的合成 （1） 由羰基化合物加HCN，然后水解合成。 （2） 由-卤代酸合成。,2. -羟基酸的合成,(1) 醛 -羟基醛 -羟基酸 (2) -氯醇与NaCN反应，再水解。 (3)用-羰基酯还原，水解合成。,羟醛缩合,选择性氧化,三、羟基酸的性质（P207-208）,1、-羟基酸加热生成交酯（环状内酯）,分 子 间 的 酯 化 反 应,讨论： 写出下列反应的产物,-羟基酸,-羟基酸,*若无-H，则形成-丙内酯,-羟基酸,-羟基酸,(C9)在极稀溶液内，可形成大环内酯。, -丁内酯,-戊内酯,（2）分 子 内 的 酯 化 反 应,eg1:

4、,eg2:,eg3:,三、重要的羟基酸（醇酸）,1、乳酸（P209） 从酸牛奶中得到而得名 / 重要的生物代谢中间体,（P207）,2、苹果酸（P209） 来自于苹果 / 富马酸,3、酒石酸（P209） 葡萄酒酿酒中发现的 / 酸味剂 / 抗血吸虫,4、柠檬酸（P209） 广泛分布于柠檬等果实中 / 调味品,四、羟基芳香酸（酚酸）,1、水杨酸 （P210）,2、五倍子酸 （P210-211）,第三节 羰基酸,一、命名标明羰基、羧基的位置（P211）,eg2：,eg3：,eg1：,分子中含有羰基，有含有羧基的化合物称为羰基酸，如丙酮酸、3-丁酮酸等。,羰基酸具有羰基和羧酸的典型反应。 2. 酮酸

5、的特性反应,-与稀硫酸共热时，脱羧生成醛。,二、-羰基酸的性质（P212）,eg1： eg2：,-酮酸受热易脱羧生成酮。,二、-羰基酸的性质（P212）,eg3： eg4：,第四节 有机合成,一、 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用,二、 丙二酸酯在合成上的应用,羰基化合物的结构与反应特征,羰基化合物的结构特征之一： 羰基C=O，可以接受亲核试剂的进攻，发生亲核加成反应、亲核取代反应。,羰基化合物的结构特征之二： 羰基C=O的吸电子作用使得a-H具有明显的酸性，在碱性条件下可以离解，生成烯醇负离子，从而成为亲核试剂，进攻羰基碳或卤代烃，发生亲核加成反应、亲核取代反应。 烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以

6、稳定,a - 氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成,1、Acidity of a-Hydrogens of Carbonyl Compounds 醇ROH的pKa约为1518， 的pKa 为25 醛酮RCH2COR羰基a-H的pKa约为1620 酯RCH2COOR羰基a-H的pKa 为25 可见在适当的碱作用下，醛酮酯羰基的a-H可以离解，而形成碳负离子 常用碱有： OH-，EtONa，t-BuOK，(i-Pro)2NLi（LDA），PhLi等（RNH2 的pKa 为35，PhH的pKa 为44 ，水的pKa 为15 ）,2、Formation of Enolate 烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳

7、定 弱碱NaOH，RONa作用下，反应可逆进行，热力学控制 强碱如LDA作用下，可以定量地转化为烯醇负离子,强碱有利于形成动力学控制的少取代烯醇负离子。 酸性条件则有利于形成热力学控制的多取代烯醇 弱碱条件下，影响因素会更多，选择性不高。,2、Formation of Enolate 酸性条件下将形成烯醇，而不是烯醇负离子,3、 KetoEnol Tautomerism (互变异构) 中性条件下，羰基化合物存在酮式和烯醇式互变 体现了a-H的活性,3、 KetoEnol Tautomerism (互变异构) 酸和碱均可催化这一互变异构平衡的达到 碱性条件下，碱夺取a -H形成烯醇负离子,3、

8、KetoEnol Tautomerism (互变异构) 酸催化条件下，羰基氧首先质子化，吸电子作用进一步增强，然后脱去a H形成烯醇,羰基化合物的结构与反应特征,烯醇中的C-C双键接受亲电试剂进攻，发生a 卤代反应；醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应 烯醇负离子作为亲核试剂，进攻卤代烃的缺电子碳，则发生亲核取代反应；进攻羰基碳则发生亲核加成反应；,烯醇负离子作为亲核试剂，发生亲核加成的产物可以脱水缩合形成a, b-不饱和羰基化合物；烯醇负离子还可以与a, b-不饱和羰基化合物反应生成1, 5-二羰基化合物。 1, 5-二羰基化合物进一步发生分子内缩合就形成环状结构。,1、 乙酰乙酸乙酯的酮式分解,H+,-CO2,-OH （稀）,2、 乙酰乙酸乙酯的酸式分解,H2O,H2O,C2H5OH,-OH （浓）,3、 -二羰基化合物在合成中的应用实例,eg 1: 以乙酸乙酯为原料合成4-苯基-2-丁酮,CH3COOC2H5,RONa (1mol),C6H5CH2Cl,1 稀OH -,2 H+,-CO2,eg 2: 选用不超过4个碳的合适原料制备,2 CH3COOC2H5,C2H5ONa,C2H5ONa,Br(CH2)4Br,分子内的亲核取代,稀