羧酸衍生物知识

1、2021/3/131 教学内容要求教学内容要求 羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名 羧酸衍生物的亲核取代反应羧酸衍生物的亲核取代反应(水解、醇解水解、醇解 和氨解和氨解;酯水解机理酯水解机理;酰化反应酰化反应) 羧酸衍生物与羧酸衍生物与格氏试剂格氏试剂的反应的反应 酰胺的酸碱性和酰胺的酸碱性和Hofmann降解反应降解反应 油脂的皂化值、碘值油脂的皂化值、碘值和和酸值酸值 掌握掌握: : 羧酸衍生物的分类羧酸衍生物的分类和和物理性质物理性质 羧酸衍生物的其他化学性质羧酸衍生物的其他化学性质 重要的不饱和脂肪酸重要的不饱和脂肪酸 碳酸衍生物碳酸衍生物;磷脂和蜡磷脂和蜡 了解了解: : * * 羧酸

2、衍生物羧酸衍生物 酰卤酰卤 酸酐酸酐 酰胺酰胺 酯酯 RC O X RC O L R C O O C R O R C O OR 第一节第一节 羧酸衍生物的分类、命名和结构羧酸衍生物的分类、命名和结构 R C O NH2( )NHR, NR2 腈腈 RCN 一、分类一、分类 1. 酰卤酰卤(acyl halide) 苯乙酰氯苯乙酰氯3-甲基丁酰溴甲基丁酰溴 CH2CCl O CH3CHCH2CBr CH3 O 2. 酸酐酸酐(anhydride) 乙乙(酸酸)丙丙(酸酸)酐酐邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐2-甲基甲基-3-乙基丁二酸酐乙基丁二酸酐 CH3COCCH2CH3 O O O O O O OO

3、 二、命名二、命名 3.3.酯酯(ester) 丙酸环己酯丙酸环己酯 -甲基甲基-戊内酯戊内酯 邻苯二甲酸氢甲酯邻苯二甲酸氢甲酯 （丙三醇三乙酸酯）（丙三醇三乙酸酯） 三乙酸丙三醇酯三乙酸丙三醇酯 O CCH2CH3 O COOCH3 COOH O O CH2OOCCH3 CHOOCCH3 CH2OOCCH3 4.4.酰胺酰胺(amide) 乙酰苯胺乙酰苯胺 -戊内酰胺戊内酰胺 N-甲基甲基-N-乙基对甲基苯甲酰胺乙基对甲基苯甲酰胺 NHCCH3 O NOCH3 H H3CCON CH3 C2H5 NH O O 邻苯二甲酰亚胺邻苯二甲酰亚胺 乙腈乙腈 3-甲基戊腈甲基戊腈 苯甲腈苯甲腈 官能团

4、名称官能团名称: 甲氧甲酰基甲氧甲酰基 乙酰氧基乙酰氧基氨甲酰基氨甲酰基 5.5.腈腈(nitrile) CH3CN CH3CH2CHCH2CN CH3 CN CH3O C O CH3C O O H2N C O 三、结构特点三、结构特点 R C L O L= - - X, - - - - , OCR O ORNH2 R C L O . R C O- - L+ Note: p-共轭的程度与共轭的程度与L基团的电负性有关基团的电负性有关 电负性电负性:X OCOR OR NH2(R) 一、亲核取代反应一、亲核取代反应（Nucleophilic substitution） 亲核试剂亲核试剂 H2O、

5、ROH、NH3 通式通式: 第二节第二节 羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物的化学性质 R C L O + HNu R C Nu O + HL RC L O R C L O- - Nu Nu- RC Nu O + L- - 机理：机理： 结论结论:亲核取代反应活泼性亲核取代反应活泼性: 酰卤酰卤 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺 影响反应活性的因素影响反应活性的因素 A. 吸电子效应吸电子效应:-X -OCOR -OR -NH2(R) B. 离去基团稳定性离去基团稳定性 : - X RCOO RO NH2 （一）水解反应（一）水解反应( (hydrolysis reaction) ) R C O X R

6、C O O C R O R C O OR R C O NH2 + H2O + H2O + H2O + H2O H+ /OH- - H+/OH- - （剧烈）（剧烈） （时间长）（时间长） R C OH O + R C OH O + R C OH O + R C OH O + HX RCOOH ROH NH3 1.通式通式 (1)酯的水解酯的水解 结论结论:酰氧断键酰氧断键 碱催化机理碱催化机理: 实验事实实验事实: C O ROR OH- - C O ROHROH C O R OR OH 慢 快 RO + RCOO- - CCH3COO CH3 H C6H5 OH- - CH3COO- -+C

7、HO CH3 H C6H5 2.机理机理 酸催化酸催化: 质质子子转转移移 CR O OR H+ RCOR OH+ HOH RC OR OH OH2 + + RC OR OH OH H + -ROH RCOH OH RCOH O -H+ 酸催化与碱催化酯水解机制的区别？酸催化与碱催化酯水解机制的区别？ 叔醇酯水解叔醇酯水解: + + H+ C +OH R O R C C O OCR3R CR3 OH O H2O R3C OH2 R3C OHH+ + + R3C+ + R3C+ 2021/3/1314 2.腈水解腈水解 机理机理: RC N H+ RCN+H H2O RC NH OH2 + -

8、- H+ RC OH NH H3O+ RC NH2 O RCOOH 3.应用应用 羧酸制备羧酸制备;前药设计前药设计;药品使用保存药品使用保存 2021/3/1315 1.1.完成下列反应完成下列反应 A B C D OCCH3 O NO2 OCCH3 O Br OCCH3 O H OCCH3 O OCH3 A B C D 2.2.比较下列比较下列酯碱性水解的速度酯碱性水解的速度: H3COOCCH2COOH H+/H2O CH3OH + HOOCCH2COOH H3COOCCH2COCl H2O （二）醇解反应（二）醇解反应( (alcoholysis reaction) ) （难反应）（难

9、反应） R C O X R C O O C R O R C O OR R C O NH2 + + + + HOR HOR HOR HOR R C OR O + R C OR O + R C OR O + R C OR O + HX RCOOH ROH NH3 1.通式通式 难反应难反应 OH+CH3COCl OCCH3 O OH+CH3COOH (1)酰卤及酸酐的醇解酰卤及酸酐的醇解:制备酯的常用方法（酰化反应）制备酯的常用方法（酰化反应） 7080 + (CH3CO)2O H2SO4 COOH OH COOH OCOCH3 2.应用应用 (2)酯交换反应酯交换反应 CH3COOCH3 OOC

10、OCH3 CH3OH + + p-CH3C6H4SO3H 沸点高沸点高 沸点低沸点低 Note: 酰胺不易发生醇解反应酰胺不易发生醇解反应 (3)腈的醇解腈的醇解 + H2SO4 C O ORR H2O R CNROH NH3 CH3COOH P , Cl2 ClCH2COOH NaOH , NaCN H+ / C2H5OH NCCH2COONaC2H5OOCCH2COOC2H5 化合物化合物A（C5H6O3）能与乙醇作用生成两个互为异构）能与乙醇作用生成两个互为异构 体的化合物体的化合物B和和C。B和和C分别与分别与SOCl2作用后再加入乙醇作用后再加入乙醇, 则两者都生成同一化合物则两者都

11、生成同一化合物D。推测。推测A、B、C、D的结构。的结构。 C5H6O3 C2H5OH SOCl2C2H5OH SOCl2 (B) (A) (C) (D) C2H5OH C2H5OH (B) (A) (C) O O O OH O O O O OH O O SOCl2 Cl O O O O Cl O O C2H5OH O O O O O O O O (D) （三）氨解反应（三）氨解反应( (ammonolysis reaction) ) R C O X R C O O C R O R C O OR R C O NH2 + + + + NH3 NH3 NH3 NH3 R C NH2 O + R C

12、 NH2 O + R C NH2 O + R C NH2 O + HX RCOOH ROH NH3 1.通式通式 NC6H5C O HOCH2CH2CH2CH2C O NHCH2CH3 O O O CH3NH2+ C O NHCH3 COOH NCH3 O O C6H5C Cl O + HN NaOH 2.应用应用制备酰胺（酰化反应）制备酰胺（酰化反应） OO + CH3CH2NH2 例例:胃复安的合成胃复安的合成: NH2 COOH OH 1.CH3OH/H2SO4 2.Ac2O/EtOH NHCOCH3 COOCH3 OH Me2SO4/K2CO3 CH3COCH3 NHCOCH3 COO

13、CH3 OCH3 Cl2 NHCOCH3 COOCH3 OCH3 Cl 1.H2NCH2CH2NEt2 2.H2O NH2 CONHCH2CH2NEt2 OCH3 Cl 二、与金属有机物的反应二、与金属有机物的反应 Note:A 酯最为常用酯最为常用;B 制备具有两个相同烷基的醇制备具有两个相同烷基的醇 (一一)与格氏试剂反应与格氏试剂反应 LR C O RMgX L RR C OMgX MgXL RR C O 1. RMgX 2. H3O+ R RR C OH C CH3 OH CH3 C O HOC2H5 2(CH3)2CHMgIH3O+ CH(CH3)2CH OH CH(CH3)2 1.

14、 2CH3MgI 2. H3O+ COOC2H5 (二二)与二烃基铜锂反应与二烃基铜锂反应 Note:反应活性比格氏试剂低反应活性比格氏试剂低,与酮反应缓慢与酮反应缓慢; 低温下不与酯、酰低温下不与酯、酰 胺和腈反应。胺和腈反应。 C O RCl R2CuLi / Et2O C O RR RLi2 +CuX Et2O R2CuLi + LiX RX + 2Li RLi+LiX + CH3(CH2)2C(CH2)4CCl OO (CH3)2CuLi Et2O CH3(CH2)2C(CH2)4CCH3 OO + n-C4H9OC(CH2)4CCl OO (CH3)2CuLi Et2O n-C4H9

15、OC(CH2)4CCH3 OO 三、还原反应三、还原反应 1. LiAlH4还原还原 1. LiAlH4 / Et2O 2. H2O C O RNRCH2N R R R R RCNRCH2NH2 1. LiAlH4 / Et2O 2. H2O C O RCl C O ORC O RRCH2OH 1. LiAlH4 / Et2O 2. H2O C O ROR Note:酰卤酰卤酸酐酸酐酯酯羧酸羧酸 C COOC2H5 CH3 CH3 CH3 LiAlH4 Et2O H2O C CH2OH CH3 CH3 CH3 CH3CH2OCCH2CH2CCl OO LiAlOC(CH3)33HH2O CH3

16、CH2OCCH2CH2CHO O Note: 氢化铝锂中引入烷氧基可改变其还原能力氢化铝锂中引入烷氧基可改变其还原能力 2. Bouveault-Blanc(鲍威特鲍威特-勃朗克勃朗克)还原还原 CH3CHCHCH2COC2H5 O Na+C2H5OH CH3CHCHCH2CH2OH 3. 催化氢化还原催化氢化还原 CH2CN H2 13MPa / 120 Ni / liq. NH3 CH2CH2NH2 + Note: 选择性还原选择性还原 2021/3/1329 四、酰胺的特性四、酰胺的特性 ( (一一) )酸碱性酸碱性 （邻苯二甲酰亚胺）（邻苯二甲酰亚胺） R C N O H H . NH

17、 O O + KOHNK O O H2O + Note:碱性碱性: :氨酰胺酰亚胺氨酰胺酰亚胺 2021/3/1330 ( (二二) )霍夫曼降解反应霍夫曼降解反应 Note:以羧酸为原料制备少一个碳原子的伯胺以羧酸为原料制备少一个碳原子的伯胺 机理机理: - - R NC O H2O R N C OH OH R NH C OH O CO2 RNH2 R C NH2 O Br2 R C NHBr O OH - - R C NBr O - - - - Br- - R CN O . . . RCONH2RNH2 Br2, NaOH 2021/3/1331 H2NCH2CH2COO-O O O NH

18、3 2 (三三)脱水反应脱水反应 Note:腈的制备方法腈的制备方法 CONH2 Cl P2O5 / H2O + CN Cl 第三节第三节 碳酸衍生碳酸衍生物和原酸衍生物物和原酸衍生物 HOCOH O H2NCNH2 O 碳酸碳酸碳酰氯（光气）碳酰氯（光气）脲（尿素）脲（尿素） CClCl O H2NCNH2 NH H2NCNH NH 胍胍胍基胍基 脒基脒基 H2NC NH 一、常见的碳酸衍生物一、常见的碳酸衍生物 二、二、碳酸衍生物的典型反应碳酸衍生物的典型反应 1.碳酰氯碳酰氯 + C O ClCl H2O ROH NH3 CO2HCl C O ROCl ROH NH3 C O ROOR

19、C O RONH2 C O H2NNH2 脲脲 氯氯代代甲甲酸酸酯酯 氨氨基基甲甲酸酸酯酯 碳碳酸酸酯酯 （1）缩二脲的生成和缩二脲反应）缩二脲的生成和缩二脲反应 H2NCNH O CNH2 O H2NCNH2 O CNH2 O HN H NH3+ 150160 缩二脲缩二脲 2.脲脲 NaOH CuSO4 紫红色紫红色 （缩二脲反应）（缩二脲反应） H2NCNH O CNH2 O 实验实验 缩二脲反应缩二脲反应 加尿素至大试管中加尿素至大试管中加热后放出的气体使红加热后放出的气体使红 色石蕊试纸变蓝色石蕊试纸变蓝 继续加热继续加热 加入氢氧化钠加入氢氧化钠加入硫酸铜加入硫酸铜溶液显紫色溶液显

20、紫色 2021/3/1336 (2)生成丙二酰脲生成丙二酰脲( (巴比妥酸巴比妥酸) ) 烯醇式烯醇式(pKa=3.85) 酮式酮式 （丙二酸二乙酯）（丙二酸二乙酯） 丙二酰脲丙二酰脲(巴比妥酸巴比妥酸) CNH C NHC H2C O O O + H2C COOC2H5 COOC2H5 C O H2N H2N C2H5ONa CN C NC HCOH HO HO CNH C NHC H2C O O O 2021/3/1337 3. 胍胍 (2) 水解水解 (1) 碱性碱性 (pKb=0.52) + H2N C NH2 NH H2OCO2H2N C NH2 NH . H2CO32 2 + H2

21、N C NH2 NH H2OH2N C NH2 O Ba(OH)2 NH3 Note: 胍类药物的使用和保存胍类药物的使用和保存 H2N C NH NH H2N C NH 胍基胍基:脒基脒基: 三、原酸衍生物三、原酸衍生物 CROH OH OH 原原酸酸原原酸酸酯酯 R C OR OR OR + + HC(OC2H5)3 HCOOC2H5 R (H)R C O R C (H)R OC2H5 OC2H5 HC(OC2H5)3H2O H+ MgBr CH3 CH(OC2H5)2 CH3 CHO CH3 将下列化合物按酸性由强至弱排序将下列化合物按酸性由强至弱排序: 乙酰胺乙酰胺丁二酰亚胺丁二酰亚胺

22、尿素尿素 胍胍丙二酰脲丙二酰脲 2021/3/1340 苯巴比妥（长时）苯巴比妥（长时）司可巴比妥（短时）司可巴比妥（短时） 巴比妥类药物巴比妥类药物 C CN C NC OH O HO C6H5 C2H5 CH3(CH2)2CH CH3 CH2CHCH2 C CN C NC OH O HO 2021/3/1341 胍类药物胍类药物 胍乙啶胍乙啶 （降压药）（降压药） 吗啉胍吗啉胍 （抗病毒药）（抗病毒药） 二甲双胍二甲双胍 （降血糖药）（降血糖药） N C NH NHCNH2 NH . 1/2H2SO4 C NH NHCNH2 NH . NOHCl C NH NHCNH2 NH H3C N

23、H3C 第四节第四节 油脂和磷脂油脂和磷脂 一、高级脂肪酸一、高级脂肪酸 CH3(CH2)14COOHCH3(CH2)16COOH 软脂酸（十六酸）软脂酸（十六酸） 硬脂酸（十八酸）硬脂酸（十八酸） 1. 饱和脂肪酸饱和脂肪酸 编码体系编码体系 18:33,6,9 2. 不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸 CH3(CH2CHCH)3(CH2)7COOH -亚麻酸亚麻酸 碳原子数碳原子数 从羧基从羧基C数起双键的位次数起双键的位次 双键数目双键数目 从甲基端数起双键的位次从甲基端数起双键的位次 系统名称系统名称 9,12,15-十八碳三烯酸十八碳三烯酸 编码体系编码体系 18:39,12,15 3.天然脂

24、肪酸的一般特性天然脂肪酸的一般特性 (1) 碳链碳链:1622个偶数个偶数C,直链直链 (2) 双键双键:顺式顺式,非共轭非共轭 (3) 熔点熔点:不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸 饱和脂肪酸饱和脂肪酸 COOH H3C -亚麻酸亚麻酸 91215 Note: 必需脂肪酸必需脂肪酸:亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸 CH3CH2(CHCHCH2)5(CH2)2COOH CH3CH2(CHCHCH2)6CH2COOH EPA（5,8,11,14,17-二十碳五烯酸）二十碳五烯酸） 20:53,6,9,12,15 20:55,8,11,14,17 DHA（4,7,10,13,16,19

25、-二十二碳六烯酸）二十二碳六烯酸） 22:63,6,9,12,15,18 22:64,7,10,13,16,19 鱼油鱼油: 三酰甘油（甘油三酯）三酰甘油（甘油三酯） 单甘油酯单甘油酯 CH2 CH CH2 O O O C C C O O O R R R 三硬脂酰甘油三硬脂酰甘油 （甘油三硬脂酸酯）（甘油三硬脂酸酯） CH2 CH CH2 O O O C C C O O O (CH2)16CH3 (CH2)16CH3 (CH2)16CH3 二、二、油脂的结构和命名油脂的结构和命名 混甘油酯混甘油酯 CH2 CH CH2 O O OC C C O O O R R R -软脂酰软脂酰-硬脂酰硬脂酰

26、-油酰甘油油酰甘油 （甘油（甘油-软脂酸软脂酸-硬脂酸硬脂酸-油酸酯）油酸酯） CH2 CH CH2 O O OC C C O O O (CH2)14CH3 (CH2)16CH3 (CH2)7CHCH(CH2)7CH3 Note: 天然油脂是混甘油酯的混合物天然油脂是混甘油酯的混合物 三、三、 油脂的化学性质油脂的化学性质 1. 水解和皂化水解和皂化 RCO O CH CH2 CH2 O O C C R R O O 3KOH CH2OH CHOH CH2OH RCOOK RCOOK RCOOK + 肥皂肥皂 皂化值皂化值:1g油脂完全皂化时所需油脂完全皂化时所需KOH的质量的质量(mg)。 意

27、义意义:判断油脂平均分子量大小判断油脂平均分子量大小 2. 加成加成 CH2 CH CH2 O O OC C C O O O (CH2)7(CH (CH2)7(CH (CH2)7(CH CHCH2)2(CH2)3CH3 CHCH2)2(CH2)3CH3 CHCH2)2(CH2)3CH3 + 6H2 Ni 三亚油酰甘油（液态）三亚油酰甘油（液态） CH2 CH CH2 O O OC C C O O O (CH2)16CH3 (CH2)16CH3 (CH2)16CH3 三硬脂酰甘油（固态）三硬脂酰甘油（固态） 油脂的加氢（油脂的硬化）油脂的加氢（油脂的硬化）: : 加碘加碘: : 碘值碘值:100g油脂所能吸收碘的质量油脂所能吸收碘的质量 意义意义:判断油脂的不饱和程度判断油脂的不饱和程