[临床医学]9 羧酸衍生物

1、第第9章羧酸及其衍生物章羧酸及其衍生物要求要求1. 1.了解羧酸及其衍生物的结构。了解羧酸及其衍生物的结构。2. 2.熟悉羧酸酸性强弱变化规律。熟悉羧酸酸性强弱变化规律。3. 3.掌握羧酸的命名、反应及鉴别方法。掌握羧酸的命名、反应及鉴别方法。4. 4.掌握掌握羧酸衍生物羧酸衍生物的命名和主要反应。的命名和主要反应。9.1 9.1 羧酸羧酸( (carboxylic acidcarboxylic acid) )的结构、分类和命名的结构、分类和命名 9.1.1 9.1.1 羧酸的结构特点羧酸的结构特点不易亲核不易亲核加成加成具有酸性具有酸性一、分类：一、分类： 按羧基所连接的烃基种类按羧基所连接

2、的烃基种类脂肪族羧酸脂肪族羧酸脂环族羧酸脂环族羧酸芳香族羧酸芳香族羧酸 按烃基是否饱和按烃基是否饱和饱和羧酸饱和羧酸不饱和羧酸不饱和羧酸 按所含羧基的数目按所含羧基的数目一元羧酸一元羧酸二元羧酸二元羧酸三元羧酸三元羧酸9.1.2 羧酸的分类和命名羧酸的分类和命名9.1.3 9.1.3 羧酸的命名羧酸的命名 羧酸的羧酸的系统命名系统命名是以含羧基在内的最长是以含羧基在内的最长碳链为主链而命名为某酸，取代基名称放在羧碳链为主链而命名为某酸，取代基名称放在羧酸名称之前。酸名称之前。 脂环族和芳香族羧酸脂环族和芳香族羧酸以脂肪酸为母体，把以脂肪酸为母体，把脂环和芳环作为取代基来命名。脂环和芳环作为取代

3、基来命名。但要注意三点：但要注意三点：1.1.系统命名与系统命名与俗名俗名的联系。的联系。 2.2.用用希腊字母希腊字母表示取代基位次的方法。表示取代基位次的方法。 3.3.含含十个碳以上十个碳以上的直链酸命名时要加一个碳的直链酸命名时要加一个碳字。字。ch3(ch2)4(ch=chch2)4(ch2)2cooh 花生四烯酸花生四烯酸 5,8,11,14-二十碳四烯酸二十碳四烯酸 ch2=ch-cooh丙烯酸丙烯酸 (败脂酸败脂酸)ch3-ch=ch-cooh2-丁烯酸丁烯酸 (巴豆酸巴豆酸) 不饱和羧酸的命名：不饱和羧酸的命名： 选择分子中含有两个羧基的碳原子在内的最长碳链选择分子中含有两个

4、羧基的碳原子在内的最长碳链 作主链，称为某二酸。作主链，称为某二酸。 脂肪族二元羧酸的命名：脂肪族二元羧酸的命名：coohcooh乙二酸乙二酸 (草酸草酸)hcooh-ch2-cooh 丙二酸丙二酸 (胡萝卜酸胡萝卜酸) 芳香族羧酸的命名：芳香族羧酸的命名：1. 羧基与苯环支链相连羧基与苯环支链相连脂肪酸作为母体脂肪酸作为母体2. 羧基直接与苯环相连羧基直接与苯环相连苯甲酸作为母体苯甲酸作为母体cooh苯甲酸苯甲酸 (安息香酸安息香酸)coohch3对甲苯甲酸对甲苯甲酸ch2cooh苯乙酸苯乙酸 (苯醋酸苯醋酸)3-苯丙烯酸苯丙烯酸( -苯丙烯酸，肉桂酸苯丙烯酸，肉桂酸)ch=chcooh9.

5、3 9.3 羧酸的化学性质羧酸的化学性质酸性酸性生成羧酸衍生物；生成羧酸衍生物；脱羧；脱羧；- - 卤代反应卤代反应。9.3.1 9.3.1 羧酸的酸性羧酸的酸性1.1.羧酸具有羧酸具有弱酸性弱酸性2.2.一元羧酸的酸性比无机强酸的酸性一元羧酸的酸性比无机强酸的酸性弱，但比碳酸和苯酚的酸性强弱，但比碳酸和苯酚的酸性强. . 可用可用nana2 2coco3 3 和和nahconahco3 3鉴别鉴别羧酸羧酸.3.诱导效应、共轭效应对酸性的影响：诱导效应、共轭效应对酸性的影响： 吸电子基团使酸性增强。吸电子基团使酸性增强。诱导效应：诱导效应：供电子基团使酸性减弱。供电子基团使酸性减弱。clch2

6、cooh cl2chcooh cl3ccooh2.86 1.26 0.64脂肪酸中，脂肪酸中，甲酸甲酸的酸性比其它脂肪酸强；的酸性比其它脂肪酸强；羧基连接羧基连接吸电子基团吸电子基团时，酸性增强；时，酸性增强；羧基连接羧基连接供电子基团供电子基团时，酸性减弱时，酸性减弱。 二元羧酸的酸性：二元羧酸的酸性：hooccoohhoocch2coohpka1 pka2 1.27 4.27 4.21 5.64 二元羧酸二元羧酸的酸性比对应的一元脂肪酸强。的酸性比对应的一元脂肪酸强。 共轭效应的影响共轭效应的影响将下列化合物的酸性由强至弱排列。将下列化合物的酸性由强至弱排列。1 1乙醇、乙酸、碳酸、乙二酸

7、乙醇、乙酸、碳酸、乙二酸2 2丙酸、丙酸、- -溴丙酸、溴丙酸、，- -二溴丙酸、二溴丙酸、- -氟丙酸氟丙酸3.3.乙酸、草酸、丙二酸、丁二酸乙酸、草酸、丙二酸、丁二酸9.3.2 9.3.2 羧基中羟基被取代的反应羧基中羟基被取代的反应 形成酰卤：形成酰卤：亚硫酰氯亚硫酰氯(二氯亚砜二氯亚砜) socl2，pcl3、pcl5cooh + socl2cocl+ so2 + hcl3 ch3ch2ch2coh + pcl3o3 ch3ch2ch2ccl + h3po3och3(ch2)6cclo+ pocl3 + hclch3(ch2)6coho+ pcl5沸点低沸点低沸点高沸点高形成酸酐：形成

8、酸酐：加热、脱水剂：醋酸酐或加热、脱水剂：醋酸酐或p2o5等。等。rcoohrcoohp2o5rcorcoo + h2och2coohcooh ch3cocch3o oooorcooh + hor*h+rcoor + h2o*酯化：酯化：形成酰胺：形成酰胺：rcooh + nh3rcoonh4-h2orcnh2ophcooh + phnh2-h2o180190ocphconhph (84%)ch3cooh + (ch3)2nhdcc/thf0occh3con(ch3)29.3.3 9.3.3 脱羧反应脱羧反应1. 1. 饱和一元酸饱和一元酸在一般条件下在一般条件下不易不易脱羧，需脱羧，需 用无

9、水碱金属与碱石灰共热才能脱羧。用无水碱金属与碱石灰共热才能脱羧。chcl3 + co2cl3ccooh2.2.但但- -碳上有吸电子取代基（如硝基、卤素、碳上有吸电子取代基（如硝基、卤素、氰基、羰基和羧基等）的羧酸易脱羧。氰基、羰基和羧基等）的羧酸易脱羧。3.3.芳香羧酸较脂肪羧酸容易脱羧。芳香羧酸较脂肪羧酸容易脱羧。rcch2coohorcch3o+ co24.4. -c-c为羰基碳为羰基碳容易脱羧容易脱羧9.3.4 9.3.4 羧酸的还原反应羧酸的还原反应羧基中的羰基不易被催化氢化还原。羧基中的羰基不易被催化氢化还原。9.3.5 9.3.5 脂肪酸脂肪酸-h-h的卤代反应的卤代反应反应需要

10、少量红磷作催化剂。反应需要少量红磷作催化剂。9.3.6 9.3.6 二元羧酸受热时的特殊反应二元羧酸受热时的特殊反应不同的二元羧酸受热可发生脱水或脱羧反应，不同的二元羧酸受热可发生脱水或脱羧反应，得到不同的产物。得到不同的产物。含含2 23 3个个的二元酸，的二元酸，脱羧脱羧生成少一个碳的生成少一个碳的羧酸羧酸。 hooccoohhcooh + co2hoocch2coohch3cooh + co2脱羧(-co2)ch2coohch2coohooo+ h2och2ch2coohch2coohooo+ h2o脱水含含4 45 5个个碳原子的二元酸，碳原子的二元酸，脱水脱水生成生成五元环或六元环的

11、五元环或六元环的环酐环酐。ch2ch2coohch2ch2coohch2ch2ch2coohch2ch2cooho+ h2o + co2脱羧脱水 o + h2o + co2hooc(ch2)ncooh聚酐 (n 5)含含6 67 7个碳原子个碳原子的二元酸，分子内的二元酸，分子内脱羧又脱羧又脱水脱水，生成少一个碳的，生成少一个碳的环酮环酮。 9.4 9.4 羧酸衍生物的结构和命名羧酸衍生物的结构和命名一、羧酸衍生物的结构一、羧酸衍生物的结构 羧酸羧酸 酯酯酸酐酸酐酰卤酰卤酰胺酰胺返返 加成-消除反应=亲核取代反应反应的活性次序是：反应的活性次序是： 酰卤酰卤 酸酐酸酐 酯酯 酰胺。酰胺。羧酸衍

12、生物的命名：羧酸衍生物的命名：酰基酰基(acyl group)：羧酸分子中去掉羧基上的羟基剩羧酸分子中去掉羧基上的羟基剩 余的基团。余的基团。r co乙酰氯乙酰氯丙烯酰溴丙烯酰溴苯甲酰胺苯甲酰胺酰卤和酰胺的命名酰卤和酰胺的命名酰基酰基+卤素（胺）卤素（胺） 酰胺分子中氮上的氢原子被烃基取代后所生成的酰胺分子中氮上的氢原子被烃基取代后所生成的取代酰胺，称为取代酰胺，称为n-烃基烃基“某某”酰胺。酰胺。 含有含有conh基的环基的环状结构的酰胺，称为状结构的酰胺，称为“内内酰胺酰胺”。 含有含有conhco基的环基的环状结构的酰胺，称为状结构的酰胺，称为“酰酰亚胺亚胺”。戊二酰亚胺戊二酰亚胺乙酸酐

13、乙酸酐乙酸丙酸酐乙酸丙酸酐酯的命名是根据形成它的酸和醇称为某酸某酯。酯的命名是根据形成它的酸和醇称为某酸某酯。一元醇形成的酯一元醇形成的酯多元醇形成的酯多元醇形成的酯写出下列化合物的结构：写出下列化合物的结构：1 1苯甲酸苯酯苯甲酸苯酯 2. n-2. n-乙基丁二酰亚胺乙基丁二酰亚胺3 3 n-n-甲基对甲基苯磺酰胺甲基对甲基苯磺酰胺4. 14. 1，3-3-丙二醇二乙酸酯丙二醇二乙酸酯9.6 9.6 羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物的化学性质1.1.亲核取代反应亲核取代反应 羧酸衍生物的水解、醇解和氨解属于亲核取代反应羧酸衍生物的水解、醇解和氨解属于亲核取代反应, ,反应机理是反应机理是加成

14、加成消去消去机理：机理：酸或碱都有催化作用。酸或碱都有催化作用。 在亲核取代反应中，在亲核取代反应中，酰氯酰氯的活泼性最大，的活泼性最大，酸酸酐酐次之。所以酰氯、酸酐在有机合成中常用为次之。所以酰氯、酸酐在有机合成中常用为酰基化剂酰基化剂。rcxrcocrrcohrcorrcnoooooorr酰卤酸酐羧酸酯酰胺 亲核反应活性：亲核反应活性：1.水解：水解：与水反应生成相应的与水反应生成相应的羧酸羧酸。水解反应的难易次序水解反应的难易次序：酰氯酰氯 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺由醇和羧酸在无机酸催化下酯化反应：由醇和羧酸在无机酸催化下酯化反应：水解水解皂化皂化酯的碱性酯的碱性水解称为皂化。水解称为皂

15、化。油脂（羧酸和丙三醇生成的酯）碱性水解得油脂（羧酸和丙三醇生成的酯）碱性水解得到的高级脂肪酸盐就是到的高级脂肪酸盐就是肥皂肥皂。 一般难以制备的酯，可通过酰氯来合成：一般难以制备的酯，可通过酰氯来合成：可可逆逆反反应应2.醇解：醇解：与醇反应生成相应的与醇反应生成相应的酯。酯。可逆反应，得到可逆反应，得到n-烷基烷基酰胺，实际意义不大。酰胺，实际意义不大。3.氨解：氨解：与氨反应生成与氨反应生成相应的相应的酰胺。酰胺。有机分子中引入酰基的反应称为有机分子中引入酰基的反应称为酰化酰化反应反应或酰基转移反应。或酰基转移反应。能提供酰基的化合物称为能提供酰基的化合物称为酰化剂酰化剂。酰卤和酸酐酰卤

16、和酸酐是常用的酰化剂。是常用的酰化剂。2.claisen2.claisen酯缩合反应酯缩合反应在在醇钠醇钠的作用下，含有的作用下，含有-h-h的酯可与另一分子酯失的酯可与另一分子酯失去一分子醇，生成去一分子醇，生成- -酮酸酯的反应，称为酮酸酯的反应，称为claisenclaisen酯缩合反应。酯缩合反应。9.8 9.8 羧酸衍生物的还原反应羧酸衍生物的还原反应 酰卤、酸酐和酯被还原成酰卤、酸酐和酯被还原成伯醇伯醇，酰胺还原为，酰胺还原为胺胺。若用氢化铝锂作还原剂，碳碳双键可。若用氢化铝锂作还原剂，碳碳双键可不受影响。不受影响。c15h31cclolialh4 h2oc15h31ch2ohoo

17、olialh4 h2och2ohch2ohch3ch=chch2cooch31) lialh42) h2och3ch=chch2ch2oh + ch3ohcn(ch3)2olialh4 h2och2n(ch3)2ch2cnlialh4 h2och2ch2nh2酯：酯：酰氯：酰氯：9.9 9.9 酰胺的特性酰胺的特性(1) (1) 酸碱性酰胺一般是酸碱性酰胺一般是中性中性化合物，化合物，酰亚胺酰亚胺具有明具有明显的酸性。显的酸性。(2) 与亚硝酸反应：与亚硝酸反应：氮上未取代的酰胺氮上未取代的酰胺与亚硝酸反与亚硝酸反应，放出应，放出氮气氮气，生成相应的羧酸。，生成相应的羧酸。9.10 碳酸衍生物

18、碳酸衍生物 碳酸衍生物大多不稳定，重要的有光气碳酸衍生物大多不稳定，重要的有光气( (碳酰氯碳酰氯) )、脲。、脲。碳酸可看作羟基甲酸或共用一个羰基的二元酸：碳酸可看作羟基甲酸或共用一个羰基的二元酸：coclcl h2n conh2 h2ncsnh2 h2ncnhnh2碳酰氯碳酰氯(光气光气) 碳酰胺碳酰胺(脲脲) 硫代碳酰胺硫代碳酰胺(硫脲硫脲) 亚氨基脲亚氨基脲(胍胍)碳酰胺碳酰胺 (俗称尿素或脲俗称尿素或脲)：碳酰胺的碳酰胺的化学性质化学性质： (1) 弱碱性：弱碱性： (脲呈极弱碱性，只能与强酸成盐脲呈极弱碱性，只能与强酸成盐)例例1：co(nh2)2 + hno3 co(nh2)2 hno3硝酸脲硝酸脲 (白色沉淀白色沉淀)例例2：(2) 水解水解生成氨或铵盐：生成氨或铵盐：(3) 与亚硝酸反应：与亚硝酸反应：生成生成co2和和n2用于消除残留用于消除残留的亚硝酸。的亚硝酸。(4) 缩二脲的生成及缩二脲反应：缩二脲的生成及缩二脲反应：h2n c nh2 + h2noconh2h2n conh conh2 + nh3缩二脲 缩二脲或含两个以上的缩二脲或含两个以上的conh基基(肽键肽键)