不饱和羧酸和取代羧酸

1、第十六章不饱和羧酸和取代羧酸§.不饱和酸酸1. a , B 不饱和羧酸的制法 卤代酸去卤化氢a-卤代酸酯在碱性试剂存在下脱去卤化氢，生成 不饱和羧酸酯。例如：CH3CH3(CH2)gCcO2CH3 qn°ineBr160170 OCCH3H3C(H2C)9HC 二 Cco 2CH 3芳香醛的缩合Kno eve nagel芳醛在含少量的六氢吡啶的吡啶催化下，与丙二酸一起回流，直接得到反应：a , B 不饱和羧酸piperidine, pyridineC6H5CHO + CH 2(CO2H)2o110OC,1hC6H5HC = CHCO2H + CO 2 + H2OPerkin

2、反应:OOIIIIC6H5CH=O + H3CC O CCH3CH3CO2-Na +180°C,5hC6H5HC 二 CHCO2H2. a , B 不饱和羧酸的反应1, 4-加成OIIH2C二CHCOHOHXXCH2CH2COHOitHOCH 2CH2COHONCCH 2CH2COHOIIH2NCH2CH2COHOH2NCH2CH2COH” HN(CH 2CH2CO2H)2H3 OHCNHO-NH3与共轭二烯烃反应CO2CH3a CO 2CH 31.卤代酸的制法§卤代酸a -卤代酸用郝尔-沃耳霍德-泽林斯基反应制备，例如:B -卤代酸由a , B -不饱和羧酸与卤代氢的加成

3、得到:RCHCH 2COOHIXOIIRHC 二 CHCOH + HX2.卤代酸的反应a -卤代酸及其衍生物中路原子在羰基的影响下，活性增强，容易与各种亲核亲 核试剂起反应，生成a -取代羧酸。OIICICH2COR + NuOIINUCH2COR + CI-Nu- = HO - ,-CN , -NHR'§3.醇酸羧酸分子中饱和碳原子上有羟基的称谓醇酸。一般根据其来源命名如：CH3CH(OH)COOH乳酸C6H5CH(OH)COOHHOOCH(OH)CH2COOH扁桃酸苹果酸HOOCCH(OH)CH(OH)COOH酒石酸1. 醇酸的性质和反应：HOOCCH 2COH(COOH

4、)CH 2COOH柠檬酸醇酸分子中含有两个或两个以上的能参与氢键形成的官能团。它们一般能溶于水，疏水支链或碳环的存在则使水溶性降低。醇酸兼有醇和羧酸的反应，羟基与羧基的相对位置不同，还产生一些特殊的 反应：(1)脱水O-H2OO2CH3CHCOH-CH3CHCOHI-HQH3CHCO辛 OO 二 Cp”CHCH33,6-dimethyl-1,4-dioxa ne-2,5-dio ne如a-羟基所在的碳原子为叔碳原子，则在加热时生成a, B-不饱和羧和铜的混合物:¥O -R1H2CC COH OhR2O,11RiHC二CCOH +OiiRlH2CC一 R2B -醇酸在加热时容易脱水生成

5、不饱和羧:O11 ARHCH 2C-C-OH HOO11RHC 二 CH COH + H 2OY -醇酸极易脱水变为环状的内酯:OIIHOCH2CH2CH2COH OIICO + H2O丫 -内酯为稳定的中性化合物，但遇热碱变为 丫 -醇酸盐:OIICO + NaOH- +HOCH2CH2CH2CO2Na<2)与醛反应:a -和B -醇酸与醛一起加热，都生成环状化合物:ORChCOh + R'CHOIOHRHC - C Or 、O OCHIR'<3) a -和B -醇酸的降解:OIIRR'CCOHOHH0SO42 R C R + CO + H 2OO利用这个

6、反应,OIIRR'CCOHOHH2S°4，H2°, Rc_R' + HCO2HO可以从羧酸经过a -溴代酸合成高级醛:OIIRCH 2COHPCl3,Br2OI'.1RCHCOH1BrOH2OH2SO42 RCHCOHRCHOOHOHOcoch（oh）ch 32. 醇酸的制法：(1) 一般法 醇酸可由二元醇的控制氧化或二元酸的还原得到:OHOCH2CH2OH HNO3,H2° H0CH2C0HHO2C(CH2)nCOOR 也HOCH2(CH2)nCOOR催化剂HCI,H2OC6H5CHCO2HOh(2)氰醇水解:C6H5CHO NaHSO&

7、amp;NaCNC6H5CHCNOhHOCH2CH2C1 NaCNHOCH2CH2CNH2OHPCH2CH2CO2H(3环氧酮的氧化：(1) NaOH,C 2H5OH(2) H 3O+OCH 3CH(CH 2)4COHOhO 丿"CH3 OCF3COOH§酚酸1.水杨酸水杨酸在工业上有苯酚钠在加压下与二氧化碳反应，得到水杨酸钠，酸化后生成水杨酸：O-Na +水杨酸为无色晶体，微溶于水，与铁离子显红色，其酸性较强，可能是因为它的共轭碱能生成分子内氢键，其酸性增强:溴化时,2H +OHOH乙酰水杨酸即阿匹斯林止痛药）的制备:OK(1)CO2,_(3)出0+OH2.对羟基苯甲酸

8、对羟基苯甲酸在工业上由苯酚钾在190200°C和加压下与二氧化碳反应得到:COOH对羟基苯甲酸在硝化时生成2, 4, 6-三硝基苯酚:OHCOOH+ HNO3NO2+ CO2§5醛酸和酮酸自学）§6. B -酮酸酯B -酮酸酯分子中羰基和酯基之间的亚甲基，受两个吸电子基团的影响而有 很高的反应活性，称为活性亚甲基。活性亚甲基上起烃化和酰化反应，从而转 变为多种类型的化合物，在有机合成上有重要用途。1.B -酮酸酯的合成1） Claisen 合成法:O2 CHgCOEt(1) NaOEt,EtOH(2) CH3CO2H,H2OO OIIIICH3CCH2COEt+

9、CH3CH2OHo OCH3CH2CCCOCH 2CH3CH3O(1)NaOEt,EtOHCH3CH2COCH2CH3' (2)CH3CO2H,H2O反应历程为:OCHgCoEt + CH3CH20-0IICH2C0Et+ CH3CH2OHO+ gCOEt0-0匚 H3CC-CH2COCH2CH3OCH2CH3O OCHsCcHzCoEt + Et0（2> Dieckmann缩合法：分子内的酯缩合反应00IIIIC_OCH2CH3CH3CH2O-COCH2CH3H2C CH2CO2CH2CH3H2C CHCO 2CH2CH3O'C OCH2CH3CH3CH2O-CHCOO

10、CH 2CH3POO夬CH3CH2OH2C CH -COOCH 2CH3_/COOCH 2CH3<3）酮和酯的缩合：有a -H的酮所产生的烯醇盐可以同没有a -H的酯缩合:OH200CH3CH2OCOCH2CH3 +(1)NaOH如用别的没有a -H的酯和酮缩合，则得到3 -二酮:o01111c-och2ch3 + h3c-cOHCone-2§ 7乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯在合成中的应用、乙酰乙酸乙酯1 乙酰乙酸乙脂的互变异构现象:实验事实： 乙酰乙酸乙酯与羰基试剂 <苯胺 羟氨等）反应，说明含有羰基。 可与金属钠反应放出氢气，生成钠盐，说明分子中含有活性氢。 可使溴的四氯化

11、碳溶液褪色，说明分子中含有不饱和键。 与三氯化铁呈紫色反应，说明分子中具有烯醇式结构 .0 0CH3J_Ch2-C2h5n3C0IICH 一COCHg<L.K norr把乙酰乙酸乙酯冷到-780八、CHm£76 4%得到一种结晶形的化合物，熔点为-39 C，不和溴发生加成反应，不和三氯化铁发生颜色反应，但有酮的加成反应 ，这个化合物是酮式。将乙酰乙酸乙酯与钠生成的化合物在 -78C用稍不足量的盐酸分解，将得到另一种结晶化合物，不和羰基试剂反应，使溴 水褪色，这个化合物是烯醇式。Knorr证明了酮式或烯醇式在低温时互变的速度 很慢。因此在低温时，纯的酮式或烯醇式可以保留一个时期。

12、另外，乙酰丙酮，因为氢原子的转移，也存在着酮式和烯醇式的互变。0CH3-c直23-6%它们之所以能形成稳定的烯醇型结构，一方面是因为两个羰基使亚甲基的氢特 别活化，容易转移。另一方面是因为烯醇型可以通过分子内氢键形成较稳定的 六元环，使体系能量降低。事实上酮类也有这样的互变异构的倾向，但烯醇型不稳定，平衡强烈的偏于酮 的一方。丙酮中仅含2.5 X0"4 %的烯醇型。2 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用：乙酰乙酸乙酯的亚甲基很活泼，可以被其他基团取代，另一方面乙酰乙酸乙酯 在不同的反应条件下可以分解成酸或酮。因为以上特点，它成为有机合成的重 要试剂。稀：'H.CHg_U CH3 +

13、冷 CQ + CsbhOH CH3-CCH2-c_OC2H5（酸式分解）CH3CCH2COC2H5NaoH h+ . CH3uiOhh!ch3cch3 -COjf°H<H3COQK + CHgCOOK + C2H50HCH3COOK + CHsCOOK + C2H5 OH用稀碱时，OH 较少，它只与酯基作用生成？一羰基酸，?-羰基酸和丙二酸相似，对热不稳定，要脱羧成甲基酮。用浓碱时，0H 较多，他除了和酯基作用外，还和酮基作用，这样使乙酰乙酸乙酯在酮基处破裂生成 两分子羧酸盐。因为酸式水解时往往伴随着一些酮式水解，因此，合成羧酸最 好是丙二酸酯合成法，乙酰乙酸乙酯合成法主要用于

14、制甲基酮。a亚甲基的取代i.与卤代烷CH3-Lh2-U5 NaCICzHy ch3CCOC2H5 Na+ 巴fo00IICH 3CCHCOC2H5做 KOH）酮式分II（稀 KOH）CHgCCHR甲基酮酸式分0IIRCHsCOH 取代乙酸第二个口氢也可以被取代CHRICIROHC-稀KOHCg也一济KOHO1 II* CH3C-CHRR1RRCHCOH例:° 0ch_J-CH2-COC2H5CH3COCHCO2C,H5 Na 匹坦CHg OHOHHNaOHCHgCCH COj NsH2°II I0 CFhphHCICH3CCHiChtphA2 P4 一苯基酮具有止咳、袪痰的

15、作用(W1SH帑 VgHwfrfg©0 0-归M氐這uosu 一 qoMC®EH工o0=00=0 AHo4.宜00101 XQO£00o工 5-0xo趣IslqK11e-LOHO£<7010工 fytoolgqlhoiolho55殳老。oR工甲=o舌o-o=ffEtOHaffRX9EtCNaCH3-C-CH2C00Et CH-C-CHCOOEtCH-C-CECTOEt *I-M'-EtOHNaKY ¥甲 I2 CHC-C-0OOEt CHs-c-c-ooocaHsI I-Na I CHkC-C-0OTEtu RII l稀KOH?P

16、 CHs-c-CH- CH-C- CH3R RR-CHOOOHR-CHCOOH、丙二酸二乙酯1制法:C1CH2COOH * NCCHaCOONaNaOH2丙二酸二乙酯在合成上的应用:本身水解后生成丙其与乙酰乙酸乙酯类似，亚甲基上的氢可被醇钠所取代, 二酸不稳定，易于脱羧，这两条件使丙二酸二乙酯在合成各种类型的羧酸中有 广泛的应用。<1>与RX反应：CHMOaEth 空叮R-CH(C02Et)2些鲂 R-CH-COON,空亠 R-CH- OOOH 二£2务底血COQH COONaCOOH*RX最好是伯卤代物，用仲卤代物时产量低，因为这里是负碳离子对卤代物 进行亲核取代反应S

17、n2)乙酰乙酸乙酯制备长链酸，一般来说酸的产率是好的，但按成本计，丙二酸酯用于合成长链酸更为合算， 科学技术百科全书第8卷P323)2与a卤代酸酯反应:CH/CDEth 空怪CH(C02Et)2C ICHECOOEt 严曲CHtCfeEr)214IaOH/fe20 CH2COOHCHHXOH ICOOHCIfeCOOHICHaCOOH<3>与a 2二卤代物反应：例1: 2mol丙二酸酯于1mola 2二卤代物反应时曲CH2-CHCC02Etl22 CH2(CO2Eth + BrfCHah-Br 2htU Qfe 、Cffe-CH(C®Et)2CO2Et 2Et01h 丁

18、/ C/Et 丽” VJcOsEtCO2EtOH/H2OrCOaHeo2H例2：等mol的丙二酸酯与a 2二卤代物作用阿耐 /诚、zC02EtCH2(C®Et)2 + Br-(CH2h-Br ：EtO性 爲'c/Et啦叫/CO£H ©HsO+ 、/-C02只用于三、四元环化合物的制备<4>Michacl 加成CH3QH=CH- CO2CH3 + CH2tCO2Eth严5 CH5- CH-CH2 - CO2H -C°2 CH2CO2HEt°Ma > CH3 - CH-CE2-CO2CH3CH(CO2Et)2<5&g

19、t;与水杨醛反应0 ohZh2o1© H30+ -C02CHOOHCO2Et0 0+ CH2(CQ2Eth香豆素由perkin synthesis制得。CHOAC2OOHNaOAc(T产0Coumar in香豆素<6>丙二酸酯的镁盐与酰氯作用0MgOEtVC-C1 _乙醸X® OHZH2O,®H30+ -C-CH2COOH丙二酸二乙酯的酰基化常用镁代替钾、钠，反应在非质子溶剂< 苯、乙醚）中溶于这些溶剂中。进行。这是因为乙醇镁和活泼亚甲基化合物形成的镁盐都可<7>丙二酸酯钠盐与12作用2NaCH(CO2Et)212CH(C02Et)2

20、CHO2H-Na ICH(C02Eth -C02CH2CO2H总结:CH3H2COOHRX,R-C-X, ClCHgCOOR'.' 订）反应，可得到相应的丙酮取代物和乙酸取代物。三、C-烷基化和O-烷基化前面提到的乙酰乙酸乙酯烷基化反应主要发生在碳上。实际上，无论简单的羰 基化合物还是1, 3-二羰基化合物，在进行烷基化时，C-烷基化和0-烷基化都有可能H 0II_ C C _IRX»发生双分子亲核取代反应Sn20(i)C 烷基化(ii)0烷基化若i)和ii)都是稳定的，彼此不能互变，二者的产量比例取决于二者的反应 速度，动力学控制。如果二者可以互变，产物比例取决于二

21、者的相对稳定性， 稳定性高的为主要产物，热力学控制。影响C-烷基化和O-烷基化的几个因素 动力学控制)：1.溶剂化效应 溶剂和分子或离子通过静电力而结合的作用称为溶剂化效应)一个负离子的亲核性在很大程度上决定与溶剂化作用程度，溶剂化程度 较低的亲核体的活性比溶剂化程度较高的要强。质子溶剂：卤代烷进行烷基化时，在质子溶剂中烷基化一般进入到碳上，C-烷基化为主要产物。如：在质子溶剂中，乙酰乙酸乙酯的烷基化，主要发生在 碳上。ONCHC-OHCOEtC烷基化为主要产物这是因为烯醇负离子氧的电负性大于碳，使负电荷更多的集中在两可离子的氧 上，使氧更容易与质子溶剂生成氢键，从而使氧强烈的溶剂化，而降低了

22、氧的 亲核性，从而不易发生0-烷基化。要使烷基化能进行，烯醇负离子在某种程度上必须摆脱周围的溶剂化作用。而碳负离子溶剂化比较松散，容易被极化，因而，容易发生亲核取代反 应，或者说容易被亲电试剂进攻。非质子极性溶剂：如DMF、DMS0,HMPA（六甲基磷酰胺 都是非质子极性溶剂，它们与醇不同，不易放出¥容易和正离子溶剂化C CHq不能十分有效的与负离子溶剂化、c出它不稳定负离子C 出CH3在DMF中，它的氧负偶极可以更有效的和正离子发生溶剂化，而氮正偶极和负 离子的溶剂化很少或不能十分有效的进行。这是因为 N上的甲基起了一种遮盖 作用，而分子另一头氧上的电子密度很高，可以比较无阻碍的和

23、正离子溶剂化 。在这种溶剂中，乙酰乙酸乙制的钾盐中，氧负离子不被溶剂化，而带正电荷 的金属离子K+）发生强烈的溶剂化，其结果使乙酰乙酸乙酯钾盐中的带负电 的氧暴露出来，成为反应的活化中心，因而，能发生 0-烷基化反应。onC4HgClDMF0II*CH5-C-CNCOOEtCH3-C=CM-C00C2KSOC4H94需酚的负离子也可以看作是一个烯醇负离子，与活泼的烃基化试剂反应时溶剂的 效应显现的特别清楚。蠅一 ms。屛7%曲这是因为强质子溶剂与酚负离子中的氧形成强的氢键，使氧溶剂化，从而降低 了氧的亲核性。2烯醇离子的C和0端的亲核性Sn2历程的亲核性是与可极化度有关的。亲核试剂原子核外的电子云越容易极化变形，亲核能力也越强。烯醇负离子的碳原子，电负性弱，比氧原子更容易极 化，因此我们可以预料，负碳离子的一段亲核性较强。3.烯醇物中碳原子的位阻效应烯醇物中碳原子的位阻效应较大时，不容易发生 C-烷基化，容易发生0 烷基化反应，特别在非质子极性溶剂中是这样。4烯醇式的含量 稳定性）烯醇型含量较高的物质，0-烷基化容易发生。如 伕酮酯，&二酮、酚等。7CH0 |0NaOH(CH3)2S04 勺"OCHs”片人血0H5烷基化试剂的活性0CH3当烯醇负离子和很活泼的烷基化试剂 容易产生碳正离子）反应时，如碘化烷、 氯甲基甲醚，卤化苄等，得出产量很