第10章取代酸2013

1、教学要求教学要求 掌握羟基酸和酮酸的结构和命名掌握羟基酸和酮酸的结构和命名 掌握醇酸和酮酸的化学性质掌握醇酸和酮酸的化学性质 掌握酮型掌握酮型烯醇型互变异构现象烯醇型互变异构现象 掌握酮体的概念掌握酮体的概念 作业作业P257 1(1,3,5); 2(2,4,6,7);3(1);4第第10章章 羟基酸和羰基酸羟基酸和羰基酸ORCOHOArCOH 羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或基团取代的羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或基团取代的化合物称为化合物称为取代羧酸取代羧酸(substituted carboxylic acids)。 R CH CO2HOHR C CO2HOR CH COOHN

2、H2羟基酸羰基酸氨基酸RCOOH ArCO2H 醇酸醇酸羟基酸羟基酸 酚酸酚酸 醛酸醛酸羰基酸羰基酸 酮酸酮酸卤代酸卤代酸羟基酸羟基酸氨基酸氨基酸羰基酸羰基酸取代酸取代酸RCHCOOHGG: -X, -NH2, -OH, -C=OR10.1 分类与命名分类与命名乳酸乳酸(lactic acid) - -羟基丙酸羟基丙酸(2-(2-羟基丙酸羟基丙酸) ) 命名命名系统命名系统命名:以羧酸为母体以羧酸为母体。俗名俗名:以来源或性状得名以来源或性状得名。CH3CHCOOHOHHO CHCHCOOHCOOHHOHO CCH2COOHCOOHCH2COOH酒石酸酒石酸(Tartaric acid) 柠檬

3、酸柠檬酸 枸橼酸枸橼酸(Citric acid)2,3-二羟基丁二酸二羟基丁二酸 3-羧基羧基-3-羟基戊二酸羟基戊二酸COOHOH水杨酸水杨酸(Salicylic acid) 邻羟基苯甲酸邻羟基苯甲酸 HO CHCH2COOHCOOH苹果酸苹果酸 (Malic acid) 2-羟基丁二酸羟基丁二酸 CH3COCH2CH2COOH-戊酮酸戊酮酸 (4-戊酮酸戊酮酸)COHOOCCH2COOH丁酮二酸丁酮二酸(草酰乙酸草酰乙酸) HO2CCH2CH2CCO2HO-酮戊二酸酮戊二酸2-氧代氧代戊二酸戊二酸a-丙丙酮酸酮酸 CH3COCOOH(2-氧代氧代丙酸丙酸)-丁丁酮酸酮酸(乙酰乙酸乙酰乙酸)

4、 CH3COCH2COOHOHCCOOH乙乙醛酸醛酸10.2 结构特点与反应性能结构特点与反应性能（醇、羧酸的性质（醇、羧酸的性质）（酚、羧酸的性质（酚、羧酸的性质）（羰基与羧基的性质羰基与羧基的性质）COHCH2COOHOHCOOHCOCH2COOHl 羟基羟基：氧化：氧化, 卤代卤代, 脱水脱水, 成酯成酯, 等等l 酚羟基酚羟基：与：与FeCl3显色显色, 等等l羰基：羰基：氧化还原，氧化还原，亲核加成，等亲核加成，等l 羧基羧基：酸性，成盐，成酯：酸性，成盐，成酯, 等等l 相互影响相互影响: 受热脱水受热脱水, 易于氧化易于氧化, 等等10.3 羟基酸的化学性质羟基酸的化学性质（-I

5、效应）效应）GOHOGOO-+ H3O+ H2OpKa4.883.834.51CH3CH2CO2HCH3-CH-CO2HCH2CH2CO2HOHOHCH3CH2CO2HCH3-CH-CO2HCH2CH2CO2HOHOH 酚酸的酸性与电子效应、共轭效应和邻位效应等相关，酚酸的酸性与电子效应、共轭效应和邻位效应等相关，其酸性随羟基与羧基的相对位置不同而表现出明显的差异。其酸性随羟基与羧基的相对位置不同而表现出明显的差异。 HOCO2HCO2HOHCO2HHOCO2H主要主要表现表现 效应效应主要主要表现为表现为效应效应: 效应效应及分子内氢键及分子内氢键.后后者使酸性明显增强者使酸性明显增强COO

6、HOHCOOOHH2. -醇酸的氧化与分解反应醇酸的氧化与分解反应（-羟基酸羟基酸、 -羰基酸可发生银镜反应羰基酸可发生银镜反应）CH3CHCOOHOHTollensCH3CCOOHO+ AgRCCOOHR(H)OH稀H2SO4R-C OR(H)+ HCOOH3.醇酸的脱水反应醇酸的脱水反应 n- -醇酸醇酸分子间脱水分子间脱水交交酯酯RCHC OHOO HHOCHRCOHOOOOORR+ 2H2OCOOHCH3CHOHCOHOCHCH3OHCOOCH3CH 2 H2OCOOCHCH3丙交酯丙交酯交酯多为结晶物质交酯多为结晶物质, ,在酸或碱存在下易水解成原来的醇酸。在酸或碱存在下易水解成原来

7、的醇酸。 n-醇酸醇酸分子内脱水：分子内脱水：生成生成-不饱和羧酸不饱和羧酸。 ,-不饱和酸不饱和酸RCH CH COOHOH HRCH CH COOH + H2OCOOH H2OCOOHOHn-醇酸醇酸和和-醇酸醇酸分子内脱水分子内脱水：(lactone)。 CH2CH2C OOHCH2O H-羟基丁酸OOH2O-丁内酯 (1,4-丁内酯)室温OONaOHHOCH2CH2CH2COONa-羟基丁酸钠游离的游离的 -醇酸很难存在醇酸很难存在,通常以通常以 -醇酸盐的形式保存醇酸盐的形式保存。(麻醉剂麻醉剂) 10.4 羰基酸的化学性质羰基酸的化学性质CH3COCOOH CH3COCH2COOH

8、CH3CHCOOHOHCH3CH2COOHpKa 2.49 3.513.86 4.88 酮酸除了具有酮的通性和羧酸的通性外，酮酸除了具有酮的通性和羧酸的通性外，-酮酸酮酸 和和 -酮酸酮酸 还具有一些特殊的性质。还具有一些特殊的性质。酮酸的酸性强于相应的醇酸，更强于相应的羧酸。酮酸的酸性强于相应的醇酸，更强于相应的羧酸。2. -酮酸的氨基化反应酮酸的氨基化反应CH3CCOOHNH3/Pt(酶）CH3CCOOHCH3CHCOOOHNHNH3-+n在生物体内在生物体内a-酮酸和酮酸和a-氨基酸氨基酸在在转氨酶转氨酶的作用下可发的作用下可发生生相互转化相互转化，即，即a-氨基酸的氨基酸的a-氨基借助

9、转氨酶的催化氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的氨基酸生成相作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的氨基酸生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸，这种应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸，这种反应称为转氨基作用反应称为转氨基作用(transamination)。 a a酮戊二酸酮戊二酸 丙氨酸丙氨酸GPTGPT 谷氨酸谷氨酸 丙酮酸丙酮酸HOOCCH2CH2COCOOH + CH3CHCOONH3+-OOCCH2CH2CHCOO-NH3+ CH3CCOOHO+2脱羧反应脱羧反应 -酮酸酮酸在稀硫酸作用下，受热发生在稀硫酸作用下，受热发生脱羧反应，生成少一个碳原子的醛。脱

10、羧反应，生成少一个碳原子的醛。 COCH3COOHCO2稀H2SO4150COCH3H -酮酸酮酸比比-酮酸酮酸更易脱羧更易脱羧, 通常通常-酮酸酮酸只能在低温下保存。只能在低温下保存。 COCH3CH2COOHCO2COCH3CH3温温热热 -酮酸酮酸由于羧基受由于羧基受-羰基的影响羰基的影响, 同时也由于同时也由于形成形成6员环的分子内氢键而使脱羧更加容易员环的分子内氢键而使脱羧更加容易:由于由于-酮酸酮酸脱羧产物是酮，故称为脱羧产物是酮，故称为酮式分解酮式分解。CCH3OCOOH-丁酮酸CCH3OCOOHCO2CCH3CH2微热烯醇式OHCOCH3CH3b b-酮酸的分解反应酮酸的分解反

11、应 酮式分解酮式分解酸式分解酸式分解R COCH2COOHNaOH(con)R COONaCH3COONa+RCH2CCH2COOHRCH2CCH3 + CO2OO-酮酸酮酸与浓碱共热，分解为两分子羧酸盐，称为与浓碱共热，分解为两分子羧酸盐，称为酸式酸式分解分解。CO2HOOCOCOOHHOOCO 10.5 醇酸和酮酸的体内化学过程醇酸和酮酸的体内化学过程n体内的醇酸和酮酸均为糖、脂肪和蛋白质代谢的体内的醇酸和酮酸均为糖、脂肪和蛋白质代谢的中间产物，这些中间产物在体内各种酶的催化下，中间产物，这些中间产物在体内各种酶的催化下，发生一系列化学反应发生一系列化学反应(如氧化、脱羧及脱水等如氧化、脱

12、羧及脱水等)，在反应过程中，伴随着氧气的吸收、二氧化碳的在反应过程中，伴随着氧气的吸收、二氧化碳的放出以及能量的产生，为生命活动提供了物质基放出以及能量的产生，为生命活动提供了物质基础础。 例如：苹果酸在脱氢酶的作用下生成草酰乙酸例如：苹果酸在脱氢酶的作用下生成草酰乙酸 在人体内，草酰乙酸与丙酮酸在一些酶的作用在人体内，草酰乙酸与丙酮酸在一些酶的作用下，经酯缩合反应生成柠檬酸，其反应式如下：下，经酯缩合反应生成柠檬酸，其反应式如下： CH3COCOOH+HSCoACH3SCoACOHOOCCOCH2COOHHOOCCH2CCOHOSCoACH2COOHHOOCCH2COOHCOHCOOHCH2

13、+H2O辅酶A酶乙酰辅酶A合成酶水解酶HOOCCH2CHOHCOOHHOOCCOCH2COOH苹果酸脱氢酶 脂肪代谢过程中所产生的中间产物脂肪代谢过程中所产生的中间产物乙酰乙酸在乙酰乙酸在脱氢酶脱氢酶的作用下被还原成的作用下被还原成- -羟基丁酸。羟基丁酸。CH3COCH2COOHCH3CHCH2COOHNADH+HNAD+OH -羟基丁酸脱氢酶乙酰乙酸可在乙酰乙酸可在脱羧酶脱羧酶催化下脱羧生成丙酮。催化下脱羧生成丙酮。 CH3COCH2COOH脱羧酶CH3COCH3 -羟基丁酸羟基丁酸、-丁酮酸丁酮酸和和丙酮丙酮, 三者在医学上称为三者在医学上称为酮体酮体。 CH3CHCH2CO2HOHCH

14、3CCH2CO2HO-CO2CH3CCH3OCH3CCH3OOH-羟基丁酸羟基丁酸 -丁酮酸丁酮酸 丙酮丙酮 血中正常分布：血中正常分布：70% 30% 微量微量 血中酮体正常参考值：血中酮体正常参考值：350mg/L酮血症酮血症：3000mg/L 10.6 前列腺素前列腺素(了解了解)n前列腺素前列腺素(prostaglandins ,PG)是花生四烯酸以及是花生四烯酸以及其他不饱和脂肪酸的衍生物。其他不饱和脂肪酸的衍生物。n前列腺素是具有五元环和前列腺素是具有五元环和20个碳原子的脂肪酸。个碳原子的脂肪酸。其基本结构是前列腺其基本结构是前列腺(烷烷)酸酸(prostanoic acid P

15、A)。随着分子中所含的随着分子中所含的酮基、羟基、双键数目和位置酮基、羟基、双键数目和位置不同不同，形成了各种性能，形成了各种性能不同的不同的PG。COOH13579101113151719前列腺前列腺(烷烷)酸酸 COOHCH358111419120花生四烯酸花生四烯酸 前列腺素可分为前列腺素可分为PG A、B、C、D、E、F、G、H及及I九型。它们彼此间的区别是五碳环上的九型。它们彼此间的区别是五碳环上的取代基及双键位置不同。体内取代基及双键位置不同。体内PG A、E及及F较多较多。根据侧链。根据侧链R及及R所含双键的数目而分为所含双键的数目而分为1、2、3类。又根据五碳环上类。又根据五碳

16、环上9位位-OH基的立体构型而基的立体构型而分为分为及及两型；两型；-型用虚线表示，型用虚线表示，-型用实线表型用实线表示。天然前列腺素均为示。天然前列腺素均为-型，不存在型，不存在-型。支链型。支链上手性碳原子的立体构型用上手性碳原子的立体构型用R或或S表示（表示（S用虚线用虚线，R用实线）；链上用实线）；链上C=C的构型用的构型用Z或或E表示。表示。 A B E F ORROOOHOHOHRRRRRR9(),11(),15(S)-三羟基三羟基-13(E)前列烯酸前列烯酸OCOOHHOHOHCOOHOHOHOHH11(),15(S)-二羟基二羟基-9-酮基酮基-5(Z),13(E)前列二烯酸

17、前列二烯酸PGE2PGF1膜磷脂的代谢途径膜磷脂的代谢途径细胞膜磷脂细胞膜磷脂花生四烯酸花生四烯酸白三烯白三烯LTS环内过氧化物PGG2 PGH2PGF12血栓素血栓素TXA2磷脂酶磷脂酶A25-脂氧化酶脂氧化酶COX合成酶合成酶合成酶合成酶抑制血小板凝集抑制血小板凝集 舒张血管舒张血管促进血小板凝集促进血小板凝集 血管收缩血管收缩PGE2 PGF2支气管平滑肌舒张支气管平滑肌舒张维持肾脏、血小板的正常功能维持肾脏、血小板的正常功能抑制胃酸分泌、维护胃黏膜抑制胃酸分泌、维护胃黏膜使支气管平滑肌收缩使支气管平滑肌收缩发炎、疼痛发炎、疼痛NSAIDs阿司匹林阿司匹林 盛行百年不动摇盛行百年不动摇最

18、早发现阿司匹林原料药用作用的古希腊人希波克拉底希波克拉底阿司匹林发明者费利克斯费利克斯霍夫曼霍夫曼1899(申请专利申请专利) 阿司匹林（Aspirin）成了拜耳公司拜耳公司100100多年历史上最多年历史上最大的骄傲和对世界最大的贡献。大的骄傲和对世界最大的贡献。 据有关资料统计，目前全世界每年消耗的阿司匹林达5万吨，约600亿剂。仅美国和英国，一年就消耗1.1万吨。 阿司匹林一问世，立即成为治疗感冒、头痛、发烧、风湿病和缓解、治疗关节及其他部位疼痛的最畅销止痛药。但几乎在上世纪前80年的时间里，人们把它当作解热镇痛的良药时，却始终未能解开它的药用机理之谜。 80年代初，英国药物学家约翰约翰

19、文博士文博士和他的同事们发现，阿司匹林是通过抑制人体中前列腺素的合抑制人体中前列腺素的合成成来发挥其止痛作用的。 由于这个发现，文博士与他人分享了文博士与他人分享了19821982年度的年度的诺贝尔医学奖。诺贝尔医学奖。也由于这个发现，大大拓展了阿司匹林对各类疾病治疗和预防的范围。现代临床医学证明，阿司匹林在防治心、脑血管现代临床医学证明，阿司匹林在防治心、脑血管等疾病方面有着良好的效果，特别是在抑制手术后血等疾病方面有着良好的效果，特别是在抑制手术后血栓的形成、心肌梗塞、和抑制血小板凝固等方面，已栓的形成、心肌梗塞、和抑制血小板凝固等方面，已经成为医生必不可少的常用药经成为医生必不可少的常用

20、药。因此，目前包括我国众多医生在内的世界各国的医生都建议，心、脑血管疾病患者应每日服用少量的阿司匹林。 最新的医学研究还使人惊奇地发现，长期服用阿司匹林的人，患肠胃器官癌症的机率比不服用者少40。据报道，目前医学界还在研究它在防治肺癌方面的功效。 当然阿司匹林不是当然阿司匹林不是“万灵神药万灵神药”。医学工作者警告说，它对人体的消化系统有着明显的刺激副作消化系统有着明显的刺激副作用用，而对青少年的大脑和肝脏也会产生严重的不良影响。 CH3COOC2H5 + HCH2COOC2H5C2H5ONaCH3COCH2COOCH2CH3+C2H5OH10.7 酮型酮型-烯醇型互变异构烯醇型互变异构说明有

21、说明有酮式酮式结构存在结构存在CH3CCH2COCH2CH3OONHNH2NO2O2NCH3CCH2COCH2CH3NNHOO2NNO2紫色紫色乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯说明有说明有烯醇式烯醇式结构存在结构存在FeCl3CH3CCHCOCH2CH3OHO紫色紫色乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯紫色消失紫色消失FeCl3紫色紫色Br293%Keto Form7%Enol FormCH3CCHCOCH2CH3OHOCH3CCH2COCH2CH3OOCH3CHCHCOC2H5OHOBr2CH3CCHCOC2H5OHOBrBr-HBrCH3CCHCOC2H5OOBr互变异构现象互变异构现象(Tautomeris

22、m)两种或两种以上的同分异构体之间两种或两种以上的同分异构体之间相相互转变互转变，并以一定比例，并以一定比例以动态平衡共以动态平衡共存存的现象，称为互变异构现象。的现象，称为互变异构现象。互变异构体特点互变异构体特点可以相互转化可以相互转化一般不可分离一般不可分离酮式酮式烯醇式互变异构现象的产生原因：烯醇式互变异构现象的产生原因：H的活性的活性RCCCYHROO共轭体系的延长、分子内氢键的共轭体系的延长、分子内氢键的形成及形成及-H-H的酸性增强，有利于的酸性增强，有利于烯醇式的稳定。烯醇式的稳定。（可与（可与FeCl3显色）显色）RCCOHCORCCHRCYOOCH3CHCHCOC2H5OHOCH3CCH2COC2H5