大学有机化学 羧酸及其衍生物PPT课件

1、2022/2/6I 羧 酸一、命名carboxylic acid ane 变成 anoic acidHCOOHformic acidmethanoic acidCH3COOHacetic acidethanoic acidOOHpropynoic acidOHOOOH2-octenedioic acidOOHOHO2-butenedioic acid第1页/共118页2022/2/6COOHO2Np-nitrobenzoic acidOOH3-vinyl-4-hexynoic acidCOOHO4-oxocyclohexanecarboxylic acidCOOHCOOHphthalic ac

2、idCOOH3-phenyl propenoic acid3-phenyl-acrylic acid第2页/共118页2022/2/6二、化学性质1、酸性羧酸及N原子上有H的酰胺由于可形成氢键而具有相对较高的熔点和沸点。通过比较酸性大小，可将非水溶性的羧酸和非溶于水的酚及醇加以区分：非水溶性羧酸溶于NaOH、NaHCO3水溶液；非水溶性酚溶于NaOH水溶液但不溶于NaHCO3水溶液；而非水溶性醇在NaOH、NaHCO3水溶液中皆不溶。CH3COOHCH3COOHH-bondH-bondCH3COHO+ H2OCH3COO+ H3O第3页/共118页2022/2/62、羧酸中羟基的取代反应 1）

3、酸酐的生成 synthesis of acid anhydrides RCOOH + RCOCl+NRCOCROO+NH+Cl-RCOCROORCOO-Na+ + RCOClRCOOH2P2O5 RCOOCOR+ H2O第4页/共118页2022/2/6 在上述合成酸酐的反应中，用到了酰氯，羧酸衍生物的羰基由于C原子具有一定的电正性，能够发生亲核加成-消除反应即交换反应，其反应活性具有以下顺序： 羧酸衍生物的亲核加成-消除反应机理可总结为： RCOClRCOOCRO RCOORRCONH2COLR+ NuHCONuH+LR-CONuHLR+-CONuR+ HL第5页/共118页2022/2/6

4、 适当的二元酸加热可形成环状酸酐，特别是所成环为5元环或6元环： CH2CH2COOHCOOH300oCOOO+ H2OCCOOOHOH230oCO + H2OOOsuccinic acid succinic anhydride phthalic acid phthalic anhydride(100%)第6页/共118页2022/2/62）酰卤的生成 preparation of carbonyl halides (especially chlorides) 由于酰氯是反应活性最强的羧酸衍生物，需应用特殊的试剂如PCl5、PCl3和SOCl2等RCOOH + SOCl2RCOCl + SO2

5、 + HCl3RCOOH + PCl33RCOCl RCOOH + PCl5RCOCl + H3PO3+ POCl3 + HCl第7页/共118页2022/2/6反应机理以氯化亚砜为例：RCOOH +SOClClRCOOHSClClO+-RCOOHSOCl+Cl-RCClOOHSOCl+_RCOCl+OSOClHHCl + SO2第8页/共118页2022/2/6实例OCH3COH + SOCl280oCOCH3CCl+ SO2 +HCl(8090%)COHO+ PCl5CCl + POCl3 + HClO第9页/共118页2022/2/63）酯的生成 preparation of ester

6、s (at least 6 routes)酸催化酯化反应-Fischer 酯化CH3COOH + CH3CH2OHHACH3COOC2H5 + H2OC6H5COOH + CH3OHHAC6H5COOCH3 + H2O第10页/共118页2022/2/6u酸催化酯化的反应机理：CC6H5OOHCC6H5OOHHOHHH+HOCH3+-HOCH3C6H5COOOHHCH3H+C6H5COOOHCH3HH+CC6H5OCH3OH+HOH- H3O+ H3O+CC6H5OCH3O第11页/共118页2022/2/6 上述反应的逆反应即酸性条件下酯的水解。采用少量浓酸、过量的酸或醇、在可能的情况下及时

7、除去生成的水有利于酯化反应；相反，过量的水、稀盐酸或稀硫酸、回流有利于酯的酸性水解。 酯的酸性水解受空间位阻的影响很大。不管是在酸上还是醇上，只要在反应点附近有大的基团，都会显著减小酯化和水解反应速度。比如，叔醇的酸催化酯化反应速度很慢以至于反而进行消除反应。当然，叔醇用酰氯或酸酐可容易地实现酯化。第12页/共118页2022/2/6 Williamson方法OOHRNaOHRIOORR第13页/共118页2022/2/6 羧酸与carbene反应OOHROOCH3RCH2N2+ N2第14页/共118页2022/2/64) 由羧酸和羧酸铵合成酰胺 羧酸与氨水形成铵盐：RCOOHRCOO-NH

8、4+ NH3第15页/共118页2022/2/6由于羧酸根离子进行亲核加成-消除反应的反应活性很低，在水溶液中难以继续进行反应；但蒸出水后的盐加热脱水可形成酰胺（这种合成酰胺的方法不很合理，更好的方法是将羧酸转化成酰氯再与氨、胺反应 ）RCONH2RCOO-NH4+(solid)heat+ H2O第16页/共118页2022/2/63、还原 reductionLiAlH4还原不影响双键。甲酸为同系列中唯一有还原性的酸H3OLiAlH4RCH2OHCYROY=OH , Cl , OCOR , OR.CH3CH2CH2CHONaBH4H2ONaBH4H2OCH3CH2CH2CH2OHCH3CH2C

9、CH3OCH3CH2CHCH3OH(85%)(87%)第17页/共118页2022/2/64、烃基上的反应1） -氢的反应CH3COOH + Cl2h ClCH2COOHor Ph Cl2CHCOOHh Cl3CCOOHor Por PRCHCOOHXOHNH3CNRCHCOOHOHRCHCOOHNH2RCHCOOHCNH3ORCHCOOHCOOH第18页/共118页2022/2/62）芳香环的取代反应COOHCOOHBr2 / FeBr3Br第19页/共118页2022/2/65、二元羧酸的受热反应HOOCCOOH HCOOH CO2+位有羰基的羧酸受热易脱羧或邻位连有强吸电基团时，易脱羧H

10、OOCCH2COOHCCH2COOHCl3CCOOHCH3OCCH3CH3OCH3COOH + CO2+ CO2CHCl3 + CO2 第20页/共118页2022/2/6HOOCCOOH O + H2OOOHOOCCOOH O + H2OOOHOOCCOOHBa(OH)2 O+ CO2 + H2OHOOCCOOHBa(OH)2 O + CO2 + H2O第21页/共118页2022/2/6三 、羧酸结构对酸性的影响 influence of molecular structure on acidity主要关注 位取代基给电子或吸电子效应的影响、共轭效应影响，有时还要考虑场效应及氢键影响丙二酸

11、发生一级电离后，羧酸根负离子除对另一端羧基产生诱导效应外，还有场效应。两种效应均使羧基的质子不易离去，故丙二酸的二级电离度大大减弱。吸电子诱导效应: NO2 CN F Cl Br I OCH3 OH C6H5 HC CHCHCH2CH2CCOHOOO场效应诱导效应第22页/共118页2022/2/6COOOHCOOOHCOOOH ClCl CHOOClHHClCOHOpKa 6.07pKa 5.69第23页/共118页2022/2/6四、制备（一）氧化法 1、烯烃的氧化 CH3CHCHCH3(1) KMnO4,OH-, H2O(2) H3O+heat(1) KMnO4,OH-, H2O(2)

12、H3O+heat2CH3COOHCH3CH2C=CH2CH3CH3CH2C=OCH3+ CO2 + H2ORCHCHR(1) O3(2) H2O2RCOOH + RCOOH第24页/共118页2022/2/62、醛和伯醇的氧化 RCHOKMnO4, OH-RCOO-H3O+RCOOHRCHOAg2O, OH-RCOO-H3O+RCOOHRCOH(1) Ag(NH3)2+, H2O(3) H3O+RCOOHRCH2OH + KMnO4OH-H2OheatRCOO-K+ + MnO2H3O+RCOOH第25页/共118页2022/2/6CH3(1) KMnO4, OH-, heat(2) H3O+

13、COOHbenzoic acid(100%)RC6H5(1) O3, CH3COOH(2) H2O2RCOOH3、烷基苯的氧化4、苯环的氧化第26页/共118页2022/2/6（二）氰醇和其它腈的水解 氰醇水解可得羧酸： NaCN与伯烃基卤进行取代反应（如果是仲烃基或叔烃基则主要是消除反应），经水解成增加1个C的羧酸： OCCH3CH2CH3HCNCH3CH2COHCH3CNHClH2OheatCH3CH2COHCH3COOH95%H2SO4heatCH3CHCCOOHCH3 -hydroxy acid,unsaturated acidHOCH2CH2ClNaCN(80%)HOCH2CH2CN

14、(1) OH-, H2O(2) H3O+(7580%)HOCH2CH2COOHBrCH2CH2CH2BrNaCN(7780%)NCCH2CH2CH2CNH3O+HOOCCH2CH2CH2COOH第27页/共118页2022/2/6（三）格氏试剂法（四）丙二酸酯法1、单取代反应最终可生成单取代乙酸： RX + MgEt2ORMgXCO2RCOOMgXH3O+RCOOHArX + MgEt2OArMgXCO2ArCOOMgXH3O+ArCOOHEtOOEtOO(1) NaOC2H5(2) BrEtOOEtOO(1) 50% KOH,reflux(2) dilute H2SO4, reflux (-

15、CO2) diethyl butylmalonate(80-90%)OHOhexanoic acid (75%)第28页/共118页2022/2/62 2、双取代反应最终生成双取代乙酸：EtOOEtOO(1) NaOC2H5(2) IEtOOEtOO(1) KOC(CH3)3(2)IEtOOEtOO(1) OH-, H2O(2) H3O+HOOHOOHOOOOH180oC-CO2OHOdiethyl ethylmalonatediethyl ethylpropylmalonateethylpropylmalonic acid2-ethylpentanoic acid第29页/共118页2022

16、/2/63、丙二酸酯还可与二卤代烃反应 当2mol丙二酸酯钠与1mol二卤代烃反应形成四酯，经水解和脱羧得到二酸： CH2I2 + 2Na+OEtOEtOO-EtOOEtEtOOEtO OOO(1) aq. HCl(2) evaporation, heatHOOHOO+ 2CO2 + 4EtOHglutaric acid(80% from tetraester)第30页/共118页2022/2/6 如果1mol丙二酸酯钠与1mol二卤代烃反应，则首先得到卤代烃基丙二酸酯，经乙醇钠进一步处理，可发生分子内烷基化反应，能用于3元环、4元环、5元环和6元环的烷基羧酸合成： Na+OEtOEtOO-B

17、rBr+(-NaBr)EtOEtOBrOOC2H5ONaEtOEtOBrOO-OOOEtOEthydrolysis anddecarboxylationOOH第31页/共118页2022/2/6（五）碘仿反应法 甲基酮的卤代反应 ArCCH3O(1) X2/NaOH(2) H3O+ArCOOH + CHX3第32页/共118页2022/2/6（六）羰基化合物的缩合反应1 Perkin Reaction 芳香醛和酸酐在相应羧酸盐存在下进行亲核加成，然后失去一分子羧酸，生成-芳基- ,-不饱和酸。ArCHO+(RCH2CO)2ORCH2COOKArCHCCOOHRRCH2COOH+反应以反式产物为

18、主+ (CH3CO)2OCH3COONaOOCHCHCOOHCHO第33页/共118页2022/2/62Knoevenagel Condensation 醛在弱碱（胺、吡啶等）催化下与具有活泼亚甲基的化合物（如丙二酸、丙二酸酯等）的缩合反应+CH2(COOC2H5)2CHO哌啶/吡啶 CHC(COOC2H5)2(1) OH /H2O(2) H / CHCHCOOHCH3(CH2)5CHO+CH2(COOH)2吡啶 CH3(CH2)5CHCHCOOH第34页/共118页2022/2/6酮可与氰乙酸酯反应，再水解得不饱和酸CH3COCH3+CH2CNCOOC2H5CH3COONH4CH3CCH3C

19、CNCOOC2H5(1) OH /H2O(2) H / CH3CCHCOOHCH3第35页/共118页2022/2/6（七）其它方法CH33Cl2CCl3NaOHH2OCOONaHCOOH 第36页/共118页2022/2/6羧酸的衍生物一、命名 酰卤 acyl halide 酰基是酸名去 “ic” 换 “yl” 酰胺 acid amide 将酸名去”-ic”换 “-amide” 酸酐 acid anhydride 去 acid 换上某酸的酐即可 酯 ester 将酸名去”-ic”换 “-ate” 除掉酸字，将醇置酸名前。第37页/共118页2022/2/6H3COClethanoyl chl

20、orideacetyl chlorideONH2benzoamideONN-methyl-N-ethyl benzoamideOOOphthalic anhydrideOOethyl ethanoateethyl acetateOH3COCH3benzyl 3-methylbutanoateOOOmethyl 4-acetylbenzoate第38页/共118页2022/2/6二、化学性质酰氯、酸酐和酯由于分子中没有酸性氢原子，因而分子间没有缔合作用，所以它们的沸点比相对分子质量相近的羧酸要低得多。AORONuRRANuO+ Nu+ AA= OH , X , OR , RCOO ,NH2 ;

21、Nu= X ,OR , OH ,RCOO , NH3 .第39页/共118页2022/2/61、水解hydrolysisOClROOORROO RRONH2R+H OHOOHR+HClOOHROHRNH3(皂化)(HCl , NaOH)第40页/共118页2022/2/62醇解反应OClROOORROORR+HClOOHROHROHROORRRCN第41页/共118页2022/2/63氨解反应OClROOORROO RR+NH4ClOONH4ROHRONH2RNH2H第42页/共118页2022/2/64 与有机金属化合物的反应R MgXR LiRCOORCOROHRCOCl1.CO22.H2

22、O1.1.RCHO1.RCOROR COOHR CH2OHR CH2CH2OHR CR CRR CHR CRR CHROHOHROOO羧酸1 醇1 醇2 醇3 醇醛酮酮RMgXRMgXRMgXRCHOHRR CR COHRROHRR3 醇3 醇2 醇2.H3O2.H3O2.H3O2.H3O1.HCHO1. RCN2.H3O酮R CRORClOO(CH3)2CuLi第43页/共118页2022/2/65、还原反应LiAlH4H3ORCH2OHCYROY=OH , Cl , OCOR , OR.RCNLiAlH4H3ORCH2NH2RCNNiRCH2NH2+H2120oC, 压力LiAlH4H3O

23、RCH2NR2CNR2RO第44页/共118页2022/2/6LiAlHOC(CH3)33H3OCClH3COCHH3COAlHCH2CH(CH3)22COEtH3COH3OCClH3COCHH3COH2Pd/BaSO4二甲苯罗森孟德反应CH3CHCHCH2COOC2H5Na + EtOHCH3CHCHCH2CH2OH鲍维特-勃朗克还原SnCl2/HClRCN(RCHNHHCl)2SnCl4H2ORCHO斯蒂芬反应第45页/共118页2022/2/66 、酯缩合反应(分子间和分子内的Claisen缩合 )2CH3COC2H5NaOC2H5CH3CCHCOC2H5OOO-Na+ C2H5OHHC

24、lCH3CCH2COC2H5OOsodioacetoacetic ester(removed bydistillation)ethyl acetoacetate(76%)第46页/共118页2022/2/6分子间Claisen缩合的反应机理：RCHCOC2H5OH+OC2H5-RCHCOC2H5O-RCHCOC2H5O-+ C2H5OHCOC2H5ORCH2+CHCOC2H5RO-RCH2CCHCOC2H5OC2H5ORO-+ C2H5O- RCH2CCHCOC2H5OORRCH2CCRCOC2H5OOHRCH2CCRCOC2H5OO-+ C2H5OHRCH2CCRCOC2H5OO-H3O+(

25、rapid)RCH2CCOHRCOOC2H5keto formenol form第47页/共118页2022/2/6分子内Claisen缩合，又叫Dieckmann缩合 Dieckmann缩合反应机理为： C2H5OC(CH2)4COC2H5OO(1) NaOC2H5(2) H3O+OCOC2H5Odiethyl hexanedioate(diethyl adipate)ethyl 2-oxocyclopentanecarboxylate(74-81%)OEtOCHOOEtH+ -OEtOEtOCHOOEt-EtOO-HOOEtOHOOEt+ -OEtOOOEt-+ EtOHHOH2+OOOE

26、t第48页/共118页2022/2/67、酰胺的特性 酰胺的酸碱性NHOONKOO+ KOHNHOONBrOO+ NaOH+Br2+ NaOH+Br2CNH2RONH2R霍夫曼降解或叫霍夫曼重排第49页/共118页2022/2/6Hofmann重排的机理 CRONHH-:OH.RCONH-+ H2OBrBrRCONHBr+ Br-RCONHBr-:OH.RCONBr-+ H2O(- Br-)RNCOamideN-bromo amidebase-promoted N-bromination of the amide occurs.N-bromo amideisocyanateBase remov

27、es a proton from the nitrogen to give a bromoamide anionThe R- group migrates to the nitrogenas a bromide ion departs. This producesan isocyanate.RNCO-:OH.RNCOOH-RNCOHO-HOHRNCOOHRNH2 + CO2 + OH-HCO3-isocyanatecarbamate ionamineThe isocyanate undergoes hydrolysis and decarboxylation to produce the am

28、ine.第50页/共118页2022/2/6酰胺的脱水后者在不能用CN-进行卤代烃取代反应合成腈时很有意义SOCl2ONH2CH3H2OCH3CN RCONH2P4O10 or (CH3CO)2O heat (-H2O)RCN: + H3PO3 or CH3COOH 第51页/共118页2022/2/6四、制备1酰氯的制备 反应机理如羧酸反应部分RCOOH + SOCl2RCOCl + SO2 + HCl3RCOOH + PCl33RCOCl RCOOH + PCl5RCOCl + H3PO3+ POCl3 + HCl第52页/共118页2022/2/62、酸酐的合成 RCOOH + RCOC

29、l +NRCOCROO+NH+Cl-RCOCROORCOO-Na+ + RCOCl CH2CH2COOHCOOH300oCOOO+ H2OCCOOOHOH230oCO + H2OOOsuccinic acid succinic anhydride phthalic acid phthalic anhydride(100%)第53页/共118页2022/2/63、酯的合成（1）酸催化酯化反应-Fischer 酯化（2） 酸与Carbene的反应 CH3COOH + CH3CH2OHHACH3COOC2H5 + H2OC6H5COOH + CH3OHHAC6H5COOCH3 + H2OC6H5CC

30、lO+ CH3CH2OH+NC6H5COCH2CH3 +ONH+Cl-(80%)（3） 由酰氯和醇的反应 OOHROOCH3RCH2N2+ N2第54页/共118页2022/2/6(4) 酸酐与醇的反应(5) 酯交换 transesterificationCH3COCCH3 + C6H5CH2OHOOCH3COCH2C6H5 + CH3COOHOO + CH3CHCH2CH3OOOHCOOHCOOCHCH2CH3CH3(97%) RCORO+ROHHA, heatRCORO+ROHhigh boilingesterhigh boilingalcohol higher boilingesterl

31、ower boilingalcohol CH2CHCOCH3O+ CH3CH2CH2CH2OHHACH2CHCOCH2CH2CH2CH3 + CH3OHOmethyl acrylate butyl alcohol butyl acrylate methanol (94%) 第55页/共118页2022/2/6(6) 内酯 在或C上有羟基的羧酸能够进行分子内酸催化酯化形成-或-内酯 RCHCH2CH2CH2COHOOHAHORHOOHH+OROOHHH+OROH+OHH+O + H3O+ + A-ROa -lactone第56页/共118页2022/2/6 内酯与其它酯一样可被碱性水溶液水解，但

32、酸化时，特别当酸过量时，能够自发重新形成-或-内酯： 在自然界中存在很多内酯，比如维生素C。像红霉素(erythromycin)、 nonactin等抗生素都是有很大环的内酯（称为大环内酯），但多数天然内酯是-或-内酯，即多数是为5元环或6元环。OOC6H5OH-/H2O HA, slight excessC6H5CHCH2CH2CO-OOH0oCHA, exactly one equivalentC6H5CHCH2CH2COHOOH第57页/共118页2022/2/64. 酰胺的合成 synthesis of amides 酰胺可由氨、胺与酰氯、酸酐、酯、羧酸和羧酸盐等进行亲核加成-消除反应

33、来合成，其中酰氯反应活性最高、羧酸盐反应活性最低(1) 由酰氯合成酰胺 伯胺、仲胺和氨在室温或低于室温即可快速反应形成高收率酰胺RCOCl:NHRRRCOClNHRR-+RCNORRH+Cl-:NHRRCRNORR + RRNH2+Cl-第58页/共118页2022/2/6叔胺也能与酰氯进行亲核加成-消除反应，但形成的酰基铵离子在水或羟基溶剂存在时不稳定（类似地，酰基吡啶鎓离子也有可能是在吡啶存在条件下酰氯反应的中间体）：RCOCl+ R3NRCONR3Cl-+H2ORCOOH+ HNR3Cl-+第59页/共118页2022/2/6(2) 由酸酐合成酰胺 类似酰氯，酸酐与氨、伯胺和仲胺反应生成

34、酰胺环酸酐与非环酸酐一样进行反应，只是环酸酐同时形成酰胺和铵盐，酸化则得到酰胺酸： RCOCROO+ 2RNHRRCNRRO+ RCOO-RRNH2+CCOOO+ 2NH3H2OwarmCCOONH2O-NH4+H3O+(-NH4+)CCOONH2OHphthalicanhydrideammoniumphthalamate(94%)phthalamicacid(81%)第60页/共118页2022/2/6所得酰胺酸受热脱水成酰亚胺：CCOONH2OHphthalamic acid150160oCCCOONH + H2Ophthalimide(100%)第61页/共118页2022/2/6(3)

35、 由酯合成酰胺 酯与氨（称为氨解）、伯胺和仲胺的反应要比对应酰氯和酸酐的反应慢，但还是有合成意义：实例RCOOR+HNRRRCONRR+ ROHClCH2COOC2CH5+ NH3 (aq.)05oCClCH2CONH2+ C2H5OHethyl chloroacetatechloroacetamide(6287%)第62页/共118页2022/2/6(4) 由羧酸和羧酸铵合成酰胺 羧酸与氨水形成铵盐：由于羧酸根离子进行亲核加成-消除反应的反应活性很低，在水溶液中难以继续进行反应；但蒸出水后的盐加热脱水可形成酰胺（这种合成酰胺的方法不很合理，更好的方法是将羧酸转化成酰氯再与氨、胺反应 ）RCO

36、OHRCOO-NH4+ NH3RCONH2RCOO-NH4+(solid)heat+ H2O第63页/共118页2022/2/6 酰胺在生化方面非常重要。氨基酸即通过酰胺连接成为蛋白质，为此进行了大量工作，以探索简便和温和的合成酰胺方法。二烷基碳二酰亚胺（R-N=C=N-R）如二异丙基碳二酰亚胺和二环己基碳二酰亚胺（dicyclohexylcarbodiimide, DCC）就是很好的酰胺合成试剂。二烷基碳二酰亚胺与羧酸反应可活化羧酸酰基的亲核加成-消除反应从而促进羧酸形成酰胺。第64页/共118页2022/2/6DCC促进酰胺合成的机理：RCOOH+C6H11NCNC6H11COROHCNC

37、6H11NC6H11+-COROHCNC6H11NC6H11+-proton transferCOROCNC6H11NHC6H11reactive intermediateRNH2RCO-ONH2RCNHC6H11NC6H11+RCONHR+OCNHC6H11NHC6H11an amideN,N-dicyclohexylurea第65页/共118页2022/2/6(5) 腈在浓硫酸条件下水解(6) 内酰胺 氨基酸分子内缩合成为内酰胺。-和-氨基酸经常自发形成-和-内酰胺；-内酰胺反应活性很高，在有亲核试剂存在时其具有应力的4元环就会发生开环。 RCN(1) concd. H2SO4(2) H2

38、ORCONH2NHOa -lactam-lactam-lactamNHOaNHOa第66页/共118页2022/2/6青霉素抗生素即具有-内酰胺环：SNCOOHCH3CH3NORHOC6H5CH2R=Penicillin GR= C6H5CHCH3AmpicillinR= C6H5OCH2Penicillin V第67页/共118页2022/2/6u 表面上，青霉素是通过干扰细菌细胞壁的合成起作用的。一般认为，青霉素与细菌细胞壁合成所需酶的氨基发生反应，这一反应包括-内酰胺的开环和酶的酰化：SNCOOHCH3CH3NORHOEEactive enzymea penicillinSNNHROCH

39、3CH3COOHEO-HNSCH3CH3COOHNOROHinactive enzymeinactive enzyme第68页/共118页2022/2/6(7) Beckman重排CNRROHHCNHRROC(R)CCH3C6H5HCH3N(E)OHH2SO4C(R)NHCH3C6H5HCH3CO构型保持第69页/共118页2022/2/65. 腈的合成（1）CN-与甲基、伯烃基和空间位阻小的仲烃基卤代物取代反应（2）酰胺的脱水 (此方法在不能用CN-进行卤代烃取代反应合成腈时很有意义 )CH3(CH2)6CH2Cl (in decane)R4N+Br-aqueous NaCN, 105oC,

40、less than 2hCH3(CH2)6CN95% yieldRCONH2P4O10 or (CH3CO)2O heat (-H2O)RCN: + H3PO3 or CH3COOH 第70页/共118页2022/2/6 碳酸的衍生物COCl2 + H2OCO2 + 2HClCOCl2ROHClCOORROHROCOORCOCl2+ 2NH3H2NCONH2 + 2HClH2NCNH2NH胍RCOHOH原酸OH 3C2H5ONa原甲酸三乙酯HCCl3+HC(OC2H5)3第71页/共118页2022/2/61、 碳酸衍生物(1) 碳酸酯与脲素 碳酰氯（光气）能与醇进行亲核加成-消除反应，生成碳

41、酸二酯，一般加入叔胺中和生成的氯化氢： 碳酰氯与氨反应则生成尿素： CClClO+ 2CH3CH2OHCH3CH2OCOCH2CH3 + 2HClOcarbonyldichloridediethyl carbonateCClClO+ 4NH3H2NCNH2 + 2NH4ClOcarbonyldichlorideurea第72页/共118页2022/2/6稳定性更高的液体双光气(氯甲酸三氯甲酯，diphosgene,oily liquid,m.p.-57, b.p. 128,第一次世界大战中曾被用作毒剂 )固体三光气二（三氯甲基）碳酸酯, bis(trichlormethyl)c，可用于替代剧毒

42、、被禁用的光气和双光气ClCOCH3OClCOCCl3OClCClOCH3OH- HCl3 Cl2- 3HClCl3COCOCCl3O第73页/共118页2022/2/6（2）氯甲酸酯和氨基甲酸酯 用等摩尔的醇处理碳酰氯，能得到氯甲酸酯： 氯甲酸酯与氨、胺反应可生成氨基甲酸酯： C6H5CH2OH + CClClOCC6H5CH2OClO+ HClbenzyl chloroformateCROClO+ RNH2ROCNHROOH-a carbamate(or urethane)第74页/共118页2022/2/6氯甲酸苯甲酯（氯甲酸苄酯）能与氨基反应以保护氨基，所形成的基团苯甲氧酰基(benz

43、yloxycarbonyl, BOC)可在温和条件下用氢气/催化剂或在醋酸中冷的溴化氢脱保护： CC6H5CH2OClO+ H2NRCC6H5CH2ONHOROH-CC6H5CH2ONHORH2, PdHBr, CH3COOHRNH2 + CO2 + C6H5CH3RNH3 + CO2 + C6H5CH2Br+第75页/共118页2022/2/6氨基甲酸酯也可用醇和异氰酸酯(R-N=C=O)反应来合成（氨基甲酸酯能以很好的晶型结晶，此性能可用于醇的鉴别），该反应也是通过酰基C的亲核加成机制：ROH +C6H5NCOROCNHC6H5Ophenyl isocyanate第76页/共118页202

44、2/2/61-萘酚与异氰酸甲酯反应可得到称为西维因(Sevin)的杀虫剂: 异氰酸甲酯是一种高毒性气体，1984年在印度博帕尔(Bhopal, India)的生产厂发生异氰酸甲酯泄露，导致附近1800多居民丧生。 CH3NCO+OHOCCH3NHOmethyl isocyanate 1-naphthol Sevin 第77页/共118页2022/2/6 虽然氯甲酸酯、碳酸二酯、氨基甲酸酯稳定，但氯甲酸、碳酸氢酯、氨基甲酸类似于碳酸，不稳定，易于自发分解放出二氧化碳：CHOClOHCl + CO2CROOHOROH+ CO2CHONH2ONH3 + CO2chloroformic aciduns

45、tablean alkyl hydrogen carbonateunstablecarbamic acidunstable第78页/共118页2022/2/62、羧酸的脱羧反应 羧酸失去CO2的反应称为脱羧反应： 由于二氧化碳特殊的稳定性，上述脱羧反应应该是放热反应，而实际上反应进行得很慢。但当羧基的位有羰基时脱羧反应很容易进行： CROHOdecarboxylationRH + CO2CRCCH2OHOO100150oCCRCH3O+ CO2第79页/共118页2022/2/6这源于两方面的原因。u在酸性条件下脱羧，通过6元环过渡态直接形成烯醇结构，烯醇经互变异构成为甲基酮：u在碱性条件下脱

46、羧形成的阴离子可共振稳定化：CRCH2OCOOH-CO2RCCH2OHCRCH3O -keto acidenolketoneRCOCH2COO-CO2RCOCH2-RCCH2O-HARCOCH3resonance-stabilizedanion第80页/共118页2022/2/6基于类似原因，丙二酸也很易发生脱羧：100150oCHOCCCOHRROOHCRRCOHO+ CO2第81页/共118页2022/2/6第10章 作业习题作业10.310.410.5第82页/共118页2022/2/610.8CH2CH2CCOOOCH3OCH3A (C4H6O4) CH2CH2COCOOB (C4H4

47、O3)H2SO4excess CH3OHCH2CH2CH2OHCH2OHC (C4H10O4)CH2CH2CCOOOHOHD (C4H10O2)LiAlH4excess CH3OH第83页/共118页2022/2/610.9a. 1H-NMR, CH3CH2CH2COOH除了不明显的羧基H信号，有3组与烃基C相连的H,并发生裂分, CH3CH2COO CH3在4.0ppm附近出现甲氧基3个H的单峰；b. 1H-NMR, 丙酮只给出1组2个甲基6个H的单峰，而乙酸甲酯给出2组单峰；c. 1H-NMR, CH3CH2COCH2CH3给出2组发生裂分的信号， CH3CH2COO CH3除了出现2组裂

48、分的信号，在4.0ppm附近还出现甲氧基3个H的单峰；d. 1H-NMR, 丙酮只给出1组2个甲基6个H的单峰，而丙酸除了不明显的羧基H信号，给出2组发生裂分的信号；10.10 注意在4.2ppm4.5ppm间裂分为3重峰的2个H属于与O原子相连CH2的信号第84页/共118页2022/2/6习题 11.将下列化合物，按酸性从强到弱顺序排列。FCH2COOHCH2CHCH2COOHNCCH2COOHClCH2COOH(CH3)2CHCH2COOH(A)(B)(C)(D)(E)HCCCOOHFCOOHCH3OCOOH(CH3)2NCOOHClCOOH(A)(B)(C)(D)(E)1)2)第85页

49、/共118页2022/2/63)4)CH3OCOOHO2NCOOHFCOOHClCOOHCCOOHN(A)(B)(C)(D)(E)NCCH2COOHO2NCH2COOHCH3CH2CH2COOHHCCCH2COOH(A)(B)(C)(D)第86页/共118页2022/2/6COOHCOOHCOOHCOOHNO2NO2NO2COOHCOOHCOOHClClCl5)(A) (B) (C) (D)(A) (B) (C) (D)6)COOH第87页/共118页2022/2/6COOHCOOHCOOHOHOHOHCOOH7)COOHCOOHCOOHOCH3OCH3OCH3COOHCOOHCOOHCH3C

50、H3CH3pKa 4.20 pKa 2.98 pKa 4.08 pKa 4.57pKa 3.91 pKa 4.27 pKa 4.38pKa 4.09 pKa 4.09 pKa 4.47第88页/共118页2022/2/62 将下列化合物，按 -H 酸性从强到弱顺序排列1) CH3CH2CHO , CH3COCH3 , CH3CH2COCl , (CH3CO)2O , CH3CH2CO2CH3 , CH3CH2CO2H(1) (2) (3)(4) (5) (6),(1) (2)CH3CHCO2C2H5C2H5CH3CHCO2C2H5COCH3CH3CHCO2C2H5CO2C2H5CH3CH2CO

51、2C2H52)(3) (4)第89页/共118页2022/2/63合成1）由苯及环己酮合成6-苯基己酸 5) 由不超过两个碳原子的化合物合成 N-正丁基异戊酰胺。CHCOOHCH3CH3(CH2)42）由苯及4个碳以下化合物合成CO3）由己二酸及苯甲腈合成由合成CH2COOH4)第90页/共118页2022/2/6CH3CHCH2CH3COCl6) 由乙醇合成COBrCl7）由环己酮和邻氯苯甲酸通过格氏反应合成第91页/共118页2022/2/6习题21.完成下列反应(1)2CH3CCH=CH2OOO+t-BuOKTHF(2)ONaOH(CH3)2C=CHCCH=C(CH3)2OH3CH3CC

52、H3第92页/共118页2022/2/62.合成OCOOC2H5OCH3COOC2H5O+OCH3COOC2H5O第93页/共118页2022/2/63.从乙酰乙酸乙酯或丙二酸二乙酯出发合成下列化合物CH3(2) CH3COCH2CH2COOH(3) CH3CH2CH2COCH2COCH3(4) CH3COCH2CH2CH2BrCH3CH2CHCOOH(1)第94页/共118页2022/2/64.从环己醇出发合成下列化合物(1)(2)CH2C2H5OCH2C2H5OCOOC2H5第95页/共118页2022/2/6习题 1参考答案1.将下列化合物，按酸性从强到弱顺序排列。FCH2COOHCH2

53、CHCH2COOHNCCH2COOHClCH2COOH(CH3)2CHCH2COOH(A)(B)(C)(D)(E)HCCCOOHFCOOHCH3OCOOH(CH3)2NCOOHClCOOH(A)(B)(C)(D)(E)1) C A D B E2) B E A C D第96页/共118页2022/2/6CH3OCOOHO2NCOOHFCOOHClCOOHCCOOHN(A)(B)(C)(D)(E)NCCH2COOHO2NCH2COOHCH3CH2CH2COOHHCCCH2COOH(A)(B)(C)(D)3) C D B A E4) B A D C第97页/共118页2022/2/6COOHCOOH

54、COOHCOOHNO2NO2NO2COOHCOOHCOOHClClCl5) B D C A(A) (B) (C) (D)(A) (B) (C) (D)pKa 4.20 pKa 2.18 pKa 3.46 pKa 3.44pKa 4.20 pKa 2.96 pKa 3.83 pKa 3.976) B C D ACOOH第98页/共118页2022/2/6COOHCOOHCOOHOHOHOHCOOH7)COOHCOOHCOOHOCH3OCH3OCH3COOHCOOHCOOHCH3CH3CH3pKa 4.20 pKa 2.98 pKa 4.08 pKa 4.57pKa 3.91 pKa 4.27 p

55、Ka 4.38pKa 4.09 pKa 4.09 pKa 4.47第99页/共118页2022/2/62 将下列化合物，按 -H 酸性从强到弱顺序排列1) (3) (4) (1) (2) (5) (6)CH3CH2CHO , CH3COCH3 , CH3CH2COCl , (CH3CO)2O , CH3CH2CO2CH3 , CH3CH2CO2H(1) (2) (3)(4) (5) (6),(1) (2)CH3CHCO2C2H5C2H5CH3CHCO2C2H5COCH3CH3CHCO2C2H5CO2C2H5CH3CH2CO2C2H52) (2) (3) (4) (1)(3) (4)第100页/

56、共118页2022/2/63合成1）由苯及环己酮合成6-苯基己酸Br2FeBr3BrMg / Et2OMgBrOH2SO4 HOKMnO4, OH-H3O+COCH2CH2CH2CH2COOHZn-Hg, HClCH2CH2CH2CH2CH2COOH第101页/共118页2022/2/62）由苯及4个碳以下化合物合成CH3COClFeCl3CCH3OH2 / PdCH3CHOHH+ CH2CH过过氧氧酸酸Mg / Et2OO OCH3CH2CH2BrCH3CH2CH2MgBrCH3CH2CH2MgBrH+ CH3CH2CH2CH2CHOMgBrCH3CH2CH2CHCHH2 / PdCH3(C

57、H2)4CH3COClFeCl3CH3(CH2)4CHH2 / PdCH3(CH2)4CCH3OCOOHCH3CH3(CH2)4CHCH3ClCH3(CH2)4CHCH3OHSOCl2NaCNCH3(CH2)4CHCNCH3H+ / H2OCH3(CH2)4CHCOOHCH3第102页/共118页2022/2/63）由己二酸及苯甲腈合成COCOHOOC(CH2)4COOHSOCl2EtOHClC(CH2)4CClOOEtOC(CH2)4COEtOOEtONaONaOH / H2O H3O+O LiAlH4H3O+ HBrBrMg / Et2OBrMgCNCNMgBrH3O+COEtO第103页

58、/共118页2022/2/6由合成4)CH2COOHNBSBrCH2(COOEt)2CH3CH2ONaHCCOOEtCOOEtBrCCOHHOOOCCOEtEtOOONaOH / H2O H3O+ CH2COOH第104页/共118页2022/2/65) 由不超过两个碳原子的化合物合成 N-正丁基异戊酰胺。CH3CH2BrMg / Et2OOCH3CH2CH2CH2OMgH3O+CH3CH2CH2CH2OHHBrCH3CH2CH2CH2BrNH3CH3CH2CH2CH2NH2HCCHNH4Cl-CuClH2CCHCCHHgSO4 / H2SO4H2OH2CCHCCH3O(CH3)2CuLiCl2H2O, HOAcCH3CH2CH2CCH3OCH3CH2CHCClCH3ONaOHCH3CHCHCCH3O(CH3)2CuLiCH3CHCH2CH3CCH3OCH3CHCH2CH3CONaOCH3CHCH2CH3CClONaOH, I2CH3CHCH2CH3CNHCH