S-11取代羧酸课件

第十一章取代羧酸[目的要求]：

1.掌握羟基酸的化性，了解重要的醇酸；2.掌握羰基酸的化性，了解重要的酮酸；3.掌握乙酰乙酸乙酯及丙二酸二乙酯在有机合成上的应用。羧酸RCOOH取代羧酸根据烃基上取代基的种类，可将取代羧酸分为:取代酸卤代酸羟基酸氨基酸氧代酸（羰基酸）醇酸酚酸醛酸酮酸一.命名（常用俗名）母体p206羟基酸又称醇酸，有α,β,γ,δ…羟基酸；-OH在苯环上，称为酚酸，有o，m，p-酚酸;羰基酸又称氧代酸，有醛酸和酮酸之分。二.取代基对酸性的影响（为多功能团的化合物）

总原则：凡能够使RCOO-稳定的因素（如吸电子基团），均可使酸性增强；凡能够使RCOO-不稳定的因素（如推电子基团），均可使酸性减弱；影响因素：取代基的种类、数目、取代基与羧基的距离等等。例1：种类FCH2COOH﹥

ClCH2COOH﹥

BrCH2COOH﹥

ICH2COOH例2：数目Cl3CCOOH＞

Cl2CHCOOH＞

ClCH2COOH＞CH3COOH例3：距离以上均属诱导效应。H3CCH2CHClCOOH>H3CCHClCH2COOH>ClH2CCH2CH2COOH三.羟基酸既有醇羟基的性质，又有羧基的性质，且两者相互影响。1.酸性：

由于羟基的吸电子性，其酸性比羧酸强。2.α-羟基酸的氧化：α-羟基酸中的羟基比醇羟基容易氧化。托伦试剂与醇不发生反应，但能把α-羟基酸氧化为α-羰基酸。（一）羟基酸的性质α-羟基酸α-羟基酸β-羟基酸

4.失水反应(失水方式随羟基的位置而异）两分子α-羟基酸，一分子中的羟基与另一分子中的羧基两两失水，形成环酯（又叫交酯）。交酯水解又变回原来的羟基酸。浓H2SO4

α-羟基酸特有的反应，鉴定α-羟基酸，制备高碳醛。

γ或δ羟基酸发生分子内的酯化，产物叫内酯。

γ羟基酸室温下即可脱水，γ内酯是稳定的中性化合物，δ内酯比γ内酯难生成。当羧基和羟基相距四个碳原子以上时难于发生分子内脱水生成内酯。(3)

β-羟基酸酯的水解*

Reformasky反应BrZnCH2R亲核性比Grignard试剂小，不活泼。（二）自然界中的羟基酸

结构：

存在：酸牛奶（外消旋）、蔗糖发酵（左旋的）、肌肉中（右旋的）。

用途：具有很强的吸湿性；工业上作除钙剂（其钙盐不溶于水）;食品工业中作增酸剂；钙盐可补钙。

1.乳酸：

2.苹果酸（α-羟基酸）

结构

存在未成熟的果实内；植物的叶子中；自然界中存在的是左旋体。

用途制药和食品工业。能失水成丁烯二酸

3.酒石酸

结构

存在多种水果中；或以盐的形式存在于水果中。自然界存在的酒石酸为右旋体

用途可用作酸味剂，其锑钾盐有抗血吸虫作用。4.柠檬酸CH2COOHHOCCOOHCH2COOH

结构

存在多种植物的果实中；动物组织与体液中，为无色晶体。

用途食品工业的调味品（有酸味），也用于制药业。用途乙酰水扬酸即阿司匹灵（aspirin），有解热、镇痛作用，能抑制血小板凝聚，防止血栓的形成。

5.水扬酸（邻羟基苯甲酸）

结构

其他酚酸请见P210页。四.羰基酸（醛酸和酮酸）是氧代酸的一种。α-酮酸和β-酮酸是人体内糖、脂肪和蛋白质等的中间代谢产物，这些中间产物可在酶的作用下发生一系列化学反应，为生命活动提供物质基础。在有机合成上也具有重要意义。（醛酸的实际应用较少，故不讨论。）（2）脱羰反应（3）氧化反应酮和羧酸都不易被氧化，但丙酮酸极易被氧化（1）酮式分解（脱羧）由于羰基和羧基的吸电子诱导效应，使α-位的亚甲基碳原子电子云密度降低，因此亚甲基与相邻两个碳原子间的键易断裂，在不同的反应条件下，能发生酮式分解和酸式分解反应。在高于室温的情况下，脱去羧基生成酮。2.β-酮酸（低温下稳定，室温以上失羧成酮）五.乙酰乙酸乙酯(β-丁酮酸乙酯）1.制备------Claisen酯缩合（见197页）2.酮式-烯醇式互变异构现象—同分异构体间以一定比例平衡存在并能相互转化的现象。实验现象:与金属Na反应放出H2生成钠盐与Br2/CCl4溶液反应褪色与FeCl3溶液呈紫色反应与羟胺、苯肼等生成苯腙与HCN、NaHSO3等反应说明含活泼H说明含不饱和键说明含C=C-OH烯醇式结构说明含C=O因β-丁酮酸不稳定，不能将其与乙醇直接酯化。分子中亚甲基碳原子上电子云密度较低,故亚甲基与相邻两个碳原子间的键容易断裂,反应条件不同时,发生不同类型的分解反应。酮式与烯醇式互变异构平衡式（动态平衡二者不能分离）烯醇式异构体因形成分子内氢键而较稳定

从理论上说，凡含有α–H的羰基化合物都具有上述互变异构现象，烯醇式的含量取决于其稳定性。4.α-亚甲基的烃基化和酰基化（即在有机合成中的应用之一）5.在有机合成上的应用是合成酮和羧酸的重要原料。乙酰乙酸乙酯亚甲基上的氢很活泼，与醇钠等强碱作用时，可生成乙酰乙酸乙酯的钠盐，再与活泼的卤烃或酰卤作用，生成乙酰乙酸乙酯的一烃基、二烃基取代物或酰基衍生物。再通过酮式分解或酸式分解可得甲基酮、二酮、一元羧酸、二元羧酸、酮酸等化合物。乙酰乙酸乙酯的钠盐还可与卤代酸酯、卤代丙酮等反应，引入相应的酯基和羰基。

合成直链甲基酮。

合成支链甲基酮。

合成二元酮。

合成直链一元酸。

合成支链一元酸。

合成二元酸。合成酮酸。(2)亚甲基上烃基化和酰基化亚甲基的第二个α-H仍可再烃化或酰基化，生成二取代物：稀复杂的β-酮酸从α-H酸性和反应位阻上考虑，烃基化时先上大基团，后上小基团。CH3CCHCOC2H5CH3CCHCOC2H5CH3CCHCOC2H5

CH3CCHCOC2H5RC=OCH2

RX

OORCOXOOROORCOCH2ClC=OROCC2H5(环丁基乙酮）1.制备六.丙二酸二乙酯2.应用（制备羧酸最有价值的方法之一。）丙二酸二乙酯分子中的亚甲基上的氢也很活泼，同样能在强碱作用下产生碳负离子，再和各种卤代物作用导入不同基团，水解脱羧后可制备各种羧酸或取代羧酸。（氰基乙酸加乙醇制备）（取代乙酸）（取代乙酸）稀稀

合成一元酸用一卤代烃为烃化剂，制备取代乙酸。

合成二元酸2mol丙二酸二乙酯，2mol醇钠，1m