第十五羧酸衍生物

第十五羧酸衍生物演示文稿当前1页，总共70页。（优选）第十五羧酸衍生物当前2页，总共70页。一、羧酸衍生物的命名

1.酰卤的命名:

在命名时可作为酰基的卤化物，在酰基后加卤素的名称即可。当前3页，总共70页。2.酸酐的命名单酐：在羧酸的名称后加酐字；混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；环酐：在二元酸的名称后加酐字。当前4页，总共70页。3.酯的命名：

酯的命名：可根据生成酯的原料羧酸和醇的名称而叫“某酸某(醇)酯”，其中醇字省略。例如：由二元羧酸生成的酯有两种：只有一个羧基被酯化的称酸性酯；两个羧基都被酯化的称中性酯。多元酸的几个羧基可以和几分子相同的醇成酯，也可以和不同的醇成酯，在命名时要加以体现。例如：当前5页，总共70页。酸性酯-甲基--戊内酯(2-甲基-4-戊内酯)中性酯内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置。当前6页，总共70页。CH2—O—C—CH3CH2—O—C—CH3OOCH2—O—C—C15H31CH

—

O

—C—C15H31CH2—O—C—C15H31OOO乙二醇二乙酸酯丙三醇三软脂酸酯4.酰胺的命名当前7页，总共70页。N,N-二甲基甲酰胺DMF

乙酰苯胺邻苯二甲酰亚胺

δ-己内酰胺当前8页，总共70页。5.腈的命名腈命名时要把CN中的碳原子计算在内，并从此碳原子开始编号；氰基作为取代基时，氰基碳原子不计在内。当前9页，总共70页。二、羧酸衍生物的物理性质酰卤具刺激气味的液体 低于相应酸 酸酐具刺激气味的液体 低于相应酸酯具愉快气味的液体 低于相应酸酰胺多为固体

高于相应酸性状 沸点 溶解性均能溶于苯,乙醚,丙酮等有机溶剂，≤6C的酰胺能溶于水(可与水形成氢键)(氢键及偶极作用)

乙腈、DMF、N,N-二甲基乙酰胺可与水混溶——非质子极性溶剂当前10页，总共70页。三、羧酸衍生物的化学性质α-氢原子羰基亲核取代反应还原反应与格氏试剂的反应Z=Cl,OOCR,OR’,NH2等结构相似:酰基都连着一个能被其他基团取代的负性原子或基团，因而具有相似的化学性质。当前11页，总共70页。（一）亲核取代：水解、醇解、氨解、酸解。结果：羧酸衍生物—>另一种羧酸衍生物或羧酸反应历程：羧酸衍生物的羰基的亲核加成-消除反应CROL+

NuCROLNuCRONu+

L亲核加成消去反应的净结果是L基团被取代，故称为亲核取代反应四面体结构当前12页，总共70页。

亲核取代反应活性：第一步——取决于羰基碳原子的正电性和羰基周围的空间位阻。羰基碳原子连有吸电子基团，使反应活性↑;反之，反应活性↓。羰基碳原子连有的基团体积↑，不利于亲核试剂的进攻，也不利于四面体结构的形成。当前13页，总共70页。

第二步——取决于离去基团的离去能力。离去基团的碱性越强，越不易离去。基团的离去能力顺序为：

综上所述，羧酸衍生物的反应活性顺序为：

酰卤＞酸酐＞酯＞酰胺，腈当前14页，总共70页。1.水解——水分子中的H被酰基取代，生成相应的酸酰卤与水立即反应。酸酐与热水才能反应。酯、酰胺水解须加热并有H+orOH-催化。酯用酸催化水解时反应可逆，碱催化时可完全水解——皂化反应当前15页，总共70页。例如：当前16页，总共70页。

酯的酸性水解机理（羧酸酯化反应的逆反应）机理(a)－酰氧键断裂:四面体中间体是正离子慢酸在反应中的作用：①活化羧羰基②使OH、OR形成

盐而更易离去。当前17页，总共70页。机理(b)－烷氧键断裂；

如何证明这两种可能的机理？这两种机理分别适合于何种结构的酯类？酰氧断裂－羧酸的伯醇、仲醇酯水解烷氧断裂－羧酸的叔醇酯水解碳正离子当前18页，总共70页。酯的碱性水解机理（皂化反应）碱用量>化学计量，反应不可逆。酰氧键断裂四面体中间体是负离子当前19页，总共70页。酸、碱催化的不同点：

催化剂用量不同。碱大于1mol，酸只需要催化量。碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。吸电子取代基对碱性催化有利。对酸性催化没有明显的影响。酸、碱催化的相同点：

一般是经过加成－消除机理进行的，空间位阻大，对反应不利一般发生酰氧键断裂当前20页，总共70页。3o醇酯的酸性水解历程－烷氧键断裂CH3CO18OC(CH3)3H+CH3CO18OHC(CH3)3CH3C+O18C(CH3)3OHSN1CH3CO18OH

+

(CH3)3C+H2O(CH3)3COH2++(CH3)3COH

+

H+关键中间体当前21页，总共70页。试写出化合物(A)和(B)用H2O18在酸催化下水解的产物。当前22页，总共70页。腈的水解需要酸或碱催化，都不可逆

互变异构

控制条件，可使其水解停留在酰胺一步——腈的部分水解当前23页，总共70页。2.醇解——生成相应的酯OR—C—X

HO-R’’OR—C—OR’

OR—C—OR’’+HX

OR—C—OR’’+HO-R’

OR—C—OR’’OR’—C—OH+酰卤

与醇、酚很快反应—用于制备常法难以合成的酯酸酐

可与所有的醇或酚反应，生成酯和羧酸酯

酯的醇解也叫酯交换反应—由低级醇酯制备高级醇酯酰胺

酰胺的醇解可逆；需过量醇才能生成酯OR-C-O-C-R’OOR—C—NH2

OR—C—OR’’+HNH2

当前24页，总共70页。酰卤-H比酯-H活泼当前25页，总共70页。酯交换：酯交换用酸（HCl,H2SO4,对甲苯磺酸）和碱（RONa）等催化均可。3oROH的酯交换比较困难（因空间阻力太大）。常应用于一个低沸点醇的酯转化为高沸点醇的酯，反应过程中将低沸点醇不断蒸出，可使平衡移动。当前26页，总共70页。酸催化机制：亚胺酯的盐，无水条件下能得到。如与过量的醇反应可得到原酸酯RC(OR’)3腈的醇解H+当前27页，总共70页。OR—C—X

HNH2HNHR’’HNR2’’OR—C—OR’

OR—C—NH2+NH4

X

OR—C—NH2+HO-R’

OR-C-O-C-R’OOR—C—NH2

OR—C—NHR’’+HNH2

3.氨解——生成相应的酰胺

氨或胺亲核性比水、醇强，故氨解较容易。酰卤、酸酐

可在较低温度下缓慢反应生成酰胺；酯

酯的氨解一般只需加热而不必用催化剂；酰胺

酰胺的氨解可逆；需亲核性更强且过量的胺。

3o胺不能发生氨解反应O+OR—C-NH2R’-C-ONH4当前28页，总共70页。4.与羧酸反应

脱水剂当前29页，总共70页。酰卤、酸酐的水解、醇解、氨解、酸解可看成是水、醇、氨(胺)、羧酸分子中的一个氢(醇必须是羟基上的氢，胺必须是氮上的氢)被酰基取代。实际上是在水、醇、氨(胺)、酸分子中引入一个酰基，所以这类反应又称为酰化反应或酰基转移反应。羧酸衍生物被称为酰化剂。

羧酸衍生物发生酰化反应的活性强弱次序为：

酰卤＞酸酐＞酯＞酰胺。酰胺由于活性太低，一般不做酰化剂，用途较广的酰化剂是酰卤、酸酐。其中乙酰氯、乙酸酐是常用的、优良的乙酰化试剂。

当前30页，总共70页。酰化反应在药物合成中具有重要的意义，在某些药物分子中引进一个酰基，常可增加药物的脂溶性，改善其在体内的吸收，降低药物的毒性，延长或提高药效。例如：

酰化反应还可保护羟基或氨基当前31页，总共70页。当前32页，总共70页。羧酸及羧酸衍生物之间的相互转化：当前33页，总共70页。（二）羧酸衍生物的还原反应1.LiAlH4：酰卤、酸酐和酯被还原成伯醇;酰胺和腈被还原成胺。（NaBH4只能还原酰卤）NaBH4LiAlH4催化加氢B2H6烯、炔烯、炔醛、酮醛、酮醛、酮醛、酮酰卤羧酸羧酸衍生物腈、肟羧酸衍生物腈、肟羧酸羧酸衍生物(酰卤除外)卤代烃(亚)硝基化合物卤代烃(亚)硝基化合物卤代烃当前34页，总共70页。二醇环酐当前35页，总共70页。

酯伯醇2.

Bouveault-Blanc反应3.酯的双分子还原（酮醇反应或偶姻反应）产物为-羟基酮Na/ROH复习酮的双分子还原

内酯？Na/ROH当前36页，总共70页。4.Rosenmund还原法酰氯醛还原

反应中硝基、酯基不受影响当前37页，总共70页。5.催化氢化

当前38页，总共70页。特殊催化剂斯蒂芬(Stephen)反应——常用于芳香腈转化为芳醛当前39页，总共70页。二苯乙二酮重排（二苯羟乙酸重排）当前40页，总共70页。（三）与金属有机化合物的反应

叔醇活泼当前41页，总共70页。R1MgXR1LiR12CuLiR2CdRCOOH分解RR1C=ORCOXRR12C-OHRR’C=O低温RR1C=ORR1C=ORR’C=O低温RR1C=ORR12C-OH(RCO)2ORCHOR1CH2OH伯醇(甲醛)RCHOHR1仲醇R2COHR1叔醇R2C=ORCOOR”RCNRCONH2同左同左（慢）同左（慢）同左同左（慢）同左（慢）R12CHOH仲醇(甲酸酯)RR12COH叔醇同左同左与有机金属化合物的反应小结RMgX与环氧乙烷反应—增加两个碳的伯醇,与CO2反应—增加一个碳的羧酸R13COH叔醇(碳酸酯)当前42页，总共70页。酰卤：活性高，除可与RMgX、RLi反应制备醇（控制合适的反应条件及格氏试剂用量，也可得到酮）外，还可与R2CuLi、R2Cd反应制备酮

酯：可与RMgX、RLi反应，活性比酰卤、醛、酮低，用于制备醇，与R2CuLi、R2Cd不反应当前43页，总共70页。腈：可与RMgX、RLi反应，用于制备酮

酸酐、酰胺与金属有机化合物反应在合成上价值不大当前44页，总共70页。（四）酯的高温消除反应（气相协同反应）

消除机理：六员环状过渡态

-600℃-消除当前45页，总共70页。

产物以酸性大、位阻小的-H（即含H较多的-C上的H）消除为主——Hofmann烯烃。消除时，与-C相连的酰氧键和与-C相连的H处在同一平面上，发生顺式消除。反应特点：当前46页，总共70页。当前47页，总共70页。(五)Claisen酯缩合反应缩合反应:分子间或分子内不相连接的两个碳原子连接起来形成新的碳碳键，成为新的化合物，同时往往有比较简单的无机或有机小分子化合物生成。这样的反应统称为缩合反应。

凡有酯参与的缩合反应统称Claisen酯缩合反应。当前48页，总共70页。

1.酯缩合含-H的酯在醇钠作用下与另一分子酯发生类似羟醛缩合的反应，生成-羰基酯。-H被酯酰基取代当前49页，总共70页。酯缩合反应历程当前50页，总共70页。用其它强碱也可催化该反应，如Ph3CLi,NaNH2等

只含有一个-氢的酯的缩合必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。二异丙基氨基锂当前51页，总共70页。2.交叉酯缩合

两种不同的酯，其中一个不含-H，如甲酸酯、苯甲酸酯、草酸酯、碳酸酯等的缩合反应当前52页，总共70页。

3.分子内酯缩合（Dieckmann缩合）－－－合成5、6员环结构

当前53页，总共70页。

[环化方向]

含两种不同-H时,酸性较大的-H优先被碱夺去。当前54页，总共70页。酮的-H比酯的-H活泼。4.酮酯缩合－合成b-二酮

当前55页，总共70页。写出下列反应的反应历程思考问题16-1，16-2，习题11当前56页，总共70页。羰基的b-引入羧基当前57页，总共70页。当前58页，总共70页。当前59页，总共70页。

1.Reformatsky(瑞福马斯基)反应

p.520

醛或酮与-卤代酸酯在锌、惰性溶剂中反应得到β-羟基酸酯(六)其它相关反应当前60页，总共70页。讨论当前61页，总共70页。当前62页，总共70页。2.酰胺氮原子上的反应中性酸性当前63页，总共70页。反应的产物水解得到伯胺（Gabriel合成伯胺）p.532低温当前64页，总共70页。氮上未取代酰胺在脱水剂P2O5、SOCl2等存在下共热或高温加热，则发生分子内脱水，生成腈。当前65页，总共70页。3.贝克曼(Beckmann)重排(已学过p.398)醛或酮肟在酸性试剂（硫酸、盐酸、PPA、PCl3等）作用下重排为酰胺的过程当前66页，总共70页。

1）脲(尿素,urea):H2N-CO-NH2，碳酸的二元酰胺。CO(NH2)2+HNO3——>CO(NH2)2·HNO3尿素与硝酸(或草酸)生成不溶性盐,常利用此性质由尿中分离尿素.

(1)弱碱性：不能使石蕊试纸检变色,只能与强酸成盐.(2)水解反应：CO(NH2)2+H2O酶CO2+

2NH3

HCl

DCO2+2NH4ClNaOH

D2NH3+Na2CO3

4.碳酸衍生物白当前67页，总共70页。(3)与亚硝酸反应——放氮H2N-CO-NH2