第十一章羧酸衍生物兼容

1第十一章羧酸衍生物CarboxylicAcidDerivatives羧酸衍生物：羧酸分子中的羧羟基被其它原子或基团取代而形成的化合物或可通过简单酸、碱水解转化为羧酸的化合物。通常包括：酰氯、酸酐、酯、酰胺和腈。23一、命名（Nomenclature）1.酰卤和酰胺在酰基的名称后加上卤原子或胺的名称。4仲、叔酰胺的命名:将氮原子上的烷基作为取代基，在取代基名称前加N标出。5内酰胺（lactam）：环状酰胺，酰亚胺（imide）：氮原子上连有两个酰基的酰胺。62.酸酐混酐（mixedanhydride）：由两种不同的酸组成的酸酐。73.酯根据酯水解生成的羧酸和醇的名称命名。

内酯（lactone）：环状酯84.腈（nitrile）根据相应的羧酸命名。95.多官能团化合物的命名含多个官能团的化合物，按官能团的优先次序选择某官能团为母体，将其它官能团作为取代基。各类官能团选为母体的优先次序：酸>酯>酰胺>腈>醛>酮>醇>胺>烯>炔>烷>醚>卤素10二、化学性质1.

羧酸衍生物的相互转化（通过酰基转移反应）反应机制：亲核加成—消除（与SN2机制对比）11亲核加成给出不稳定的四面体中间体消除给出新的羧酸衍生物产物注意与醛酮的亲核加成反应进行比较！实际上常利用酰基转移反应，将一种反应活性高的羧酸衍生物转化为另一种反应活性低的羧酸衍生物。不稳定的四面体中间体（为何不稳定？）12羧酸衍生物(对于亲核酰基取代反应的)反应活性：酰卤>

酸酐>

酯>

酰胺（腈）>

羧酸负离子从L基团的离去能力和电子效应两方面考虑。反应性羧酸衍生物结构离去基团碱性离去能力酰卤X-酸酐RCOO-酯R’O-酰胺NH2-羧酸负离子_弱强强弱活性高活性低13反应性羧酸衍生物结构与酰基相连的原子或基团给电子共轭效应酰卤X酸酐RCOO酯R’O酰胺NH2羧酸负离子O-强弱活性高活性低141.1有利的羧酸衍生物的转化反应加入有机或无机碱，以中和生成的HCl，避免使用过量的原料胺！酰氯15酸酐16酯171.2酯交换反应（transesterification）酯新酯为使反应向右进行，需使用大过量的醇或及时移走产物酯。碱催化的酯交换反应机制：亲核加成消除18酸催化的酯交换反应机制：亲核加成（生成四面体中间体）酰基质子化（活化酰基）质子转移消除去质子化19

酰卤与酸酐的水解活性很高，中性条件下即可发生。酰卤和酸酐暴露于潮湿的空气中即可发生水解反应

酯的水解通常在酸或碱催化下进行。酸催化水解：为酯化反应的逆反应，使用过量的水驱动反应向生成酸和醇的方向进行。1.3水解反应（hydrolysis）所有的羧酸衍生物水解均给出羧酸。20伯、仲醇酯的酸水解历程：沿原路返回？叔醇酯的酸水解历程：叔碳正离子21碱催化水解：不可逆酯在碱性条件下的水解又称皂化（saponification）2223

酰胺的水解酰胺是最稳定的羧酸衍生物，在较强烈的酸或碱性条件下水解（一般在6MHCl或40%NaOH水溶液中长时间加热）。碱性条件下水解机制：24酸性条件下水解机制：25

腈的水解腈水解需在酸性或碱性水溶液中加热，首先转变为酰胺，进而成为羧酸。控制温和的条件可使水解停留在酰胺阶段碱性条件下水解机制：26酸性条件下水解机制：272.羧酸衍生物与金属有机化合物的反应2.1酰卤、酯与格氏试剂的反应格氏试剂为强亲核试剂，易与酰氯、酯和腈等羧酸衍生物反应。亲核加成消除酰卤或酯醛酮继续亲核加成还能否消除？28合成上的应用：常用酯与格氏试剂的反应，制备特定结构的叔醇或仲醇。使用内酯，可得二元醇。羧酸酯羟基-碳原子上至少连有两个相同烃基的叔醇甲酸酯对称仲醇292.2酰氯与二烷基铜锂的反应有机铜锂试剂比格氏试剂反应活性低，低温下可选择性地与酰氯反应，基本不与酮、酯、酰胺、腈等羧酸衍生物反应。302.3腈与格氏试剂或有机锂试剂的反应首先生成亚胺盐，随后水解得酮。亲核加成313.羧酸衍生物的还原反应羧酸衍生物可被还原为醇、醛及胺。由于还原相对困难，通常需要强还原剂如LiAlH4。3.1还原为醇32反应机制：先亲核加成—消除给出醛，再进一步还原为醇。在此条件下，醛与酯相比，哪一个更容易被还原？333.2还原为醛使用温和的还原剂可将酰氯还原为醛。为何酰氯的还原可以控制停留在醛的阶段？343.3还原为胺可用LiAlH4将酰胺或腈还原为相应的胺。伯酰胺伯胺仲酰胺仲胺叔酰胺叔胺腈伯胺354.酰胺的特殊反应4.1酸碱性酰胺氮原子具有较弱的碱性酰胺氮上的氢原子具有较弱的酸性碱性较普通胺弱：酸性较普通胺强：共振稳定共振稳定3637酰亚胺：氮原子上的氢显示出明显的酸性！邻苯二甲酰亚胺共振稳定的邻苯二甲酰亚胺负离子（具有较强的亲核性！）38邻苯二甲酰亚胺负离子在合成上的应用：

Gabriel伯胺合成法非常稳定的邻苯二甲酰肼伯胺通常为伯卤代烷或对甲苯磺酸酯特点：反应干净，不会出现过度烷基化，是合成伯胺的重要方法。39NBS的制备：4.2Hofmann降解（重排）在强碱的存在下，伯酰胺与氯或溴反应，生成比酰胺少一个羰基碳原子的伯胺。伯酰胺伯胺可以各级烷基或芳基4041反应机制：N-溴代酰胺异氰酸酯（活性中间体）R带着一对电子迁移，协同过程，R的构型不变42氨基甲酸（不稳定）R基团迁移后构型保持不变434.3脱水反应伯酰胺在强脱水剂存在下可脱水成腈，是合成腈的常用方法之一。三、利用重排反应制备羧酸衍生物1.利用Beckmann重排制备N-取代酰胺肟仲酰胺44反应机制：迁移基团与离去基团呈反式！R’带着一对电子迁移，协同过程。重排产物中，迁移基团R’与酰胺氮原子相连。45迁移碳原子构型不变462.利用Baeyer-Villiger重排制备酯酮过酸酯反应