有机化学第十章羧酸衍生物课件

《有机化学》第十章羧酸衍生物主讲人：XXX老师学习目标知识导向

掌握羧酸衍生物的结构、命名及主要的化学性质；

熟悉羧酸衍生物的分类；

了解常见的羧酸衍生物和碳酸衍生物。技能导向

能够根据羧酸衍生物的结构将其分类和命名；

能够书写羧酸衍生物的典型化学方程式；

能够鉴别羧酸衍生物。本章学习内容第一节羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名二、羧酸衍生物的结构三、羧酸衍生物的性质

四、重要的羧酸衍生物第二节碳酸衍生物一、碳酰胺

二、胍三、丙二酰脲

四、碳酰氯案例导入案例

我国白酒历史悠久，具有独特工艺，与白兰地、威士忌、金酒、伏特加、朗姆酒并称为世界著名六大蒸馏酒。由于地理自然环境、酿造原料、糖化发酵剂的种类和生产工艺的不同，我国白酒形成了各具特色、风格典型的各种香型，主要包括浓香型、酱香型、清香型和米香型四大香型白酒。不同香型的白酒，除了制造工艺不同导致酒体的颜色、透明度不同之外，最大的区别在于风味。白酒中的风味物质有很多，根据香味物质的化学性质可以大致分为醇类、醛类、酸类、脂类、酮类、内酯化合物、缩醛类化合物、芳香族化合物等。其中酯类化合物起到十分重要的作用，使白酒具有水果的香气。乙酸乙酯、己酸乙酯等是白酒中常见的酯。讨论：1.你知道乙酸乙酯是一种怎样的物质吗？它的结构简式是怎样的？2.为什么酒越陈越香？第一节羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名羧酸分子脱去羟基后剩余的基团称为酰基，因而酰基的命名是把相应羧酸的名称从“某酸”改为“某酰基”。如：酰基

乙酰基

丙酰基

苯甲酰基第一节羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名（一）酰卤酰卤是由相应的酰基和卤素原子构成的，因此可以根据酰基和卤素的名称给化合物命名。命名时根据酰基名称+卤素名称的顺序，称为“某酰卤”，如：乙酰氯

丙酰氯

苯甲酰氯第一节羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名（二）酸酐

两分子的羧酸分子脱水后连接形成的化合物称为酸酐，其结构可以看做1个氧原子连接了2个酰基形成的物质。若2个同样的羧酸分子脱水形成酸酐，则为单酸酐，在命名时可以将对应的“某酸”改为“某酸酐”即可，但其中“酸”字可以省略不提，直接称为“某酐”；若形成酸酐的2个羧酸分子不同，则为混酸酐，在命名时称为“某某酸酐”，其中小分子羧酸在前，大分子羧酸在后，若有芳香酸，则芳香酸命名在前。乙酸酐

乙丙酸酐

邻苯二甲酸酐第一节羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名（三）酯酯是羧酸和醇形成的化合物，酯的命名由羧酸和醇命名。如果由一元醇与羧酸形成酯，在命名时，将羧酸的名称写在前，醇的名称写在后，然后将“某醇”改为“某酯”，称为“某酸某酯”。如：乙酸乙酯

乙酸苯酯

邻苯二甲酸二甲酯第一节羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名如果酯是由多元醇与羧酸形成的，则在命名时需要将醇写在前，酸写在后，为“某醇某酸酯”，如：二元羧酸可以和一元醇分别形成单酯（其中1个羧基与醇羟基反应，为酸性酯）和双酯（2个羧基都与醇羟基反应，为中性酯），如：同一个分子内的羟基和羧基也可以通过脱水生成酯，书写时用“某内脂”代替“某酸”，并需要标明羟基的位次，如：γ-戊内脂乙二酸氢乙酯

乙二酸甲乙酯乙二醇二乙酸酯第一节羧酸衍生物一、羧酸衍生物的命名（四）酰胺当羧酸的羟基被氨基取代后产生的化合物称为酰胺。酰胺的命名与酰卤类似，直接根据酰基的名称命名为“某酰胺”，如：乙酰胺

苯甲酰胺

邻苯二甲酰胺课堂练习

认结构第一节羧酸衍生物二、羧酸衍生物的结构

由于羧酸衍生物在结构上都含有一个酰基

因此也被称为酰基化合物。如：

酰卤

酸酐

酯

酰胺第一节羧酸衍生物二、羧酸衍生物的结构羧酸衍生物在结构上都含有酰基，而与酰基连接的其他基团都易吸电子，所以不同的羧酸衍生物在化学性质上有相似的表现。由于受到其他基团吸电子效应的影响，酰基中的羰基带有部分正电荷，因此易受到亲核试剂的进攻，发生水解、醇解、氨解等一系列反应；而与羰基连接的α-H也带有一定的酸性。

酰基还可以与其连接的其他基团形成p-π共轭体系，此共轭体系存在供电子效应，与吸电子效应共同影响羧酸衍生物的反应活泼性。如在酰氯分子中的吸电子效应大于供电子效应，因此发生化学反应时C-Cl键易断开，性质较为活泼，而酸酐、酯和酰胺中供电子效应较大，所以反应活性不如酰氯。第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质（一）物理性质C14以下的低级脂肪族羧酸形成的甲酯、乙酯、酰氯和酸酐在常温下为液体，高级酯是蜡状的固体；甲酰胺常温下也为液体，其他的酰胺大多是固体。低级的酰氯和酸酐具有刺激性气味、易挥发并有令人愉快的气味。酰卤、酸酐和酯分子之间没有氢键相互作用，因此这些羧酸衍生物的沸点都比分子量相近的羧酸低，而酰胺分子键可以形成氢键，沸点较高。酰卤、酸酐、酯、酰胺等羧酸衍生物一般都可以溶解于乙醚、三氯甲烷、苯等有机溶剂中。其中酰卤和酸酐不溶于水，但低级酰卤和酸酐遇水会发生分解，酯类物质在水中溶解度较小，低级的酰胺易溶于水，但溶解度会随着酰胺分子量的增大而降低。第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质（二）化学性质由于羧酸衍生物的结构特点，导致它们的化学反应主要发生在酰基上。1.水解反应羧酸衍生物都可以发生水解反应，被酸或碱催化后，羧酸衍生物的酰基与水的羟基反应生成羧酸，原本与酰基连接的基团则与水分子中的氢反应。第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质四种羧酸衍生物与水发生反应的速度与难易度不同。酰卤极易发生水解反应并放热，低级的酰卤甚至可与空气中的水蒸气迅速反应。如乙酰氯与潮湿空气中的水蒸气迅速反应，水解产生盐酸，在空气中冒白烟。酸酐在水中不溶，因此在室温下与水反应的速度较为缓慢，大多数酸酐在加热的条件下可使水解加速，也可用酸或碱催化使反应加速。酯需要在酸和碱催化作用下才能进行水解反应，反应可逆，在过量碱条件下反应可以完全。酰胺则需要在催化剂作用下并经过长时间的加热回流才能完成水解反应。第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质2.醇解反应酰卤、酸酐、酯可以与醇或酚发生反应，产生相应的酯类物质，反应过程与水解反应类似。第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质

酰卤与醇或酚发生的醇解反应速度较快，且基本不可逆，对于普通酯化反应难以合成的酯类物质，这是一种非常有效的方法。例如在制备酚酯时不能使用羧酸与酚反应制备，用酰卤与苯酚醇解制备则较为容易。酯发生醇解的反应也被称为酯交换反应，因为在反应后醇分子中的―OR’’取代酯分子中的―OR’，产物为新的酯和新的醇。第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质3.氨解反应酰卤、酸酐和酯可以与氨发生反应，生成相应的酰胺。第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质课堂练习

乙酰氯与下列化合物反应得到的主要产物是什么？（1）H2O（2）CH3NH2

（3）CH3(CH2)3OH第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质4.还原反应氢化铝锂是强还原剂，与酰卤、酸酐、酯等羧酸衍生物发生还原反应，产物为相应的伯醇，酰胺则发生还原后产生相应的胺。如：第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质5.金属钠-醇还原反应酯可以与金属钠在醇（如乙醇、丁醇等）作用下，加热回流还原生成相应的醇，过程中双键或三键不发生反应。如：第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质6.异羟肟酸铁盐反应酸酐、酯和酰胺（氮原子连接的氢没有被取代）与羟胺作用，反应生成异羟肟酸，再将产物与三氯化铁反应，可以生成红紫色物质——异羟肟酸铁。异羟肟酸第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质异羟肟酸铁此反应可以用于羧酸衍生物的鉴别，酰卤不能发生反应产生红紫色物质，酰卤需要先与醇反应转化为酯后才能发生此显色反应。第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质7.酰胺的特性（1）酰胺的酸碱性

酰胺分子一般是中性或接近中性的化合物，但也具有弱碱性和弱酸性。分子中的氮原子带有孤对电子，可以与羰基本身的π键形成p-π共轭结构，电子云向酰基偏移，因此它与质子的结合能力降低，因此碱性减弱；与此同时，氨基上的N-H键极性增强，氢原子易质子化，因此酰胺也带有弱酸性。第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质若两个酰基与同一个氮连接，形成的化合物为酰亚胺类化合物。氮原子同时受到两个酰基的影响，与其连接的氢原子更易质子化，因此酰亚胺的酸性比酰胺要强。第一节羧酸衍生物三、羧酸衍生物的性质（2）与亚硝酸反应

酰胺可以与HNO2发生反应，酰胺的氨基被HNO2的羟基取代，产生相应羧酸，同时反应放出氮气。（3）霍夫曼降解反应

氮原子上的氢原子没有被取代的酰胺可以与氯或溴在碱性溶液条件下发生反应，产生碳原子数比酰胺少一个的伯胺，此反应即为霍夫曼降解反应。第一节羧酸衍生物四、重要的羧酸衍生物（一）乙酰氯乙酰氯是低级酰卤类化合物，无色有刺激性气味的液体，沸点为52℃，可以与水发生剧烈反应而水解并放出大量的热，可以与空气中的水分剧烈反应并产生氯化氢白烟。乙酰氯是常用且非常重要的乙酰化试剂，酰化能力比乙酸酐强，可以用来合成制备布洛芬，用于抗炎、镇痛、解热。第一节羧酸衍生物四、重要的羧酸衍生物（二）乙酐乙酐也称为乙酸酐、醋酸酐。是有刺激性气味的无色液体，沸点为139.6℃，在水中溶解度较低且在冷水中水解较慢，易溶于乙醚、苯等有机溶剂。乙酐是良好的溶剂，也是重要的乙酰化试剂，工业上应用广泛。在医药合成中用于制造痢特灵、咖啡因、阿司匹林等药物；在香料工业生产香豆素、葵子麝香等；乙酐还可以用于生成安眠酮、新安眠酮等。乙酐对人体有一定刺激作用，吸入呼吸道可引起咳嗽、胸痛、呼吸困难等，蒸气对眼有刺激性，液体可灼伤人体皮肤、眼、口腔、消化道等。第一节羧酸衍生物四、重要的羧酸衍生物（三）乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯是具有清香气味的无色透明液体，沸点为181℃，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。乙酰乙酸乙酯在常温下具有特殊的化学性质：可以与氢氰酸发生加成，与苯肼反应生成腙，具有甲基酮的性质；可以使Br2/CCl4溶液褪色，可与FeCl3反应显紫色，具有烯醇的性质。乙酰乙酸乙酯的分子中存在两种不同结构：酮式结构和烯醇式结构。一般情况下两种结构同时存在并呈一定比例的动态平衡：酮式（92.5%）

烯醇式（7.5%）第二节碳酸衍生物一、碳酰胺碳酰胺是指碳酸的二元酰胺衍生物，也称尿素或脲，是哺乳动物体内代谢蛋白质的最终产物之一，是最早从人体排泄物中提取的纯有机物。成人一天可以通过尿液排泄25~30g左右的尿素。尿素为白色结晶，无臭、味咸，熔点为133℃，易溶于水和乙醇。尿素是一种重要的有机物，在农业上可以作为高效氮肥，在工业中也被用来合成塑料、药物等，医药上可以用作利尿脱水药。第二节碳酸衍生物一、碳酰胺尿素且具有酰胺的一般性质，在酸、碱或脲酶的作用下会发生水解反应：第二节碳酸衍生物一、碳酰胺尿素还具有弱碱性，加热至一定温度范围，2分子尿素可以合成缩二脲：缩二脲在水中难溶，可以通过互变转为烯醇式从而溶于碱性溶液。将缩二脲的碱性溶液与少量硫酸铜溶液混合，溶液显出紫红色或紫色，这个反应即为缩二脲反应。分子中含有2个以上酰胺键的化合物都可以发生此显色反应。第二节碳酸衍生物二、胍尿素分子中羰基氧被亚氨基取代后的化合物称为胍，也称亚氨基脲。胍是具有很强吸湿性的无色晶体，熔点50℃，易溶于水。胍分子中氨基连接的氢原子被去掉一个后的基团称为胍基，若去掉的是整个氨基则称为脒基。胍基

脒基很多胍的衍生物具有生理活性，如盐酸吗啉胍可用于流行性感冒的临床治疗，盐酸二甲双胍可用于糖尿病的治疗。第二节碳酸衍生物三、丙二酰脲丙二酰脲是尿素与丙二酰氯发生氨解反应生成的化合物，为无色晶体，熔点为245℃，微溶于水。丙二酰氯

尿素

丙二酰脲丙二酰脲分子也具有酮式、烯醇式互变异构，其中烯醇式的酸性比乙酸强，丙二酰脲也被称作巴比妥酸。巴比妥类药物是巴比妥酸分子中亚甲基的氢原子被乙基、苯基等取代后的产物，具有镇静、催眠和麻醉作用，有一定的成瘾性。第二节碳酸衍生物四、碳酰氯碳酰氯也称为光气，室温下是带有甜味的气体，沸点为8℃，有剧毒。工业合成使用一氧化碳和氯气以活性炭作为催化剂在一定温度下反应制备碳酰氯。碳酰氯性质活泼，容易发生水解、醇解和氨解反应。氯代甲酸酯、碳酸酯都是重要的化学试剂，例如氯代甲酸苄酯、氯代甲酸叔丁醇酯常被用于氨基的保护。而氨基甲酸酯类化合物具有一定的生理活性，一些在临床可用于镇静和轻度催眠，也有一些氨基甲酸取代酯在农业上被用作杀虫剂。目标检测一、单项选择题1.丁酸和乙酸乙酯的关系是（

）。A．官能团异构B．碳链异构C．位置异构D．互变异构2.下列试剂中不能用于鉴别乙酰乙酸乙酯的试剂是（

）。A．溴水B．三氯化铁C．2,4-二硝基苯肼D．希夫试剂3.下列属于酯水解的产物为（

）。A．羧酸和醇B．羧酸和醛C．醇和酚D．羧酸和酮4.下列化合物在空气中冒出白烟的是（

）。A．酰卤B．乙酐C．乙酰乙酸乙酯D．尿素5.下列化合物中能够与乙醇发生酰化反应，且反应速率最快的是（

）。A．CH3CH2CH2COClB．(CH3CHO)2O目标检测一、单项选择题1.丁酸和乙酸乙酯的关系是（

）。A．官能团异构B．碳链异构C．位置异构D．互变异构2.下列试剂中不能用于鉴别乙酰乙酸乙酯的试剂是（

）。A．溴水B．三氯化铁C．2,4-二硝基苯肼D．希夫试剂3.下列属于酯水解的产物为（

）。A．羧酸和醇B．羧酸和醛C．醇和酚D．羧酸和酮4.下列化合物在空气中冒出白烟的是（

）。A．酰卤B．乙酐C．乙酰乙酸乙酯D．尿素5.下列化合物中能够与乙醇发生酰化反应，且反应速率最快的是（

）。A．CH3CH2CH2COClB．(CH3CHO)2OC．乙酸乙酯D．CH3CH2CH2CONH26.不能生成红紫色异羟肟酸铁的是（

）。A．苯甲酰胺B．乙酸乙酯C．乙酰氯D．乙酸酐目标检测一、单项选择题7.乙酰氯发生水解反应