羧酸及其衍生物课件2.ppt

1、2022年8月13日星期六第第9 9章章 羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物18:27:16COOHp-共轭18:27:16CH3COOHCH3CH CHCOOH18:27:16COOHCOOHOCOOH18:27:16CH3CH2COOHHOOCCOOHCOOHHOOCCH2COOHCHOCH2COOHCOOH18:27:17H-C-OHO蚁酸 有还原性+TollensAg鉴别COOHCOOH遇KMn O4褪色COOH安息香酸COOHOH水杨酸NaC2O4标准还原剂18:27:17HCOOHCH3COOHCH3CH2CH2COOHCH3(CH2)14COOHCH3(CH2)16COOHHCH3(C

2、H2)7COOH(CH2)7CH318:27:172.1 俗名：根据来源命名。C17H35COOH C15H31COOH 硬脂酸 软脂酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 油酸 9-十八碳烯酸 CH3(CH2)4CH=CHCHCH=CH(CH2)7COOH 亚油酸 9，12-十八碳二烯酸组成人体的脂肪酸主要为不和酸(十六酸)(十八酸)18:27:17CH3COOHHCOOHHOOC-COOHOHCOOH醋酸蚁酸草酸水杨酸营养必需脂肪酸：人体不能合成，只能靠食物摄入。EPA 二十碳五烯酸 DHA 二十二碳六烯酸抑制血小板凝聚，缓解血栓。18:27:17CH3CH2CHCOOHCH3

3、CH3CH2CCH3CHCOOHHOCH2CH2CH2CH2COOH18:27:17BrCH2CH2CH2COOHCH3(CH2)5CHCH2CH CH(CH2)7COOHOH18:27:18CH2CCHCHCOOHCH2CH2CH2CH3HOOCCHCH3CHCOOHCH2CH3HHOOCHCOOH18:27:18H3CCOOHCOOHCOOHCOOH18:27:18B：羧基与侧链相连时，母体为脂肪酸。：羧基与侧链相连时，母体为脂肪酸。CHCHCOOHCH2COOHCH2COOHCH3CHCH2COOH18:27:18RCOOHHOHOHHRCOOHHOCORCH3CH2OH HCOOH C

4、H3CH2CH2OH CH3COOH46466060b.p.78.5100.797.4117.9M18:27:19COO HRCHHCOOH18:27:19RCHHCOOH18:27:193.2 羧基中p-共轭形成后的特性：（1）键长平均化。（2）羰基性质不典型，不利于羰基的亲核加成反应。（3）氧氢键极性增强，表现出明显的酸性。18:27:19RCOOH+NaOHRCOONa+H2ORCOOH+HClRCOONa+NaClRCOOH+NaHCO3RCOONa+CO2H2O+18:27:19COOHOHCOONaONaCOONaOH18:27:1918:27:20X CR3H CR3Y CR31

5、8:27:20Y COO-X COO-18:27:2018:27:2018:27:21 饱和一元羧酸的酸性比无机强酸的酸性弱，但比碳酸和苯酚的酸性强。无机强酸 一元羧酸 碳酸 苯酚pKa 13 3.55 6.38 10RCOOHH2CO3OHCOOHOHNaHCO3COONaOHH2O+CO218:27:2118:27:213CH3COOH+PCl33CH3COClH3PO3+70%NO2COOH+SOCl29098%NO2COCl+HCl+SO218:27:21酰氯属于较活泼酰化剂，反应活性高，广泛应用于医药及有机合成。氯化亚砜理由：副产物SO2和HCl是气体易于挥发，而过量的低沸点SOCl

6、2可通过蒸馏除去，所得的酰卤较纯。最常用的卤代剂18:27:21R COOR COOHHP2O5230100%COOHCOOHCCOOOR COOCOR18:27:21CH3COOH+CH3COOH CH3COO COCH3+H2O或加热P2O5COOHCOOH180OOO+H2OCC18:27:21羧酸在脱水剂作用下或加热，羧基间失水生成酸酐。常用脱水剂为五氧化二磷、乙酰氯、乙酸酐18:27:2160%CH3CH2CO ClCH3COONa+CH3CH2C OOCCH3O18:27:22CH3COCH2CH3OH2O+CH3C OHO+H OCH2CH3H+18:27:22反应特点：反应速度

7、慢,常需加入催化剂：H2SO4、磷酸和苯磺酸。18:27:22R C OHONH3+R C ONH4OR C NH2O+H2O190C6H5CONHC6H5+H2OC6H5COOH+H2NC6H5C6H5COONH3C6H5+-18:27:22CCl3COOHCHCl3+CO218:27:22NO2O2NNO2COOHNO2O2NNO2+CO218:27:22 羧酸分子脱去羧基放出二氧化碳的反应称为脱羧反应（decarboxylation）。脂肪羧酸的钠盐及芳香酸的钠盐与碱石灰（NaOH+CaO）共热脱羧。CH3COONa(Cl)+NaOH+CaOCH4+NaCO3COONa+NaOH+CaO

8、+NaCO3芳香酸较脂肪酸易于脱羧，苯基吸电子。18:27:22(CH3)3CCOOHLiAlH4,乙醚H2O,92%(CH3)3CCH2OHLiAlH4,乙醚H+,H2OCH CH COOHCH CH CH2OH18:27:23红磷Cl2RCCOOH+HClClClRCH2COOH+Cl2 RCHCOOH+HCl红磷Cl通过-卤代酸可合成-羟基酸、-氨基酸、丙烯酸等多种-取代酸18:27:23COOHCOOHCH2H2CCH2COCOO+H2OCH2COOHH2CCH2COOHHCOOH+CO218:27:23O+H2OCO2+CH2CH2COOHH2CCH2CH2COOH18:27:23

9、不同的二元羧酸受热可发生脱水或脱羧反应，得到不同的产物。23个碳的二元酸受热时，脱羧生成少一个碳的羧酸。2、45个碳的二元酸受热时，分子内脱水生成稳定的五元环或六元环的环酐 18:27:23 4、含7个碳原子以上的直链二元羧酸，受热发生分子间脱水反应，生成链状高分子聚酸酐。18:27:2318:27:24 羧酸衍生物结构上的特点是分子中都含羧酸衍生物结构上的特点是分子中都含有酰基，酰基中的羰基可与相连的卤素、氧或有酰基，酰基中的羰基可与相连的卤素、氧或氮原子上的未用氮原子上的未用p电子对形成电子对形成p-共轭体系。共轭体系。R C LO18:27:24 酰基的命名是将相应羧酸的酰基的命名是将相

10、应羧酸的“酸酸”字改为字改为“酰基酰基”即可。即可。酰卤和酰胺根据酰基的名称而命名为酰卤和酰胺根据酰基的名称而命名为“某酰某酰卤卤”和和“某酰胺某酰胺”。当酰胺氮上有取代基时，。当酰胺氮上有取代基时，用用 N表示取代基连在氮原子上。表示取代基连在氮原子上。18:27:24R(Ar)COLp-共轭体系酰卤中的C-Cl键易断裂，化学性质活泼。酰胺中C-N键具有部分双键的性质，化学性质较稳定。酸酐和酯的化学活泼性介于酰氯和酰胺之间。1、羧酸衍生物的结构 18:27:24COCl18:27:24COClCOClCOClH CONCH3CH3CCOONH2NH218:27:25CH2CH2CCOON C

11、H2CH3NOHCON CH2CH3CH318:27:25 酐的命名是在相应羧酸的名称之后加“酐”字，酸字可以省略。CCOOO(CH3CH2CO)2OCH3COOCOH3CH2CCH3COCO O18:27:25CH3COOCH2CH3COC OHOOCH2CH3COC OCH2CH3OOCH2CH318:27:25CH3-C-ClOC-NH-CH3OCH3C-O-C-C2H5OOC-O-CH3OC-ClOOHOOOCH3-C-O-O乙酰氯N-甲基苯甲酰胺乙丙酐苯甲酸甲酯水杨酰氯丁二酸酐乙酸苯酯CH3-C-NH-OCCNHOO乙酰苯胺邻苯二酰亚胺18:27:25(三三)物理性质物理性质(1)一

12、般物性一般物性有分子间氢键缔合作用有分子间氢键缔合作用,故故:除甲酰胺外除甲酰胺外,其他伯酰胺均为固体其他伯酰胺均为固体.氮上氢被取代后氮上氢被取代后,显著降低显著降低.CH3CONH2CH3CONHCH3CH3CON(CH3)282 28 -20221 204 165低级酰胺溶于水低级酰胺溶于水.N,N-二甲基甲酰胺和二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺可与水混溶二甲基乙酰胺可与水混溶,是很好的非质子极性溶剂是很好的非质子极性溶剂.18:27:2518:27:26 加成加成消去机理完成取代反应的，反应分消去机理完成取代反应的，反应分二步进行。二步进行。R COL+Nu-R CO-NuLR CO

13、Nu+L-羧酸衍生物亲核试剂四面体中间体18:27:26R COXR COO CORR COO RR CONHRR COOHH XH O CORH O RH NHR18:27:26水解反应的活性次序是：水解反应的活性次序是：酰卤酰卤 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺 酯碱性水解产物可与碱作用生成羧酸酯碱性水解产物可与碱作用生成羧酸钠盐而使水解完全。钠盐而使水解完全。酯的碱性水解反应也称为皂化反应酯的碱性水解反应也称为皂化反应(saponification)。酰氯在潮湿空气中出氯化氢气体。酸酐比较柔和。18:27:26R COXR COO CORR COO RR CONHRR COORH XH O CO

14、RH O RH NHR18:27:26R-C-ClO+OHR-C-O-O普通方法制酯很难CH3-C-O-C-CH3+CH3OHH+或OH-OOCH3-C-O-CH3O+CH3COOHCH3-C-O-CH3OCH3(CH2)4CH2OH+CH3-C-O-(CH2)5CH3O+CH3OHR-C-NH2 +ROHOOR-C-O-R+NH3H+或OH-18:27:26R COXR COO CORR COO RR CONHRR CONHRH XH O CORH O RH NHR18:27:26R-C-ClOR-C-O-C-ROR-C-O-RO+R-C-NH2O+HClOR-C-NH2OR-C-OHO+R

15、-C-NH2O+ROHH-NH2CH3-C-NH2O+CH3-NH2CH3-C-NH-CH3O+NH318:27:27 酰卤、酸酐、酯和酰胺与氨（或胺）作用，酰卤、酸酐、酯和酰胺与氨（或胺）作用，生成酰胺。一般酰氨的氨解（胺解）比较困难。生成酰胺。一般酰氨的氨解（胺解）比较困难。胺反应物的碱性应比离去氨基的碱性强，并需胺反应物的碱性应比离去氨基的碱性强，并需胺过量。胺过量。18:27:27R COXR COO CORR COO RR CONHRR COOHR COORR CONHRH XH O CORH O RH NHR18:27:27 有机分子中引入酰基的反应又称为酰化反应(acylatio

16、n)或酰基转移反应。能提供酰基的化合物称为酰化剂(acidylating agent)。酰卤和酸酐是常用的酰化剂。18:27:27酰化在药物合成中的应用增加药物的脂溶性，以改善体内吸收，延长疗效 药物的羟基或氨基被酰化后不易代谢失活，药物的稳定增加，作用时间延长 引入酰基后可降低药物的毒性，减少药物的副作用 18:27:27OHNH2+CH3COCCH3O OOHNHCCH3O18:27:2718:27:27CH3COCH2COOCH2CH3CH3COO CH2CH3CH2COO CH2CH3H+C2H5ONa18:27:27CH2COO CH2CH3CH3COO CH2CH3+CH2COO

17、CH2CH3C2H5OH+CH2COO CH2CH3HC2H5O-+CH3COO CH2CH3CH2COOCH2CH318:27:27CH2CH3ONaCH2COOC2H5+HCOOC2H5CHCOOC2H5CHO18:27:2818:27:28CH2CH3ONaCH3CH COOC2H5CH3H+CH2CH3ONaH+COOC2H5+CH3COOC2H5CH3CH CCH3OCCH3COOC2H5CH3COCH2COOC2H518:27:28CONHp-共轭H18:27:28NHOO+NaOHNNaOO+-18:27:28R CONH2+HNO2R COOH+N2 +H2O18:27:28R

18、 CONH2+Br2+NaOHRNH2+NaBr+Na2CO3+H2O18:27:28 Hofmann降解反应常用来制备伯胺，此法产率高，所得产品也较纯。18:27:2818:27:29NH2-C-NH2O 碳酰胺又称尿素(urea)或脲(carbamide)，是碳酸的二酰胺。18:27:29 尿素具有酰胺结构，故具有酰胺的一般化学性质，但因二个氨基与同一个羰基相连，它们相互影响的结果，也具有一些特殊性质。硝酸脲白色沉淀18:27:2918:27:29NH2-C-NH2O+HNO3NH2-C-NH2O.HNO3硝酸脲白色沉淀18:27:292.3 与亚硝酸反应 尿素与亚硝酸反应，氨基被羟基取代，定量放出氮气，同时生成二氧化碳和水。18:27:2918:27:29