1、第十三章第十三章 羧酸衍生物羧酸衍生物第一节第一节 羧酸衍生物的结构和命名羧酸衍生物的结构和命名一一、羧酸衍生物的结构羧酸衍生物的结构 羧酸衍生物在结构上的共同特点是都含有酰基（ ），酰基与其所连的基团都能形成P-共轭体系。R CORCOLP 共轭体系(1)与酰基相连的原子的电负性都比碳大，故有 效应I(2)(3)L 和碳相连的原子上有未共用电子对，故具有+ C当+ C I时，反应活性将降低时，反应活性将增大当+ CI二、羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名酰卤和酰胺根据酰基称为某酰某。CH3COClCH2CH COBrCON(CH3)2NHON,N-=甲基苯甲酰胺戊内酰胺丙烯酰溴乙酰氯酸酐的命名
2、是在相应羧酸的名称之后加一“酐”字。例如：CH3COO COCH3CH3COO COCH2CH3CCOOO乙酸酐乙酸丙酸酐1,2环己烯二甲酸酐酯的命名是根据形成它的酸和醇称为某酸某酯。例如：CH3COO CH2CH=CH2CH3O OOHCH2CH COOCH3乙酸烯丙酯甲酸甲酯丙烯酸甲酯CHCOOC2H5CH2COOC2H5CH3COOCOO CH2甲基丁二酸二乙酯环戊基甲酸环己酯苯甲酸苄酯第二节第二节 酰卤和酸酐酰卤和酸酐 一、酰卤一、酰卤 1酰卤的制备酰卤的制备 酰卤的制取一般是由羧酸与卤化磷或氯化亚砜作用而得。 2物理性质物理性质 无色，有刺激性气味的液体或低熔点固体。低级酰卤遇水激烈
3、水解。乙酰氯暴露在空气中即水解放出氯化氢。 3化学性质化学性质 （1）水解、醇解、氨解（常温下立即反应） 反应结果是在分子中引入酰基，故酰卤是常用的酰基化剂。（2）与格氏试剂反应 酰氯与格氏试剂作用可以得到酮或叔醇。反应可停留在酮的一步，但产率不高。（3）还原反应 RCOXLiAlH4or H2 / NiRCH2OH罗森蒙德（Rosenmund）还原法可将酰卤还原为醛。RCOXH2 Pd_BaSO4RCHO喹啉二、酸酐二、酸酐1制备制备 由羧酸脱水而得，可制得单纯酐。 混酐通过酰氯与羧酸盐作用制得。2物理性质物理性质 3化学性质化学性质（1）水解、醇解、氨解（反应需稍加热）见P390。 酸酐也
4、是常用的酰基化剂。（2）柏琴（Perkin）反应 酸酐在羧酸钠催化下与醛作用，再脱水生成烯酸的反应称为柏琴（Perkin）反应。 +CHORCOONaCH CRHCOOHOH-H2OCH=C-COOHRRCH2CRCH2COOO第三节第三节 羧羧 酸酸 酯酯一、来源与制法一、来源与制法 广泛存在于自然界。是生命不可缺少的物质。 酯可通过酯化反应、酰卤或酸酐的醇解、羧酸钠盐与卤代烃作用等方法制得。二、物理性质二、物理性质 酯常为液体，低级酯具有芳香气味，存在于花、果中。例如例如，香蕉中含乙酸异戊酯，苹果中含戊酸乙酯，菠萝中含丁酸丁酯等等。 酯的比重比水小，在水中的溶解度很小，溶于有机溶剂，也是优
5、良的有机溶剂。三、酯的化学性质三、酯的化学性质 1水解、醇解和氨解水解、醇解和氨解（1）水解 酯的水解没有催化剂存在时反应很慢，一般是在酸或碱催化下进行。（2）醇解（酯交换反应） 酯的醇解比较困难，要在酸或碱催化下加热进行。 因为酯的醇解生成另一种酯和醇，这种反应称为酯交换反应。此反应在有机合成中可用与从低级醇酯制取高级醇酯（反应后蒸出低级醇）。（3）氨解 酯能与羟氨反应生成羟肟酸。 羟肟酸与三氯化铁作用生成红色含铁的络合物。这是鉴定酯的一种很好方法。酰卤、酸酐也呈正性反应。2与格氏试剂反应与格氏试剂反应 酯与格氏试剂反应生成酮，由于格氏试剂对酮的反应比酯还快，反应很难停留在酮的阶段，故产物是
6、第三醇。 具有位阻的酯可以停留在酮的阶段。3还原反应还原反应 酯比羧酸易还原，可用多种方法（催化氢化、LiAlH4、Na + C2H5OH等还原剂）还原。还原产物为两分子醇。酯在金属（一般为钠）和非质子溶剂中发生酮醇缩合，生成酮醇。 4酯缩合反应酯缩合反应 有-H的酯在强碱（一般是用乙醇钠）的作用下与另一分子酯发生缩合反应，失去一分子醇，生成-羰基酯的反应叫做酯缩合反应，又称为克莱森（Claisen）缩合。（1）反应历程（2）交叉酯缩合 两种不同的有-H的酯的酯缩合反应产物复杂，无实用价值。 无-H的酯与有-H的酯的酯缩合反应产物纯，有合成价值。酮可与酯进行缩合得到-羰基酮。（3）分子内酯缩合
7、狄克曼（Dieckmann）反应。 己二酸和庚二酸酯在强碱的作用下发生分子内酯缩合，生成环酮衍生物的反应称为狄克曼（Dieckmann）反应。 缩合产物经酸性水解生成-羰基酸，-羰基酸受热易脱羧，最后产物是环酮。COOC2H5OH2O / HCOOHOO + CO2第五节第五节 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用在有机合成上的应用 一、乙酰乙酸乙酯一、乙酰乙酸乙酯 （一）性质（一）性质 1互变异构现象CH3-C-CH2-C-OC2H5OONaH2Br2/CCl4FeCl3NaHSO3NH2OH硝基苯肼2,4-=黄白（ ）（ ）白（ ）有活性氢溴褪色（具双键）
8、蓝紫色（具烯醇结构）CH3-C-CH2-C-OC2H5OOCH3-C=CH-C-OC2H5OHO酮式烯醇式室温(93%)(7%)（1）生成的烯醇式稳定的原因）生成的烯醇式稳定的原因1形成共轭体系，降低了体系的内能。2烯醇结构可形成分子内氢键（形成较稳定的六元环体系）（2）其他含活泼亚甲基化合物的互变异构体中烯醇式）其他含活泼亚甲基化合物的互变异构体中烯醇式的含量。的含量。2亚甲基活泼氢的性质亚甲基活泼氢的性质（1）酸性）酸性 乙酰乙酸乙酯的-C原子上由于受到两个吸电子基（羰基和酯基）的作用，-H很活泼，具有一定的酸性，易与金属钠、乙醇钠作用形成钠盐。（2）钠盐的烷基化和酰基化）钠盐的烷基化和酰
9、基化 烷基化：CH3C CH C OC2H5OONaRX-NaXCH3C CH C OC2H5OORCH3C CH C OC2H5OORC2H5ONaCH3C C C OC2H5OORNaRX-NaXCH3C C C OC2H5OORR注注： R最好用1，2产量低，不能用3和乙烯式卤代烃。 二次引入时，第二次引入的R要比R活泼。 RX也可是卤代酸酯和卤代酮。酰基化：CH3C CH C OC2H5OONaRCOX-NaXCH3C CH C OC2H5OOCOR3酮式分解和酸式分解酮式分解和酸式分解 酮式分解酮式分解 乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物与稀碱作用，水解生成-羰基酸，受热后脱羧生成甲基酮。故
10、称为酮式分解。 酸式分解酸式分解 乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物在浓碱作用下，主要发生乙酰基的断裂，生成乙酸或取代乙酸，故称为酸式分解。（二）乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用（二）乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用 由于乙酰乙酸乙酯的上述性质，我们可以通过亚甲基上的取代，引入各种不同的基团后，再经酮式分解或酸式分解，就可以得到不同结构的酮或酸。例1：合成CH3C CH2CH2OCH2经结构分析，需引入原引例2：合成 CH3C CHCH2CH=CH2OCH3引原要分两次引入，先引入再引入CH3CH2CH=CH2CH3C CH2OCOC CH3O引引原原 说明：乙酰乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解制取酮，酸式
11、分解制酸很少，制酸一般用丙二酸二乙酯合成法。 二、丙二酸二乙酯二、丙二酸二乙酯 （一）制法（一）制法 CH3COOHP Cl2CH2COOHClNaCNNaOHCH2COONaCNC2H5OHH2SO4CH2COOC2H5COOC2H5（二）性质（二）性质1酸性和烃基化酸性和烃基化COOC2H5COOC2H5CH2NaOC2H5NaCOOC2H5COOC2H5CHpKa = 13CHCOOC2H5COOC2H5NaRX-NaXCHCOOC2H5COOC2H5RCHCOOC2H5COOC2H5RNaOC2H5CCOOC2H5COOC2H5RNaRX-NaXCCOOC2H5COOC2H5RR2 C
12、H2(COOC2H5)2X(CH2)nXNaOC2H5(CH2)nCH(COOC2H5)2CH(COOC2H5)2NaOC2H5CH2I2(CH2)nC(COOC2H5)2C(COOC2H5)2CH2n = 37NaOC2H5CH2(COOC2H5)2(1)(2)COOC2H5COOC2H5Br(CH2)4Br 2水解脱羧水解脱羧 丙二酸二乙酯及其取代衍生物水解生成丙二酸，丙二酸不稳定，易脱羧成为羧酸。（三）丙二酸二乙酯在有机合成的应用（三）丙二酸二乙酯在有机合成的应用 丙二酸二乙酯的上述性质在有机合成上广泛用于合成各种类型的羧酸（一取代乙酸，二取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧酸等）。 具有活泼亚
13、甲基的化合物容易在碱性条件下形成稳定的碳负离子，所以它们还可以和羰基发生一系列亲核加成。第六节第六节 酰酰 胺胺一、酰胺的制法一、酰胺的制法 1羧酸衍生物的氨解。 2羧酸的铵盐加热失水而得。 二、酰胺的物理性质二、酰胺的物理性质 三、酰胺的化学性质三、酰胺的化学性质 1 酸碱性酸碱性 酰胺的碱性很弱，接近于中性。（因氮原子上的未共用电子对与碳氧双键形成P-共轭）。 酰亚胺显弱酸性（例如，邻苯二甲酰亚胺，能与强碱的水溶液生成盐）。 2水解水解 3脱水反应脱水反应 酰胺与铵盐和睛的关系如下：RCOOHRCOONH4RCONHRCNNH3H2OHClH2OH2OH2O 4还原反应还原反应 酰胺不易被
14、还原，在高温高压下催化氢化才还原为胺，但所得为混合物。 强还原剂氢化锂铝可将其还原为胺（伯胺、仲胺、叔胺）。R CONRRLiAlH4NRRRCH2 5霍夫曼霍夫曼（Hofmann）降级反应）降级反应 酰胺与次卤酸钠的碱溶液作用，脱去羧基生成比原料少一个碳的胺的反应，称为霍夫曼降级反应。 例如： R CONH2+ NaOXOHR-NH2 + Na2CO3 + NaX + H2O 霍夫曼降级反应是制备纯伯胺的好方法。 第七节第七节 酰基衍生物的水解、酰基衍生物的水解、氨解、醇解历程氨解、醇解历程酯的水解有酸催化和碱催化反应，不管是酸催化水解还是碱催化水解，都有四种可能的历程。（可能是酰氧断裂，也
15、可能是烷氧断裂；每种方式都可按单分子或双分子历程进行）。 1酯的碱性水解酯的碱性水解 研究证明，酯的碱性水解为酰氧断裂的双分子历程（BAc2）。RCOOR + OHRCOO+ R-OH =k RCOOR OH 一、酯的水解历程一、酯的水解历程碱性水解反应历程表示如下： HO +RCOORRCOORHORCOHO + RORC OO+ ROH慢快慢快历程加成 消除过程SN2（ ） 酯的碱性水解（皂化反应）得到的产物是羧酸盐，使反应不可逆，可以进行到底，因此酯的水解通常用碱催化。2酸性水解历程酸性水解历程研究证明，酯经酸催化水解时： 一级，二级醇酯绝大多数为酰氧断裂的双分子历程（AAc2历程历程）
16、。 少数特殊结构的酯为酰氧断裂的单分子历程（AAc1历程历程）。 三级醇酯为烷氧断裂的单分子历程（AA11历程历程）。（1）（AAc2历程历程）R COORHR COHORH2OR COHOROH2R COHOROHHR COHOHHR COHOROH慢快（2）（AA11历程历程）R COOC(R )3 + HR COOC(R )3HR COOH + R3C R3C+ H2O R3C OH2R3C OH + H二、酰基衍生物的水解、氨解、二、酰基衍生物的水解、氨解、醇解历程醇解历程 酰基衍生物的水解、氨解、醇解历程与酯的水解历程相同，都是通过加成-消除历程来完成的，可用通式表示如下：RCOL+ NuRCOLNuRCONu+ LL = X, OCOR, OR, NH2Nu = OH , H2O, NH3, ROH,RCOL的反应活性与L基团的性质有关。（L对反应性能的影响如下表） L 诱导效应（-I） P-共轭效应（+C） L-的稳定性 反应活性- Cl 最大 最小 最大 最大-OCOR 大 小 大 大-OR 中 中 中 中-NH2 小 大 小 小
