1、第十四章第十四章 羧酸衍生物羧酸衍生物The American Chemical Society Green Chemistry Institute Pharmaceutical Roundtable(ACS GCIPR,Roundtable)It was found that acylations comprised 12%of all used reactions and that N-acylation reactions to the amide were used in 84(65%)of the 128 drug candidates reviewed.A recent surve
2、y of the reactions used for drug candidates prepared by three leading pharmaceutical companies.Amide formation was identified as one of the most utilized and problematic syntheses in the pharmaceutical industry.本章要点本章要点 第一节第一节 羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质 第二节第二节 羧酸衍生物的结构和反应性能羧酸衍生物的结构和反应性能 第三节第三节
3、 羧酸衍生物的制备羧酸衍生物的制备 第四节第四节 羧酸衍生物的其它反应羧酸衍生物的其它反应 第五节第五节 与酯缩合、酯的烷基化、酰基化相类与酯缩合、酯的烷基化、酰基化相类 似的反应似的反应 第六节第六节 -二羰基化合物的特性及应用二羰基化合物的特性及应用第一节第一节 羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质 1 酰卤的命名酰卤的命名: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。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。普通命名法：普通命名法：-溴丁酰溴溴丁酰溴 对氯甲酰苯甲酸对氯甲酰苯甲酸IUPAC 命名法：命名法：2-溴丁酰溴溴丁酰溴 4-氯甲酰
4、苯甲酸氯甲酰苯甲酸一一 羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名CH3CH2CHCBr HOOCBr OCOCl2-Bromobutyryl bromide 4-Chlorocarbonylbezioc acid 2 酸酐的命名酸酐的命名单酐：在羧酸的名称后加酐字；单酐：在羧酸的名称后加酐字；混酐：将混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；环酐：在二元酸的名称后加酐字。环酐：在二元酸的名称后加酐字。CH3COCCH3 CH3COCCH2CH3O OO OOOOAcetic anhydride Aceticpropionic anhydride Succin
5、ic anhydride 普通命名法：普通命名法：醋酸酐醋酸酐 乙丙酸酐乙丙酸酐 丁二酸酐丁二酸酐IUPAC 命名法：命名法：乙酸酐乙酸酐 乙丙酸酐乙丙酸酐 丁二酸酐丁二酸酐3 酯的命名酯的命名酯可看作将羧酸的羧基氢原子被烃基取代的产物。命名时把羧酯可看作将羧酸的羧基氢原子被烃基取代的产物。命名时把羧酸名称放在前面，烃基的名称放在后面，再加一个酯字。内酯酸名称放在前面，烃基的名称放在后面，再加一个酯字。内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基羟基的位置。的位置。普通命名法：普通命名法：醋酸苯甲酯醋酸苯甲酯 -甲基甲基-丁内酯丁内酯IUPAC 命名法：命名法：乙酸
6、苯甲酯乙酸苯甲酯 2-甲基甲基-4-丁内酯丁内酯CH3COCH2C6H5OOOH3CBenzyl acetate 2-Methyl-4-butyrolactone4 酰胺的命名酰胺的命名命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可；命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可；普通命名法：普通命名法：异丁酰胺异丁酰胺 N,N-二甲基戊酰胺二甲基戊酰胺IUPAC 命名法：命名法：2-甲基丙酰胺甲基丙酰胺 N,N-二甲基戊酰胺二甲基戊酰胺(CH3)CHCNH2 CH3CH2CH2C H2CN(CH3)2OO2-Methylpropanamide dimethylpentanamideN,N
7、-25 腈的命名腈的命名腈命名时要把腈命名时要把CN中的碳原子计算在内中的碳原子计算在内，并从此碳原子开始编，并从此碳原子开始编号；号；氰基作为取代基时，氰基碳原子不计在内氰基作为取代基时，氰基碳原子不计在内。CH3CH2CHCH2CN CH3CH2CHCOOH NC(CH2)4CNCH3CN3-Methylpentanenitrile 2-Cyanobutanoic acid 1,6-Hexanedinitrile普通命名法：普通命名法：-甲基戊甲基戊腈腈 -氰基氰基丁丁酸酸 己二己二腈腈IUPAC 命名法：命名法：3-甲基戊甲基戊腈腈 2-氰基氰基丁丁酸酸 己二己二腈腈二二 羧酸衍生物的物
8、理性质羧酸衍生物的物理性质三三 羧酸衍生物的光谱性质羧酸衍生物的光谱性质R CH C WHO氧的碱性氧的碱性-H的活性的活性羰基的活性羰基的活性离去基团离去基团-H的活性减小（的活性减小（-H的的 pka 值增大）值增大）羰基的活性减小（取决于综合电子效应）羰基的活性减小（取决于综合电子效应）W的离去能力减小（离去基团的稳定性减小）的离去能力减小（离去基团的稳定性减小）RCH2CX RCH2COCR RCH2CH RCH2CR RCH2COR RCH2CNH2OO OOOOO-H的活性的活性W的离去能力的离去能力羰基的活性羰基的活性第三节第三节 羧酸及其衍生物的制备及互相转换羧酸及其衍生物的制
9、备及互相转换 一一 羧酸衍生物的羰基的亲核加成羧酸衍生物的羰基的亲核加成-消除机制消除机制 二二 羧酸及衍生物的转换关系概貌羧酸及衍生物的转换关系概貌 三三 酰卤的制备酰卤的制备 四四 酸酐的制备酸酐的制备 五五 羧酸的制备羧酸的制备 六六 酯的制备酯的制备 七七 酰胺的酸碱性及制备酰胺的酸碱性及制备 八八 腈的制备腈的制备该取代反应需要在碱或酸的催化作用下进行。该取代反应需要在碱或酸的催化作用下进行。碱性催化的反应机制为：碱性催化的反应机制为：取代反应取代反应一一 羧酸衍生物的羰基的亲核羧酸衍生物的羰基的亲核加成加成-消除反应消除反应催化剂催化剂酸催化的反应机制为：酸催化的反应机制为：这是一
10、个可逆反应，要使反应向右方进行，其条件是：这是一个可逆反应，要使反应向右方进行，其条件是：（1）羰基的活性）羰基的活性（2）离去基团的活性）离去基团的活性 W-Nu-（3）改变影响平衡移）改变影响平衡移 动的其它因素。动的其它因素。RCWO RCNuO二二 羧酸及其衍生物的转换关系概貌羧酸及其衍生物的转换关系概貌腈腈芳烃芳烃氧化氧化酸酐酸酐羧酸羧酸酰卤酰卤酸酐酸酐酯酯酯酯酰胺酰胺H2O羧酸羧酸RX NaCN+RMgX+CO2思考：请为下面的转思考：请为下面的转化各举一例。化各举一例。三三 酰卤的制备酰卤的制备实实 例例说明：说明：（i）反应原料是羧酸，反应试剂是反应原料是羧酸，反应试剂是SOC
11、l2、PCl3、PCl5。（ii）反应需在无水条件下进行。反应需在无水条件下进行。（iii）产物酰卤通常都通过蒸馏方法提纯，所以试剂、副产物产物酰卤通常都通过蒸馏方法提纯，所以试剂、副产物与产物的沸点要有较大的差别。与产物的沸点要有较大的差别。（iv）反应机制与醇的卤代类似。反应机制与醇的卤代类似。OCClOCOHOCH3CH2CClOCH3CH2COHOCH3(CH2)6COHOCH3(CH2)6CClSOCl2(bp 77oC)PCl3(bp 74.2oC)(160oC升华升华)PCl5+SO2 +HCl+H3PO3+POCl3(bp 197oC)(bp 80oC)(bp 196oC)(b
12、p 107oC)(200oC分解分解)亚硫酰氯亚硫酰氯亲核取代亲核取代卤化反应的类别卤化反应的类别卤化试剂卤化试剂反应条件及催化剂反应条件及催化剂反应机理反应机理烷烃的卤化烷烃的卤化X2光照光照自由基取代自由基取代芳烃的卤化芳烃的卤化X2路易斯酸路易斯酸 FeX3亲电取代（加成消除）亲电取代（加成消除）烯丙位烯丙位苯甲位的卤代苯甲位的卤代NBS或或X2+光照光照自由基取代自由基取代醇的卤化醇的卤化SOCl2 PCl5 PCl3 PBr3 HX(HIHBrHCl)X-醛、酮、酸的醛、酮、酸的-H卤化卤化X2PX3烯醇化烯醇化 加成加成羧酸羟基的卤化羧酸羟基的卤化卤代烃中卤素的交换卤代烃中卤素的交
13、换醇能用醇能用HX取代，取代，羧酸不行羧酸不行SOCl2 PCl5 PCl3亲核取代亲核取代汉斯狄克法汉斯狄克法、克利斯脱羧法、柯珀脱羧、克利斯脱羧法、柯珀脱羧法法、柯齐反应、柯齐反应烯烃、炔烃的加成烯烃、炔烃的加成X2，HX，HOX亲电加成亲电加成自由基反应自由基反应羧酸的脱羧卤化羧酸的脱羧卤化各类卤化反应的归纳总结各类卤化反应的归纳总结四四 酸酐的制备酸酐的制备1.混合酸酐法（酰卤和羧酸盐的反应）混合酸酐法（酰卤和羧酸盐的反应）2.羧酸的脱水（甲酸除外）羧酸的脱水（甲酸除外）ORCCl +RCOOH +OORCOCR +NNH+Cl-OCH3CClOOCH3COCH3 +NaClOCH3C
14、ONa +THF0oCCOOH(CH3CO)2OC)2OO+CH3COOH（4.乙酸酐的特殊制法乙酸酐的特殊制法OCH3COHOCH3CCH3OOCH3COCCH3OCH2=COCCH3HOCH2=C=OCH3COO-H700-800oC700-740oCAlPO4乙烯酮乙烯酮互变异构互变异构3.芳烃的氧化芳烃的氧化CH3CH3OOOV2O5400oC+3 O2（空气）（空气）五五 羧酸的制备羧酸的制备1.氧化法（参见羧酸一章）氧化法（参见羧酸一章）2.金属有机化合物与二氧化碳的反应金属有机化合物与二氧化碳的反应（参见羧酸一章）（参见羧酸一章）OCH3CClOOCH3COCCH3OOCH3CO
15、C2H5 +H2OCH3COH +C2H5OHOCH3CNH2CH3C NHClOCH3COHNH3NH3室温室温加热加热长时间回流长时间回流请考虑：请考虑：反应是否需要催化剂？需要什么催化剂？为什么？反应是否需要催化剂？需要什么催化剂？为什么？（1）水解反应的一般情况水解反应的一般情况3.羧酸衍生物的水解反应羧酸衍生物的水解反应OCH3CNH2HNO2OCH3C N N+H2OOCH3-C-OH2 +N2+-H+CH3COOHO(CH3)3CCOHO(CH3)3CCNH2 +HNO2H2SO4，H2O35oC亚硝酸在酰胺制酸中的作用亚硝酸在酰胺制酸中的作用如果酰胺的空间位阻大，较难水解，可用
16、亚硝酸处理，反应可如果酰胺的空间位阻大，较难水解，可用亚硝酸处理，反应可在室温下完成。在室温下完成。重氮化合物重氮化合物（2）酯的水解反应酯的水解反应*1.碱性水解（又称皂化反应）碱性水解（又称皂化反应）OOC2H5CO18C2H5 +H2OCH3CONa +C2H5O18HNaOH同位素跟踪结果表明：同位素跟踪结果表明：碱性水解时，发生酰氧键断裂。碱性水解时，发生酰氧键断裂。OORCOR +-OHRCOH +-ORR-C-OROHO-四面体中间体四面体中间体是负离子是负离子反应机理反应机理慢慢快快RCO-ONa+RCONaOROH+碱性水解的讨论碱性水解的讨论1.碱性水解速率与碱性水解速率与
17、-OH成正比。成正比。2.羰基活性越大，羰基活性越大，-C空阻空阻越小，越小，酯基空阻酯基空阻越小，越小，反应速率越快。反应速率越快。CH3COOCMe3 Me3CCOOEt CH3COOEt ClCH2COOEtV相对相对 0.002 0.01 1 2963.形成的四面体中间体负离子的能量越低，反应速度越形成的四面体中间体负离子的能量越低，反应速度越快。（能分散负电荷的取代基对反应是有利的）快。（能分散负电荷的取代基对反应是有利的）4.酯的碱性水解是不可逆的。酯的碱性水解是不可逆的。5.碱的用量要超过催化量碱的用量要超过催化量。6.反应速率：反应速率：1oROH 2oROH 3oROH*2.
18、酸性水解酸性水解同位素跟踪结果表明：酸性水解时，也发生酰氧键断裂。同位素跟踪结果表明：酸性水解时，也发生酰氧键断裂。反应机理反应机理-ROH+R-C-OR+R-C-ORR-C-OR-H+OHHOH2OOH+OHRCORH+RCOH+OHOHOH2RCOHORCOROH四面体中间体是正离子四面体中间体是正离子H+CH3COH +C2H5O18HOCH3CO18C2H5 +H2OO1.酸在反应中的作用有二：酸在反应中的作用有二：活化羧基活化羧基 使使OH、OR形成形成 盐而更易离去。盐而更易离去。2 在酯在酯（RCOOR）中，）中，R有吸电子基团虽能活化有吸电子基团虽能活化 羧羰基，但会使关键中间
19、体正离子能量升高，羧羰基，但会使关键中间体正离子能量升高，R 为给电子基团亦有两种相反的作用，故表现不出为给电子基团亦有两种相反的作用，故表现不出 明显的影响。明显的影响。酸性水解的讨论酸性水解的讨论金金 羊羊3.酯的酸性水解和酯化反应互为逆反应，平衡的酯的酸性水解和酯化反应互为逆反应，平衡的 移动取决于反应的条件。体系中有大量水存在，移动取决于反应的条件。体系中有大量水存在，发生酯的水解。若有大量醇存在，并采取去水发生酯的水解。若有大量醇存在，并采取去水 措施，则有利于酯化反应。措施，则有利于酯化反应。4.在在RCOOR1中，中，R对速率的影响是：对速率的影响是：一级一级 二级二级 三级三级
20、 R1对速率的影响是：对速率的影响是：三级三级 一级一级 二级二级CH3COOR1在盐酸中，于在盐酸中，于25OC时水解的相对速率时水解的相对速率v的的实验数据如下：实验数据如下：R1：CH3 C2H5 CH(CH3)2 C(CH3)3 v：1 0.97 0.53 1.15(机理不同机理不同)*3 酯的酸性水解和碱性水解的比较酯的酸性水解和碱性水解的比较 不同点不同点 1 催化剂用量不同。碱大于催化剂用量不同。碱大于1 mol，酸只需要催化量。，酸只需要催化量。2 碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。3 吸电子取代剂对碱性催化有利。对酸性催化没有
21、明显的影响。吸电子取代剂对碱性催化有利。对酸性催化没有明显的影响。4 碱性催化：碱性催化：1oROH 2oROH 3oROH 酸性催化：酸性催化：3oROH 1oROH 2oROH相同点相同点 1 都是经过加成消除机理进行的，增大空阻，对反应不利。都是经过加成消除机理进行的，增大空阻，对反应不利。2 都发生酰氧键断裂都发生酰氧键断裂3oROH的水解只能用新的机理来解释。的水解只能用新的机理来解释。*4 3o醇酯的酸性水解历程醇酯的酸性水解历程通过同位素跟踪可以证明上述反应机制通过同位素跟踪可以证明上述反应机制反应式反应式反反 应应 机机 理理CH3CO18OC(CH3)3H+CH3CO18OH
22、C(CH3)3CH3C+O18C(CH3)3OHSN1CH3CO18OH +(CH3)3C+H2O(CH3)C3COH2+(CH3)3COH +H+关键关键中间中间体体A 制备羧酸和醇制备羧酸和醇B 测定酯的结构测定酯的结构*5 酯水解的应用酯水解的应用CHOOCRCH2OOCRCH2OOCRNaOHH+CHOH RCOOHCH2OH RCOOHCH2OH RCOOH+六六 酯的制备酯的制备1.酯化反应酯化反应2.羧酸盐羧酸盐+卤代烷卤代烷3.羧酸羧酸+重氮甲烷重氮甲烷参见羧酸一章参见羧酸一章4.羧酸衍生物的醇解反应羧酸衍生物的醇解反应 4.羧酸衍生物的醇解反应羧酸衍生物的醇解反应OCH3CC
23、l +ROHOCH3C-OR +HClOCH3COHOOCH3COCCH3OCH3C-OR+ROH+OCH3COC2H5 +ROHOCH3C-OR+C2H5OHOCH3CNH2 +ROHOCH3C-OR+NH3CH3C NOCH3C-OR+ROH+NH4酯交换酯交换酸催化为主酸催化为主酸催化酸催化催化剂催化剂催化剂催化剂催化剂催化剂催化剂催化剂催化剂催化剂*酯交换的讨论：酯交换的讨论：（1）酯交换用酸（）酯交换用酸（HCl,H2SO4,对甲苯磺酸）和碱对甲苯磺酸）和碱 （RONa）等催化均可。）等催化均可。（2）3oROH的酯交换比较困难（因空阻太大）。的酯交换比较困难（因空阻太大）。（3）常
24、应用于一个低沸点醇的酯转化为高沸点醇的）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，可移动酯，反应过程中将低沸点醇不断蒸出，可移动 平平 衡。衡。*RCN醇解的反应机制醇解的反应机制+R C OR+R C OR+ROH+NH3OHNH2OH2-H+NH2RC-ORHRC NHNHH2ORC-ORRC NH+HORCOR +NH3ORCORRC=NHH+H+亚胺酯的盐，无水条亚胺酯的盐，无水条件下能得到。件下能得到。反反 应应 实实 例例实例二：实例二：实例一：实例一：COOEtCH2OHH+OO+EtOH将乙醇不将乙醇不断蒸出。断蒸出。OH3CO+CH3CH2C
25、H2OH CH3CH2CH2O-CH3CH(OH)CH2CH2COOCH2CH2CH3实例四：实例四：ClCH2COONaClCH2COOHNCCH2COONaC2H5OOCCH2COOC2H5Na2CO3H2O低温低温NaCNC2H5OHH2SO4ClCH2COOHH2SO4C2H5OHClCH2COOC2H5NaCNNCCH2COOC2H5丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯氰乙酸乙酯氰乙酸乙酯实例三实例三:实例五：实例五：CH3COCOCH3OO+CH3OH+CH3COCH3OCOCH3OHOCH3O-七七 酰胺的酸碱性和制备酰胺的酸碱性和制备1.酰胺的酸碱性酰胺的酸碱性 CH3CH3 CH2=CH
26、2 NH3 CH CH C2H5OH H2OpKa 50 40 34-35 25 16 15.7OCH3CNH2SO2NH2NHOONHOOpka 10 9.62 8.315.1中性中性弱酸性弱酸性碱性碱性Br2KOH+H2OHBr +丁二酰亚胺丁二酰亚胺N-溴代丁二溴代丁二酰亚胺酰亚胺(NBS)丁二酰亚胺丁二酰亚胺的钾盐的钾盐酸碱反应酸碱反应取代反应取代反应NBrOON-K+OO(1)羧酸铵盐的失水羧酸铵盐的失水(2)腈的水解腈的水解羧酸羧酸NH3铵盐铵盐酰胺酰胺100o200oC -H2OH2O 40o50oC -H2O腈腈H2O 2.酰胺的制备酰胺的制备eg 3.CH3COOH +NH3
27、CH3COO-NH4+OCH3CNH2+H2OCH2CN35%HCl4050 oCCH2CNH2Oeg 1.eg 2.CH3CN+H2O26 N NaOH,C2H5OH4050 oC,4小时小时 +O2CH3CNH2O100 oC5.羧酸衍生物的氨（胺）解（碱催化）羧酸衍生物的氨（胺）解（碱催化）(1)反应只能碱催化，不能酸催化。反应只能碱催化，不能酸催化。(2)不溶于水的酰卤可用不溶于水的酰卤可用NaOH水溶液催化，溶于水水溶液催化，溶于水 的酰卤须用有机碱催化。的酰卤须用有机碱催化。(3)3o胺不能发生酰基化反应。胺不能发生酰基化反应。CH3CW +NH3 CH3CNH2 +HWOOCH3
28、CCl +(C2H5)3N CH3CN(C2H5)3Cl-OO+H2OROHCH3COH +(C2H5)3N HCl OCH3COR +(C2H5)3N HCl O(4)酰胺交换注意平衡移动酰胺交换注意平衡移动CH3CNH2 +CH3NH2 HCl CH3CNHCH3 NH4Cl OO+NH3 +HCl请写出酸酐氨解请写出酸酐氨解的反应机理。的反应机理。(5)酸酐氨解的应用酸酐氨解的应用八八 腈的制备腈的制备1 用卤代烃和氢氰酸盐制备用卤代烃和氢氰酸盐制备(参见卤代烃）参见卤代烃）2 酰胺失水酰胺失水(参见酰胺的制备）参见酰胺的制备）一一 羧酸衍生物羧酸衍生物与有机金属化合物的反应与有机金属化
29、合物的反应 二二 羧酸衍生物的羧酸衍生物的还原反应还原反应 三三 酰卤酰卤-氢的卤化氢的卤化 四四 瑞佛马斯基反应瑞佛马斯基反应 五五 酯的热裂酯的热裂 六六 酯缩合反应酯缩合反应 七七 酯的酰基化反应酯的酰基化反应 八八 酯的烷基化反应酯的烷基化反应第四节第四节 羧酸衍生物的其它反应羧酸衍生物的其它反应一一 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应羧酸衍生物与有机金属化合物的反应R1MgXR1LiR12CuLiR2CdRCOOHRCOOMgRRC=ORCOXRR12C-OHRRC=ORRC=ORRC=ORRC=ORRC=ORR12C-OH(RCO)2ORCHO1oROH2oROH3oROHR2C=O
30、RCOOR”RCNRCONH2同左同左同左（慢）同左（慢）同左（慢）同左（慢）同左同左同左（慢）同左（慢）同左（慢）同左（慢）2oROH3oROH同左同左同左同左羰基化合物与有机金属化合物的反应归纳羰基化合物与有机金属化合物的反应归纳CH3OMgX+OOOH2OCH3OCOCH2CH2COOH位阻较大时位阻较大时I(CH2)10CClOI(CH2)10CCH3O(CH3)2CuLiEt2O,-78oC91%eg 3:88%eg 2:C2H5OC(CH2)8CClO(C2H5)2CdOC6H6C2H5OC(CH2)8COC2H5OO二二 羧酸衍生物的还原反应羧酸衍生物的还原反应1.一般还原反应的
31、归纳：一般还原反应的归纳：（1）各类化合物还原反应的总结）各类化合物还原反应的总结2.特特 殊殊 还还 原原 法法（1 1）酯的单分子还原：鲍维特）酯的单分子还原：鲍维特-勃朗克还原勃朗克还原 1 1 定义：用金属钠和定义：用金属钠和无水乙醇无水乙醇将酯还原成一级将酯还原成一级醇的反应称为鲍维特醇的反应称为鲍维特-勃朗克还原。此法双键不勃朗克还原。此法双键不受影响。受影响。RCOOR1RCH2OH +R1OHNa-无水乙醇无水乙醇2 2 酯单分子还原的反应机理酯单分子还原的反应机理RCORONaCO-Na+RORNaCHO-Na+RORC-Na+ORORROHCHORORRCHO+RO-NaR
32、OHRCH2OH自由基负离子（2 2）酯的双分子还原：酮醇反应（偶姻反应）酯的双分子还原：酮醇反应（偶姻反应）Na惰性溶剂惰性溶剂R-C-ONaR-C-ONaH2O 1 1 定义：在定义：在惰性溶剂惰性溶剂中，用金属钠将脂肪酸中，用金属钠将脂肪酸酯还原成酯还原成-羟基酮的反应称为酮醇反应。羟基酮的反应称为酮醇反应。R-CH-OHR-C=ORCOORRCOORORCORORCOR+2NaO-R-C-ORO-R-C-ORR-C=OR-C=O2NaO-R-C-ORO-R-C-OR-2RO-R-C-O-R-C-O-R-C-O-R-C-O-R-C-OHR-C-OHR-C=OR-CH-OHH2O偶联偶联偶
33、合偶合互变异构互变异构2 2 酯双分子还原的反应机理酯双分子还原的反应机理3.3.酯双分子还原反应的应用酯双分子还原反应的应用A 制备制备-羟基酮羟基酮 B 制备制备-羟基环酮羟基环酮(CH2)nCOORCOORp-CH3-C6H4-CH3C-ONaC-ONa(CH2)nC-OHC=O(CH2)nH2OC 制备制备索烃索烃C32H64C32H64COORCOORHOHO(CH2)32H64C32COORCOORH2CCH2H64C32三三 酰卤酰卤-氢的卤化氢的卤化请完成下列转换请完成下列转换CH2CHCOOC2H5CH2CH2COOC2H5BrCH2CHCOOC2H5CH2CH2COOC2H
34、5BrCH2CHCOClCH2CH2COOC2H5BrCH2CH2COClCH2CH2COOC2H5CH2CH2COOHCH2CH2COOC2H5CH2CH2COOHCH2CH2COOHKMnO4(CH3CO)2OC2H5OHSOCl2C2H5OHBr2OOCH2CH2CH2CH2O五五 酯的热解（裂）酯的热解（裂）酯在酯在400500的高温进行热裂，产生烯和的高温进行热裂，产生烯和相应羧酸的反应相应羧酸的反应 称为酯的热解。称为酯的热解。CH3COO-CH2CH2-HCH3COOH +CH2=CH2400-500oC（1）定义：）定义：1 酯的热解酯的热解1 消除反应是通过一个六中心过渡态完
35、成的。消除反应是通过一个六中心过渡态完成的。C=CCCHOCOCCHOCOCH3COOH +六中心过渡态六中心过渡态2 反应机理说明：消除时，与反应机理说明：消除时，与-C相连的酰氧键和与相连的酰氧键和与-C相连的相连的H处在同一平面上，发生顺式消除。处在同一平面上，发生顺式消除。（2）反应机理：反应机理：eg 1.C6H5-CH-CH2C6H5OCCH3OC=CHHC6H5C6H5C=CHHC6H5C6H5顺式消除顺式消除顺式消除顺式消除500oC500oCC CCCH3OOHHHC6H5C6H5C CCCH3OOHHHC6H5C6H5主要主要产物产物C CCCH3OOHHHC6H5C6H5
36、C CCCH3OOHHHC6H5C6H5全重叠式全重叠式部分重叠式部分重叠式3 部分重叠式构象比全重叠式构象稳定部分重叠式构象比全重叠式构象稳定，因此以部分重叠，因此以部分重叠式构象进行顺式消除而得到的反型产物占多数。式构象进行顺式消除而得到的反型产物占多数。OCCH3CH3-CH-CH2CH2CH3OCH2=CHCH2CH2CH3 +CH3CH=CHCH2CH3eg 2.500 oC 4 当当-C两侧都有两侧都有-H时，以空阻小，酸性大的时，以空阻小，酸性大的-H被消除被消除为主要产物为主要产物.主要产物主要产物以以 为起始原料，制备为起始原料，制备 和和 eg 3.CH2OHCH2CH2+
37、CH2OCCH3OCH2OHCH3COClCH2-H+500oCH+重排重排+CH3COOH环外双键环外双键环内双键环内双键eg 4.以以CH3CH2CH2CH2OH为原料合成为原料合成CH3CH2CH=CH2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH=CHCH3CH3CH2CH=CH2HOAcCH3COOCH2CH2CH2CH3500oC 100%末端烯烃末端烯烃H+1.1.克莱森缩合反应克莱森缩合反应 （1 1）定义：具有）定义：具有-活泼氢的酯，在碱的作用活泼氢的酯，在碱的作用下下,两分子酯相互作用，生成两分子酯相互作用，生成-羰基酯羰基酯,同时同时失去失去一分子醇一分子醇的反应。的反应。六
38、六 酯缩合反应酯缩合反应（2 2）反应机理）反应机理C2H5OHCH3COONaCH3COOHOOCH3CCH2COC2H5+Na+OOCH3CCHCOC2H5C2H5ONaC2H5O-OCH3COC2H5OC2H5O-CH2COC2H5C2H5ONaOCH3CCH2COC2H5OOOCH3COC2H5OCH3CCH2COC2H5-+（3 3）在强碱作用下的酯缩合反应）在强碱作用下的酯缩合反应只有一个只有一个-H-H，必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。，必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。在强碱作用下酯缩合的反应机制在强碱作用下酯缩合的反应机制Ph3C-Na+(CH3)2CHC-C-CO2C
39、2H5O CH3CH3(CH3)2CHCO2C2H5Ph3C-(CH3)2CCO2C2H5-(CH3)2CHCOC2H5O(CH3)2CHC-C-CO2C2H5O-CH3CH3C2H5O-C2H5O-(CH3)2C-C-C-CO2C2H5O CH3CH3-+Ph3CHH2O(CH3)2CHC-C-CO2C2H5O CH3CH32.2.混合酯缩合混合酯缩合（1 1）甲酸酯）甲酸酯HCOOC2H5+H CH2COC2H5OEtONaHCOCH2COOC2H5H2O-3H2OCOOC2H5H5C2OOCCOOC2H5醛基醛基OHOH+HCOEtOO-HHCO2ROHOHCHOOHOHCH2OHRO-
40、NaH0-25oCH2ONaBH4C2H5OH 25oC 1.甲酸酯中含有醛基、催化剂碱性不能太强，产率不高甲酸酯中含有醛基、催化剂碱性不能太强，产率不高.2.是在分子中引入甲酰基的好方法是在分子中引入甲酰基的好方法.3.如果用一个内酯和甲酸酯缩合，不能用如果用一个内酯和甲酸酯缩合，不能用RO-做催化剂，做催化剂，否则会发生酯否则会发生酯 交换而开环交换而开环.讨讨 论论1.一个酯羰基的诱导效应，增加了另一个酯羰基的活性，一个酯羰基的诱导效应，增加了另一个酯羰基的活性，反应顺利，产率好。反应顺利，产率好。2.羰基活性好，所以催化剂的碱性不用太强。羰基活性好，所以催化剂的碱性不用太强。3.在合成
41、上用来制备在合成上用来制备 丙二酸酯或丙二酸酯或-取代的丙二酸酯。取代的丙二酸酯。-羰基酸。羰基酸。（2 2）草酸酯）草酸酯丙二酸酯丙二酸酯-羰基酸羰基酸+H CH2COC2H5OEtONaH2OCOOC2H5COH5C2OCOCH2COC2H5OCOH5C2OHO-H+COCH2COOHCOHOCOCH3COHO175 oCCOCH2COC2H5OH5C2O1.羰基活性差，选用强一些碱作催化剂。羰基活性差，选用强一些碱作催化剂。2.在合成上用来制备丙二酸酯或在合成上用来制备丙二酸酯或-取代的丙二酸酯。取代的丙二酸酯。(3)(3)碳酸酯碳酸酯H5C2OCOOC2H5+H CH2COC2H5OE
42、tONaH5C2OCOCH2COC2H5OH2O1.羰基活性差，选用强碱作催化剂。羰基活性差，选用强碱作催化剂。2.在合成上，主要用于在在合成上，主要用于在-C上引入苯甲酰基。上引入苯甲酰基。(4)(4)苯甲酸苯甲酸酯酯COOC2H5+H CH2COC2H5OEtONaCOCH2COC2H5OH2O（5 5）实）实 例例 剖剖 析析eg 1.选用合适原料制备选用合适原料制备eg 2.选用合适的原料制备选用合适的原料制备合成二：合成二：HCOOEt +C6H5CH2COOEtEtONa70%C6H5CHCOOEtCHOC6H5CHCOOEtCHOC6H5CHCOOEtCOOEt合成一：合成一：C
43、6H5CHCOOEtCCOOEtOEtOOC-COOEt +C6H5CH2COOEtEtONa-CO175oCC6H5CHCOOEtCOOEt+C6H5CH2COOEtEtONaC6H5CHCOOEtCOOEtOC2H5O-C-OC2H5合成：合成：eg 3.选用合适的原料合成选用合适的原料合成OHO2C-CH2CH2CCOOH逆合成分析逆合成分析OHO2C-CH2CH2CCOOHOHO2C-CH2CH-CCOOHCOOHCOOEtEtO2C-CH2EtO2C-CH2COOEt+EtO2C-CH-CCOOEtEtO2C-CH2O-CO2EtO-H+H+OH-HO2C-CH-CCOOHHO2C-
44、CH2OHO2C-CH2CH2-CCOOHO4 4 狄狄 克克 曼曼 酯酯 缩缩 合合 反反 应应 二元酸酯若分子中的酯基被二元酸酯若分子中的酯基被四四个以上的碳原子隔开时，个以上的碳原子隔开时，就发生分子中的酯缩合反应，形成就发生分子中的酯缩合反应，形成五员环或更大环的酯五员环或更大环的酯，这，这种环化酯缩合反应称为狄克曼酯缩合。种环化酯缩合反应称为狄克曼酯缩合。实例实例 1CO2C2H5C6H5CH3CH2CH2CO2C2H5Na,C2H5OH(少量)CH2CH2CO2C2H5O实例实例 2 2实例实例 3 3理论上应有两种产物，但两个反应是可逆的，因此最后产物是受理论上应有两种产物，但两
45、个反应是可逆的，因此最后产物是受热力学控制的，得到的总是最稳定的烯醇负离子。热力学控制的，得到的总是最稳定的烯醇负离子。反应机理反应机理C2H5OHCH3COONaCH3COOHOOCH3CCH2COC2H5+Na+OOCH3CCHCOC2H5C2H5ONaC2H5O-OCH3COC2H5OC2H5O-CH2COC2H5C2H5ONaOCH3CCH2COC2H5OOOCH3COC2H5OCH3CCH2COC2H5-+实例实例 4 4实例实例 5 5发生分子内酮酯缩合时发生分子内酮酯缩合时,总是倾向于形成总是倾向于形成五元环、六元环。五元环、六元环。七七 酯的酰基化反应酯的酰基化反应反应在无质子
46、反应在无质子溶剂中进行。溶剂中进行。一元酸酯在一元酸酯在强碱强碱作用下，可与作用下，可与酰氯酰氯或或酸酐酸酐进行反应，而进行反应，而在在-C-C上引入酰基，这称为酯的酰基化反应。上引入酰基，这称为酯的酰基化反应。(CH3)2CHCOOC2H5(CH3)2CCOOC2H5Ph3C-Na+(C2H5)2ONa+(CH3CO)2O(C2H5)2OC6H5COClC6H5C-CCOOC2H5O CH3CH3CH3C-CCOOC2H5 +CH3COONaO CH3CH3(C2H5)2O 一元酸酯在强碱作用下，与卤代烷发生反应，一元酸酯在强碱作用下，与卤代烷发生反应，在在-C-C上引入烷基，这称为烷基化反
47、应。上引入烷基，这称为烷基化反应。八八 酯的烷基化反应酯的烷基化反应CH3COC(CH3)3ONCH(CH3)2LiTHF-78oCCH2=CO-Li+OC(CH3)3RXRCH2COC(CH3)3O反应在无质子溶剂中进行。反应在无质子溶剂中进行。第五节第五节 -二羰基化合物的特性及应用二羰基化合物的特性及应用一一-二羰基化合物的酸性及判别二羰基化合物的酸性及判别二二-二羰基化合物的烷基化、酰基化二羰基化合物的烷基化、酰基化三三-二羰基化合物的酮式分解和酸式分解二羰基化合物的酮式分解和酸式分解四四 -二羰基化合物在合成中的应用实例二羰基化合物在合成中的应用实例一一-二羰基化合物的酸性及判别二羰
48、基化合物的酸性及判别化合物化合物 pKa 烯醇式含量烯醇式含量CH3COCH3 20 1.510-4(痕量痕量)H2O 16ROH 15EtO2CCH2CO2Et 13.3 7.710-3NCCH2CO2Et 9 2.510-1CH3COCH2CO2Et 10.3 7.3(纯液态纯液态)，气态，气态46.1%,水水0.4%CH3COCH2COCH3 9 76.5C6H5COCH2COCH3 99 100*表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。OCHO碳负离子可以写出三个共振式碳负离子可以写出三个共振式 (1)(2)(3)CH3CCH2COC
49、2H5OO+NaOHC2H5OHCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3CCHCOC2H5OOCH3CCH=COC2H5OO-Na+酮式（酮式（92.5%）41oC/2.66barmp-39oC烯醇式（烯醇式（7.5%）32oC/2.66barCH3CHOHOOC2H5在极强碱的作用下，可以形成很不稳定的双负离子在极强碱的作用下，可以形成很不稳定的双负离子二二-二羰基化合物的烷基化、酰基化二羰基化合物的烷基化、酰基化1 乙酰乙酸乙酯的乙酰乙酸乙酯的-烷基化、烷基化、-酰基化酰基化2 乙酰乙酸乙酯的乙酰乙酸乙酯的-烷基化、烷基化、-酰基化酰基化3 -二酮的二酮的-烷基化、烷基化、-酰基化酰基化1
50、 乙酰乙酸乙酯的乙酰乙酸乙酯的-烷基化、烷基化、-酰基化酰基化CH3C-CH-COC2H5OOCOCH3CH3CCHCOC2H5OOCH3CCHCOC2H5OOCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3COCCH3O OCH3COOC2H5C2H5ONa-C2H5OHNa+CH3INaH-HNa+CH3COClCH3CCH2COC2H5OOCH3C-CH-COC2H5OOCH3 -二羰基化合物的二羰基化合物的Na盐在非质子溶剂中不溶，为了改善盐盐在非质子溶剂中不溶，为了改善盐的溶解性能，用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐。的溶解性能，用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐。
