1、第十章第十章 羧酸及羧酸及其衍生物其衍生物如：酰卤、酸酐、酯、酰胺等。羧酸是一类与制药关系十分密切的重要有机酸，有的药物就是羧酸或其衍生物。(CH3)2CHCH2CHCOOHCH3COOHOCCH3O布洛芬（抗炎镇痛药）布洛芬（抗炎镇痛药）阿司匹林（解热镇痛药）阿司匹林（解热镇痛药）羧酸:R-COOH羧酸衍生物：RCO-L （可看作羧基中的羟基被其他原子 或基团取代)第一节羧酸第一节羧酸第二节羧酸衍生物第二节羧酸衍生物 一、羧酸的结构、分类和命名一、羧酸的结构、分类和命名 1 1羧酸的结构羧酸的结构 官能团:羧基（COOH）羧基碳原子为sp2杂化,羧基中含处在同一平面的3个键;羧基碳p轨道与羰
2、基氧原子的p轨道平行相互重叠形成一个键;羟基氧原子上的未共用电子对与羰基上的键形成p-共轭，使羟基氧上的电子云密度降低，羰基碳原子上的电子云密度增高。第一节第一节 羧羧 酸酸 羧基中p共轭体系的存在，使得羧基不是羰基和羟基的简单加合，而是两者相互影响的统一体。(1)(1)根据烃基结构分类根据烃基结构分类:羧酸脂肪族羧酸 脂环族羧酸 芳香族羧酸 饱和羧酸 不饱和羧酸 CH3CH2CH2COOHH2CCHCOOHCOOHCH3COOH 2 2羧酸的分类羧酸的分类 (2)(2)根据羧基数目分类根据羧基数目分类:羧酸一元酸二元酸多元酸COOHHOOCCOOHHOOCCH2CCH2COOHOHCOOH
3、3 3羧酸的命名羧酸的命名 俗名俗名 化合物 甲酸 乙酸 丁酸 苯甲酸 俗称 蚁酸 醋酸 酪酸 安息香酸 系统命名法系统命名法 选主链：选择含有羧基的最长碳链作主链。编号：从羧基中的碳原子开始给主链上的碳原子编号。注意事项：若分子中含有重键，则选含有羧基和重键的最长碳链为主链，根据主链上碳原子的数目称“某酸”或“某烯（炔）酸”。CH3CHCOOHCHCH3CH3CH3CHCHCOOH 2,3 2,3二甲基丁酸二甲基丁酸 22丁烯酸丁烯酸 CHCHCOOHOHCOOH33苯基丙烯酸（肉桂酸）苯基丙烯酸（肉桂酸）邻羟基苯甲酸（水杨酸）邻羟基苯甲酸（水杨酸）芳酸和脂环酸，可把芳环和脂环作为取代基来命
4、名。二元羧酸命名时，选择包含两个羧基的最二元羧酸命名时，选择包含两个羧基的最长碳链为主链，根据主链碳原子的数目称为长碳链为主链，根据主链碳原子的数目称为“某二酸某二酸”。HOOC(CH2)4COOHCHCOOHCHCOOHCOOHCOOH己二酸己二酸 顺丁烯二酸顺丁烯二酸 邻苯二甲酸邻苯二甲酸 二、羧酸的制法二、羧酸的制法KMnO4CO2H+RCH CH2+RCOOHH2O+1 1氧化法氧化法 烃的氧化烃的氧化 RCH2CH2R+120RCOOHRCOOHH2OO2+Cat.RKMnO4H+COOH 伯醇或醛的氧化伯醇或醛的氧化 CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2COOHCH3CH
5、2CH2CHOKMnO4H2SO4KMnO4H2SO4Ag2O，Na O H，O234 36，2.5hCHCHOCHOOCHCOONaCHCH2CN70%H2SO4130，2hCH2COOH苯乙腈 苯乙酸2.2.腈的水解腈的水解 RCNH O，H+RCOOH2 3 3由格氏试剂制备由格氏试剂制备RCOOHH2ORC OMgClOCO2+RMgClC2H5OC2H5 三、羧酸的物理性质三、羧酸的物理性质 常温时，C1 C3是有刺激性气味的无色透明液体，C4 C9是具有腐败气味的油状液体，C10以上的直链一元酸是无臭无味的白色蜡状固体。脂肪族二元酸和芳香族羧酸都是白色晶体。羧酸的沸点比相对分子质量
6、相近的醇高。例如：甲酸 乙醇 沸点 100.5 78.5。原因：羧酸分子间可以形成两个氢键而缔合成较稳定的二聚体。R CHOOHOORC二聚体：二聚体：四、羧酸的化学性质四、羧酸的化学性质HHOOCCHR羧 基 中 氢 原 子 的 酸 性羟 基 被 取 代 的 反 应脱 羧 和 羰 基 的 还 原 反 应H的 取 代 反 应羧酸分子中易发生化学反应的主要部位如下图：RCOOH NaOHNa2CO3NaHCO3RCOONaH2OCO2CO2H2OH2O（一）酸性（一）酸性 生成的盐为强碱弱酸盐，遇强酸则得到原羧酸。RCOONa+HClRCOOH+NaCl应用应用：醇、酚、酸的鉴别与分离醇、酚、酸
7、的鉴别与分离提示：酸NaOH溶NaHCO3酚醇溶溶不溶不溶不溶 烃基结构对羧酸酸性的影响烃基结构对羧酸酸性的影响HCOOHCH3COOHCH3CH2COOH pKa3.77 4.76 4.88 原因：原因：诱导效应的影响诱导效应的影响。烷基有供电子效应，增加 COOH中O原子的电子云密度，H原子不易离解而使酸性减弱。（二）羧酸衍生物的生成（二）羧酸衍生物的生成1 1、酰卤的生成、酰卤的生成 3R COOHPCl33R COCl+H3PO3PCl5R COCl+POCl3R COOH+HClSOCl2RCOCl+SO2RCOOH+HCl 三种方法中第三种方法的产物纯、易分离，因而产率高。是一种合
8、成酰卤的好方法。2 2、酸酐的生成酸酐的生成 常见脱水剂：五氧化二磷、乙酐等+H2ORCOO HP2O5RCOOHO CORCOROOCOC(CH3CO)2OHOH+OCOOCH2O+CH2COOHCH2COOH300CH2CCH2COOO+H2O 一元酸酐一元酸酐 二元酸酐二元酸酐OOCOC(CH3CO)2OHOH+OCOOCH2O+3 3、酯的生成酯的生成 （酯化反应）（酯化反应）+HORH+RCOOHRCOOR+H2O 4 4、酰胺的生成、酰胺的生成 RCOOH+NH3RCOONH4RCONH2+H2O+CH3COOHNH2OHOH-H2OCH3CONH对羟基乙酰苯胺（“扑热息痛”）此方
9、法制备了四种羧酸衍生物：酰卤、酸酐、酯、酰胺。（三）脱羧反应（三）脱羧反应CH3COONa+NaOHCH4 +Na2CO3CaO1 1、羧酸盐脱羧、羧酸盐脱羧2 2、-碳原子上连有吸电子基的羧酸，受热易脱羧碳原子上连有吸电子基的羧酸，受热易脱羧 +CO2Cl3CCOOHCHCl3CH3COCH2COOHCH3COCH3+CO2原因：羧基的吸电子作用，使-氢原子比较活泼。反应条件：红磷、碘或硫等。（四）（四）-氢原子的卤代反应氢原子的卤代反应CH3COOHCl2PCl2PCH2COOHClCHCOOHClClCCOOHClClClCl2五、重要的羧酸五、重要的羧酸 1乙酸 乙酸俗称醋酸，是食醋的
10、主要成分，一般食醋中含乙酸6%8%。乙酸为无色具有刺激性气味的液体，沸点118，熔点16.6。当室温低于16.6时，无水乙酸很容易凝结成冰状固体，故常把无水乙酸称为冰醋酸。乙酸可与水、乙醇、乙醚混溶。2苯甲酸 苯甲酸存在于安息香胶及其他一些树脂中，故俗称安息香酸。是白色晶体，熔点121.7，受热易升华，微溶于热水、乙醇和乙醚中。第二节第二节 羧酸衍生物羧酸衍生物一、羧酸衍生物的分类和命名一、羧酸衍生物的分类和命名RCOL重要的羧酸衍生物有：酰卤、酸酐、酯和酰胺。羧酸衍生物在结构上的共同特点：都含有酰基（），酰基与其所连的基团都能形成P-共轭体系。RCXO1 1酰卤酰卤 CH2CHCClOCH3
11、CH2CClOCBrO 丙酰氯丙酰氯 丙烯酰氯丙烯酰氯苯甲酰溴苯甲酰溴通式：通式：（X=F、Cl、Br、I）RCXO命名命名:由相应的羧酸加“酐”字 CHCCHCOOOCCOOO乙酸酐（单纯酐）乙酸酐（单纯酐）乙丙酐（混酐）乙丙酐（混酐）顺丁烯二酸酐（内酐）顺丁烯二酸酐（内酐）邻苯二甲酸酐（内酐）邻苯二甲酸酐（内酐）2 2酸酐酸酐ROCOCOR通式通式:OCOCOCH3CH3OCOCOCH3CH2CH33 3酯酯通式通式:R COOR命名命名:根据形成它的酸和醇称为“某酸某酯某酸某酯”HCOO C H2C H3COOCH(CH3)2 甲酸乙酯甲酸乙酯 苯甲酸异丙酯苯甲酸异丙酯 4 4酰胺酰胺通
12、式：通式：RCNH2O命名命名:某酰胺 (与酰卤的命名相似)（1 1）非取代酰胺）非取代酰胺CH3NH2CONH2CO 乙酰胺乙酰胺 苯甲酰胺苯甲酰胺 CONHCH2CH3CH3 （2 2）取代酰胺）取代酰胺2R1CONRR3RCONH R12 把氮原子上所连的烃基作为取代基，写名称时用“N”表示其位次 通式通式：H CON(CH3)2 N N 乙基乙酰胺乙基乙酰胺 N N,N N 二甲基甲酰胺（简称二甲基甲酰胺（简称DMFDMF）二、羧酸衍生物的物理性质二、羧酸衍生物的物理性质 低级酰氯是具有刺激性气味的无色液体，高级酰氯为白色固体。酰氯的沸点比相应的羧酸低。酰氯不溶于水，易溶于有机溶剂，低
13、级酰氯遇水易分解。酰氯对黏膜有刺激性。三、羧酸衍生物的化学性质三、羧酸衍生物的化学性质反应活性强弱顺序是：RCOClROCOCORRCOORRCONH2RCOLH OHRCOOHHL通式：通式：酰氯最易水解，乙酰氯暴露在空气中，即吸湿分解。放出的氯化氢气体立即形成白雾。故酰氯须密封储存。1水解水解R COClROCOCORR COORR CONH2+OHHR COOHHClRCOOHROHNH3室温H+或OH-回流H+或OH-+2醇解醇解R COClROCOCORR COORR COORHClRCOOHROH+ORH H+或OH-RCOLOHRCOORRHL通式：通式：COCH3ClHO+Na
14、OHCOCH3O+NaCl+H2O 工业上常用此方法制取一些难以用羧酸酯化法得到的酯。例如：酯交换反应酯交换反应：酯与醇反应，生成另外的酯和醇。例如：COOCH3COOCH3HOCH2CH2OHZnAc22002+COOCH2CH2OHCOOCH2CH2OHCH3OH2+3氨解氨解 R COClROCOCORR COORR CONH2NH4ClRCOONH4ROH+NH3OR COLHRCNH2NH2HL通式：通式：酰胺与过量的胺作用可得到N取代酰胺。RCONH2+H HNRRCONHR+NH3 以上13的反应，也可称为酰基化反应。即：向其他分子中引入酰基的反应 酰基化剂：提供酰基的试剂（酰氯
15、、酸酐）4酯的还原反应酯的还原反应 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。CH3OHCH3(CH2)10COOCH3C2H5OHNaCH3(CH2)10CH2OH+月桂酸甲酯 月桂醇（十二醇）5.克来森酯缩合反应克来森酯缩合反应 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。ORCOCH2ORR CHOR-COC2H5ONa-H+RCH2ORCRCH2C CHOORORRCO-RO-RCH2CHORRCOCO 6.酰胺的
16、特性酰胺的特性 (1)酸碱性酸碱性 酰胺的碱性很弱，接近于中性。（原因：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，能与强碱的水溶液生成盐。COCONH+KOHCOCONK+H2O 邻苯二甲酰亚胺 邻苯二甲酰亚胺钾 脱水反应脱水反应 脱水剂：如 P2O5、PCl5、SOCl2、(CH3CO)2O 等。(CH3)2CH CONH2P2O5(CH3)2CH C N+H2O生成物：腈-水解得到酸；还原得到胺。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。CONH2RNaOH，Br2R NH2CH2CHCH3NH2CH2CHCH3NH2CONaOH，Br2 2甲基3苯基丙酰胺 苯异丙胺（安非他明）注意：此反应不适合取代酰胺。
