不饱和羧酸和取代羧酸

1、第十六章 不饱和羧酸和取代羧酸不饱和羧酸和取代羧酸 (Unsaturated carboxylic acid and Substituted carboxylic acid ) 一一. . 不饱和羧酸不饱和羧酸 二二. . 卤代酸卤代酸 三三. . 醇醇 酸酸 四四. . 酚酚 酸酸 五五. . 羰基酸羰基酸 六六. . 酮酸酯酮酸酯 七七. . 乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法 八八. . 碳酸衍生物碳酸衍生物 第十六章第十六章 不饱和羧酸和取代羧酸不饱和羧酸和取代羧酸 (Unsaturated carboxylic acid and Substituted carb

2、oxylic acid ) 不饱和羧酸和取代羧酸3 一一. 不饱和羧酸不饱和羧酸 (Unsaturated carboxylic acid ) 定义：羧酸分子中含有不饱和键（双键、叁键）的羧酸。定义：羧酸分子中含有不饱和键（双键、叁键）的羧酸。 不饱和羧酸不饱和羧酸 烯酸烯酸 炔酸炔酸 烯酸：烯酸：C6H5CHCHCO2H CC COOH C6H5 H H (E )3苯基丙烯酸苯基丙烯酸 （肉桂酸）（肉桂酸） CC COOH H C6H5 H (Z )3苯基丙烯酸苯基丙烯酸 （异肉桂酸）（异肉桂酸） 不饱和羧酸和取代羧酸4 (Z )9十八碳烯酸十八碳烯酸 （油酸）（油酸） CH3(CH2)7C

3、HCH(CH2)7COOH CC OH H H O CC OH O H H ( E )9十八碳烯酸十八碳烯酸 （反油酸）（反油酸） 不饱和羧酸和取代羧酸5 分类：分类： ,不饱和羧酸不饱和羧酸 CHCOH O CH CH2COH O CHCH n CH2COH O CHCH ,不饱和羧酸不饱和羧酸 不饱和羧酸和取代羧酸6 1. ,-不饱和羧酸的结构不饱和羧酸的结构 CHCOH O CH 共轭共轭 生成热生成热 单位：单位： kJmol 1 385.62.6387.7 3.8390.2 2.9394.8 2.9394.4 3.8 p共轭共轭 CH2 CH CH2 CO2Et C C H CH3

4、H CH2 CO2Et C C H3C H H CH2 CO2Et C C H Et H CO2Et C C Et H H CO2Et 不饱和羧酸和取代羧酸7 交叉共轭交叉共轭 Cross conjugated system C CC O O 不饱和羧酸和取代羧酸8 2. , - 不饱和羧酸的制备不饱和羧酸的制备 1). 腈的水解腈的水解 CH2CHCNCH2CHCOOH CH2CHCH2CN CH2CHCH2 COOH CH2CHCH3 CH2CHCH2Cl H2O H H2O H 不饱和羧酸和取代羧酸9 2). 格利雅试剂法格利雅试剂法 CH2CHCH2MgX CH2CHMgX CO2H2

5、O CH2CHCOOH CO2H2O CH2CHCH2 COOH 3). - 羟基酸脱水羟基酸脱水 CH3CHCOOH OH H2O CH2CHCOOH CH3CHCOOH Br CH3CH2COOH 不饱和羧酸和取代羧酸10 4). 佩金（佩金（Perkin）反应）反应 指芳香醛和酸酐在相应羧酸钠（或钾）盐存在下发生指芳香醛和酸酐在相应羧酸钠（或钾）盐存在下发生 的类似于羟醛缩合的反应，最终得到的类似于羟醛缩合的反应，最终得到, 不饱和不饱和 羧酸。羧酸。 C6H5CHO+ CH3COCCH3 OO CH3COONa C6H5CHCHCOOH 肉桂酸肉桂酸 C6H5CHO+(CH3CH2CO

6、)2O CH3CH2COONa 不饱和羧酸和取代羧酸11 C6H5CHCCOOH CH3 -甲基肉桂酸甲基肉桂酸 5). 诺文葛耳（诺文葛耳（Knoevenagel）反应）反应 指具有活泼亚甲基的化合物，在碱性试剂存在下和醛指具有活泼亚甲基的化合物，在碱性试剂存在下和醛 发生的加成发生的加成-消去反应。消去反应。 练习：以苯酚和必要的试剂合成下列化合物：练习：以苯酚和必要的试剂合成下列化合物： OOReimerTiemann Perkin 酯化反应酯化反应 不饱和羧酸和取代羧酸12 YYCH2 CO2C2H5 CN C O R NO2 YY、 、（可为可为 等等 ） 例：例：CH2(COOH)

7、2CH2(CO2Et)2CH2COOH CN 含有活泼亚甲基的化合物：含有活泼亚甲基的化合物： CH3COCH 2CO2Et 醛：脂肪醛，芳香醛，甚至酮也可以。醛：脂肪醛，芳香醛，甚至酮也可以。 碱：弱碱（碱：弱碱（ ）N H 溶剂：苯或甲苯溶剂：苯或甲苯 不饱和羧酸和取代羧酸13 例：例：C6H5CHO+CH2(CO2Et)2 N H C6H5CH C(CO 2Et)2 C6H5CHO+CH2(COOH)2 N H C6H5CHCHCOOH CH3CHO+CH2(COOH)2 N H CH3CHCHCOOH 例：例： 例：例： 不饱和羧酸和取代羧酸14 例：例：(CH3)2NCHOCH3NO

8、2+ N H (CH3)2NCHCHNO2 3. ,- 不饱和羧酸的反应不饱和羧酸的反应 1). 共轭加成共轭加成 HOAc NH CHO+H5C2OOCCH2SO2CH3 CHCSO2CH3 COOC2H5 不饱和羧酸和取代羧酸15 H2O HCN CH2CHCOH O CH2CHCOH O CH2CHCOH O + + + CH2CH2COOH OH CH2CH2COOH CN CH2CH2COOH NH2 NH3 CH2CHCOH O +HXCH2CH2COOH X 不饱和羧酸和取代羧酸16 2). DA 反应反应 + 1 , 3丁二烯丁二烯 CO 2CH3 丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯 CO2

9、CH3 3环己烯甲酸甲酯环己烯甲酸甲酯 练习练习: 以环戊二烯和以环戊二烯和4C以下有机物为原料合成：以下有机物为原料合成： COOH HOOC COOH 不饱和羧酸和取代羧酸17 + COOH COOH KMnO4 H2O 1. 2. COOH HOOC COOH 解解: 练习练习: 用不超过用不超过3C的有机化合物及必要的试剂合成：的有机化合物及必要的试剂合成： COOH 不饱和羧酸和取代羧酸18 解：解：CH3CCH3 O 2 Mg 苯 H2O (CH3)2CC(CH3)2 OH OH Al2O3 H2CCCCH2 CH3CH3 CHO H2CCHCHO COOH NH CH2(COOH

10、)2 不饱和羧酸和取代羧酸19 二二. 卤代酸卤代酸 ( halogenated carboxylic acid ) 定义定义: 羧酸碳链上的氢被卤素原子取代得到的取代酸。羧酸碳链上的氢被卤素原子取代得到的取代酸。 CH3CHCHCOOH Br Br ,- 二溴丁酸二溴丁酸 2, 3 - 二溴丁酸二溴丁酸 CH2CH2CH2CH2COOH Br -溴戊酸溴戊酸 5 -溴戊酸溴戊酸 性质比较特殊。性质比较特殊。 COOH X 不饱和羧酸和取代羧酸20 1. 卤代酸的制法卤代酸的制法 1). - 卤代酸卤代酸 RCH2COH O Br2 P RCHCOH O Br C6H5CH2CCl O HBr

11、 , NBS C6H5CHCCl O Br ROH C6H5CHC O Br OR 不饱和羧酸和取代羧酸21 2). - 卤代酸卤代酸 CH2CHCOH O +HXCH2CH2COOH X 3). , 等卤代酸用二元羧酸的单酯发生汉斯狄克反应等卤代酸用二元羧酸的单酯发生汉斯狄克反应 ROC CH2COOH n O AgNO3 , KOH ROC CH2COOAg n O Br2 , CCl4 ROC CH2Br n O H+ , H2O HOC CH2Br n O 不饱和羧酸和取代羧酸22 2. 卤代酸的反应卤代酸的反应 1). 与碱反应与碱反应 COH O RCH OH R CHCH COO

12、H COH O RCH X -卤代酸卤代酸 COH O RCH X CH 2 -卤代酸卤代酸 H2O OHH H2O OHH 有有 -H，在碱作用下，生成，在碱作用下，生成 ,-不饱和酸。不饱和酸。 不饱和羧酸和取代羧酸23 CH2CH2 CO HO CHR X -卤代酸卤代酸 CH 2 CO HO CH 2 CHR X CH 2 -卤代酸卤代酸 O O R 4-烷基烷基-4 -丁内酯丁内酯 O O R 5-烷基烷基-5-戊内酯戊内酯 Na2CO3 , H2O Na2CO3 , H2O 注意：丁内酯和戊内酯在注意：丁内酯和戊内酯在NaOH-H2O溶液中会开环溶液中会开环 不饱和羧酸和取代羧酸2

13、4 Br(CH2)5COOH NaOH , H 2OH+ HO(CH2)5COOH -溴代己酸溴代己酸-羟基己酸羟基己酸 Br(CH2)10COOH K2CO3 CH3COOEt Br(CH2)10COO C O O (CH2)10 -卤代酸卤代酸 （碳数在（碳数在9以上）以上） 在极稀的溶液中进行在极稀的溶液中进行 85% 大环内酯大环内酯 不饱和羧酸和取代羧酸25 2). 达让达让(Darzer)反应反应 指指-卤代酸酯在醇钠或氨基钠作用下与醛酮发生的羟卤代酸酯在醇钠或氨基钠作用下与醛酮发生的羟 醛缩合反应，产物为醛缩合反应，产物为-环氧酸酯。环氧酸酯。 RC R(H) O + EtONa

14、 ClCH2CO2Et -氯代酸酯氯代酸酯 CCHCO 2Et O R (H)R ,-环氧酸酯环氧酸酯 不饱和羧酸和取代羧酸26 机理：机理： ClCH2CO2Et ClCHCO2Et EtONa RC R(H) O RCCHCO2C2H5 O R(H) Cl CCHCO2Et O R (H)R ,- 环氧酸酯环氧酸酯 不饱和羧酸和取代羧酸27 在合成上的应用：在合成上的应用： C CH3 O BrCH2CO2Et+ EtONa CCHCO2Et O CH3 CCHCO2Na O CH3 NaOH H2O CCH O CH3 HC O O CO2 C CH3 CH OHCHCHO CH3 H

15、不饱和羧酸和取代羧酸28 结论：利用达让反应可以合成较醛酮多几个碳原子的醛或酮。结论：利用达让反应可以合成较醛酮多几个碳原子的醛或酮。 例：例： O ClCH2CO2Et+ (CH3)3COK O COOC2H5CHO 2. H 1. KOH , H2O RCR(H) O +XCHCOOC2H5 R 碱 RC R(H) CCOOC2H5 R O 2. H 1. KOH , H2O RCHCR O R(H) 总之：总之： 不饱和羧酸和取代羧酸29 练习：由练习：由 CHCHC CH3 O 合成合成 CHCHCHCHO CH3 解：解：CHCHC CH3 O +ClCH2CO2Et EtONa C

16、HCHC H3C O CHCO2C2H5 CHCHCHCHO CH3 2. H 1. KOH , H2O 不饱和羧酸和取代羧酸30 练习：练习： CHO NaNH2 ClCHCOOC2H5 CH3 C H O CCH3 COOC2H5 2. H 1. KOH , H2O CH2CCH3 O 练习：以苯为原料通过练习：以苯为原料通过 Darzer 反应合成反应合成CHCCH3 O CH3 CCH3 O NaNH2 ClCHCOOC2H5 CH3 2. H 1. KOH , H2O CCCOOC2H5 O CH3CH3 CHCCH3 O CH3 1. 2. 不饱和羧酸和取代羧酸31 三三. 醇酸醇

17、酸 （hydroxyacid） 定义定义: 羟基连在饱和碳原子上的羧酸。羟基连在饱和碳原子上的羧酸。 CH3CHCOOH OH HOOCCH 2CHCOOH OH OH HOOCCHCHCOOH OH 乳酸乳酸 苹果酸苹果酸酒石酸酒石酸 柠檬酸柠檬酸 HOOCCH2CCH2COOH OH COOH 很多醇酸作为生化过程的中间产物存在于天然产物中，很多醇酸作为生化过程的中间产物存在于天然产物中， 例：肌肉中：例：肌肉中：L-(+)-乳酸，葡萄糖发酵得乳酸，葡萄糖发酵得R-(+)-酒石酸，酒石酸， 蔗糖发酵得蔗糖发酵得D-()-乳酸。乳酸。 不饱和羧酸和取代羧酸32 1. 醇酸的制备醇酸的制备 1

18、). -卤代酸水解制备卤代酸水解制备-醇酸醇酸 +OH H2O COH O RCH X * COH O RCH OH * OOC Br H3C H 浓 OH SN2 H H2O COOH HO CH3 H S-2-溴丙酸盐溴丙酸盐R-乳酸乳酸 例：例： 稀 邻基参与机理 OH , Ag2O H H2O S-乳酸乳酸 OOC Br H3C H S-2-溴丙酸盐溴丙酸盐 例：例： HOOC OH H3C H 不饱和羧酸和取代羧酸33 2). -羟基腈水解制备羟基腈水解制备-醇酸醇酸 RCH OH CN H H2O R CHCOOH OH 3). 瑞佛尔马斯基瑞佛尔马斯基(Reformatsky)反

19、应反应 (用于制备用于制备- 醇酸及其衍生物醇酸及其衍生物) 指指-溴代酸酯与醛或酮在惰性溶剂中和锌粉反应，产物溴代酸酯与醛或酮在惰性溶剂中和锌粉反应，产物 水解得水解得-醇酸酯的反应。醇酸酯的反应。 R (H)R O +BrCH2CO2Et RCCH2CO2Et R(H) OH 1. Zn, Et2O 2. H+ , H2O 不饱和羧酸和取代羧酸34 机理：机理：BrCH2CO2Et+Zn 乙醚乙醚 BrZnCH2CO2Et R (H)R O + BrZnCH2CO2Et RCCH2CO2Et R(H) OZnBr H2O RCCH2CO2Et R(H) OH 注：注： 制备制备- 醇酸酯时

20、，金属只能用醇酸酯时，金属只能用Zn不能用不能用Mg。 - 卤代酸酯通常用卤代酸酯通常用-溴代酸酯。溴代酸酯。 醛酮结构不受限制。醛酮结构不受限制。 不饱和羧酸和取代羧酸35 练习：练习： + BrCH2CO2Et O1. 可制备可制备- 醇酸酯，醇酸酯，-醇酸，醇酸，,-不饱和羧酸。不饱和羧酸。 BrCH2CO2EtCHO+2. H2. 1. OH , H2O CH CHCOOH CHCH2CO2C2H5 OH 答案：答案：1. OH CH2CO2C2H5 2. 1. Zn H 2. 醚 H2O 1. Zn H 2. 醚 H2O 不饱和羧酸和取代羧酸36 比较新的制备比较新的制备- 醇酸酯，

21、醇酸酯， - 醇酸的方法：醇酸的方法： +(CH3)2CH2NLi 二异丙基氨锂二异丙基氨锂 （LDA） CH3COEt O 酯酯 CH2C OLi OEt 烯醇盐烯醇盐 (CH3)2C O C OEt O Li CH2 烯醇盐烯醇盐酮酮 (CH3)2CCH2COEt OLi O H2O (CH3)2CCH2COEt OH O 3-羟基羟基-3-甲基丁酸乙酯甲基丁酸乙酯 不饱和羧酸和取代羧酸37 例：例： O CH3COC(CH 3)3 LDA , THF O H3O CH2COC(CH3)3 OHO 制备制备- 醇酸还可用如下方法：醇酸还可用如下方法： 2 RCH2CHO例：例： OH RC

22、H2CHCHCHO OH R Ag2O H RCH2CHCHCOOH OH R 例：例： HOCH2CH2Cl NaCN HOCH2CH2CN H H2O HOCH2CH2COOH 不饱和羧酸和取代羧酸38 4). 内酯水解制备醇酸内酯水解制备醇酸 CF3COOH O O O CH3 O CH3 2-甲基环己酮甲基环己酮 6-羟基庚酸羟基庚酸 CH3CH(CH2)4COH OH O 练习：由练习：由 合成合成 O CH3CH(CH2)4COH OH O NaOH , H2O H3O (1) (2) 不饱和羧酸和取代羧酸39 H HO CH3 CH3 CH3 OH CrO3 O CH3 CF3C

23、OOH O O O CH3 CH3CH(CH2)4COH OH O O 解：解： 1. NaOH , H2O 2. H3 O 1. CH3MgCl 2. H2O 1. B2H6 2. H2O2 , OH 不饱和羧酸和取代羧酸40 练习：完成下列转化练习：完成下列转化 CH3CHCH2CH2OH CH3 CH3CHCH2CHCOOH CH3OH 解：解： CH3CHCH2CH2OH CH3 CrO3 (C5H5)N CH2Cl2 CH3CHCH2CHO CH3 HCN CH3CHCH2C CH3 CN OH H CH3CHCH2CHCOOH CH3OH H2O H 不饱和羧酸和取代羧酸41 2.

24、 醇酸的反应醇酸的反应 羟基和羧基是可以相互反应的基团，所以可以发生羟基和羧基是可以相互反应的基团，所以可以发生 分子内、分子间的反应。分子内、分子间的反应。 1). 脱水脱水 随羟基和羧基相距位置不同，得不同脱水产物。随羟基和羧基相距位置不同，得不同脱水产物。 - 醇酸失水生成交酯：醇酸失水生成交酯： 例：例： CH3CHOH CO OC CHCH3O HO OHH - 羟基丙酸羟基丙酸 O O CH3 H3CO O 丙交酯丙交酯 H2O2 H+ 不饱和羧酸和取代羧酸42 CH3CHCHCOOH H H2O CH3CHCH2COOH OH - 羟基丁酸羟基丁酸 CH2CH2CH2COOH O

25、H - 羟基丁酸羟基丁酸 O O - 醇酸失水生成醇酸失水生成, - 不饱和羧酸：不饱和羧酸： - 醇酸与醇酸与- 醇酸在中性或酸性条件下形成内酯，在醇酸在中性或酸性条件下形成内酯，在 碱 性 条 件 下 可 开 环 形 成 羟 基 羧 酸 盐 ， 酸 化 后碱 性 条 件 下 可 开 环 形 成 羟 基 羧 酸 盐 ， 酸 化 后 又成内酯：又成内酯： H2O H 1 , 4 -丁内酯丁内酯 NaOH , H2O OH CH2CH2CH2COONa 麻醉剂 不饱和羧酸和取代羧酸43 - 羟基酸羟基酸(C9)在极稀溶液内，可形成大环内酯。在极稀溶液内，可形成大环内酯。 在内酯中，五元环张力最小

26、，最稳定。内酯中除五元在内酯中，五元环张力最小，最稳定。内酯中除五元 环内酯外，其它内酯在碱催化下，均可开环聚合。环内酯外，其它内酯在碱催化下，均可开环聚合。 例：例： O O CH3 H3CO O n OC H CH3 C O 2n 丙交酯丙交酯聚丙交酯聚丙交酯 聚丙交酯可抽丝作为外科手术缝线，在体内可自动溶聚丙交酯可抽丝作为外科手术缝线，在体内可自动溶 化不需拆除。因为这种聚合物在体内缓缓分解为乳酸，化不需拆除。因为这种聚合物在体内缓缓分解为乳酸， 对人体无害。对人体无害。 不饱和羧酸和取代羧酸44 2). 聚合反应聚合反应 HOCH2COOH 8 n Sb2O3 HO(CH2)8C O

27、O(CH2)8C O OH n-1 H2O+ 3). 氧化反应氧化反应 KMnO4 RCHCOOH OH RCCOOH O CO2 RCHO O RCOOH 4). 分解反应分解反应 RCHCOOH OH H2SO4浓浓 RCHOCOH2O+ 稀稀H2SO4 RCHCOOH OH RCHO+HCOOH 不饱和羧酸和取代羧酸45 练习：写出下列反应的主要产物：练习：写出下列反应的主要产物： HOCH2CH2CHO HCNH3 O 1. CH2CHCH2CH2COOH H2SO4稀 2. NaOH H2O 3. CH3CHCH2CH2COOH Cl H3 O OH CH2 H C H C H C

28、H CCOOH OH OH OH OH H2O 4. O OH O O O H3C O O H3C O O H CH2C OHOH OHHO 不饱和羧酸和取代羧酸46 HOH CH2CH2COONa CH3 H 5. HO CH3 O 练习：从指定原料及必要的试剂合成下列化合物：练习：从指定原料及必要的试剂合成下列化合物： CH3CHCH21. 从从合成合成CH3CHCHCOOH 2. 从从 合成合成 CH3CCH2CH2COOH O O O H3C 解：解：CH3CHCH2 HOBr CH3CHCH2Br OH NaCN H2O H CH3CHCHCOOH 不饱和羧酸和取代羧酸47 四四.

29、酚酸酚酸 (Phenolic acids) 定义：羟基连在芳环上的羟基酸。定义：羟基连在芳环上的羟基酸。 1. 水杨酸水杨酸 工业制法：工业制法： ONa CO2 加压加压 OH COONa H2O OH COOH 科尔伯科尔伯施密特反应：施密特反应： ONaOC O ONaO H COONa CO2 低温 不饱和羧酸和取代羧酸48 OH COONaH2O OH COOH 性质：无色晶体，熔点性质：无色晶体，熔点159，微溶于水，能随水蒸，微溶于水，能随水蒸 气一同挥发，与气一同挥发，与Fe3+显紫色，酸性较强。显紫色，酸性较强。 OH COOH O H CO O + H Pka=2.96 反

30、应：反应： OH COOH OH +CO2 不饱和羧酸和取代羧酸49 OH COOH Br2 OH Br Br Br +CO2 OH COOH CH3C O O 2 + C5H5N OC O CH3 COOH 乙酰水杨酸（阿斯匹灵）乙酰水杨酸（阿斯匹灵） OH COOH CH3OH+ H OH COCH3 O 水杨酸甲酯水杨酸甲酯 不饱和羧酸和取代羧酸50 OH COOH 2. 常见一些酚酸及其衍生物的用途常见一些酚酸及其衍生物的用途 水杨酸是合成药物、染料、香料的原料，有杀菌水杨酸是合成药物、染料、香料的原料，有杀菌 作用，在医药上外用为防腐剂和杀菌剂，多用于作用，在医药上外用为防腐剂和杀菌

31、剂，多用于 治疗某些皮肤病，等。治疗某些皮肤病，等。 OC O CH3 COOH 乙酰水杨酸（阿斯匹灵）有退热、镇痛和抗风湿乙酰水杨酸（阿斯匹灵）有退热、镇痛和抗风湿 痛的作用，而且对胃的刺激作用小，常用于治疗痛的作用，而且对胃的刺激作用小，常用于治疗 发烧、头痛、关节痛、活动性风湿病等。发烧、头痛、关节痛、活动性风湿病等。 OH COCH3 O 水杨酸甲酯在医药上外用为局部镇痛剂或抗风水杨酸甲酯在医药上外用为局部镇痛剂或抗风 湿药物。湿药物。 不饱和羧酸和取代羧酸51 COOH OH 对羟基苯甲酸是一种优良的防腐剂，商品名叫尼泊金对羟基苯甲酸是一种优良的防腐剂，商品名叫尼泊金 （Nipagi

32、n）。有拟制细菌、真菌和酶的作用，毒性较）。有拟制细菌、真菌和酶的作用，毒性较 苯甲酸或水杨酸及其衍生物小。因此广泛用于食品，苯甲酸或水杨酸及其衍生物小。因此广泛用于食品， 特别是各种药物制剂的防腐剂。特别是各种药物制剂的防腐剂。 COOH OH OH HO 没食子酸（又叫五倍子酸），是自然界分布很广没食子酸（又叫五倍子酸），是自然界分布很广 的一种有机酸。以游离态存在于茶叶等植物中。的一种有机酸。以游离态存在于茶叶等植物中。 很容易被氧化，有强还原性，能从银盐溶液中把很容易被氧化，有强还原性，能从银盐溶液中把 银沉淀出来，因此在照相中用作显影剂。它的水银沉淀出来，因此在照相中用作显影剂。它的

33、水 溶液遇溶液遇FeCl3显兰色，所以也是制墨水的原料。显兰色，所以也是制墨水的原料。 COOH OH OH HO OH OH HO +CO2 没食子酚没食子酚 不饱和羧酸和取代羧酸52 五五. 羰基酸羰基酸 (Carbonyl acids) 碳链上有羰基的羧酸。碳链上有羰基的羧酸。 羰基酸包括羰基酸包括 醛酸醛酸 酮酸酮酸 CH3C O CH2COOH酮酸：酮酸： 醛酸：醛酸： HC O CH2COOH 乙酰乙酸乙酰乙酸 甲酰乙酸甲酰乙酸 H C O C OH O 乙醛酸乙醛酸 CH3CCOOH O 丙酮酸丙酮酸 不饱和羧酸和取代羧酸53 -酮酸的特性反应：酮酸的特性反应： CH3CCOOH

34、 O H2SO4 , H2O CH3CHO+ CO2 CH3CCOOH O H2SO4 CH3COH O +CO - 酮酸、酮酸、 -酮酸及其它醛酸、酮酸（自学）酮酸及其它醛酸、酮酸（自学） CH3C O CH2COOH 不饱和羧酸和取代羧酸54 六六. - 酮酸酯酮酸酯 (- Keto esters) RCCH2COC2H5 OO含有活性亚甲基，在碱性试剂存含有活性亚甲基，在碱性试剂存 在下可以发生烃化和酰化反应。在下可以发生烃化和酰化反应。 1. - 酮酸酯的制备酮酸酯的制备 1). 克莱森（克莱森（Claisen ）缩合）缩合 在醇钠等碱性试剂存在下，两分子酯之间缩合生成在醇钠等碱性试剂

35、存在下，两分子酯之间缩合生成 -酮酸酯的反应。酮酸酯的反应。 CH3C O OC2H5 H CH2 O OC2H5C+ CH3CCH2C OO OC2H5 1. C2H5ONa , C2H5OH 2. CH3COOH, H2O 不饱和羧酸和取代羧酸55 机理：机理： C2H5OH CH2 O OC2H5C C2H5OHCH2CO2C2H5+ CH3C O OC2H5 CH2CO2C2H5 +CH3COC2H5 CH2CO2C2H5 O CH3CCH2C OO OC2H5 Pka=26Pka=16 Pka=11 CH3CCH2C OO OC2H5 C2H5O+CH3CCHC OO OC2H5+C

36、2H5OH Pka=11Pka=16 HAc 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯这步为反应的推动步骤这步为反应的推动步骤 Pka=26 不饱和羧酸和取代羧酸56 注：具有两个注：具有两个-氢的酯用醇钠处理，一般都可顺利氢的酯用醇钠处理，一般都可顺利 地发生酯缩合反应。地发生酯缩合反应。 RCH2COR O RCH2CCHCOR OO R 只有一个只有一个-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。 2(CH3)2CHCO2C2H5(CH3)2CHC C CH3 CH3 CO2C2H5 O 1.RONa 2. H3 O 1. Ph3C Na , Et2O 2. H3 O

37、 因为：因为： C2H5O+(CH3)2CHCO2C2H5(CH3)2CCO2C2H5+C2H5OH (CH3)2CHCOC2H5 O +(CH3)2CCO2C2H5(CH3)2CHC O C OEtCH3 CH3 COC2H5 O 不饱和羧酸和取代羧酸57 若两种酯的若两种酯的-氢不同，缩合后得到一个混合物，没氢不同，缩合后得到一个混合物，没 有制备价值。但用一个有有制备价值。但用一个有-氢的酯和一个没有氢的酯和一个没有-氢氢 的酯缩合得到一种酯，有制备价值。的酯缩合得到一种酯，有制备价值。 2). 交叉克莱森（交叉克莱森（Claisen ）缩合）缩合 (CH3)2CHC O C CH3 C

38、H3 COC2H5 O (CH3)2CHC O C OEtCH3 CH3 COC2H5 O (CH3)2CHC O C CH3 CH3 COC2H5 O + Ph3C Na(CH3)2CC O C CH3 CH3 COC2H5 O HAc (CH3)2CHC C CH3 CH3 CO2C2H5 O (CH3)2CHC O C CH3 CH3 COC2H5 O +C2H5O(CH3)2CC O C CH3 CH3 COC2H5 O 但：但： pKa = 20 Ph3CH pKa = 32 不饱和羧酸和取代羧酸58 HCOR O ROC COR OO ROCOR O COR O 常用的无常用的无-

39、氢的酯：氢的酯： HCOC2H5 O CH3COC2H5 O +HCCH2C OO OC2H5 CO2C2H5 CO2C2H5 CO2C2H5 CO2C2H5 + O O CO2C2H5 CO2C2H5 1. C2H5ONa 2. H3 O 1. C2H5ONa 2. H3 O 不饱和羧酸和取代羧酸59 CH2CH2COC2H5 CH2CH2COC2H5 O O 3). 迪克曼缩合迪克曼缩合 C2H5ONa CH2CHCOC2H5 CH2CH2COC2H5 O O C H2 C CHH2C H2C O OC2H5 COC2H5 O C H2 C CHH2C H2C COC2H5 O O CH2

40、CH2COC2H5 CH2CH2COC2H5 O O CH2 O CO2Et 1. C2H5ONa 2. H3 O 不饱和羧酸和取代羧酸60 1. KOH, H2O 2. H3+O, O 迪克曼缩合用来制备五元环，六元环的酮。迪克曼缩合用来制备五元环，六元环的酮。 4). 酮与酯的缩合酮与酯的缩合 具有具有-H的酮和没有的酮和没有-H的酯缩合，得到的酯缩合，得到-酮酸酯。酮酸酯。 O EtOCOEt O 1. NaH 2. H3+O + O COEt O HC OC2H5 O +H CH2CCH3 O EtO H2O HC CH2CCH3 OO 不饱和羧酸和取代羧酸61 练习：写出下列反应的主

41、要产物：练习：写出下列反应的主要产物： C2H5OOC HC CH2COOC2H5 CH2CH2COOC2H5 1. CHCOOCH3 CHCOOCH3 CH3 CH3 2. COOC2H5 COOC2H5 O 或 COOC2H5 OC2H5OOC O CH3 H3C COOCH3 1. C2H5ONa 2. H3 O 1. Ph3C Na , Et2O 2. H3 O 不饱和羧酸和取代羧酸62 3. O +HCOOC2H5 NaH (C2H5)2O H H2O 4. O +HCOOC2H5 NaH (C2H5)2O H CH3 H2O O CH O O CH O H3C 5.S COOCH3

42、 COOCH3 1. NaH 2. H3 O S COOCH3 O 不饱和羧酸和取代羧酸63 CH3CCH2C OO OC2H5+OC2H5CH3C O OC2H5 CH2C O OC2H5 CH3C O OC2H5+CH2C O OC2H5 C2H5OH CH3C O OC2H5 酯缩合反应是可逆的，逆反应机理如下：酯缩合反应是可逆的，逆反应机理如下： 不饱和羧酸和取代羧酸64 例：解释下列反应机理：例：解释下列反应机理： O CO2Et CH3 EtONa， EtOH O CH3 EtO2C 解：解： O CO2Et CH3 C2H5O EtOH O CO2Et CH3 OC2H5 O C

43、O2Et CH3 C2H5O O CO2Et CH3 C2H5O H OC2H5 不饱和羧酸和取代羧酸65 O CH3 EtO2C 2. -酮酸酯的性质酮酸酯的性质 1). 酮式酮式-烯醇式平衡烯醇式平衡 以乙酰乙酸乙酯为例：以乙酰乙酸乙酯为例： NaHSO3 HCN NH2OH 等等 具有酮的性质具有酮的性质 O COEt CH3 C2H5O OO CH3 EtO EtOC O 不饱和羧酸和取代羧酸66 Na Br2/CCl4 与FeCl3发生颜色反应 等等 具有醇、烯的性质具有醇、烯的性质 说明有两种结构：说明有两种结构： CH3CCH2COCH2CH3 OO CH3C OH CH COC

44、2H5 O 实验证明乙酰乙酸乙酯的结构是两种形式的混合物实验证明乙酰乙酸乙酯的结构是两种形式的混合物: CH3CCH2COCH2CH3 OO 92.5% CH3C OH CH COC2H5 O 7.5% 上述现象叫互变异构现象，即一个化合物的两种异构上述现象叫互变异构现象，即一个化合物的两种异构 体可以相互转变共存在一个平衡体系中的现象。体可以相互转变共存在一个平衡体系中的现象。 氢键氢键 p -共轭共轭 不饱和羧酸和取代羧酸67 乙酰乙酸乙酯的酮式与烯醇式是互变异构体。乙酰乙酸乙酯的酮式与烯醇式是互变异构体。 互变异构属于官能团异构。互变异构属于官能团异构。 一些化合物的酮式、烯醇式含量（一

45、些化合物的酮式、烯醇式含量（纯液态中纯液态中）：）： CH3CCH3 O 烯醇式含量：烯醇式含量：1.5 10-4 CH3CH2OCCH2COCH2CH3 OO 7.7 10-3 CH3CCH2COCH2CH3 OO 7.5 CH3CCH2CCH3 OO 76 CH3CCH2CCH3 OO CH3C OH CH CCH3 O 76% 不饱和羧酸和取代羧酸68 C CH2CCH3 OO CCHCCH3 OOH 89.2% 不饱和羧酸和取代羧酸69 2). - 酮酸酯的水解酮酸酯的水解 稀碱中成酮水解：稀碱中成酮水解： C O CH2C O OCH2CH3R KOH, H2O C O CH2C O

46、 OKR H+ C O CH3R 机理：机理： C O CH2C O OCH2CH3R+ OHC O CH2C O OCH2CH3R OH OH C O CH2C O OR H+ C O CH3R 不饱和羧酸和取代羧酸70 浓碱中成酸水解：浓碱中成酸水解： 碱的浓度大，除可进攻酯羰基外，还可进攻酮羰基。碱的浓度大，除可进攻酯羰基外，还可进攻酮羰基。 C O CH2C O OCH2CH3RC O OKR+C O OKCH3 机理：机理： C O CH2C O OCH2CH3R+OHC O CH2C O OCH2CH3R OH OH H+ C O OHR H+ C O OHCH3 OH CH2CO

47、K O + C O OKR H2O 浓 KOH 不饱和羧酸和取代羧酸71 七七. 乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法 (Methods of Acetoacetic Ester Synthesis and Malonic Ester Synthesis) 1. 乙酰乙酸乙酯合成法乙酰乙酸乙酯合成法 C O CH2C O OCH2CH3CH3 1. EtONa 2. RX C O CHC O OCH2CH3CH3 R KOH, H2O C O CHC O OKCH3 R H+ C O CH2CH3 R 不饱和羧酸和取代羧酸72 RX C O CHC O OEtCH3 R C

48、 O CH2CH3 R C O CH2C O OEtCH3 OC2H5 过程：过程： 上述是乙酰乙酸乙酯在合成上的第一个用途：制备甲基酮。上述是乙酰乙酸乙酯在合成上的第一个用途：制备甲基酮。 1. KOH, H2O 2. H+ C O CHC O OEtCH3CH3C O CH COEt O 不饱和羧酸和取代羧酸73 乙酰乙酸乙酯在合成上的第二个用途：制备乙酰乙酸乙酯在合成上的第二个用途：制备1, 3-二酮。二酮。 2. RCX O 1. EtONa 1. KOH, H2O 2. H+ C O CH2CH3C O R 乙酰乙酸乙酯在合成上的第三个用途：制备乙酰乙酸乙酯在合成上的第三个用途：制备

49、1, 4-二酮。二酮。 C O CH2C O OCH2CH3CH3 2. RCCH2X O 1. EtONa1. KOH, H2O 2. H+ C O CH2CH3C O RCH2 C O CH2C O OCH2CH3CH3C O CH C O OEtCH3 CO R 不饱和羧酸和取代羧酸74 乙酰乙酸乙酯在合成上的第四个用途：制备酮酸。乙酰乙酸乙酯在合成上的第四个用途：制备酮酸。 1. KOH, H2O 2. H+ C O CH2CH3CH2COOH 总之：乙酰乙酸乙酯合成法可向合成的目标产物中提供总之：乙酰乙酸乙酯合成法可向合成的目标产物中提供 1. EtONa 2. ClCH2COOC2

50、H5 CH3CCH2COCH2CH3 OO CH3CCHCOCH2CH3 OO CH2COOC2H5 H3CC O CH 注意：要上两个基团，必须分步进行，先上活性小的后上活性大的，注意：要上两个基团，必须分步进行，先上活性小的后上活性大的， 先上位阻大的，后上位阻小的。先上位阻大的，后上位阻小的。 不饱和羧酸和取代羧酸75 练习：以乙酸乙酯为原料合成下列化合物练习：以乙酸乙酯为原料合成下列化合物 1. EtONa 2. CH3CH2Cl C O CH C O OCH2CH3CH3 CH2CH3 1. KOH, H2O 2. H+ CCH2CH2CH3 O CH3 CCH2CH2CH3 O CH3 CCH3 O CH3CH2CH2CH2CHCH3 OH COC2H5 O 2CH3解：解：1） 1. EtONa, EtOH 2. H , H2O CH3CCH2C OO OC2H5 不饱和羧酸和取代羧酸76 C O C C O OCH2CH3CH3 1. KOH, H2O 2. H+