医用有机化学第章-羧酸及衍生物

1、药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 分类分类一元羧酸一元羧酸二元羧酸二元羧酸 脂脂 肪肪 族族 羧羧 酸酸 饱和羧饱和羧 酸酸 CH2COOHHOOC-COOH 乙酸（乙酸（醋酸醋酸）乙二酸（乙二酸（草酸草酸） 不饱和不饱和 羧酸羧酸 CH2=CH-COOHHOOCCH=CHCOOH 丙烯酸丙烯酸丁烯二酸丁烯二酸 脂环族羧酸脂环族羧酸 环已基甲酸环已基甲酸 1,2-环戊基二甲酸环戊基二甲酸 芳香族羧酸芳香族羧酸 苯甲酸苯甲酸邻苯二甲酸邻苯二甲酸 COOH COOH COOH COOH

2、 COOH COOH 1. 羧酸的分类和命名羧酸的分类和命名 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 （1）简单羧酸）简单羧酸（可用希腊字母可用希腊字母标位）标位） 命名命名（与醛相似与醛相似） 2,3- 二甲基戊酸二甲基戊酸 (,-二甲基戊酸二甲基戊酸) 5 -甲基甲基-4 -乙基己酸乙基己酸 ( -甲基甲基- -乙基己酸乙基己酸) （2）不饱和羧酸）不饱和羧酸 2 -甲基甲基-3-戊烯酸戊烯酸 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学

3、教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 （3）脂肪族二元酸或多元酸：）脂肪族二元酸或多元酸：主链含两羧基，称主链含两羧基，称 “某二酸某二酸”。 3 - 羧基羧基 -3- 羟基戊二酸羟基戊二酸 (柠檬酸柠檬酸) 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 （4）脂环族和芳香族羧酸：环作为取代基脂环族和芳香族羧酸：环作为取代基 COOH COOH 1,2-环戊基二甲酸环戊基二甲酸 COOH COOH邻苯二甲酸邻苯二甲酸 （5）俗名：）俗名：一般据最初来源一般据最初来源 HCO

4、OH 甲酸甲酸（蚁酸蚁酸） 3-苯基丙烯酸苯基丙烯酸 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 2. 羧酸的结构羧酸的结构 v羧基碳羧基碳sp2杂化，杂化，平面结构平面结构，键角约，键角约120 v形成形成p-共轭体系共轭体系，氧的电子云移向羰基，使，氧的电子云移向羰基，使O-H 极性增大，极性增大，弱酸性弱酸性 v电子云平均化，降低羰基电子云平均化，降低羰基C的正电性，的正电性，失去典型羰失去典型羰 基性质基性质，不利亲核加成，不利亲核加成 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研

5、室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 9.1.2 羧酸的物理性质羧酸的物理性质 2、沸点：、沸点：羧酸羧酸 醇、酚醇、酚 醛、酮醛、酮 烷、醚烷、醚 （相对分子质量相近）（相对分子质量相近） 原因：原因：羧酸分子间以羧酸分子间以两个氢键形成双分子缔合体两个氢键形成双分子缔合体， 比醇分子间氢键更稳定。比醇分子间氢键更稳定。 1、水溶性：、水溶性：(了解）了解） 低级脂肪酸低级脂肪酸易溶于水，易溶于水，芳香羧酸芳香羧酸不溶于水不溶于水 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室

6、有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 四、羧酸的化学性质（四、羧酸的化学性质（P218) 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 1. 羧酸的酸性羧酸的酸性 vp-共轭体系，氧的电子云移向羰基，使共轭体系，氧的电子云移向羰基，使O-H极极 性增大，性增大，酸性酸性 v形成的负离子由于共轭体系，使负电荷分散而稳形成的负离子由于共轭体系，使负电荷分散而稳 定，定，反应向右反应向右进行进行 v多数的羧酸是多数的羧酸是弱酸弱酸，pKa约为约为4-5 v酸性：酸性：无机强酸无机强酸 羧

7、酸羧酸 碳酸碳酸 酚酚 H2O醇醇 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 影响羧酸酸性的因素影响羧酸酸性的因素 v与羧基直接或间接的原子团对酸性的影响与羧基直接或间接的原子团对酸性的影响: c d 二元羧酸酸性增强，二元羧酸酸性增强，-COOH是吸电子基，是吸电子基，酸性酸性 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 c d 两个羧基间的两个羧基间的距离越近距离越近，羧基吸电子的诱

8、导效应影响越大，羧基吸电子的诱导效应影响越大， 酸性越强酸性越强。 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 （4）酸性酸性（重要重要，补充补充） 强吸强吸弱吸弱吸弱斥弱斥 强斥强斥 共共 轭轭 + 诱诱 导导 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 2. 羧基中的羟基被取代的反应羧基中的羟基被取代的反应 v羧酸中的羟基可以被其它原子或原子团取代，羧酸中的羟基可以被其它原子或原子团取

9、代， 生成生成羧酸衍生物羧酸衍生物。羧酸分子中去掉羧基上的羟基。羧酸分子中去掉羧基上的羟基 后，余下的原子团叫做后，余下的原子团叫做酰基。酰基。 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 （1）形成酰卤的反应）形成酰卤的反应 v用用SOCl2制备酰卤，制备酰卤，副产物都是气体副产物都是气体，便于处理，便于处理 及提纯。及提纯。 v羧酸与羧酸与PCl3，PCl5，SOCl2等等卤化剂作用，羧基卤化剂作用，羧基 中的羟基被卤原子取代，生成酰卤。中的羟基被卤原子取代，生成酰卤。 药学院化学教研室

10、药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 （2）形成酸酐的反应）形成酸酐的反应 v一元羧酸与一元羧酸与脱水剂（脱水剂（P2O5）共热生成共热生成酸酐酸酐 邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐 丁二酸酐丁二酸酐 v具有五元或六元的环状酸酐，可由二元酸受热具有五元或六元的环状酸酐，可由二元酸受热分子分子 内脱水内脱水而得，可不加脱水剂而得，可不加脱水剂 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 （3）酯化反应）酯化反

11、应 v羧酸与醇羧酸与醇脱水脱水生成酯的反应叫做生成酯的反应叫做酯化酯化反应，该反应反应，该反应 是是可逆可逆的，逆反应为的，逆反应为酯的水解。酯的水解。 v反应速率很慢，需用反应速率很慢，需用硫酸作催化剂硫酸作催化剂 18 18 v羧酸一般发生羧酸一般发生酰氧键酰氧键断裂，证明：断裂，证明：同位素跟踪实验同位素跟踪实验 v提高产率：提高产率：移走酯或水；增加一种反应物移走酯或水；增加一种反应物 v反应机理和反应活性反应机理和反应活性（不作要求不作要求） 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机

12、化学 v羧酸与羧酸与氨或胺氨或胺作用形成作用形成羧酸的铵盐羧酸的铵盐。 v将固体的羧酸铵加热，分子内失去一分子水生成将固体的羧酸铵加热，分子内失去一分子水生成 酰胺酰胺。 （4）形成酰胺的反应）形成酰胺的反应 v反应可逆反应可逆，蒸出产生的水，可提高酰胺的产率，蒸出产生的水，可提高酰胺的产率 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 3. 脱羧反应脱羧反应 v脱羧反应：脱羧反应：羧酸分子中脱去羧基并放出羧酸分子中脱去羧基并放出CO2的反应。的反应。 ACH2COOHACH 3 + CO2

13、v一元羧酸很难直接脱羧，一元羧酸很难直接脱羧， 若若-C上连有上连有强吸电子基，强吸电子基，即即 A= （-COOH， -CN， -C=O， -NO2， -X）时，时， 加热加热 即可脱羧即可脱羧； v芳香羧酸的脱羧反应较脂肪族容易（芳香羧酸的脱羧反应较脂肪族容易（不作要求不作要求） Cl3CCOOHCHCl3 + CO2 50 v生物体内的脱羧反应在生物体内的脱羧反应在脱羧酶脱羧酶的催化下进行的催化下进行 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 CH2=CH-CH2-CH2OHCH2=

14、CH-CH2-COOH LiAlH4 4. 羧酸还原反应羧酸还原反应 vLiAlH4：把羧基还原成羟基把羧基还原成羟基，不还原双键。，不还原双键。 vNaBH4：不能使羧基还原：不能使羧基还原，不还原双键，不还原双键。 vH2/Pt ：不还原羧基，还原双键。：不还原羧基，还原双键。 CH3CH2CH2COOHCH2=CH-CH2-COOH H2/Pt 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 5. 脂肪酸脂肪酸-H的卤代反应的卤代反应 v羧基能活化羧基能活化-H，其致活作用比羰基小得多。，

15、其致活作用比羰基小得多。-H卤卤 代反应较慢，需代反应较慢，需三卤化磷三卤化磷或或红磷红磷等催化。等催化。 v-卤代酸卤代酸是重要的合成中间体是重要的合成中间体 v可合成可合成-羟基酸、羟基酸、-氨基酸等氨基酸等多种多种-取代酸取代酸 （反应式不作要求反应式不作要求） 6. 脂肪酸的脂肪酸的-氧化反应氧化反应 （不作要求不作要求） 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 7. 二元羧酸的受热反应二元羧酸的受热反应 v二元酸受热时，随二元酸受热时，随两个羧基间距不同两个羧基间距不同而发生而

16、发生不同不同 的反应的反应 （1）乙二酸和丙二酸：）乙二酸和丙二酸：脱羧生成一元羧酸脱羧生成一元羧酸 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 （2）丁二酸和戊二酸：）丁二酸和戊二酸：脱水成环酐脱水成环酐 丁二酸酐丁二酸酐 戊二酸酐戊二酸酐 邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 （3）己二酸和庚二酸：）己二酸和庚二酸：脱水脱羧成环酮脱水脱羧成环酮 v更长碳

17、链的二元羧酸更长碳链的二元羧酸：分子间脱水成聚酸酐分子间脱水成聚酸酐 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 9.2 羧酸衍生物羧酸衍生物 v羧酸衍生物羧酸衍生物：羧基中的羟基被其它原子团取代；：羧基中的羟基被其它原子团取代； v共同点共同点：均含有酰基：均含有酰基 。 1. 羧酸衍生物的结构羧酸衍生物的结构 L=X, RO-, RCOO-, -NH2(-NHR,-NR2) 9.2.1羧酸衍生物的结构和命名羧酸衍生物的结构和命名 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学

18、教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 1、酰卤：、酰卤：“某酰卤某酰卤” 乙酰氯乙酰氯 丙烯酰氯丙烯酰氯 草酰氯草酰氯 苯甲酰溴苯甲酰溴 2. 羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名 2、酸酐：、酸酐：“某（酸）酐某（酸）酐”或或“某某（酸）酐某某（酸）酐”。 乙（酸）酐乙（酸）酐乙丙（酸）酐乙丙（酸）酐邻苯二甲（酸）酐邻苯二甲（酸）酐 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 3、酯：、酯： “某酸某酯某酸某酯” 乙酸甲酯乙酸甲酯 乙二酸氢乙

19、酯乙二酸氢乙酯 （酸性酯酸性酯） 苯甲酸苄酯苯甲酸苄酯 （苯甲酸苯甲酯苯甲酸苯甲酯） 乙二酸甲乙酯乙二酸甲乙酯 （中性酯中性酯） 乙酸乙烯酯乙酸乙烯酯 O CO C O O 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 CH3C O NH2 乙酰胺乙酰胺 N-苯基乙酰胺苯基乙酰胺 （乙酰苯胺乙酰苯胺） v连在连在N上的基团用上的基团用“N”标出。标出。 苯甲酰胺苯甲酰胺 4、酰胺：、酰胺： “某酰胺某酰胺” N ,N 二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药

20、学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 v若同一个氮原子上连有两个酰基时，则称为若同一个氮原子上连有两个酰基时，则称为 “酰亚胺酰亚胺”。 H2CC H2CC O O NH C C NH O O 丁二酰亚胺丁二酰亚胺邻苯二甲酰亚胺邻苯二甲酰亚胺 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 9.2.2 羧酸衍生物的物理性质羧酸衍生物的物理性质(了解）了解） 1、低级酯、低级酯具有香味具有香味 2、沸点（、沸点（bp)： 酰卤、酸酐和酯酰

21、卤、酸酐和酯 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 1、水解、水解 v一产物一产物是是羧酸羧酸； v另一产物另一产物：酰卤酰卤生成生成卤化氢卤化氢，酸酐酸酐生成另一分生成另一分 子子羧酸羧酸，酯酯得到得到醇，醇，酰胺酰胺得到得到氨氨。 v酯的酸性水解是酯化的逆反应。酯的酸性水解是酯化的逆反应。 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 2、醇解、醇解 v羧

22、酸衍生物的醇解与水解相似，但产物为羧酸衍生物的醇解与水解相似，但产物为酯酯： v酯的醇解，称酯的醇解，称酯交换反应酯交换反应 v在有机合成中，常用低级醇的酯通过酯交换反应在有机合成中，常用低级醇的酯通过酯交换反应 来来制备高级醇的酯制备高级醇的酯 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 3、氨解、氨解 v与与氨氨（或（或胺胺）发生氨解产物是）发生氨解产物是酰胺酰胺；都；都可不加催可不加催 化剂。化剂。 v酰胺的氨解反应是比较困难酰胺的氨解反应是比较困难 药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室 有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 v羧酸衍生物的水解、醇解