有机化学——羧酸衍生物PPT课件

1、第一节 羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质第二节 羧酸衍生物的结构和反应性能第三节 羧酸及其衍生物的制备第四节 羧酸衍生物的其它反应第五节 与酯缩合 、酯的烷基化、 酰基化反应第六节 -二羰基化合物的特性及应用本章提纲本章提纲第1页/共147页第一节 羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质 1 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。普通命名法： -溴丁酰溴 对氯甲酰苯甲酸IUPAC 命名法： 2-溴丁酰溴 4-氯甲酰苯甲酸常用英文命名一 羧酸衍生物的命名CH3CH2CHCBr HOOCBr OCOCl2-Bromobutyryl bromide 4-Chlorocarbon

2、ylbezioc acid 第2页/共147页2 酸酐的命名单酐：在羧酸的名称后加酐字；混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；环酐：在二元酸的名称后加酐字。CH3COCCH3 CH3COCCH2CH3O OO OOOOAcetic anhydride Aceticpropionic anhydride Succinic anhydride 普通命名法： 醋酸酐 乙丙酸酐 丁二酸酐IUPAC 命名法： 乙酸酐 乙丙酸酐 丁二酸酐第3页/共147页3 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

3、酸字并标明羟基的位置。普通命名法： 醋酸苯甲酯 -甲基- -丁内酯IUPAC 命名法： 乙酸苯甲酯 2-甲基-4-丁内酯CH3COCH2C6H5OOOH3CBenzyl acetate 2-Methyl-4-butyrolactone第4页/共147页4 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；普通命名法： 异丁酰胺 N,N-二甲基戊酰胺IUPAC 命名法： 2-甲基丙酰胺 N,N-二甲基戊酰胺(CH3)CHCNH2 CH3CH2CHCH2CN(CH3)2OO2-Methylpropanamide dimethylpentanamideN,N-第5页/共147页5 腈的命名

4、腈命名时要把CN中的碳原子计算在内，并从此碳原子开始编号；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： -甲基戊腈 -氰基丁酸 己二腈IUPAC 命名法： 3-甲基戊腈 2-氰基丁酸 己二腈第6页/共147页二 羧酸衍生物的物性低级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体，高级的为固体；低级的酯具有芳香的气味，可作为香料；十四碳酸以下的甲酯和乙酯均为液体；酰胺除甲酰胺外，由于分子内形成氢键，

5、均是固体；而当酰胺的氮上有取代基时为液体；羧酸衍生物可溶于有机溶剂；酰氯和酸酐不溶于水，低级的遇水分解；酯在水中溶解度很小；低级酰胺可溶于水。第7页/共147页三 羧酸衍生物的光谱性质见核磁共振和红外光谱一章第8页/共147页第二节 羧酸衍生物的结构和反应性能R CH C WHO氧的碱性氧的碱性 -H的活性羰基的活性离去基团RCH2 C WO第9页/共147页 -H的活性减小（ -H的 pka 值增大）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）RCH2CX RCH2COCR RCH2CH RCH2CR RCH2COR RCH2CNH2OO OOOOO第10页/

6、共147页 一 羧酸衍生物的羰基的亲核加成-消除机理 二 羧酸及衍生物的关系 三 酰卤的制备 四 酸酐的制备 五 羧酸的制备 六 酯的制备 七 酰胺的酸碱性及制备 八 腈的制备第三节 羧酸及其衍生物的制备第11页/共147页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：取代反应一一 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-消除反应消除反应催化剂第12页/共147页酸催化的反应机制为：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（2）离去基团的活性 W - Nu -（3）改变影响平衡移 动的其它因素。RCWO RCNuO第13页/共147页二 羧

7、酸及其衍生物的转换关系概貌腈芳烃氧化酸酐羧酸酰卤酸酐酯酯酰胺H2O羧酸RX NaCN+RMgX+CO2第14页/共147页三 酰卤的制备实 例说明：（i） 反应原料是羧酸，反应试剂是SOCl2、PCl3、PCl5。（ii） 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。OCClOCOHOCH3CH2CClOCH3CH2COHOCH3(CH2)6COHOCH3(CH2)6CClSOCl2 (bp 77oC)PCl3 (bp 74.2oC)(160oC升华)PCl5+ SO2 + HCl+ H3P

8、O3+ POCl3(bp 197oC)(bp 80oC)(bp 196oC)(bp 107oC)(200oC分解)第15页/共147页亲核取代亲核取代各类卤化反应的归纳总结卤化反应的类别卤化试剂反应条件及催化剂反应机理烷烃的卤化X2光照自由基取代芳烃的卤化X2路易斯酸 FeX3亲电取代（加成消除）烯丙位苯甲位的卤代NBS *1或X2+光照自由基取代醇的卤化SOCl2 PCl5 PCl3 PBr3 HX (HIHBrHCl)X-醛、酮、酸的 -H卤化X2PX3烯醇化 加成羧酸羟基的卤化卤代烃中卤素的交换*3 醇能用HX取代，羧酸不行SOCl2 PCl5 PCl3 *2亲核取代汉斯狄克法汉斯狄克法

9、 、克利斯脱法、珀脱法、克利斯脱法、珀脱法 、柯齐反应柯齐反应烯烃、炔烃的加成X2， HX， HOX亲电加成自由基反应羧酸的脱羧卤化第16页/共147页四 酸酐的制备1. 混合酸酐法（酰卤和羧酸盐的反应）2. 羧酸的脱水（甲酸除外）-制备单纯的羧酸ORCCl + RCOOH +OORCOCR +NNH+Cl-OCH3CClOOCH3COCH3 + NaClOCH3CONa +THF0oCCOOH(CH3CO)2OC)2OO+ CH3COOH（第17页/共147页4. 乙酸酐的特殊制法OCH3COHOCH3CCH3OOCH3COCCH3OCH2=COCCH3HOCH2=C=OCH3COO-H70

10、0-800oC700-740oCAlPO4乙烯酮乙烯酮互变异构互变异构3. 芳烃的氧化CH3CH3OOOV2O5400oC+ 3 O2（空气）第18页/共147页五 羧酸的制备1. 氧化法2. 金属有机化合物与二氧化碳的反应3. 羧酸衍生物的水解反应第19页/共147页OCH3CClOOCH3COCCH3OOCH3COC2H5 + H2OCH3COH + C2H5OHOCH3CNH2CH3C NHClOCH3COHNH3NH3室温室温加热加热长时间回流长时间回流请同学考虑：请同学考虑：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

11、情况3. 羧酸衍生物的水解反应第20页/共147页*1. 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第21页/共147页（2） 酯的水解反应*1. 碱性水解（又称皂化反应）OOC2H5CO18C2H5 + H2OCH3CONa + C2H5O18HNaOH同位素跟踪结果表明：碱性水解时，发生酰氧键断裂。第22页/共147页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

12、应机理慢慢快RCO- ONa+RCONaOROH +第23页/共147页碱性水解的讨论1. 碱性水解速率与 -OH成正比。 2. 羰基活性越大， -C空阻越小，酯基空阻越小， 反应速率越快。 CH3COOCMe3 Me3CCOOEt CH3COOEt ClCH2COOEtV相对 0.002 0.01 1 2963. 形成的四面体中间体能量越低，反应速度越快。（能分散负电荷的取代基对反应是有利的） 4. 酯的碱性水解是不可逆的。 5. 碱的用量要超过催化量。第24页/共147页*2. 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。反应机理- ROH+R-C-OR+R-C-ORR-C-

13、OR-H+OHHOH2OOH+OHRCORH+RCOH+OHOHOH2RCOHORCOROH四面体中间体是正离子H+CH3COH + C2H5O18HOCH3CO18C2H5 + H2OO第25页/共147页1. 酸在反应中的作用有二： 活化羧基 使OH、OR形成 盐而更易离去。2 在酯 （RCOOR）中，R有吸电子基团虽能活化 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 明显的影响。酸性水解的讨论金金 羊羊第26页/共147页3. 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， 发生酯的水解。若有大量醇存在，并

14、采取去水 措施，则有利于酯化反应。第27页/共147页4. 在RCOOR1中， R对速率的影响是： 一级 二级 三级 R1对速率的影响是： 三级 一级 二级CH3COOR1在盐酸中，于25OC时水解的相对速率v的实验数据如下： R1： CH3 C2H5 CH(CH3)2 C(CH3)3 v： 1 0.97 0.53 1.15(机理不同)第28页/共147页*3 酯的酸性水解和碱性水解的异同点不 同 点 1 催化剂用量不同。碱大于1 mol，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。 3 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：1oROH 2o

15、ROH 3oROH 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。第29页/共147页*4 3o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反应式反 应 机 理CH3CO18OC(CH3)3H+CH3CO18OHC(CH3)3CH3C+O18C(CH3)3OHSN1CH3CO18OH + (CH3)3C+H2O(CH3)C3COH2+(CH3)3COH + H+关键关键中间中间体体第30页/共147

16、页A 制备羧酸和醇B 测定酯的结构*5 酯水解的应用CHOOCRCH2OOCRCH2OOCRNaOHH+CHOH RCOOHCH2OH RCOOHCH2OH RCOOH+第31页/共147页六 酯的制备1. 酯化反应2. 羧酸盐+卤代烷3. 羧酸+重氮甲烷参见羧酸一章参见羧酸一章4. 羧酸对烯、炔的加成： （1） 酸催化 （2） 亲电加成反应机制 （3） 可以制备各种醇的酯5. 羧酸衍生物的醇解反应第32页/共147页eg3. -丁内酯丁内酯（主要产物）（主要产物） -丙内酯（次要产物）eg2.CH3COOH + HC CHCH3COOCH=CH2H+, HgSO475-80oC（醋酸乙烯酯，

17、维尼纶的单体）（醋酸乙烯酯，维尼纶的单体）eg1.CH2(COOH)2 + 2(CH3)2C=CH2CH2(COOCMe3)2浓浓H2SO4室温室温58 % -60%4. 羧酸对烯、炔的加成+CH2=CHCHCOOHOCH3CH3OCH3OOCH3CH3CHCHCOOHCH3CH2CH2CHCOOHCH3H+H+第33页/共147页 5. 羧酸衍生物的醇解反应OCH3CCl + ROHOCH3C-OR + HClOCH3COHOOCH3COCCH3OCH3C-OR+ ROH+OCH3COC2H5 + ROHOCH3C-OR + C2H5OHOCH3CNH2 + ROHOCH3C-OR + NH

18、3CH3C NOCH3C-OR+ ROH+NH4酯交换酸催化为主酸催化肖特肖特-鲍曼条件鲍曼条件吡啶、三乙胺、吡啶、三乙胺、N , N-二甲苯胺等弱有机碱反应条件称为二甲苯胺等弱有机碱反应条件称为肖特肖特-鲍曼条件鲍曼条件催化剂催化剂催化剂催化剂催化剂第34页/共147页酯交换的讨论：（1）酯交换用酸（HCl, H2SO4, 对甲苯磺酸） 和碱（RONa）等催化均可。（2）3oROH的酯交换比较困难（因空阻太大）。（3）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，可移动平 衡。第35页/共147页*RCN醇解的反应机制+R C OR+R C OR+ ROH +

19、NH3OHNH2OH2-H+NH2RC-ORHRC NHNHH2ORC-ORRC NH+HORCOR + NH3ORCORRC=NHH+H+亚胺酯的盐，无水条件下能得到。第36页/共147页反 应 实 例实例一： CH CH + CH3COOHH+CH3COOCH=CH2聚合聚合CH3OHCH3O-CH2O维尼纶维尼纶实例三：实例二：COOEtCH2OHH+OO+ EtOH将乙醇不将乙醇不断蒸出。断蒸出。OH3CO+ CH3CH2CH2OH CH3CH2CH2O-CH3CH(OH)CH2CH2COOCH2CH2CH3nCHCH2OHnCHCH2OOCCH3第37页/共147页实例五：ClCH2

20、COONaClCH2COOHNCCH2COONaC2H5OOCCH2COOC2H5Na2CO3H2O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四:实例六：CH3COCOCH3OO+ CH3OH+ CH3COHOCOCH3OHOCH3O-第38页/共147页七 酰胺的酸碱性和制备1. 酰胺的酸碱性 CH3CH3 CH2=CH2 NH3 CH CH C2H5OH H2OpKa 50 40 34-35 25 16 15.7OCH3CNH2SO2NH2NHOONH

21、OOpka 10 9.62 8.315.1中性中性弱酸性碱性第39页/共147页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丁二酰亚胺丁二酰亚胺的钾盐的钾盐酸碱反应取代反应NBrOON -K+OO第40页/共147页(1) 羧酸铵盐的失水(2) 腈的水解羧酸NH3铵盐酰胺100o200oC -H2OH2O 40o50oC -H2O腈腈H2O 2. 酰胺的制备第41页/共147页利用OOH具有强亲核性eg 3.CH3COOH + NH3CH3COO-NH4+OCH3CNH2+ H2OCH2CN35% HCl40o50oCCH2CNH2Oeg 1.eg 2.

22、CH3CN+ H2O26N NaOH, C2H5OH40o50oC, 4小时 + O2CH3CNH2O100oC第42页/共147页3. 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。(2) 不溶于水的酰卤可用NaOH水溶液催化，溶于水 的酰卤须用有机碱催化。(3) 3o胺不能发生酰基化反应。CH3CW + NH3 CH3CNH2 + HWOOCH3CCl + (C2H5)3N CH3CN(C2H5)3Cl- OO+H2OROHCH3COH + (C2H5)3N HCl OCH3COR + (C2H5)3N HCl O第43页/共147页(4) 酰胺交换注意平衡移动CH3

23、CNH2 + 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) 酸酐氨解的应用第44页/共147页八 腈的制备1 用卤代烃和氢氰酸盐制备(参见卤代烃）2 酰胺失水(参见酰胺的制备）第45页/共147页 一 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应 二 羧酸衍生物的还原反应 三 酰卤-氢的卤化 四 烯酮的制备和反应 五 瑞佛马斯基反应 六 酯的热裂 七 酯缩合反应 八 酯的酰基化反应 九 酯的烷基化反应第四节 羧酸衍生物的其它反应第46页/共147页一 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应CH3OMgX+OOOH2OCH

24、3OCOCH2CH2COOHeg 1:第47页/共147页R1MgXR1LiR12CuLiR2CdRCOOHRCOOMgRRC=ORCOXRR12C-OHRRC=ORRC=ORRC=ORRC=ORRC=ORR12C-OH(RCO)2O*1RCHO1oROH2oROH3oROHR2C=ORCOOR”RCNRCONH2*2同左同左同左（慢）同左（慢）同左（慢）同左（慢）同左同左（慢）同左（慢）2oROH3oROH同左同左羰基化合物与有机金属化合物的反应归纳第48页/共147页I(CH2)10CClOI(CH2)10CCH3O(CH3)2CuLiEt2O, -78oC91%eg 3:88%eg 2:

25、C2H5OC(CH2)8CClO(C2H5)2CdOC6H6C2H5OC(CH2)8COC2H5OO第49页/共147页二 羧酸衍生物的还原反应1. 一般还原反应的归纳： 还原试剂反应物反应条件产物（1）反应式：（2）各类化合物还原反应的总结（3）几点补充说明：*1 关于酸酐还原的说明OOOOO+ NaBH40-25oCDMF, 1h第50页/共147页*2 关于酰胺还原的说明ORCNH2ORCNHRORCNR2LiAlH4LiAlH4LiAlH4LiAlH4LiAlH4LiAlH4H2OH2ORCH=NHRCH=NRRCH=NR2+RCH2NH2RCH2NHRRCH2NR2H2OH2OH2O

26、RCH=ORCH=ORCH=O(好控制）好控制）(不好控制）(不好控制）加成-消除加成加成-消除第51页/共147页2. 特 殊 还 原 法 （1）酯的单分子还原：鲍维特-勃朗克还原 *1 定义：用金属钠和无水乙醇将酯还原成一级醇的反应称为鲍维特-勃朗克还原。RCOOR1RCH2OH + R1OHNa-无水乙醇无水乙醇第52页/共147页*2 酯单分子还原的反应机理RCORONaCO-Na+RORNaCHO-Na+RORC-Na+ORORROHCHORORRCHO+ RO-NaROHRCH2OH第53页/共147页（2）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-

27、C-ONaH2O *1 定义：在惰性溶剂中，用金属钠将脂肪酸酯还原成-羟基酮的反应称为酮醇反应。R-CH-OHR-C=ORCOORRCOOR第54页/共147页ORCORORCOR+ 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偶联偶合互变异构互变异构*2 酯双分子还原的反应机理第55页/共147页*3.酯双分子还原反应的应用A 制备-羟基酮 B 制备-羟基环酮(CH2)nCOORCOORp-CH3-C6H4-CH3C-ONaC-O

28、Na(CH2)nC-OHC=O(CH2)nH2OC 制备索烃C32H64C32H64COORCOORHOHO(CH2)32H64C32COORCOORH2CCH2H64C32第56页/共147页三 酰卤-氢的卤化请完成下列转换反应机理：（将赫尔-乌尔哈-泽林斯基反应头尾除去）CH2CHCOOC2H5CH2CH2COOC2H5BrCH2CHCOOC2H5CH2CH2COOC2H5BrCH2CHCOClCH2CH2COOC2H5BrCH2CH2COClCH2CH2COOC2H5CH2CH2COOHCH2CH2COOC2H5CH2CH2COOHCH2CH2COOHKMnO4(CH3CO)2OC2H5

29、OHSOCl2C2H5OHBr2OOCH2CH2CH2CH2O第57页/共147页四 烯酮的制备和反应最简单的烯酮是乙烯酮。CH2=C=O (乙乙)烯酮烯酮 CH3CH=C=O 甲基甲基(乙乙)烯酮烯酮 2 烯酮的制备方法：（1） -溴代酰溴脱溴ORCH-C-BrBrRCH=C=O + ZnBr2Zn1 定义 羧酸分子内失水后的生成物称为烯酮。第58页/共147页（3） 甲基酮脱甲烷（2） 羧酸的脱水CH3COOHAlPO4, 700oCCH2=C=ORCH2COOHAlPO4, 700oC-H2O-H2ORCH2=C=OOCH3CCH3700-800oC700-800oCCH2=C=O-CH

30、4-CH4ORCH2CCH3RCH2=C=O第59页/共147页3. 烯酮的反应(2) 发生羰基的一般反应。 （两个键成正交，互不共轭，可各自进行反应）CH2=C=O +H-OHH-XHOOCRCH2=C-OHOHCH2=C-XOHCH2=C-OOCROHCH3COOHCH3COXCH3COCRO O互变异构互变异构互变异构(1) 形成亚甲基卡宾的反应CH2=C=Oh :CH2 + CO第60页/共147页氢加在氧上，其余部分加在碳上。CH2=C-OROHCH2=C-NH2OHCH2=C-ROMgBrOCH3CRCH3COORCH3CONH2CH2=C-ROH互变异构互变异构互变异构H2OH-

31、ORH-NH2RMgBrCH2=C=O +第61页/共147页 这也是乙烯酮的储存方式。（3） 烯酮和甲醛的反应和乙烯酮的二聚*1 乙烯酮与甲醛反应形成-丙内酯*2 乙烯酮二聚形成取代的-丙内酯CH2=C = OCH2=C=OCH2=C=OCH2=OZnCl2或AlCl3OOOCH2O第62页/共147页*3 -丙内酯的开环反应 在中性或弱酸性条件下，通过烷氧键断裂开环（发生SN2反应），烷氧键断裂开环得到-取代羧酸。CH3OH+NaClOOHClNaSHNH3H2OH2OCH3OHCH3CNClCH2CH2COOH (91%)HSCH2CH2COOH (81%)H2NCH2CH2COOHCH

32、3OCH2CH2COOH (73%)第63页/共147页OHOCH2O2CH2=C=OC2H5OHH+-H+OCH2O-OC2H5O-CH2OC2H5OCH2=C-CH2COC2H5OOCH3CCH2COC2H5O 在碱性或强酸性条件下，通过酰氧键断裂开环（加成消除机制），生成-取代羧酸衍生物。HOCH2CH2COCH3OOOCH3OH +CH3OHCH3ONaH+第64页/共147页五 瑞佛马斯基反应 醛或酮、-溴(卤)代酸酯、锌在惰性溶剂中互相作用，得到-羟基酸酯的反应称为瑞佛马斯基反应。C=O + XCH2COOC2H5C=CHCOOHC=CHCOOC2H5COZnXCH2CO2C2H5

33、C6H6 or Et2OH2O, H+COHCH2CO2C2H5H+H2OCOHCH2CO2HH+OH -Zn1 定义：第65页/共147页 说说 明明1 反应需在惰性溶剂中进行；反应需在惰性溶剂中进行；2 不能用不能用BrMgCH2CO2Et代替代替BrZnCH2CO2Et；3 -溴代酸酯的溴代酸酯的 -碳上的取代基空阻太大时，碳上的取代基空阻太大时， 反应不能进行。反应不能进行。4 该反应定向性好。该反应定向性好。 第66页/共147页2 反应机理Zn Br-CH2C-OEtOO-CH2C-OEtO-CH2=C-OEt Zn+BrCO-ZnOCH2CBrOEt+-C-CH2CO2EtOHH

34、2O+OO-BrH2CZn+OEtBrCOOCHCH2Zn第67页/共147页反应主要用来制备：1. -羟基酸酯, 2. -羟基酸 , 3. , -不饱和酸酯4. ,-不饱和酸以及由它们衍生的化合物。3 反应的应用第68页/共147页应用不超过4个碳的醇合成实 例(CH3)2CHCH CHCO2EtCH2CH3OH(CH3)2CHCHOCH2CH3BrCHCO2Et(CH3)2CHCH2OHCH2CH3BrCHCO2HCH3CH2CH2CO2H + Br2CH3CH2CH2CH2OH第69页/共147页六 酯的热解（裂） 酯在400500的高温进行热裂，产生烯和相应羧酸的反应 称为酯的热解。C

35、H3COO-CH2CH2-HCH3COOH + CH2=CH2400-500oC（1）定义：1 酯的热解第70页/共147页*1 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*2 反应机理说明：消除时，与 -C相连的酰氧键和与 -C相连的H处在同一平面上，发生顺式消除。（2） 反应机理：第71页/共147页eg 1.C6H5-CH-CH2C6H5OCCH3OC=CHHC6H5C6H5C=CHHC6H5C6H5顺式消除顺式消除500oC500oCC CCCH3OOHHHC6H5C6H5C CCCH3OOHHHC6H5C6H5主要产物C CCC

36、H3OOHHHC6H5C6H5C CCCH3OOHHHC6H5C6H5全重叠式部分重叠式*3 部分重叠式构象比全重叠式构象稳定，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。第72页/共147页OCCH3CH3-CH-CH2CH2CH3OCH2=CHCH2CH2CH3 + CH3CH=CHCH2CH3eg 2. 500oC *4 当-c两侧都有-H时，以空阻小，酸性大的-H被消除为主要产物.主要产物第73页/共147页以 为起始原料，制备 和 eg 3.CH2OHCH2CH2+CH2OCCH3OCH2OHCH3COClCH2-H+500oCH+重排重排+ CH3COOH环外双键环外双

37、键环内双键环内双键第74页/共147页eg 4. 以CH3CH2CH2CH2OH为原料合成CH3CH2CH=CH2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH=CHCH3CH3CH2CH=CH2HOAcCH3COOCH2CH2CH2CH3500oC 100%末端烯烃末端烯烃H+第75页/共147页COOC2H5OOPhCOOC2H5O + CH2O + HNR2OOPhOPhOO CH2NR2合成：NaOC2H5PhCH2ClNaOC2H5H+H+NaOC2H5CH3Ieg 5.OPh第76页/共147页（1） 碳酸及其衍生物；（2） 原（某）酸及其衍生物简解；（3） 黄原酸酯及其衍生物。2 碳酸，

38、原(某)酸和黄原酸及其衍生物第77页/共147页保留一个羟基的碳酸衍生物均不稳定，易分解。HOCClOHOCOEtOCO2 + HClCO2 + EtOHCO2 + NH3OHOCOHHOCNH2O碳酸（1） 碳酸及其衍生物第78页/共147页ClCClO-HClROHCl-C-ORONH3H2N-C-OROROHRO-C-ORORNH2RN=C=ORNH2RNH-C-NHRO(C2H5)3NC6H5SO2ClRN=C=NRH2N-C-NH2ONH3H2N-C-ClO-HClO=C=NHHO-C NNH3碳二亚胺碳二亚胺光气氰酸异氰酸异氰酸酯CCl4 + 2SO3碳酸衍生物的制备及介绍二个羟基

39、均被取代的碳酸衍生物十分有用。第79页/共147页（2）原（某）酸及其衍生物简解OHOCOHHO-C-OHOHOHOHCOHH-C-OHOHOHR-C-OCH3OCH3OCH3R-C-ClClCl碳酸 原碳酸 甲酸 原甲酸 原(某)酸 原(某)酸 三酰氯 三甲酯原甲酸 三乙酯的制备和应用HCOOC2H5 + 2C2H5OHHCCl3 + 3C2H5ONaH3O+R2C(OC2H5)2 + HCOOC2H5 RCH2CH(OC2H5)2 +C2H5OMgXRCH2MgXR2C=O缩醛缩醛缩酮H-C-OC2H5OC2H5OC2H5第80页/共147页（3）黄原酸酯及其衍生物 黄原酸 烷基黄原酸盐

40、烷基黄原酸甲酯HOCSHSROCS-Na+SROCSCH3S*2黄原酸酯的制备ROH + CS2 + NaOHRO-C-S-Na+SCH3IRO-C-SCH3S*1黄原酸酯及其衍生物第81页/共147页*3 黄原酸酯的热裂CH3CH2O-C-SCH3SC=SOHCH3SC-C170oCCH3SH + O=C=S顺式消除CH3S-C-S-HOC=C +第82页/共147页*4 实 例OCSCH3S(CH3)3CHH170oC(CH3)3CHHHXRHR碱碱第83页/共147页1. 克莱森缩合反应 （1）定义：具有 -活泼氢的酯，在碱的作用下,两分子酯相互作用，生成-羰基酯,同时失去一分子醇的反应

41、。七 酯缩合反应第84页/共147页（2）反应机理C2H5OHCH3COONaCH3COOHOOCH3CCH2COC2H5 +Na+OOCH3CCHCOC2H5C2H5ONaC2H5O-OCH3COC2H5OC2H5O-CH2COC2H5C2H5ONaOCH3CCH2COC2H5OOOCH3COC2H5OCH3CCH2COC2H5-+第85页/共147页（3）在强碱作用下的酯缩合反应只有一个-H，必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。第86页/共147页在强碱作用下酯缩合的反应机制Ph3C-Na+(CH3)2CHC-C-CO2C2H5O CH3CH3(CH3)2CHCO2C2H5Ph3C-(CH

42、3)2CCO2C2H5-(CH3)2CHCOC2H5O(CH3)2CHC-C-CO2C2H5O-CH3CH3C2H5O- C2H5O-(CH3)2C-C-C-CO2C2H5O CH3CH3-+ Ph3CHH2O(CH3)2CHC-C-CO2C2H5O CH3CH3第87页/共147页2. 混合酯缩合（1）甲酸酯HCOOC2H5+H CH2COC2H5OEtONaHCOCH2COOC2H5H2O-3H2OCOOC2H5H5C2OOCCOOC2H5醛基第88页/共147页OHOH+ HCOEtOO-HHCO2ROHOHCHOOHOHCH2OHRO-NaH0-25oCH2ONaBH4C2H5OH 2

43、5oC *1. 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. *3. 如果用一个环酯和甲酸酯缩合，不能用RO-做催化剂， 否则会发生酯 交换而开环.讨 论第89页/共147页*1. 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。*2. 羰基活性好，所以催化剂的碱性不用太强。*3. 在合成上用来制备 丙二酸酯或-取代的丙二酸酯。 -羰基酸。（2）草酸酯丙二酸酯-羰基酸+H CH2COC2H5OEtONaH2OCOOC2H5COH5C2OCOCH2COC2H5OCOH5C2OHO-H+COCH2COOHCOHOCOCH3COHO17

44、5 oCCOCH2COC2H5OH5C2O第90页/共147页*1. 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-取代的丙二酸酯。(3) 碳酸酯H5C2OCOOC2H5+H CH2COC2H5OEtONaH5C2OCOCH2COC2H5OH2O第91页/共147页*1. 羰基活性差，选用强碱作催化剂。*2. 在合成上，主要用于在-C上引入苯甲酰基。(4) 苯甲酸酯COOC2H5+H CH2COC2H5OEtONaCOCH2COC2H5OH2O第92页/共147页（5）实 例 剖 析eg 1. 选用合适原料制备eg 2. 选用合适的原料制备合成二：HCOOEt + C6

45、H5CH2COOEtEtONa70%C6H5CHCOOEtCHOC6H5CHCOOEtCHOC6H5CHCOOEtCOOEt合成一：C6H5CHCOOEtCCOOEtOEtOOC-COOEt + C6H5CH2COOEtEtONa-CO175oCC6H5CHCOOEtCOOEt+ C6H5CH2COOEtEtONaC6H5CHCOOEtCOOEtOC2H5O-C-OC2H5第93页/共147页合成：eg 3. 选用合适的原料合成OHO2C-CH2CH2CCOOH逆合成分析OHO2C-CH2CH2CCOOHOHO2C-CH2CH-CCOOHCOOHCOOEtEtO2C-CH2EtO2C-CH2C

46、OOEt+EtO2C-CH-CCOOEtEtO2C-CH2O-CO2EtO-H+H+OH-HO2C-CH-CCOOHHO2C-CH2OHO2C-CH2CH2-CCOOHO第94页/共147页eg 4. 选用合适的原料合成逆合成剖析：具体合成：第95页/共147页OOCH3C-CH2-CCH3OOCH3C-CH2-COC2H5OHOCH3C-CH2-COC2H5CH3OHOCH3C-CH2-CCH3CH3OCH3CCH3+ CH3CO2C2H5C2H5O-H+or NaH3 酮 酯 缩 合从理论上分析，有可能生成四种化合物。第96页/共147页NaHEtO-EtO-NaHH2OH2OH2OH2O

47、-CO第97页/共147页酮酯缩合实 例实例 1. 选用合适的原料合成OOC6H5C-CH2-COC2H5酯缩合 C6H5COOC2H5 + CH3COOC2H5OOC6H5C-CH2-COC2H5C2H5O2C-CO2C2H5OOO+ C6H5C-CH3C2H5OCOC2H5OO+ C6H5C-CH31NaH1NaH2H+2H+-CONaH第98页/共147页实例 2O CH3CCH2CH3 + CH3CH2CO2C2H5NaH/Et2O40-55oCO CH3CH2CCHCCH2CH3 + CH3CH2CCCCH3OO OCH3酸性大，空阻小酸性大，空阻小对动力学有利。对动力学有利。稳定性

48、好，对热力学有利。51%9%第99页/共147页4 狄 克 曼 酯 缩 合 反 应 二元酸酯若分子中的酯基被四个以上的碳原子隔开时，就发生分子中的酯缩合反应，形成五员环或更大环的酯，这种环化酯缩合反应称为狄克曼酯缩合。实例 1CO2C2H5C6H5CH3CH2CH2CO2C2H5Na, C2H5OH(少量)CH2CH2CO2C2H5O第100页/共147页实例 2实例 3第101页/共147页实例 4实例 5发生分子内酮酯缩合时, 总是倾向于形成五元环、六元环。第102页/共147页八 酯的酰基化反应反应在无质子溶剂中进行。 一元酸酯在强碱作用下，可与酰氯或酸酐进行反应，而在-C上引入酰基，这

49、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第103页/共147页 一元酸酯在强碱作用下，与卤代烷发生反应，在-C上引入烷基，这称为烷基化反应。九 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。第104页/共147页第五节 与酯

50、缩合、酯的烷基化、酰基化相类似的反应一 酮的类似反应总述二 酮的烃基化反应三 酮的酰基化反应四 酮经烯胺烷基化、酰基化五 醛的烃基化反应第105页/共147页一 酮的类似反应总述CH3CCH3OCH3CCH2OCH3C=CH2O-CH3CCH3OCH3CCH2CCH3OOHCH3RXCH3CCH2ROB:CH3CCH2CROORCXOCH3COCCH3O OCH3CCH2CCH3OOCH3CCH2CROORCOOC2H5亲核加成亲核加成亲核取代亲核取代醇醛缩合醇醛缩合酮的烷基化反应酮的酰基化反应第106页/共147页二 酮的烃基化反应eg 21. 只有一种-H的酮的烃基化反应*1. 为了在反应

51、中抑制aldol反应，使用足够强的碱（如NaNH2、 Ph3CNa、NaH）将反应物迅速地全部变为碳负离子*2. 反应要在非质子溶剂中进行。*3. 烷基化反应主要在碳端发生（C亲核性强，软-软）eg 1OPhCCH2(CH2CH3)2 + NaBrPhC=CHCH2CH3(C2H5)2OPh3C-Na+CH3CH2-BrO-Na+OPhCCH2CH2CH3第107页/共147页2. 有两种 -H的不对称酮的烃基化反应(1) 用LDA处理，得动力学控制产物OLDA, 0-40oCCH3OCH2CH2OCH3OCH3OLiCH3OLiCH3+PhCH2Br30-50oC1%99%CH3CH2Ph第

52、108页/共147页(2) 用三甲基氯硅烷和锂盐处理，得热力学控制产物ROH + Me3SiClROSiMe3ROH + Me3SiOH-HClEt3N25oCH3O+OCH3OHCH3OHCH3+DMF 回流Et3N Me3SiClOSi(CH3)3CH3OSi(CH3)3CH3+78%22%OSi(CH3)3CH3OCH3CH3LiMe3SiOLiCH3OCH3R蒸馏分离蒸馏分离CH3Li-Me4SiRX第109页/共147页三 酮的酰基化反应1. 酮酯缩合是可逆的，酮与酰卤、酸酐的反应是不可逆的。2. 酸酐、酰卤和空阻大的酯要用强碱催化，在非质子溶剂 中进行反应。3. 烯醇负离子是两位负

53、离子，要使酰基化反应在碳端发生， 烯醇负离子必须过量。4. 对于不对称酮，有热力学控制与动力学控制两种酰基化 产物，通常，空阻大的碱、强碱、低温、非质子溶剂有 利于动力学产物产生。第110页/共147页四 酮经烯胺烷基化、酰基化 含有下边结构的化合物称为烯胺，N上有氢的烯胺是不稳定的， N上没氢的烯胺是稳定的。C=C-N1 烯胺结构：第111页/共147页（1）不对称酮形成烯胺时，双键总是在取代基较少的地方形成。（2）能形成共轭体系时，双键在共轭处形成。五原子重叠，五原子重叠，空阻大。空阻大。 稳定的烯胺是含 -H的酮与二级胺在酸催化下反应来制备的。2 烯胺制备：第112页/共147页3. 烯

54、胺的反应烯胺具有双位反应性能C=C-NC-C=N+（1 ） 烯胺的烃基化反应O+NHH+N+N第113页/共147页+N+R-XNR X-H2ONR+OH2O-H+NR-XN+RX-H2ONH+OR互变异构互变异构 使用活泼卤代烷如碘甲烷、烯丙型卤化物、苯甲型卤代物等主要发生碳烃基化产物。烃基化反应既可以在氮上发生也可以在碳上发生。第114页/共147页酰基化反应一般在碳上发生（2）烯胺的酰基化反应ON+ CH3CH2CCl(C2H5)3NNCCH2CH3O+H2OH+OCCH2CH3O第115页/共147页 溶剂不同，产物不同，在非质子溶剂中得一取代产物，在质子溶剂中得二取代产物。（3）与,

55、-不饱和酸、酯、腈等发生反应OOCH2CH2COOCH3OCH2CH2COOCH3CH3OOCCH2CH2NHNC2H5OH+H+CH2=CH-COOCH3H3O+2CH2=CH-COOCH3H3O+二氧六环二氧六环第116页/共147页（4）烯胺在合成中的应用实例*1. 制备长链脂肪酸ON+ CH3CH2CClH2OH+(C2H5)3NOCCH2CH3OH2OOH-HOCCH2CH3OO-CCH2CH3OCO2HCCH2CH3OCO2HH2OZn(Hg)HClCH3(CH2)6COOH第117页/共147页NO+ ClC(CH2)8CClOOO(C2H5)3NH3O+OOOH3O+OH-OO

56、OOHOOHZn(Hg) HClHOOC(CH2)20COOH*2. 制备长链的二元羧酸第118页/共147页五 醛的烃基化反应但如能在反应前将醛基予以保护，则烷基化反应还是可以但如能在反应前将醛基予以保护，则烷基化反应还是可以发生的。发生的。 醛在碱性条件下，易发生羟醛缩合反应，所以很难使它通过负碳离子直接发生烷基化、酰基化反应。RR”CHCH=NRRCH2CHORCH2CH=NRRCHCH=NRRR”CHCHOH+RNH2C2H5MgXor LDAR”X第119页/共147页第六节 -二羰基化合物的特性及应用一 -二羰基化合物的酸性及判别二 -二羰基化合物的烷基化、酰基化三 -二羰基化合物

57、的酮式分解和酸式分解四 -二羰基化合物在合成中的应用实例第120页/共147页一 -二羰基化合物的酸性及判别化合物 pKa 烯醇式含量CH3COCH3 20 1.510-4(痕量)H2O 16ROH 15EtO2CCH2CO2Et 13.3 7.710-3NCCH2CO2Et 9 2.510-1CH3COCH2CO2Et 10.3 7.3(纯液态)，气态46.1%, 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。OCHO第121页/共147页碳负离子可以写出三个共振式 (1) (2) (3)CH3C

58、CH2COC2H5OO+ NaOHC2H5OHCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3CCHCOC2H5OOCH3CCH=COC2H5OO-Na+酮式（酮式（92.5%）41oC/2.66barmp -39oC烯醇式（7.5%）32oC/2.66barCH3CCH2COC2H5OOCH3C=CHCOC2H5OOHOCH3CHOHOOC2H5第122页/共147页在极强碱的作用下，可以形成很不稳定的双负离子第123页/共147页二 -二羰基化合物的烷基化、酰基化1 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、 -酰基化2 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、 -酰基化3 -二酮的-烷基化、-酰基化第124页/共147页1 乙酰

59、乙酸乙酯的-烷基化、 -酰基化CH3C-CH-COC2H5OOCOCH3CH3CCHCOC2H5OOCH3CCHCOC2H5OOCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3COCCH3O OCH3COOC2H5C2H5ONa-C2H5OHNa+CH3INaH-H2Na+CH3COClCH3CCH2COC2H5OOCH3C-CH-COC2H5OOCH3第125页/共147页 -二羰基化合物的Na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。方法一：方法二：C2H5OH + Mg + CH2(COOC2H5)2C2H5OMg + -CH(

60、COOC2H5)2CCl4C2H5COClCH3CH2CCH(COOC2H5)2 + ClMgOC2H5OMg C6H6H3O+ HOMgClCOROOCH3CCHCOC2H5 + MgClCOROOCH3CCCOC2H5RCOClOOCH3CCH2COC2H5第126页/共147页2 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、-酰基化or 用RLi，惰性溶剂CH3CCH2COC2H5OONH3(液液)NaNH2CH3CCHCOC2H5OONa+NaNH2NH3(液)1mol RX1mol RX1mol RCOX1mol 1mol RCOOEtRCOCRO O1mol RCOXNH4Cl or H2O第127页