华东理工大学有机化学——羧酸

1、羧羧 基基 (carboxyl)酰酰 基基 (acyl)RCOHORCOHOCOOHOCOCH3阿司匹林阿司匹林其衍生物其衍生物（Aspirin） 羧酸衍生物羧酸衍生物酰卤酰卤酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺RCOOHRCOXRCOORCOORRCONH2(R)CRORCOOHsp2RCOOH 两个碳氧键键长不同 一、羧酸的结构一、羧酸的结构O上的孤对电子与羰基电子有一定程度的共轭11.1 11.1 羧酸的结构、分类和命名羧酸的结构、分类和命名二二与醛相似，但经常根据来源使用俗名。三三 羧酸的羧酸的命名命名n 羧酸的系统羧酸的系统命名命名1、以、以含羧基的最长碳链为主链含羧基的最长碳链为主链，按主链的碳原

2、子数称为某，按主链的碳原子数称为某酸。支链作为取代基，碳原子的酸。支链作为取代基，碳原子的编号从靠近羧基的一端开始编号从靠近羧基的一端开始。HCOOHCH3COOHCH3(CH2)14COOHCH3(CH2)16COOH甲甲酸酸乙乙酸酸十十六六酸酸十十八八酸酸蚁蚁酸酸醋醋酸酸软软脂脂酸酸硬硬脂脂酸酸COOHH3C反反-2-丁丁烯烯酸酸巴巴豆豆酸酸以含有羧基的最长碳链为主链，支链作为取代基，以含有羧基的最长碳链为主链，支链作为取代基，称为某二酸。称为某二酸。CH2COOHCH2COOH丁丁二二酸酸琥琥珀珀酸酸CCOOHCCOOHHH顺顺丁丁烯烯二二酸酸马马来来酸酸CHCOOHCHCOOHHOHO

3、2 2, ,3 3- -二二羟羟基基丁丁二二酸酸酒酒石石酸酸3、芳香族羧酸的命名分为两类、芳香族羧酸的命名分为两类 （1）羧基与苯环支链相连羧基与苯环支链相连的，的， 以以脂肪酸作为母体脂肪酸作为母体，芳基看作取，芳基看作取代基来命名，如：代基来命名，如： （2）羧基与苯环直接相连羧基与苯环直接相连的的，以，以苯甲酸为母体苯甲酸为母体，环上其，环上其它基团作为取代基来命名。它基团作为取代基来命名。苯乙酸苯乙酸 3-苯丙酸苯丙酸 3-苯丙烯酸苯丙烯酸CH2COOH CH2CHCOOHCH2CH2COOHCOOHOH邻邻羟羟基基苯苯甲甲酸酸水水杨杨酸酸COOHCOOH邻邻苯苯二二甲甲酸酸3 2 1

4、（肉桂酸）（肉桂酸）COOH苯甲酸苯甲酸11.2 11.2 羧酸的物理性质羧酸的物理性质 羧酸中的羟基和羰基可与水形成氢键：CH3-C-OHOO-HHO-HH 原因原因： 水溶解度：大于分子量相近的醇、醛、酮； (C4H9OH：8%；C2H5COOH：) 随R，水溶解度，C10以上羧酸不溶于水。沸点：高于分子量相近的醇 羧酸分子间通过氢键形成二聚体：打开氢键时所需能量：乙醇甲酸25.1KJ/mol30.1KJ/mol (b.p 101 C)。(b.p 78 C)。H-OC-ROR-CO-HO IR C = O 在在1725 1700 cm-1 游离的游离的O-H 伸缩振动伸缩振动 3560 3

5、500 cm-1(醇醇3650 3590 ), 缔合态缔合态 O-H 伸缩振动伸缩振动 3000 2500 cm-1(醇醇3520-3100),宽带峰宽带峰 HNMR 10 13 ppm 2.0 2.5 ppmOCH2COHRORCOH 羧酸的结构及化学性质分析羧酸的结构及化学性质分析H有酸性有酸性OH 可被取代可被取代羰基羰基 a a-H，可取代，可取代羧基可脱去羧基可脱去 CO2羰基不饱和羰基不饱和,可加成、还原可加成、还原CHCOOHRH11.3 11.3 羧酸的化学性质羧酸的化学性质 共轭：p-COHOsp 杂化2R构造：R RH HC CO OO O p-共轭的结果共轭的结果： 使使

6、RCOO-H键减弱，氢原子酸性增加，羧酸具有酸性；键减弱，氢原子酸性增加，羧酸具有酸性； RCOO-中负电荷均匀地分布在两个氧原子上，稳定性中负电荷均匀地分布在两个氧原子上，稳定性 ，羧酸酸性，羧酸酸性。 一一 羧酸的酸性羧酸的酸性 RCOOHB:RCOORCOORCOO比较：比较：酚氧基负离子和烷氧基负离子酚氧基负离子和烷氧基负离子 羧酸根负离子的共振式羧酸根负离子的共振式OHOOOOB:R CH2OHB:R CH2O有两个完全等有两个完全等价的共振式价的共振式负电荷分散负电荷分散l成成 盐盐 羧酸具有明显的酸性，甚至能与NaHCO3等成盐： RCOOH + NaHCO3RCOONa + C

7、O2 + H2O 说明什么问题？说明什么问题？RCOOH + NaOHRCOONa + H2ORCOOHRCOOH的酸性大于的酸性大于H H2 2COCO3 3。pKa数据亦说明，酸性：RCOOHH2CO3ArOH 与无机酸相比，与无机酸相比，RCOOHRCOOH仍为弱酸：仍为弱酸： RCOONa + HClRCOOH + NaCl 酸性：酸性：HClRCOOH 利用羧酸的酸性分离和纯化化合物利用羧酸的酸性分离和纯化化合物其它非酸性化合物+OHRCO2（水相）其它非酸性化合物H+RCO2H（有机相）RCO2HArOHArOArOHRCO2H其它非酸性化合物+RCO2（水相）其它非酸性化合物H+

8、RCO2H（有机相）ArOHHCO3ArOH +酸性：酸性： 羧酸羧酸 碳酸碳酸 酚酚pKa 3-5 6.5 10 任何使酸根负离子稳定的因素都将增加其酸性，羧酸根负离子愈稳定，愈容易生成，酸性就愈强。A A 脂肪酸脂肪酸 -H被R取代得越多，羧酸的酸性越弱。原因：斥电子基(+I效应)酸性减弱！负电荷分散不利CH3 C O HOCH3 C O-O电子云密度H2OH3O+ 若-H被吸电子基（如Cl）取代后，羧酸的酸性增强。吸电子基(I效应)酸性增强！负电荷分散较好Cl CH2 C O HOO电子云密度H2OH3O+Cl CH2 C O-原因：CCO2HClClClCCO2HClHClCCO2HH

9、HClCCO2HHHHPka 0.64 1.26 2.86 4.75 吸电子基距COOH越远，对RCOOH的酸性影响越小原因：原因：诱导效应诱导效应随着碳链增长迅速减弱。随着碳链增长迅速减弱。 Cl CH2 CH2 CH2 COOHClCH3CH2 C COOH？B. B. 芳香酸芳香酸 （综合考虑诱导和共轭效应）（综合考虑诱导和共轭效应）酸性：C6H5COOHCH3COOH芳环上有吸电子基时，ArCOOH酸性增加。例如： COOH酸性：COOHO2N原因： -NO2有- I、 - C ，使p -NO2-C6H4-COO-负电荷分散，稳定性-NO2、-CN，-I、-C，方向一致芳环上有斥电子基

10、时，ArCOOH酸性减弱。COOH酸性：CH3OCOOHH3CCOOH比较下列化合物的酸性大小：-I+C小小 结结+I+I效应使效应使RCOOHRCOOH酸性减弱，酸性减弱，-I -I使其增强。使其增强。 -I -I效应强弱次序：效应强弱次序： NO2CNCOOHFClBrCOOROROHC6H5H +I+I效应强弱次序：效应强弱次序： OCOO(CH3)3CCH3CH2CH3H a a-卤代羧酸卤代羧酸H2CCOOHHX2 / PH2CCOOHXX = Br , Cl( (二二) -) -氢原子的反应氢原子的反应 较活泼a.的吸电子性使活泼aHC O共轭使羧酸的活性不及醛、酮b. p-aHR

11、C H C OHHO 卤代酸的酸性及诱导效应卤代酸的酸性及诱导效应几种活泼氢的酸性比较几种活泼氢的酸性比较 吸电子基对羧酸酸性增强（吸电子基对羧酸酸性增强（P302)RCOOHB:RCOORCOOCCO2HClClClCCO2HClHClCCO2HHHClCCO2HHHHPka 0.64 1.26 2.86 4.75 a a-卤代羧酸在合成上的应用卤代羧酸在合成上的应用CHCOOHX酯化ZnHCCOORXZnRReformatsky 试剂酯难直接卤代RCHCOORXR(i) 制备制备a a-卤代酯卤代酯（制备（制备Reformatsky试剂的原料）试剂的原料）H2CCOOHHX2 / PH2C

12、COOHXX = Br , ClRHCCOOHX2 NH3RCHCOOHH2N+NH4X2 NaOHRCHCOONaHO+NaX+H2O(ii) 制备制备 a a-氨基酸或氨基酸或 a a-羟基酸羟基酸( (三三) ) 脱羧反应脱羧反应 羧酸(盐）在一定条件下分解放出二氧化碳，称为脱羧脱羧或脱羧反应。RCOOH(1) NaOH (CaO)(2)RHCO2+副副反反应应多多，产率一一般般较低 一元羧酸加热下难以脱羧! 但上有强吸电子基，或为羰基等不饱和键时，脱羧容易发生。1）一元脂肪酸一元脂肪酸ROHOORRRORRH -羰基酸CO2+a a CCl3COOHCCl3H + CO2脱羧易发生脱羧

13、易发生! 芳香酸比脂肪酸脱羧容易，尤其芳环上有强吸电子基的芳酸：COOHNO2NO2NO2NO2NO2NO2H2O2）芳香酸( (四四) ) 羧基被还原羧基被还原 强还原剂直接还原RCOOHLiAlH4RCH2OHH2O无无水水乙乙醚醚 羧基较难被还原，羧基较难被还原，一般还原剂不能将COOH还原，如NaBH4可还原醛酮中的羰基而无法还原羧基。（LiAlH4、B2H6或高温高压或高温高压下催化氢化）下催化氢化） 强还原剂可还原至伯醇强还原剂可还原至伯醇合成上宜先酯化，再用Na+CNa+C2 2H H5 5OHOH还原（产率较好，反应较易）RCH2OHROH/H+R-C-OHOR-C-ORONa

14、+C2H5OH酯间接还原O2NCH2COOHO2NCH2CH2OH1) BH3 , THF2) H3+O选择性还原如用LiAlH4作还原剂，硝基将同时被还原。硼烷是一个非常有用的还原剂，反应条件温和，选择性好。可否用LiAlH4作还原剂？羧酸衍生物羧酸衍生物酰卤酰卤酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺 取代羟基生成羧酸衍生物取代羟基生成羧酸衍生物RCOOHRCOXRCOORCOORRCONH2(R)CRO( (五五) )羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成 1 形成酰卤形成酰卤RCOOHRCOClSOCl2PCl3PCl5RCOOHPBr3RCOBrROHSOCl2RClPBr3RBr酰基氯酰基氯酰基溴酰基溴比较

15、醇类的比较醇类的 类似卤代类似卤代有相似性有相似性3.2 形成酸酐形成酸酐酸酸 酐酐RCH2COOHRCH2COOCCH2ROP2O52+ + H2Oor Ac2O 分子内二酸的脱水分子内二酸的脱水:形成环状酸酐形成环状酸酐COOHCOOHOOOCOOHCOOHOOO+H2O+H2O顺式易生成酸酐）顺式易生成酸酐）加热即反应加热即反应（易发生）（易发生）3 生成酯生成酯（酯化反应）（酯化反应） 酯化反应特点：酯化反应特点： a. 酸催化酸催化下反应速度加快下反应速度加快 b.可逆可逆反应，加大反应物用量反应，加大反应物用量 或除水以提高产率或除水以提高产率RCOORRCOOHHOR H2O+H

16、+ 酯的生成和酯化反应机理酯的生成和酯化反应机理* *酸催化剂：硫酸、磷酸、盐酸、苯磺酸、强酸性阳离子交换树脂。反应可逆 机理机理 从反应式看，酯化反应中化学键断裂生成H2O的方式可以有两种：OC OH + HORROC OR + H2O 酰氧键断裂ROC OH + HORROC OR + H2O 烷氧键断裂RH+H1 1）两种断裂方式两种断裂方式OC OH + HO RRH+1818OC OH + HO RRHOC OR + H2O R182）同位素标记证明1 1）如按烷氧键断裂的方式：）如按烷氧键断裂的方式：2 2）如按酰氧键断裂的方式：）如按酰氧键断裂的方式：OC OH + HO RRH

17、+18 + H2OOC O RR18 所以，所以，在大多数情况下，在大多数情况下，反应按反应按的方式进行。的方式进行。n实验表明：在大多数情况下（主要指伯醇和仲醇），主要生成含同位素的酯RCOO18R，水分子中几乎不含有氧同位素。OC OH + HO RRH+OC O RR1818 + H2OOC OH + H+ROH+C OHROH+C OH R+ HORC ORROHOH2-H2O-H+OC ORRC ORROHOH2C ORROHOHHC OR ROHOHC OR RC OH ROH3 3）酰氧基断裂反应机理）酰氧基断裂反应机理n反应的结果似乎是-OH被OR亲核取代，但实际的机理过程应为

18、亲核加成亲核加成- -消除消除。4 4）反应速度）反应速度 由于空间位阻的原因，无论酸还是醇，烃基的结构越庞大，反应速度越慢，产率越低。降降低低降降低低R3C-OHR3C-OH2+-H2OH+R3CR-C-O-HO+R3CR-C-O-HOCR3+-H+R-C-O-CR3O+H-O-CR3OR-C-O-H即：叔醇的酯化反应经证实是按照烷氧断裂的方式进行的5 5）烷氧断裂机理）烷氧断裂机理4 生成酰胺生成酰胺RCOOHNH3RNH2RCOONH4RCONH2RCOONH3R- - H2ORCONHR100oC180190oC- - H2ORNH2RCONHRRCOClRCOOCRORCOOHSOC

19、l2P2O5 合成上一般通过羧酸衍生物制备酰胺合成上一般通过羧酸衍生物制备酰胺11.4 11.4 羧酸的制法羧酸的制法 (1) (1) 氧化法氧化法 (2) (2) 腈水解腈水解 及及 羧酸衍生物的水解羧酸衍生物的水解 (3) Grignard(3) Grignard试剂与试剂与COCO2 2作用作用( (甲甲) ) 伯醇或醛氧化伯醇或醛氧化 (1) (1) 氧化法氧化法RCOHORCH2OHRCOHOO= 常用氧化剂，或氧与催化剂 ( (乙乙) ) 烃氧化烃氧化 CHRCHRRCH2CH2RO2, Cat.1200C,1.53MPaRCOOH + RCOOHRCOOH + RCOOHK2Cr

20、2O7, H2SO4CH3C CH3CH3CH3K2Cr2O7, H2SO4COOHC CH3CH3CH3or KMnO4, H2SO4由腈（RCN）水解是合成羧酸的腈在酸性或碱性水溶液中水解可以得到羧酸： 腈类化合物的水解（腈类化合物的水解（酸性酸性水解水解和和碱性碱性水解水解）RCNH+H2O,H2OOHRCOOHH+BrCH2CH2Br2 NaCNNCCH2CH2CNH2OH+HOOCCH2CH2COOHClCH2COONaNaCNNCCH2COONa(1) NaOH(2) H2O / H+HOOCCH2COOH丁丁二二酸酸丙丙二二酸酸例：例：制备比制备比 RX 多一多一 个碳的羧酸个碳

21、的羧酸主要用于伯卤烷主要用于伯卤烷(2) (2) 腈水解腈水解 (3)(3) Grignard Grignard试剂与试剂与COCO2 2作用作用 干醚低温RMgX +R-C-OMgXOR-C-OHOH2O/H+OOC多一个碳的羧酸 格氏试剂与CO2（干冰）反应，酸化、水解后得到羧酸。反应机理是典型的举例：物理性质物理性质：羟基酸比相应的醇及羧酸的熔点都高，溶解度大。原因？CH3CHCOOHOH羟基酸是分子中同时具有羟基酸是分子中同时具有羟基羟基和和羧基羧基的化合物。的化合物。分类分类：根据羟基与羧基的相对位置不同，分为：-，-，-，-，羟基酸。氢键氢键。11.5 11.5 羟基酸羟基酸 (1

22、) (1) 羟基酸的性质羟基酸的性质 ( (甲甲) ) 酸性酸性羟基的吸电子诱导效应，使羟基酸的酸性比相应的羧酸大。CH3CH2COOH CH3CHCOOH CH2CH2COOHOHOHpKa 4.87 3.87 4.51COOHCOOHOHCOOHOHCOOHOHpKa 4.18 2.96 4.07 4.58OOCOH邻羟基苯甲酸酸性特别强的邻羟基苯甲酸酸性特别强的原因是：分子内形成氢键，原因是：分子内形成氢键，使羧酸负离子的稳定性增强。使羧酸负离子的稳定性增强。在在芳环上芳环上羟基因共轭和诱导的双重作用（方向相反）羟基因共轭和诱导的双重作用（方向相反）羟基是供电子基团羟基是供电子基团，羟基

23、酸的酸性比母体羧酸的，羟基酸的酸性比母体羧酸的酸性弱酸性弱+ H2Oa羟基酸OH-OCH-RHO-CR-CHC-OHO-HO+-H2OOOCHOCCHOCR-R交酯（有六元环） 羟基酸的特点是在羟基酸的特点是在加热加热或有或有脱水剂脱水剂存在时容易脱水。存在时容易脱水。( (乙乙) ) 脱水脱水羟基酸R-CH-CH-COOHOH H-H2O+ H2Oa不饱和酸有共轭（）RCH=CH-C-OHO-H2O+ H2OR-CHOO内酯（有五元环）羟基酸R-CH-CH2CH2-C-OHOO H（4 4）-羟基酸脱水形成羟基酸脱水形成-内酯内酯OC6H13OOOC3H7OO十五内酯(黄蜀葵素)辛内酯癸内酯

24、由以上反应知，脱水主要形成共轭体系、五元环、六元环等稳定结构。许多内酯存在于自然界，有些是天然香精的主要成分。( (丙丙) ) 脱羧脱羧 （-羟基酸的分解）羟基酸的分解）R-CH-COOHOHRCHO + HCOOH稀H2SO4TollensRCOO- + Ag-羟基酸与无机酸共热时分解产生少一个碳的醛，与稀高锰酸钾共热则氧化、分解生成少一个碳的酸。(2) (2) 羟基酸的制法羟基酸的制法 ( (甲甲) ) 卤代酸水解卤代酸水解 CH2-COOHClCH2-COOHOHCH2-COOHHCl2红PH2O/OH-羟基酸羟基酸H2O/H+COOHOHCCOHCNHCN/弱O H-C=O羟基酸aa羟

25、基腈RR(H)( (乙乙) ) 羟基腈水解羟基腈水解 ( (丙丙) Reformasky) Reformasky反应反应 -卤代酸酯在锌粉存在下与醛酮作用，产物水解后即得到-羟基酸酯。制羟基酸（酯） ZnBrCH2COOC2H5BrZnCH2COOC2H5CH3CHCH2COOC2H5OZnBrCH3CHCH2COOC2H5OHCH3CHCH2COOHOHEt2OCH3CHOH3OH3O讨讨 论：论： 只能用卤（溴）代酸酯，产物为羟基酸（酯）。反应的机理过程与格氏试剂与羰基的反应类似。脂肪族或芳香族醛酮均可进行反应。Reformasky反应与格氏反应类似，但用Zn不用Mg。因为BrZnCH2C

26、OOC2H5比BrMgCH2COOC2H5活性低，只与醛、酮反应，不与酯反应。 完成反应式完成反应式 主要内容：主要内容： 几种类型的羧酸衍生物的结构及命名几种类型的羧酸衍生物的结构及命名 羧酸衍生物酰基上的亲核取代反应及反应机理。羧酸衍生物酰基上的亲核取代反应及反应机理。 羧酸衍生物的亲核取代相对活性及相互转换。羧酸衍生物的亲核取代相对活性及相互转换。羧酸衍生物与羧酸衍生物与RMgXRMgX的反应的反应 羧酸衍生物的还原反应羧酸衍生物的还原反应11.6 11.6 羧酸衍生物的羧酸衍生物的命名命名和和结构结构 羧酸衍生物的四种类型羧酸衍生物的四种类型酰卤酰卤酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺RCOOHRCO

27、XRCOORCOORRCONH2(R)CRO羧酸羧酸 羧酸衍生物系指酰卤、酸酐、酯、酰胺等含有酰基的化合物，它们经简单水解后都得到羧酸衍生物的羧酸衍生物的命名命名和和结构结构（R或R可以是Ar或H）酰卤酯酰胺酸酐R-C-XOR-CR-COOOOR-C-OROR-C-NH21 1）命）命 名名 以所含的酰基来命名：酸酐由羧酸脱水而来，以其来源的酸命名：根据形成酯的醇和酸来命名： 以所含的酰基来命名:两个酰基连在同一氮原子上形成酰羧酸衍生物物理性质羧酸衍生物物理性质COXRCH2COOCOORCONH2(R)CRORCH2RCH2RCH2RCHCOLHL：可被亲核试剂取代可被亲核试剂取代羰基：羰基

28、：可加成至饱和可加成至饱和a a H：有弱酸性有弱酸性L: 离去基团离去基团 (Leaving group) 性质分析性质分析RCOLRCOOHH2OH+ or OHROHH+ or ORRNH2RCOORRCONHR2.1 羧酸衍生物酰基上的亲核取代羧酸衍生物酰基上的亲核取代RCOLNuRCONu+Lor HNuHLor水解反应水解反应醇解反应醇解反应胺解反应胺解反应反应类型：反应类型： 酰基上的亲核取代的一般机理酰基上的亲核取代的一般机理 亲核取代的速度（反应活性）：亲核取代的速度（反应活性）：RCOLNuRCONu+LRCONuL亲核加成消除 酰基上的亲核取代酰基上的亲核取代 = 亲核加

29、成亲核加成 消除消除RCOClRCOORCOORRCONH2(R)CRO？离去基团的离去能力（离去基团的离去能力（与消除步骤步骤有关）与消除步骤步骤有关）XOORNH2(R)CRO2.2 羧酸衍生物的水解反应羧酸衍生物的水解反应COXRCOOCOORCONH2(R)CRORRRRCOOHH2OH2OH+ or OHH2OH+ or OHH2OH+ or OHHX+HOCROHORNH3(R)酰卤遇水反应剧烈，酰卤遇水反应剧烈， 酸酐容易水解，酯、酰胺必须在酸或碱酸酐容易水解，酯、酰胺必须在酸或碱存在下加热才发生水解存在下加热才发生水解 酰氯的水解酰氯的水解RCOOHH2O+HClRCOCl易反

30、应（可直接与水反应）易反应（可直接与水反应） 酸酐的水解酸酐的水解RCOOHRCOOCROH2O2较易反应，较易反应，H 或或 OH催化更快。催化更快。 酯的水解酯的水解RCOOHH+ or OHRCOORH2OHOR+需需 H或或 OH催化，当催化，当OH用用量大于量大于 化学计量时，反应完全。化学计量时，反应完全。RCOOHRCONHRH2OH3NR+H+RCOORCONHRH2OH2NR+OH 酰胺的水解酰胺的水解H+ or OH的用量须大于的用量须大于化学计量，要加热。化学计量，要加热。ROHRCOORRCOCl+Et3N or 吡啶Et3NH ClNHClorHCl2.3 羧酸衍生物

31、的羧酸衍生物的醇解醇解反应反应 酰氯的醇解反应酰氯的醇解反应优点：反应完全，产率好。优点：反应完全，产率好。（碱吸收）（碱吸收）合成上用于制备酯合成上用于制备酯ROHRCOORRCOClEt3N or 吡啶RCOOHSOCl2 酸酐的醇解反应酸酐的醇解反应合成上用于制备酯合成上用于制备酯（优点：反应温和，产率好）优点：反应温和，产率好）RCOOHRCOOCROROHRCOOR+C2H5OHSCH2OH(CH3CO)2OCH3COONaSCH2OCCH3OOOOCOOEtCOOH二酸单酯COOEtCOOEt二酸二酯 酯的醇解反应酯的醇解反应（酯交换反应）（酯交换反应）RCOORRCOORROHH

32、+orRO+ROH+ 反应可逆反应可逆 需需 H 或或 R”O催化催化H2CCHCOOCH3n-BuOHTsOHH2CCH COOBun+ CH3OH蒸 除OCOHOCH3NaOCH3CH3OOHCOCH3OCH3COCH3+CHCH2CHCH2OAcOAcnCH3OHOHCHCH2CHCH2OHOHn聚乙烯醇,CCH3OO+CH3COCH3O例：例： 酰胺的醇解反应酰胺的醇解反应反应相对不易进行（离去能力反应相对不易进行（离去能力: ）合成上意义不大合成上意义不大（合成酯类化合物的方法有更好的方法）（合成酯类化合物的方法有更好的方法）NHRORRCOORRCONHRROHH+orRO+RNH

33、2+2.4 羧酸衍生物的羧酸衍生物的胺解胺解反应反应 酰氯的胺酰氯的胺(氨氨)解解 酸酐的胺酸酐的胺(氨氨)解解RNH2RCONHRRCOCl+Et3NH Cl+Et3Nor 其它碱RCOOHNEt3RCOOCRORCONHR+RNH2+Et3Nor 其它碱 酯的胺酯的胺(氨氨)解解 酰胺的胺解酰胺的胺解RNH2RCONHRRCOOR+HOR+条件：无水、过量胺条件：无水、过量胺胺的交换，合胺的交换，合成上意义不大成上意义不大RNH2RCONHRRCONHR+HNHR+H+通常酰卤、酸酐、酯是较好酰基化试剂通常酰卤、酸酐、酯是较好酰基化试剂 而酰胺由于活性较差，一般不作为酰基化试剂而酰胺由于活

34、性较差，一般不作为酰基化试剂（ii）氨基的保护）氨基的保护 胺解反应合成上的应用胺解反应合成上的应用 （i）由酰氯和酸酐制备酰胺。（优点：反应快，条件温和，产率高）由酰氯和酸酐制备酰胺。（优点：反应快，条件温和，产率高） Ar NH2CH3COClor (CH3CO)2OAr NHCCH3NH2COOHRClCOCH2PhOBoc2ONHCOOCH2PhCOOHRNHCOOBu-tCOOHR碱碱H2, PdHClOH2O, OH去保护方法去保护方法OOONH3NHOO邻苯二甲酰亚胺KOHor K2CO3NOOKR XNOORNH2NH2OOH2NRNHNH+肼解伯胺伯胺合成应用举例合成应用举例

35、-Gabriel伯胺合成法伯胺合成法 (记记)总结：羧酸衍生物的相互转换总结：羧酸衍生物的相互转换（制备方法）（制备方法）RCOOHRCOORRCONHRRCOClRCOOCROH2OSOCl2RCOOHROHP2O5H2ORNH2ROHNH2RRNH2,H2O, H+ or OH-ROH, H+RNH2ROHH2O, H+ or OH-2.5 羧酸衍生物与羧酸衍生物与RMgX的反应的反应RMgXRCORRCOL1. RMgXRCOHRR酮叔醇2. H2ORRCOLMgXRRCOLMgXRCORRMgXRRCORMgXH2ORRCOHR-MgXL机理：机理：反应能否控制在反应能否控制在中间体酮

36、中间体酮？酰氯、酸酐、酯酰氯、酸酐、酯COOC2H5MgBrCOC2H5OMgBrCOCOH(1) RMgBr(2) H3OH2O羧酸羧酸衍生物衍生物和和GrignardGrignard试剂作用最终产物为叔醇试剂作用最终产物为叔醇CH3MgBrCH3CH2CCH3OCH3CH2COCl CH3MgBrCH3CH2CCH3OHCH3（适量适量）（过量过量） Et2O H3O+ Et2O H3O+ 酰卤可以得到酮或叔醇酰卤可以得到酮或叔醇 2.6 羧酸衍生物的羧酸衍生物的还原还原反应（反应（了解了解）1) LiAlH4 酰卤、酸酐和酯被还原成伯醇酰卤、酸酐和酯被还原成伯醇;酰胺和腈被还原成胺。酰胺

37、和腈被还原成胺。C15H31CClOLiAlH4 H2OC15H31CH2OHOOOLiAlH4 H2OCH2OHCH2OHCN(CH3)2OLiAlH4 H2OCH2N(CH3)2CH2CNLiAlH4 H2OCH2CH2NH2 2) Na-ROH 酯酯 伯醇伯醇3) Rosenmund(罗森孟罗森孟)还原法还原法 酰氯酰氯 醛醛CH3CHCHCH2CH2COOC2H5NaC2H5OHCH3CHCHCH2CH2CH2OHCOClH2 , pd-BaSO4硫 喹啉COH本次课小结：本次课小结： 酰基上的亲核取代反应（水解、醇解、胺解）。酰基上的亲核取代反应（水解、醇解、胺解）。 羧酸及其衍生物

38、之间的相互转换关系羧酸及其衍生物之间的相互转换关系 醇解、胺解反应在合成上的应用醇解、胺解反应在合成上的应用 羧酸衍生物与羧酸衍生物与RMgX的反应的反应 羧酸衍生物的还原反应羧酸衍生物的还原反应 主要内容：主要内容： - 二羰基化合物的酸性和烯醇负离子的稳定性二羰基化合物的酸性和烯醇负离子的稳定性 - 二羰基化合物的碳负离子的反应二羰基化合物的碳负离子的反应 乙酰乙酸乙酯的制备及其在有机合成中应用乙酰乙酸乙酯的制备及其在有机合成中应用 丙二酸酯的制备及其在有机合成中应用丙二酸酯的制备及其在有机合成中应用 Michael加成反应加成反应C2H5OCCHOCOC2H5OH3CCCHOCOC2H5

39、OH3CCCHOCCH3OHHH -二羰基化合物：含活泼亚甲基化合物二羰基化合物：含活泼亚甲基化合物丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰丙酮乙酰丙酮（2,4-戊二酮）（-丁酮酸酯）v羰基化合物的羰基化合物的a a 位位 H H 酸性的比较酸性的比较H2CCCH3OH2CCOC2H5OC2H5OCCHOCOC2H5OH3CCCHOCOC2H5OH3CCCHOCCH3OHHHHH242012.710.79.0化合物p Ka双羰基化合双羰基化合物（双活化），物（双活化）， aa氢氢酸性相对酸性相对较强。较强。8.8.18.8.1 - 二羰基化合物的互变异构现象二羰基化合物的互变异构现

40、象互变异构互变异构H3CCOCH2COC2H5O -羰基酯H3CCOCH2CCH3OC2H5OCOCH2COC2H5O -二酮 -二酯H3CCOHCCH3OCHRCOHCOC2H5OCHC2H5OCOHCOC2H5OCH76%7.5%很少烯醇式的特征：烯醇式的特征：IR: 有有OH吸收峰，吸收峰，1H NMR: 有有OH和烯质子信号，和烯质子信号， 化学试验：化学试验：与与FeCl3显色显色, 可以使Br2-CCl4或 KMnO4溶液褪色COCOCHH分子内氢键分子内氢键单羰基单羰基双羰基双羰基CH2CH3COHBCH2CH3COCH2CH3COCHCH3COHCCH3OBCHCH3COCCH

41、3OCHCH3COCCH3OHCCH3COCCH3O三三个个共共振振式式，两个烯醇负离子, 更更稳稳定定，含含量量高高。两两个个共共振振式式，一个烯醇负离子,含含量量低低所形成的负离子通过共振，负电荷得到较好的分散，有较好的稳定性，是较好的亲核试剂烷基化烷基化酰基化酰基化共轭加成共轭加成(Michael加成加成) - 二羰基化合物羰基二羰基化合物羰基 a a 位的反应（经位的反应（经烯醇负离子烯醇负离子的反应）的反应）CH2CH3COCCOCCHCOCCCORCLORXCCORCOCH2CR1 Claisen （酯）缩合（两个相同酯之间的缩合）（酯）缩合（两个相同酯之间的缩合）RCH2CORO

42、RCHCORORCH2COCHCORORH+HOROR -羰基酯羰基酯其它常用碱其它常用碱NaH, NaNH2, LDA, Ph3CNa, t-BuOK碱碱 用用 量对反应的影响量对反应的影响催催 化化 量：量： 反应可逆反应可逆大于化学计量：大于化学计量： 反应完全反应完全为什么？为什么？弱亲核性强碱弱亲核性强碱8.8.2 酯缩合反应酯缩合反应 Claisen 缩合机理缩合机理 ( P256要求会写要求会写 )RCHCOORHRORCH2COORRCH2COORRCHCOORRCH2COORCCOORRCH2CORHROCCOORRCH2CORRO稳定的烯醇负离子稳定的烯醇负离子 Clais

43、en 缩合举例：缩合举例：CH3COOC2H52（1）Na / C2H5OHCOOC2H5CH3CO乙酰乙酸乙酯（2） 50% HOAcCH2NaOC2H5CH3(CH2)3COCHCO2C2H5CH2CH2CH32CH3CH2CHCO2C2H5CH3Ph3C NaCH3CH2CHCCH3COCH3CH2CH3CO2C2H52CH3(CH2)3CO2C2H5 -羰基酯制备羰基酯制备羟醛缩合反应（羟醛缩合反应（ Aldol缩合，醇醛缩合）缩合，醇醛缩合）CCOH+COCCOCOHOHCCOCor醛或酮a a -不饱和醛（酮） -羟基醛（酮）例：例：增长碳链增长碳链H2CCHOH+H3CCHOCH

44、2CHOCHOHH3COH醛(aldehyde)醇(alcohol)aldol condensation羟醛缩缩合合、醇醇醛醛缩缩合合羟醛缩合机理克莱门森酯缩合RCHCOORHRORCHCOORRCH2COORRCHCOORRCH2COORCCOORRCH2CORHROCCOCCOHHHOCCOH3CCH3H3CH3CHBCCHOHCHOCH3H3CROHCCOH2 交叉酯缩合（两个不同酯之间的缩合）交叉酯缩合（两个不同酯之间的缩合）CH2COORRCH2COORR+碱四种产物均有 a a 氢合成上意义不大合成上意义不大 -羰基酯羰基酯-1，3二羰基化二羰基化合物的制备合物的制备 一分子一分子

45、含有含有-H的酯的酯与另一分子与另一分子不含有不含有-H的酯之的酯之间的缩合反间的缩合反应，应，产物单一有合成意义产物单一有合成意义 混合酯缩合举例：混合酯缩合举例：H2CCO2EtH2CCO2Et+CO2EtCO2EtNaOEtHCCO2EtH2CCO2EtCNCO2C2H5+NCCHCO2EtCH2CH3NaHCO2EtOOCH3(CH2)2CO2Et无无a a氢氢有有a a氢氢 3. 分子内酯缩合（分子内酯缩合（ Dieckmann缩合）缩合） - 同分子中含有两个酯基的化合物自身缩合反应同分子中含有两个酯基的化合物自身缩合反应 建立五、六元脂环系建立五、六元脂环系CH2COOEtCH2

46、COOEtCH3CH2ONaCOOEtOCPhCH2CH2COOCH3CH3OOCCH2CH2COOCH3CH3ONaPhCH3OOCCOOCH3OCH3COOC2H5（1）Na / C2H5OHCOOC2H5CH3CO乙酰乙酸乙酯（2） 50% HOAcCH2CH2COOC2H5HROCH2COOC2H5CH3COOC2H5CH2COOC2H5CH3COOC2H5CCOOC2H5CH3COHHRO1 乙酰乙酸乙酯的制备乙酰乙酸乙酯的制备28.8.4 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 在合成中的应用在合成中的应用乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 a a 位的烷基化反应位的烷基化反应H3COC2H5OOCH3(

47、CH2)3BrNaOEtH3COC2H5OO(CH2)3CH3双活化位置，反应优先发生双活化位置，反应优先发生COCCOCOCOCHBRXCOCCOR2、 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 在合成中的应用在合成中的应用丙酮丙酮合成等价物合成等价物乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯例：例：H3CCH3OOCH3IH3CCH3OOCH3H3COC2H5OOCH3(CH2)3BrNaOEtH3COC2H5OO(CH2)3CH3K2CO3(1) 稀 OH(2)H+,H3CORH3COC2H5OOR(1) 浓 OH(2)H+,H3COOHOROH+合成上可用于制备取合成上可用于制备取代乙酸，但有酮式分代乙酸，但有酮式分解

48、副产物解副产物酮式水解酮式水解酸式水解酸式水解取代乙酸取代乙酸取代丙酮取代丙酮酮式水解酮式水解100oCOCH3C CHCOC2H5OR稀 KOHOCH3C CHCOROKH3+OOCH3C CH2R加加热热, OCH3C CHCOHOR+CO2OCH3C CHCOC2H5ORCH3COO-+ H CHRC + -OC2H5OOHOH-CH3CO-O CHHRCO- OC2H5OH 酸式水解酸式水解 应用应用 1：制备取代丙酮（甲基酮）类化合物：制备取代丙酮（甲基酮）类化合物H3COC2H5OONaOEt(1) 稀 OH(2) H+,H3CORRXH3COC2H5OORH3CORH3COC2H

49、5OORRRRXNaOEt(1) 稀 OH(2) H+,二取代丙酮二取代丙酮单取代丙酮单取代丙酮H3COC2H5OONaOEt(1) 稀 OH(2)H+,XH3COC2H5OOX(CH2)nX(CH2)nNaOEtH3COC2H5OOH3CO(CH2)n(CH2)nn = 2 5（乙酰乙酸乙酯（乙酰乙酸乙酯 : 二卤代烃二卤代烃1 : 1）环烷基甲基酮环烷基甲基酮应用应用2：制备制备环烷基甲基酮环烷基甲基酮 合成CH3CH2CH2CHCCH3OCH3CH3CH2CH2CHCCH3OCH3CH3CCH2COOEtOCH3CCHCOOEtOCH2CH2CH3CH3COCCH3CH2CH2CH3COOEt(1)EtONa(2)n PrBr(1)EtONa(2) CH3Br(dil.)NaOH2 CH3CCH2COOEtO2 CH3CCHCOOEtOCH3CCHCOOEtOCH2CH2CHCOOEtCH3COCH3CCH2CH2CH2CH2CCH3OOEtONaCH2CH2Cl Cl(dil.)NaOH 合成CH3CCH2CH2CH2CH2CCH3OOBrCH2CH2CH2CH2BrCH3C