chapt13取代羧酸ppt课件

1、University of Science and Technology of China第十三章第十三章取取 代代 羧羧 酸酸有机化学Organic Chem羧酸碳链或环上的氢原子被其他羧酸碳链或环上的氢原子被其他原子或基团取代的化合物原子或基团取代的化合物RC(H)COOHX (OH , NH2 , =O)卤代酸，羟基酸，氨基酸，羰基酸卤代酸，羟基酸，氨基酸，羰基酸Organic Chem一、卤代酸一、卤代酸Dazen 反响：反响：COPhC2H5ClCH CO2C2H5RNaOC2H5or NaNH2CCRClCO2C2H5C2H5PhO- HCl6264%COCC2H5RPhCO2C2

2、H5COCC2H5RPhC1) OH- CO2CH CORC2H5Ph2) H3OOOHCOHCC2H5RPhClC CO2C2H5ROrganic Chem二、羟基酸二、羟基酸 1. 1. 命名命名 广泛存在于自然界，常按来源命名广泛存在于自然界，常按来源命名CHCH3COOHOHCHPhCOOHOHCOOHOHCHHOOCCH2COOHOHCOOHHC OHHC OHCOOHCCH2COOHHOCOOHCH2COOH柠柠檬檬酸酸杏杏仁仁酸酸乳乳酸酸水水杨杨酸酸苹苹果果酸酸酒酒石石酸酸Organic Chem2. 2. 羟基酸的反响羟基酸的反响 兼具醇和酸的性质，又相互影响兼具醇和酸的性质，

3、又相互影响 a. a. 酸性酸性 CH3CH2COOH HOCH2CH2COOH CH3CH(OH)COOHpKa 4.88 4.51 3.86pKa 3.00 4.12 4.54 4.17COOHOHCOOHOHCOOHHOCOOHOrganic Chemb. 脱水脱水 -羟基酸羟基酸 -羟基酸羟基酸 (R)CH3CHCOOHHOO CHCCH3(R)HOOHCHCOCHCO(R)CH3OOCH3(R)CHCH3OHCH2COOHCH3CH CH COOHH+ H2O,-不饱和酸Organic Chem-羟基酸羟基酸-羟基酸：羟基酸：-内酯较难构成内酯较难构成-羟基酸：羟基酸：聚酯，聚酯，x

4、4HOCH2CH2CH2COOHOO- H2OHOCH2(CH2)xCOOHH OCH2(CH2)xCOOHnnOrganic Chemc. c. 氧化反响氧化反响 d. 脱脱羧羧R CHOHCOOHR COCOOHO土土伦伦试试剂剂- CO2RCHOR CHOHCH2COOHR COCH2COOHR COCH3O- CO2R CHORCOOHR CHOCOOHC RORCHO高高产产率率Organic Cheme. 与醛的反响与醛的反响 RCHCOOHOHRCHO+OOORROOORRRCHCH2CHOOHOHRCHO+Organic Chem3. 3. 羟基酸的制备羟基酸的制备a. 卤代酸

5、水解卤代酸水解b. 腈醇水解腈醇水解c. reformatsky反响反响XCH2COONaHOCH2COONaH2OPhCHONaCNNaHCO3PhCHOHCNHCl5052%PhCHOHCOOHBrCH2COOC2H5BrZnCH2COOC2H5RCHOCHCH2COOC2H5ROHZnOrganic Chemd. 由由KolbeSchmidt反响制酚酸反响制酚酸ONaCO2180200OCOHCOONaOHOHNaHCO3煮煮沸沸OHOHCOOHCO2Organic Chem三、羰基酸三、羰基酸 ,-,-羰基酸不稳定羰基酸不稳定 COCH2COOHCOCH3- CO2CH3CH3COCH

6、2COOC2H5CH3Organic Chem1. 1. 羰基酸的制备羰基酸的制备a. Claisen酯缩合同种酯的缩合酯缩合同种酯的缩合COCH3OC2H5NaOC2H5COCH3CH2COOC2H52COCH3CH2COOC2H5-OC2H5COCH3CHCHOOC2H5-pKa=11COCH3OC2H5CO-CH2OC2H5+CO-CH3CH2COOC2H5OC2H5COCH3OC2H5CO-CH2OC2H5-OC2H5+ C2H5OHpKa=24pKa=17Organic Chem 前三个平衡度大大偏向左边，但最后一个平衡大大偏向右边，故反响能进展完全。 假设酯的-碳上只需一个H，那么

7、生成的-羰基酯中两个羰基之间的C原子上已无H原子，不能与碱作用生成稳定的盐，反响便无法进展。必需用更强的碱，如三苯甲基钠为催化剂，使反响物全部生成-负碳离子，平衡向右，反响方能进展：COOC2H5(CH3)2CHCOOC2H5(CH3)2CHCOOC2H5(Ph)3C NaCOOC2H5(CH3)2CCOOC2H5(CH3)2CCO(CH3)2CHCH3CCH3Organic ChemCOOC2H5COOC2H5H3CC2H5ONaH3CCOOC2H5OCH3COOC2H5OC2123456H,C2 C6C2H5ONa,C5H,C5 C1XOrganic Chemb. 两种不同酯的缩合两种不同

8、酯的缩合两种不同的酯的缩合两种不同的酯的缩合 产物有四种，无制备意义产物有四种，无制备意义假设选择一种酯不含假设选择一种酯不含-H，只做亲核进攻受体，只做亲核进攻受体 产物独一产物独一 PhCOOCH3 + CH3CH2COOC2H51) NaOH2) H+PhC CHO CH3COOC2H5例例i.ii.C2H5OCOCOC2H5O+ PhCH2COOC2H5COPhCHCOOC2H58085%COOC2H5PhCHCOOC2H51) NaOH2) H+175OCCOOC2H5Organic Chemc. c. 分子内酯缩合分子内酯缩合W.DieekmannW.Dieekmann缩合缩合CO

9、OC2H5COOC2H5Na少量乙醇H+OCOOC2H5太活泼太活泼聚合聚合iii.HCOOC2H5 + CH3COOC2H51) NaOH2) H2OOHCCH2COOC2H5- 3 H2OC2H5OOCCOOC2H5COOC2H5Organic Chem2. 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯a. 互变异构互变异构 同时存在烯醇和酮的证据：同时存在烯醇和酮的证据： 与与NaCN加成加成 与与NaHSO3反响反响 与与Na反响反响H2 Br2褪色褪色 FeCl3颜色反响颜色反响=阐明有阐明有 C=O=有有C=C =有有C=COH =有有OH iiiCH3CH2OC2H5OOCH3CHOC2H5OOH9

10、2%8%Organic Chem酮式酮式 烯醇式互变是普遍景象烯醇式互变是普遍景象亚胺亚胺 烯胺烯胺亚硝基亚硝基 肟肟NOCHNOHCCNHCHCNH2CC CHNHN C COrganic Chem不同化合物的烯醇含量不同化合物的烯醇含量 与产生移位的质子的酸性、H-键、空间要素等有关pKa 20 16 1311 98 76.4 89.2烯醇含量烯醇含量 1.510-4 3.510-2 0.77COCH3CH3COCH3PhCH2(COOC2H5)2CH3CCH2OCOC2H5OCH3CCH2OCPhOCH3CCH2OCCH3OOrganic Chemb. 乙酰乙酸乙酯在合成中的运用乙酰乙酸

11、乙酯在合成中的运用R,R芳芳基基、烯烯基基（活活性性差差）或或3 3o o ( (消消除除) )，最最好好为为1 1o oCH3CH2OC2H5CCOONaOC2H5CH3CHOC2H5CCOOCH3CHOC2H5CCOORRXCH3COC2H5CCOORRX重重复复上上述述过过程程：ROrganic Chem酮式分解在有机合成中非常有用酮式分解在有机合成中非常有用几乎与格氏反响和付几乎与格氏反响和付- -克反响齐名克反响齐名 CH3COCHRCOC2H5OCH3COCHRCOHOCH3COCH2R+ CO2CH3COOH + RCH2COOH (酸酸式式分分解解）（酮酮式式分分解解）（常常伴

12、伴有有酮酮式式分分解解，用用丙丙二二酸酸酯酯法法更更好好）稀稀碱碱浓浓碱碱Organic Chem二元取代二元取代CH3 C CH COC2H5OO+OCRXCH2CH3CHRXOCOC OROCXRRCH2CH2OCORXCH2CH3OC CH2CH3OC CH2CH3OC CH2CH2OC ROC RNaH, C2H5ONa Organic Chem假设要在假设要在-位烷基化或酰基化，需用位烷基化或酰基化，需用2mol强碱：强碱：CH3 C CH COC2H5OORXOCRCH3 C CH2 COC2H5OONaNH2NH3(NaNH2NH3(CH2 C CH COC2H5OORXRCH2

13、 C CH COC2H5OONH4ClH2ORCH2 C CH2 COC2H5OORCH2 C CH COC2H5OOROCXRCH2 C CH COC2H5OOOCRCH2 C CH COC2H5OOOCRCH2 C CH2 COC2H5OORONH4ClH2OOCXROrganic Chem3. 丙二酸酯丙二酸酯 a. 丙二酸酯的制法 ClCH2COOHNaCNNaOHNCCH2COONaC2H5OHH2SO4CH2(COOC2H5)2b. 丙二酸酯在合成上的运用丙二酸酯在合成上的运用CH2(COOC2H5)2NaOC2H5RXRCH(COOC2H5)2NaOHH3+ORCH(COOH)2

14、- CO2RCH2COOH-CH(COOC2H5)2Na+Organic Chem 丙二酸酯可以丙二酸酯可以 一次导入两个一样一次导入两个一样R基基例例1：CH2(COOC2H5)21. 2 NaOC2H52. 2 C2H5Br(C2H5)2C(COOC2H5)2- CO2(C2H5)2CHCOOH86%水水解解酸酸化化Organic Chem例例2： PhCH2C(COOC2H5)2Na+BrCH2COOC2H596%C(COOC2H5)2CH2COOC2H5PhCH21. NaOH2. HClC(COOH)2CH2COOHPhCH2CHCOOHCH2COOHPhCH2- CO2Organi

15、c Chem假设用二卤代烃取代，假设用二卤代烃取代，根据条件不同，可以生成二酸或环状酸。根据条件不同，可以生成二酸或环状酸。例：例： 1) 2 NaOH2) Br(CH2)3BrCH2(COOC2H5)2CH2(COOC2H5)21) 水水解解2) 酸酸化化- CO2CH2COOHCH2COOH2 CH2(COOC2H5)2CH2(COOC2H5)21) NaOC2H52) Br(CH2)3ClCOOH2) Br(CH2)2BrCOOH1) NaOC2H5Organic Chem Michael加成是非常有用的合成加成是非常有用的合成1，5二羰基化合物的反响二羰基化合物的反响CH(COOC2H

16、5)2-亲核加成亲核取代（,-不饱和醛酮的亲核加成 Michael加成）CH2(COOC2H5)2- CO2水水解解酸酸化化+NaOC2H5HOC2H5OOHCH(COOC2H5)2OCH(COOC2H5)2OCH2COOH90%Organic ChemMichael反响的另一重要的运用是反响的另一重要的运用是用来合成环状化合物用来合成环状化合物 Robinson关环关环羟羟醛醛缩缩合合草草酸酸OCH3CH2CH COCH3NaOC2H5OOCH3NaOHCH3HOO- H2OO+Organic Chem其他可做其他可做Michael加成受体的化合物：加成受体的化合物：HOROXOX = Cl

17、, OR, OOCRCNNO2P(OR)2OOrganic Chem 上述上述MichaelMichael加成总是发生在加成总是发生在 有烷基有烷基取代的取代的-位。位。1 烷基添加了烯醇离子的活性烷基添加了烯醇离子的活性2 Michael加成可逆加成可逆取代少的取代少的 加成产物，逆向易加成产物，逆向易 被破坏被破坏能够的解释：能够的解释：Organic Chem 思索题思索题用丙二酸酯为原料合成以下化合物：用丙二酸酯为原料合成以下化合物：COOHHOOCCOOHOOOO(1)(2)(3)Organic Chem四、缩合反响小结四、缩合反响小结 缩合反响是生成新的缩合反响是生成新的C-C键，

18、实现碳链增长的最重键，实现碳链增长的最重 要的方法。已讨论过的缩合反响包括：要的方法。已讨论过的缩合反响包括： 1、羟醛缩合、羟醛缩合aldol反响反响 同种醛的缩合：同种醛的缩合： 同种酮的缩合：同种酮的缩合： C CH H3 3C CH HO OO OH HOH- - H H2 2O O2 2C CH H3 3C CH HC CH H2 2C CH HO OC CH H3 3C CH HC CH HC CH HO OC COH3CCH32 2B Ba a( (O OH H) )2 2C COHCH2CH3H3CC COCH3- - H H2 2O OC CH3CH3CCH C COCH3O

19、rganic Chem2、酯缩合、酯缩合 同种酯的缩合同种酯的缩合Claisen缩合：缩合：C COH3COC2H52 2C COH3CCH2C COOC2H5N Na aO OC C2 2H H5 5分子内的酯缩合分子内的酯缩合 Dieckmann反响：反响：COOC2H5COOC2H5N Na a苯苯，少少量量乙乙醇醇COOC2H5O3、酸酐与芳醛的缩合、酸酐与芳醛的缩合(Perkin反响反响)：ArCHO+RCH2COO COCH2RRCH2COOHCCHCOOHRAr+RCH2COOOrganic Chem4. Knoevenagel反响反响+CRRO(H)CH2XY弱碱CRR(H)C

20、XYX,Y 可为 CHO, COR, COOR, COOH, CN, NO2 等吸电子基+CArOCH3CH2CArCH3CCNCOOEtCNCOOEtNHHAc例例+PhCHOCH2(COOEt)2NPhCHC(COOEt)2Organic Chem5. Darzen反响反响COR1R2+XCHCOOR4R3RONaOCCR1R2R3COOR4C OPhH3C+COOEtEtONaOCCH3CPhHCOOEtBrCH21. 水解2. HOCCH3CPhHCOHOCO2C CH3CPhOHHCH CHOH3CPh例例+CH2CCOOEtNHOCHOOCH3CCCOOEtOCH3OCHOrgan

21、ic Chem6. 安息香缩合略安息香缩合略五、缩合反响中的择向问题五、缩合反响中的择向问题 不同的羰基化合物之间的缩合反响，实际上不同的羰基化合物之间的缩合反响，实际上可以得到多种不同的产物。假设不加控制，得可以得到多种不同的产物。假设不加控制，得到的产物通常很复杂，合成上的运用便大受限到的产物通常很复杂，合成上的运用便大受限制。制。 选择适宜的催化剂、精细控制反响条件和选择适宜的催化剂、精细控制反响条件和操作程序，在许多情况下仍能得到一种主要产操作程序，在许多情况下仍能得到一种主要产物，因此合成上有重要运用，现讨论如下：物，因此合成上有重要运用，现讨论如下：1、不同醛或酮的交叉缩合、不同醛

22、或酮的交叉缩合(cross aldol condensation)无无- - H H 的的芳芳醛醛有有- - H H 的的脂脂肪肪醛醛、酮酮提提供供羰羰基基提提供供烯烯醇醇负负离离子子N Na aO OH H缩缩合合C Cl la ai is se en n- -S Sc ch hm mi id dt t反反应应Organic Chem- -位位的的羟羟基基更更易易脱脱水水例例PhCHOCH3CHO+CH3CH CH2CHOOHPhCH CH2CHOOHH2OPhCH CHCHO处处在在苯苯基基主主产产物物+H3CCOCHOOCH3OCOHHCHHCCH3OOrganic Chem要想获得由醛

23、提供要想获得由醛提供-谈负离子，由酮提供羰基的缩合产谈负离子，由酮提供羰基的缩合产物，须先将醛转变成亚胺，然后用物，须先将醛转变成亚胺，然后用 LDA 夺取亚胺的夺取亚胺的-氢，构成的碳负离子再与酮缩合：氢，构成的碳负离子再与酮缩合：RCH2CHOH2NNRCH2CHLDA0oCNRCHCHCH3COCH3- 78oCNCHCHRCOLiCH3CH3H3OCCHCHOCH3CH3Organic Chem3、酮与酯的交叉缩合、酮与酯的交叉缩合无无- - H H 的的酯酯有有- - H H 的的酮酮提提供供羰羰基基提提供供烯烯醇醇负负离离子子N Na aO OR R定定向向- - 二二 酮酮P Ph hC COOEtC COH3CCH3 H H2 2O ONaHPhCH3OO+ +假设酮和酯都有假设酮和酯都有-H, 实际上可生成四中所和产物：实际上可生成四中所和产物：Organic ChemOOEtCOH3CCH3COHCH2CH3H3CCOCH3NaOR+CH3CCOCH2H3CCOCH3COHCH2CH3H3CCOOEtCOCH2H3CCOOEtPka= 9Pka=11生生成成四四种种产产物物的的反反应应都都是是可可逆逆的的，