chapter10羧酸衍生物

1、chapter10羧酸衍生物11.1 羧酸衍生物的结构、命名和物理性质羧酸衍生物的结构、命名和物理性质1 . 羧酸衍生物的结构酯、酰卤、酸酐、酰胺的结构与羧酸是类似的，分别是RO、X；、RCOO和RNH取代了羧酸中的羟基。羧酸中羰基是sp2杂化，羟基与羰基有给电子的p-共轭；在酯、酰卤、酸酐、酰胺中的羰基还是sp2杂化，但是RO、X；、；、RCOO和和RNH是否是否与羰基共轭？与羰基共轭？这可以从实验测定的键长数据来推断。在酰胺中，CN键长比胺中要短；在酯中，CO键长比醇中要短；但是在酰氯中，CCl键长与卤代烃中几乎相等：CH3CClOCCl: 178.9pmCH3Cl178.1pmCH3CO

2、CH3OC(sp2)O: 136pmCH3OH143pmHCNH2OCN: 137.6pmCH3NH2147.4pm这说明在酰胺和酯中有明显的p共轭，因此CN和CO之间有部分双键性质，导致相应的键长缩短；而酰氯中这种共轭几乎不存在，因此其CCl键的键长与卤代烃比较没什么变化。C-N之间的p-共轭作用更强一点。这是因为在元素周期表中，碳与氮相邻，它们的p轨道大小相差不大，因此能比较有效地相互重迭即能比较有效地发生p-共轭。因此与酯和酰氯比较，酰胺的上述电荷分离共振式的贡献最大；酰氯最小。RCOOHRCOOHRCOOHRCOLRCOLRCOL(A)(B)氮如果与羰基共轭，就意味着氮原子是或接近于s

3、p2杂化。从下面甲酰胺的CNH之间的键角数值可以看出，氮原子大致上是sp2杂化状态；另一方面，根据测定，甲酰胺中所有原子都在甲酰胺中所有原子都在同一平面内同一平面内，这也证明氮原子是sp2杂化状态，与氨或脂肪胺的角锥结构不同。由于CN之间有部分双键性质，CN键就不能自由旋转(能垒为1)；同时由于甲酰胺中所有原子都在同一平面内，因此氮上两个氢的化学环境是不同的；如果两个氢换成两个甲基，即N, N二甲基甲酰胺，这两个甲基的化学环境也是不同的，根据核磁共振测定，它们在纯液态在372K的G是21.1kcal mol1。氰基碳为sp杂化，因此腈的结构与炔相似，是直线状的。乙腈中CN键长为116pm。HC

4、ONCH3CH3HCONHHHCO 122.97oNCO 123.86oCNH 117.15oCNH 120.62o2. 羧酸衍生物的命名酰氯和酰胺是根据分子中所含的酰基命名：酰氯和酰胺是根据分子中所含的酰基命名：CO2CH3CO2HOOOCH32-甲基戊二酸酐CH3COClCH3CH2CH2COBr乙酰氯丁酰溴C6H5COCl苯甲酰氯CH3COCl对-甲基苯甲酰氯CH3CONH2CH3CH2CONHCH3乙酰胺N-甲基丙酰胺CH3CONHCH3N-甲基-对-甲基苯甲酰胺NOCH3CH3N-甲基-戊内酰胺酯是根据水解所得的酸和醇命名酯是根据水解所得的酸和醇命名：酸酐和腈是根据水解所得的酸命名：

5、酸酐和腈是根据水解所得的酸命名：CH3CNC6H5CN乙腈苯甲腈CH2CHCN丙烯腈CH3COOCH3CO乙酸酐(乙酐)CH3COOCH3CH2CO乙丙酐CH2COOCH2CO丁二酸酐CHCOOCHCO顺丁烯二酸酐CCOOO邻苯二甲酸酐CH3COOCH3HCOOCH2CH3乙酸甲酯甲酸乙酯ClCOOCH(CH3)2对-氯苯甲酸异丙酯羧酸衍生物的物理性质甲酰氯在60C以上是不稳定的，立即分解为CO和HCl，因此最简单的酰氯是乙酰氯。甲酸酐是未知化合物。甲酰胺和甲酸甲酯常温下是稳定的化合物。低级的酰氯和酸酐有剌鼻的气味，而酯则有芳香的气味，存在于水果中，是一些水果香味的根源。酰胺没什么气味。酰氯、

6、酯和酸酐没有活性氢可成氢键，因此沸点比相应的羧酸低。例如：乙酸 bp. 118 C 分子量 60 乙酰氯 bp. 51 C 分子量 乙酸酐 bp.140 C 分子量 102 戊酸 bp.187 C 分子量 102乙酸乙酯 bp.77 C 分子量 88 丁酸 bp.163 C 分子量 90氮原子上有H的酰胺，由于该H可以与另一酰胺分子生成分子间氢键，因此沸点比较高，甚至高于相应的羧酸，而且除甲酰胺外，RCONH2型的酰胺都是固体；如果氢原子逐个被烷基取代，则氢键逐个减少，其沸点也降低了，并且在室温下也可能呈液态，例如：CH3CH2CONH2(丙酰胺) bp. 213 C mp. 79 CCH3C

7、H2CON(CH3)2 N，N二甲基丙酰胺 bp. 153 CCH3CONH2 (乙酰胺) bp. 221 C mp. 82 CCH3CONHCH3 (N甲基乙酰胺) bp. 204 C mp. 28 CCH3CON(CH3)2 (N，N二甲基乙酰胺) bp. 165 C mp. 20 CN,N二甲基甲酰胺（bp.153 C）的情况比较特殊，虽然没有氢键，但它的沸点也不低。这是因为它的分子极化很大，而羰基上只有一个氢，因此它的偶极-偶极相互作用很强：酰胺也容易与水分子缔合。因此低级的酰胺能溶于水。甲酰胺、N-甲基甲酰胺和N,N-二甲基甲酰胺都能与水混溶。随着分子量增大，酰胺在水中的溶解度迅速减

8、小。腈的极化度非常大。低分子量的腈（乙腈）与水互溶。表HCONCH3CH3OCHNCH3CH3CH3CN = 4.03D(气态) = 4.39D(气态)C6H5CN3. 羧酸衍生物的波谱性质羧酸衍生物的波谱性质羧酸衍生物中羰基的伸缩振动的波数C=O对判断羧酸衍生物的种类有些用处。可以认为羧酸衍生物中羰基的伸缩振动的波数以1750 cm1为中心。羰基伸缩振动的波数C=O与碳氧双键的力常数有关。力常数越大，C=O的数值也越大。而双键的力常数与双键的“程度”有关。双键越是像双键，其力常数就越大。如果双键因某种因素被削弱，趋向于单键，其力常数就变小，如果双键因某种因素被削弱，趋向于单键，其力常数就变小

9、，C=O的数值也变小的数值也变小。因此对于羧酸衍生物中羰基C=O的大小，可以通过分析其碳氧双键的“双键程度”来判断。酰胺的N原子与羰基有着很好的p-共轭。这种共轭的结果是使羰基双键的电子云更偏向氧原子方向，因而也更削弱了碳氧双键，使碳氧双键更趋向于像单键。因此键的力常数变小，从而使C=O值趋小。所以酰胺的C=O在羧酸衍生物中是最小的，一般在16901620cm1；固相因有氢键，C=O在1640cm1附近，气态高至1700cm1以上。酰氯中这种p-共轭不明显，并且因为氯原子较强的吸电子诱导，使本来偏向氧原子的碳氧双键的电子云有点向碳方向转移，羰基的双键特性有所加强，因此酰氯的C=O高于酯和酮等，

10、多数在1800cm1附近。芳香酰氯的C=O在1770cm1附近。酯的C=O在1740cm1附近，比酮的（1720cm1）高，这是因为氧的吸电子诱导效应大于供电子的p-共轭。假如酸是一个,-不饱和酸，所有这些C=O的伸缩振动频率都要降低20 cm1。腈的碳氮三键的伸缩振动高于碳氧双键，在23002220 cm1之间，其峰强度比羰基小，但能在此处出现吸收峰的就只有碳碳叁键（多在2100 cm1附近）和异腈酸酯（N=C=O）之类，鲜有别的基团的峰，较为特征。RCONH2RCONH2羧酸衍生物的质谱：酯和酰胺一般可以得到分子离子峰，芳香族衍生物的分子离子峰的强度较大；除简单断裂外，还可能有由于McLa

11、fferty重排而产生的碎片离子：HCCCCOORCC+HOCCOROCOCCHROHCOCCR+HCCCCONH2CC+HOCCNH2这种重排得到的碎片离子与同一位置以简单断裂方式得到的碎片离子有何不同？羧酸衍生物中羰基碳谱的化学位移约在160185ppm之间，腈在约110126ppm。酰胺氮上质子的化学位移在58ppm范围内，吸收峰一般呈低宽馒头状。羧酸衍生物能否用核磁共振谱区别？11.2 羧酸衍生物的反应羧酸衍生物的反应羧酸衍生物都含有一个羰基。实验证明，它们主要的反应模主要的反应模式是式是: 亲核加成离去基离去亲核加成离去基离去。RCOLNuNuCORLCNuOR+ L羧酸衍生物的反应

12、活性与上述两步中哪一步是决速步有关。如果亲核试剂进攻、羰基打开为慢的一步，即为决速步，则有利于亲核试剂进攻的底物反应速度就快。空间位阻小、羰基碳正电性显著就有利于Nu进攻；酰氯中p-共轭较不显著，氯原子可以看成是单纯的吸电子诱导基团，显然羰基碳的正电性被加强，有利于Nu的进攻；而酰胺中N的供电性最强，因此酰胺的羰基最不易受进攻。如果第二步离去基的离去为决速步，则离去基亲核性越强，越不容易离去，反应速度就越慢，各种离去基的亲核性有如下次序： NH2 RO RCOO Cl因此羧酸衍生物的反应活性有如下次序：RCONR2RCOORRCOO2RCOCl 如果是在酸性溶液中水解，则第一步应该是在羰基的氧

13、上结合一个质子，这时羰基氧的电子云密度越大越容易结合一个质子，但这一步往往是可逆的，而且一般不是决速步，决速步还是羰基打开或离去基离去，而这又与上面述叙的情况差不多，所以一般来说，羧酸衍生物的反应活性总归有着上面巳经指出的那样的次序。RCOHLNuNuCOHRLCNuOHR+ LRCOLH+H+CNuOR 1. 水解反应虽然水解的难易程度不同，羧酸衍生物水解后都生成羧酸：RCOCl + H2ORCOOH + HClRCOO+ H2ORCOOH22RCOOR+ H2ORCOOH + ROHRCONR2 + H2ORCOOH + R2NHRCNH2ORCONH2H2ORCOOH低级脂肪族酰氯极易水

14、解，例如乙酰氯，打开瓶盖就冒白烟，因为乙酰氯蒸气与空气中的水蒸气接触立即水解，产生HCl气体。随着分子量增大，酰氯的水解速度也变慢。这可能是由于酰氯水溶性变小的缘故。由于酰氯是从羧酸制备，酰氯的水解没合成意义，相反经常是要小心避免的反应。酐也很容易水解，但没有酰氯那样剧烈。酰卤和酐的水解都是不需要酸碱催化的。由于酸酐也是从羧酸制备，所以它们的水解也不用来制备羧酸。酯的水解可以用来制备羧酸。例如，长链脂肪酸制备的一条重要途径就是从天然油脂水解。酯水解是研究得较多的，酯水解通常在酸碱催化下进行，但不加酸碱酯也会缓慢地水解。a）、酯的酸性水解酯的酸性水解酯的酸性水解是酯化反应的逆反应，因此也是可逆的

15、；烷氧基氧用18O同位素标记的酯进行水解反应，得到的酸中没有18O，说明水解是酰氧断裂：C6H5CO18OCH3+ H2OH+C6H5COOH + H18OCH3因此，对一般的酯，酸催化的水解有如下的机理：RCOH18OROH2RC18OROHRC18ORORCOH18OHROHH2OH+RCOHOH+RCOHOHROH在酸性条件下，进攻羰基的只能是H2O，但水的亲核能力很弱，因此第一步羰基氧的质子化是必要的，它可以使羰基极化程度大大增加，有利于水分子的进攻。位阻对水解有显著影响。因为从sp2杂化的平面结构变成sp3杂化的四面体构型，基团与基团之间的空间距离变小了。所以无论是酸还是醇部分的R，

16、如果位阻大了，都对水解或酯化反应的速度产生不利影响。位阻大的酯是不是酸性条件下无法水解了呢？也是可以的。例如2,4,6三甲苯甲酸甲酯的位阻很大，它的水解可以这样操作：将2,4,6三甲苯甲酸甲酯溶于浓硫酸，然后将浓硫酸溶液倒在冰上或注入冰水中，则定量地得到2,4,6三甲苯甲酸。CH3CH3COOCH3CH31. conc. H2SO4CH3CH3COOH + CH3OHCH32. H2OCH3CH3COOCH3CH3conc. H2SO4CH3CH3CCH3OOHCH3CH3CH3CCH3O + CH3OHslowCH3CH3CCH3OOHCH3强酸溶液中有利于烷氧基氧上的质子化；之所以能形成酰

17、基正离子，是由于酰基的R能给电子，或者说能分散正电荷，使正离子有一定的稳定性。这种水解的机理称为AAc1，因为在慢的决速步中只是酯的单分子电离。上述反应中每一步都是可逆的，因此如果将2，4，6三甲苯甲酸溶于浓H2SO4，再将它倒入冷的甲醇中，就可得2，4，6三甲苯甲酸甲酯。如果是叔醇酯，如果是叔醇酯，RCOOC(R)3，酸性水解就应该是烷氧断裂，酸性水解就应该是烷氧断裂，因为生成稳定的碳正离子。事实证明确实如此，例如乙酸三苯甲醇酯在乙酸催化下，在用18O标记的水中水解，水解后18O是在醇中而不是在酸中：CH3CH3CCH3OCH3CH3CCH3OOHHOH2OH2CH3CH3CCH3OOH这就

18、证明发生了烷氧断裂烷氧断裂；因此其机理可能为：CH3COHOC(Ph3)CH3COHO+C(Ph)3slowC(Ph)3+ H218OH18OC(Ph)3fast这种机理被表示为AAl1（单分子烷氧断裂）。CH3COOCPh3+ H218O0.03mol/L CH3COOH二恶烷H2OCH3COOH + H18OCPh3CH3COOCPh3+ HCH3COHOCPh3fastb）、酯的碱性水解酯的碱性水解酯的碱性水解与酸性水解有所不同。首先，碱性水解中碱不是催化剂，而是参与反应的试剂，因为碱会与水解生成的羧酸发生中和反应，生成羧酸盐和水，因此至少需要等mol量的碱，而不是催化量；其次，由于最后

19、生成羧酸盐和水，把生成的羧酸从水解平衡中除去了，所以碱性水解不是一个平衡碱性水解不是一个平衡，而能进行到底。因此实用上酯的水解通常用碱性条件，由于氢氧根负离子的亲核能力比H2O大很多，在碱性水解中HO直接进攻酯羰基：HO+ CORORCORORHOCORHONaOHCORNaO+ H2Oslow氢氧负离子进攻、羰基打开这一步是慢的，因此是决速步；由于这一步涉及两种分子，因此碱性水解的速度与酯的浓度和氢氧负离子的浓度都成正比：2OHRCOORk同位素实验和立体化学方法都说明，一般酯的碱性水解发生酰氧断裂，所以称之为BAc2（碱性双分子酰氧断裂）。与酸性水解不同，酯羰基上有吸电子取代基可以使OH易

20、于进攻并使中间体稳定，因此使碱性水解易于进行：HOCORROCORORHOslow+RCOO + ROHRCO2C2H5 + OHH2O, 25oCRCO2+ CH3CH2OHR CH3 CH2Cl CHCl2 CH3CO CCl3相对速率 1 290 6130 7200 2315但在空间效应方面与酸性水解相似。如果酯的位阻大，碱性水解速率也变慢，位阻很大的酯碱性水解就不易发生。但是可以用其它特殊的方法水解。显然从产物可以看出，这是一个亲核取代反应，而且发生了烷氧断裂，因此这种反应可能的机理是碱性双分子烷氧断裂碱性双分子烷氧断裂（BAl2）。例如2,4,6-三甲基苯甲酸甲酯，可以用氰化钠作为试

21、剂使它水解：CH3CH3COOCH3CH3NaCN/HMPACH3CH3COONa + CH3CNCH325oCc）、酰胺的水解在羧酸衍生物中，酰胺的羰基最不易受进攻，NH2也是离去倾向最小的基团。因此，酰胺的活性最小。实际上，酰胺的水解最困难，一般要与酸或碱一起加热才能水解。N烃基取代和N，N二烃基取代酰胺的水解更困难。许多酰胺可以用水作重结晶溶剂。CH3ONHCOCH3NO2KOH / H2O回流CH3ONH2 + CH3COOKNO2d）、腈的水解腈是较易获得的原料，其水解也需在酸碱催化下进行，氢氧化钠、氢氧化钾的水或醇溶液、硫酸、盐酸等都是常用的试剂：腈的水解实际上先生成酰胺，然后酰胺

22、再水解成羧酸：C6H5CH2CN + H2OHCl50oCC6H5CH2CONH28286%C6H5CH2CONH2 + H2OH2SO4100oC, 3hC6H5CH2COOH78%腈水解的机理可能为：RCN + OHRCNOHH2ORCNH + OHOHC6H5CH2CCH2CNCH3CH2CH31. KOH/H2O/HOCH2CH2OH2. HClC6H5CH2CCH2COOHCH3CH2CH39193%RCNHOHRCNH2O在酸性溶液中：RCN + H+RCNHH2ORCNHOH2H+RCNHOHRCNHOHRCNH2ORitter反应反应：叔醇在强酸性溶液中易失去羟基生成碳正离子作

23、为反应的中间体，这时溶液中如有腈存在，碳正离子(亲电试剂)就可能与腈中的氮原子(亲核试剂)结合，然后再水解生成羧酸和胺：(CH3)3COHHH2O(CH3)3CRCNRCNH2OH+C(CH3)3RCNC(CH3)3OHRCNHC(CH3)3OH2ORCOHO+ (CH3)3CNH2这个反应称为Ritter反应，可以用于胺的制备。2、醇解（醇解（Alcoholysis）羧酸衍生物与醇反应称为醇解。醇解与水解是相似的，但醇解生成的是酯：RCOCl + ROHRCOOR + HClRCOOCOR + ROHRCOOR + RCOOHRCOOR + ROHRCOOR + ROHRCONH2 + RO

24、HRCOOR + NH3由于NH2是比RO更差的离去基团，所以酰胺的醇解比较难以发生，也没有制有价值。但是在强酸催化下，在过量的醇存在下也可以醇解。a）、酰氯和酸酐的醇解酰氯与醇或酚迅速反应生成酯，通常要加碱吸收生成的HCl，可以用无机碱，也可以用有机碱：C6H5COCl + C6H5OHNaOH/H2OC6H5COOC6H5 + HCl 7580%其他常用的有机碱有吡啶、三乙胺等。酚难以直接与羧酸反应成酯，一些位阻较大的醇也难以与羧酸直接成酯，可以用这种方法制成酯。磺酰氯也可以同样方式与醇成酯：CCOOO2CH2CHCH2OH+C6H6/对甲苯磺酸回流, 分水COOCH2CHCOOCH2CH

25、CH2CH27085%OOO+ CH3OHCOOCH3COOHOOO+ CH3OHCOOCH3COOHCH3SO2Cl+ C2H5OH + NaOH25oCCH3SO2OC2H574%CH3COCl + (CH3)3COHN,N二甲苯胺CH3COOC(CH3)3 + C6H5NH(CH3)2Cl6368%b）、酯的醇解：酯交换（酯的醇解：酯交换（Transesterification）酯交换反应在有机合成中很有用。有些酯难以直接制备，就可以先将所需要的酸制成容易制备的酯，然后再与指定的醇进行酯交换来制备；例如，醋酸丙烯酯容易从丙酮与乙烯酮反应得到：CH3CCH3OCH3CCH2OHCH2COC

26、H3CCH2OCOCH3因此可以用醋酸丙烯酯与其他能烯醇化的羰基化合物交换，制备相应的烯醇酯：CH3CCH2OCOCH3+Op-CH3C6H5SO3H12hOCOCH3+ CH3COCH3工业上也用到酯交换反应。例如，涤纶是对苯二甲酸与乙二醇的聚合物。但用于合成涤纶的对苯二甲酸必须纯度很高才行。而对苯二甲酸不易提纯。因此把它制成甲酯再分馏提纯。提纯后的对苯二甲酸二甲酯可以直接与乙二醇在催化剂作用下，进行酯交换反应而合成高聚物，即涤纶：CH3OCOCOCH3O+ HOCH2CH2OHSb2S3COCOCH2CH2OOn+ CH3OH酯交换反应的机理与酯水解相似，只不过进攻酯羰基的质点是醇或烷氧基

27、负离子取代了水解中的水分子或羟基负离子。c）、腈的醇解腈的醇解：腈在干燥HCl气体作用下与醇反应，生成亚氨基代酯的氯化氢盐：CH3CN +C2H5OH + HClCH3CNH2 ClOC2H5如果有过量乙醇存在，显然亚氨基酯的氯化氢盐还能与醇反应(类似于对羰基的加成)，最后连氨基也被取代掉，生成原酸酯：CH3CNH2 ClOC2H5+ 2 C2H5OHCH3C(OC2H5)3 + NH4Cl如反应体系中含有水,亚氨基代酯就会水解成酯CH3CNH2 ClOC2H5+ H2O+ NH4ClCH3COOC2H54、氨解氨解酰氯、酸酐的氨（胺）解是制备酰胺的重要方法，也是氨基保护的方法。例如，H2NC

28、H2COOH + (CH3CO)2OH2OCH3CONHCH2COOH 8992%rt.环酐与氨或胺反应，先开环生成单酰胺羧酸，后者容易转变成环状的酰亚胺，例如：NH2(CH3CO)2ONHCOCH3CH(CH3)2CH(CH3)2HNO320oCNHCOCH3CH(CH3)2NO294%NH2CH(CH3)2NO2KOHEtOH100%98%3、酸解酸解酰氯在碱存在下与羧酸反应是酸酐的合成方法之一：RCOCl +RCOORCOOH吡啶CR + C5H5NHClO酯的氨（胺）解酯的氨（胺）解：氨或胺可以在室温或加热条件下与酯反应，形式上置换了酯中的烷氧基成为酰胺：CH3CHCOOCH2CH3

29、+ NH3(液)OHrt.24hCH3CHCONH2 + CH3CH2OHOH7075%OO + CH3NH2NOCH38893%CCOOOCCONCH3OCH3NH2CNHCH3COHOON甲基邻苯二甲酰亚胺N甲基邻羧基苯甲酰胺CCONHOH2NCNH2O87%CCOOO腈的氨解：在弱酸性条件下，腈与氨反应生成咪盐：CH3CN + NH3 + NH4Cl125150oCCH3CNH2NH2CH3CNH2NH2Cl咪盐醇解、氨解反应的机理？5、与金属有机化合物的反应与金属有机化合物的反应羧酸衍生物分子中都含有羰基，Grignard试剂、锂试剂等金属有机化合物能与之加成，生成酮、醇等化合物。a）

30、、与格氏试剂的反应与格氏试剂的反应 酰卤与格氏试剂反应先生成酮，但是酮也很容易与格氏试剂反应生成叔醇。所以即使等摩尔的酰卤与格氏试剂反应，酮的产率也很低。好在酰卤比酮活泼，因此可以降低反应温度以降低酮的活性，使主要得到酮。三氯化铁、氯化亚铜、二氯化锰等金属试剂有助于酮的生成。例如，在低温下，将溴化正己基镁慢慢地加入到乙酰氯的四氢呋喃溶液中，可以得到高产率的辛2酮：nC6H13MgBr + CH3COClTHF78oCnC6H13COCH3 93%nC4H9MgCl + CH3COCl乙醚/FeCl370oCnC4H9COCH3 72%无论是酰氯还是格氏试剂，如果有一定的空间阻碍，将对叔醇的生成

31、起阻碍作用，使反应停留在酮的阶段：(CH3)2CHCOClCH3CH2CMgClCH3CH3+乙醚1618oC, 5daysCH3CH2CCH3CH3COCH(CH3)2酯与格氏试剂的反应难以停留在酮，一般都得到叔醇酯与格氏试剂的反应难以停留在酮，一般都得到叔醇：C6H5COOCH2CH3 + 2C6H5MgBr(C6H5)3COH 8993%但甲酸酯与格氏试剂反应得仲醇：HCOOC2H5 + 2 n-C4H9MgBr(n-C4H9)2CHOH 85%酰胺如N上有H，由于该氢的酸性较大，会使格氏试剂分解，一般难以与格氏试剂反应；如N,N二烃基酰胺，则可以与格氏二烃基酰胺，则可以与格氏试剂反应生

32、成酮：试剂反应生成酮：C6H5MgBr +NClNONClNOMgBrC6H5ClO酰基咪唑可以作为酰基化试剂，其他酰胺与格氏试剂的反应不太作为酮的合成方法。腈与格氏试剂反应是合成酮的简便方法之一腈与格氏试剂反应是合成酮的简便方法之一，生成的中间体亚胺不与第二分子格氏试剂加成，因此水解后得到酮：RCN + RMgXRCNMgXRH2ORCORCH3CN + C6H5MgBrC6H5COCH3 68%1.C6H62.H2Ob）、与烷基锂和二烷基铜锂反应与烷基锂和二烷基铜锂反应烃基锂与羧酸酯的反应产物多数是叔醇，COOMeCOOMe+ 4PhLiCPh2OHCPh2OH90%锂试剂与酰胺的反应产物

33、一般是酮，但与甲酰胺反应得醛最有合成意义：OCH3OCH3Li+OHNMePhOCH3OCH3CHO55%二烃基铜锂能在低温下与酰氯反应生成酮，产率良好，酰卤分子中含有卤素、羰基、氰基、酯基、酰胺基等均不受影响：CH3CH2CH2CO(CH2)4COCl(CH3)2CuLiCH3CH2CH2CO(CH2)4COCH395%Me2CCH2CuLi + Me2CHCH2COCl5oC4hMe2CCHCOCH2CHMe270%6、还原反应还原反应羧酸衍生物比羧酸容易还原。羧酸衍生物还原最终可得醇、胺，控制条件也可能得醛。酯还原生成两分子醇，其中原羧酸部分还原成伯醇。LiAlH4和硼氢化锂LiBH4都

34、可以把酯还原成一级醇，硼氢化锂活性稍小：(CH3)3CCOOC2H5LiAlH4 / Et2O(CH3)3CCH2OH65%n-C15H31COOC4H9-nLiBH4THF,H2On-C15H31CH2OH + n-C4H9OH硼氢化钠还原酯的速度极慢，所以一般认为硼氢化钠不能还原酯。但有其它Lewis酸存在下，酯也能被NaBH4还原为醇，例如：其他如催化氢化法、金属钠和醇还原法以及电化学还原法等都可以将酯还原为醇， C5H11COOCH3CuOCuCr2O4 / 20MPaH2, 250 oCC5H11CH2OH92%NaBH4 + LiClLiBH4 + NaCl硼氢化锂可由NaBH4和

35、LiCl在乙醇中制备： COORNO2NaBH4 / AlCl3O(CH2CH2OCH3)2CH2OHNO282%84%在氢化锂铝发现之前，羧酸就是通过制备成酯再用金属钠和醇还原法(Bouveault-Blanc)还原为醇的，现在工业上大量酯的还原可以用催化氢化法，也有用金属钠和醇还原法的，特别是从油脂制备长链醇：COOEt(CH2)8COOEtNa / EtOHCH2OH(CH2)8CH2OH73-75%酯用金属钠还原如果不加供质子剂醇，得到的产物就不是简单的醇，而是双分子偶联起来，成为-羟基酮：2CH3CH2CH2COOC2H5Na, 甲苯H2OCH3CH2CH2CCHCH2CH2CH3O

36、OH其机理是钠转移一个电子给酯，酯就成了负离子自由基；两个负离子自由基偶联起来后再在负电荷作用下将烷氧基排出，成为-两羰基化合物；然后再接受钠的电子进一步还原：酰胺的还原酰胺的还原：酰胺不易还原。但氢化锂铝还是容易还原酰胺。氮上没取代基的酰胺还原成伯胺，氮原子上有一个和两个烷基的分别还原成仲胺和叔胺：C6H5OCH2CONH2 + LiAlH4Et2OC6H5OCH2CH2NH22-苯氧基乙胺80%CH3CONHC6H5 + LiAlH4Et2OCH3CH2NHC6H5H2O60%RCCOOR2 NaRCCOORH2ORCCOH OHRRCCOOHRHCORORCORORCROCOORORR2

37、22 Na在酰胺的还原中，羰基先接受氢化锂铝上的一个负氢原子的亲核进攻，羰基打开成为四面体的中间体，然后在第二个负氢原子进攻下OAlH2离去，酰胺还原成了三级胺：Et2OCON(CH3)2LiAlH4COAlH2N(CH3)2HHCH2N(CH3)2如果严格控制LiAlH4的用量，使第二个负氢原子进攻的机会不存在，所得四面体中间体水解就得醛：CH3CH2CH2CONC6H5CH3LiAlH4Et2O, 0 oCCH3CH2CH2COAlH2HNC6H5CH3H2OCH3CH2CH2CHO + C6H5NHCH358%Et2OCON(CH3)2LiAlH4CH2N(CH3)288%但是氢化锂铝的

38、反应活性还是太大，这样制备醛的产率不高.后来人们将氢化锂铝中的氢用烷氧基取代掉二个或甚至三个，制备出二烷氧基氢化锂铝或三烷氧基氢化锂铝，这种试剂由于本身体积较大，活性就相应降低，用这种试剂去还原酰胺能得产率较高的醛，例如：CH3CH2CH2CON(CH3)2LiAl(C2H5O)3HH2OCH3CH2CH2CHO + (CH3)2NH90%Et2O腈的还原腈的还原：腈可以用催化氢化、氢化锂铝还原为胺： 酸酐的还原酸酐的还原：酸酐可以还原为醇，但实际上没有制备意义。酰氯的还原酰氯的还原：羧酸衍生物中酰氯的反应活性最大，在还原反应中也一样，酰氯最容易还原。因此酰氯可以用活性较小的催化剂催化加氢生成

39、醛，常用的催化剂是负载在硫酸钡上的金属钯，溶剂一般用甲苯或二甲苯，称为Rosenmund还原： LiAlH4Et2O, rt.70%CHOCH3CHCH2NH2CHOCH3CHCNCH3CO(CH2)6COClH2 / Pd / BaSO42,6-二甲吡啶CH3CO(CH2)6CHO加入2,6-二甲吡啶等有机碱是为吸收反应中放出的HCl；酰氯也可以用烷氧基氢化锂铝等化学试剂还原，COClNO2O2NLiAlHOC(CH3)33CHONO2O2N63%黄原酸酯黄原酸酯：黄原酸本身极不稳定，它的盐可由醇、二硫化碳和氢氧化钠反应得到：ROH + CS2+ NaOHSCSNa+RO+ H2O黄原酸钠与

40、卤代烃反应得黄原酸酯：SCSNa+RO+ RXSCSRRO黄原酸酯加热消去成烯烃：黄原酸酯加热消去成烯烃：CSHOSRRCSHOSRRROCSHSROCS+要注意的是这种消除是顺式的消除这种消除是顺式的消除，在某些结构的情况下会生成取代基较少的烯烃，例如下列化合物的热解就得到双键上取代基少的烯烃（如果反式消去得什么烯烃？）：OCSSCH3CH(CH3)2HHHHCH(CH3)2CH3醇可以在酸性条件下消除一分子水成为烯烃，也可以制成黄原酸酯再加热裂解为烯烃：ROHNaRONa+CS2SC SNaROCH3ISC SCH3RO顺式消去产物虽然醇直接用酸性条件消去要简单得多，但两种方法消去得到的产

41、物可能不同（顺式和反式消去）；此外，酸性条件下消去有时会发生重排，产物结构可能完全不同。不仅黄原酸酯可以发生热解，羧酸酯也可以发生同样的热解，但羧酸酯热解所需的温度比黄原酸酯高。这种消去反应的过渡态是环状过渡态，对于链状化合物，其消除其消除方向为：取决于可利用的氢原子数方向为：取决于可利用的氢原子数，例如醋酸-2-丁酯热解得到5562%的1-丁烯和3845%的2-丁烯，这个比例接近于可消除的氢原子数：CH3CH2CHCH3OCOCH3CH3CH2CHCH2CH3CHCHCH3+5562%3845%但在环状化合物中，被消除氢原子的选择原则是应在被消除基团的同一边，所以产物生成的选择性与上两例反应

42、不同，这在上面已有一例，下面再举两例：HHOCOCH3HCH3HHCH3CH3+COOEtOCOCH3HHHHCOOEtH(CH3)2CHCHCH3OCOCH3(CH3)2CHCHCH2(CH3)2CCHCH3+80%20%Perkin反应是制备,-不饱和羧酸的一种经典反应，反应温度通常在170COCHAc2O, AcONaOCHOCHCO2H74%150oCCHOOHAc2O, AcONaOO香豆素的合成：Perkin反应往往需时较长，温度较高，所以产率往往不高。所以往往采用改进的方法合成。一些有机合成反应：（一些人名反应）一些有机合成反应：（一些人名反应）机理:C6H5CH O +(CH3

43、C)2OOCH3CO2NaC6H5CHCHCO2H(E)-肉桂酸, 55%C6H5HCCH2OCOOCOH3CC6H5HCCH2OCOOCOH3C(CH3CO)2OC6H5CHCHOCOOCOCH3COH3CHC6H5CHHCCOOCOCH3C6H5COOHH2OCH3COOCCH3OCH3CO2NaCH2COOCCH3OCH2COOCCH3OPhCHO这类反应称为E. Knoevenagel反应，所用的碱一般为二级胺。一般来说这类反应中必须要有两个吸电子基与活性亚甲基相连，因为用的是弱碱，所以亚甲基氢要足够活泼，才能产生足够浓度的碳负离子发生亲核加成，另一氢也要足够活泼，才能在弱碱的作用下从

44、分子中除去，形成碳碳双键，使反应朝有利于生成产物的方进行：OOH2CCHOCH2(COOH)2吡啶/六氢吡啶OOH2CCHCCOOHCOOH-CO2OOH2CCHCCOOHH胡椒丙烯酸例如芳醛，特别是取代的芳醛，在有机碱的作用下与丙二酸反应，可以在较低的温度下缩合，产率较高：Ph CHO + H2CCOOHCOOHBPhCCCOOHCOOHHHOPhCCCOOHCOOHHHOHBHB+ H2CCOOHCNOCOOHCNNH4OAc6576%Ph CC(COOH)2HPhHCCHCOOH-CO2Darzen反应：反应：是合成,-环氧酸酯的方法。RCHOXCH2COOEt+RCH CHCO2EtO

45、ROKROHXCH2COOEtXCHCOOEtR C ROCHCOOEtRCROROXRCHCHCO2EtO一些化合物的酸性：一些化合物的酸性：pKa(in DMSO): PhCOCH3: 24.7 CH3COCH3 26.5 环己酮：26.4 CH3CO2C2H5 30.5 CH3NO2 17.2 CH3CN 31.3 pKa(relative to water): RCH2CHO 16 RCOCH2R 19-20 Claisen Condensation含有-氢的酯在碱性条件下可以两分子缩合成-酮酸酯：乙酸乙酯得乙酰乙酸乙酯2 CH3COOC2H51. NaOEt / EtOH2. H /

46、 H2OCH3COCH2CO2C2H5+ C2H5OHbp. 181 oC, 75%其他有两个-氢的酯也可以缩合： 2 CH3CH2COOC2H51. NaOEt / EtOH2. H / H2OCH3CH2COCHCO2C2H5+ C2H5OHCH32-甲基-3-戊酮酸乙酯己二酸酯和庚二酸酯在碱性试剂作用下可以起分子内的酯缩合反应，生成环状的-酮酸酯，称为Dieckmann Condensation. 但分子内缩合一般只适合于合成5、6-元环的化合物。1.NaOEt / EtOH2. H / H2O+ C2H5OH2-环戊酮甲酸乙酯, 7580%CO2EtCO2EtOCO2EtCH3CO2C

47、2H5+ C2H5OCH2COC2H5OCH2COC2H5O+ C2H5OHCH2COC2H5OOCOC2H5CH3+OCOC2H5CH3CH2CO2C2H5OCOC2H5CH3CH2CO2C2H5CH3COCH2CO2C2H5CH3COCH2CO2C2H5+ C2H5OCCHCO2C2H5OCH3+ CH3CH2OHpKa10.6515.9乙酸乙酯中-甲基氢的酸性与乙醇接近。因此用乙醇钠作碱性试剂时，只有很小一部分乙酸乙酯变成烯醇负离子，即第一步是个平衡反应。但生成乙酰乙酸乙酯后，活性亚甲基上的氢的p，具有较强的酸性，因此在乙醇钠的作用下，生成的乙酰乙酸乙酯几乎全变成了相应的烯醇盐，从而使反

48、应向生成乙酰乙酸乙酯的方向移动而趋于完成。因此，酯缩合反应要求有两个-氢。对于只有一个对于只有一个-氢的酯，酯缩合反应必须在更强碱的作氢的酯，酯缩合反应必须在更强碱的作用下才能完成用下才能完成。(CH3)2CHCO2C2H5+ (C6H5)3C Na(CH3)2CCO2C2H5+ (C6H5)3CHpKa1531.5(CH3)2CHCO2C2H5(CH3)2CCO2C2H5+(CH3)2CHCOCCH3CH3CO2C2H5CO2C2H5CONHC6H5Na苯OCONHC6H567%NCO2C2H5CH2CO2C2H51. C6H5CH3, C2H5OK2. HClNO7782%(CH3)2CH

49、CCOOC2H5HCNHCH2CO2C2H5NH(CH3)2CHOHCOOC2H5假如两种不同的酯起Claisen缩合反应，理论和实际上都是得到4种不同的-酮酸酯，因此没有合成价值。但如果一种酯没有-氢，则可以进行交叉缩合，如RCH2COOEt + HCOOEtBHCOCHCOOEtRRCH2COOEt + CO(OEt)2BRCH(CO2Et)2RCH2COOEt +BCOOEtCOOEtRCHCO2EtCOCO2EtCO2EtCH2H2CCH2CO2Et+BCOOEtCOOEtCO2EtCHH2CCHCO2EtCOCO显然酮也可以代替酯进行缩合 酮的烯醇盐虽然可以与酮的羰基缩合，但平衡位置

50、不利于羟基酮的生成。如用没有-氢的酯与酮缩合，则得-二酮：C6H5COOC2H5+ CH3COC6H51. C2H5O2. H3OC6H5COCH2COC6H56070%O+ EtOCOEtO1. NaH2. H2OOCO2Et三、-二羰基化合物在有机合成中的应用二羰基化合物在有机合成中的应用乙酰乙酸乙酯在碱的作用下可以变成烯醇负离子，该烯醇负离子可以对卤代烷、酰氯等进行亲核取代，发生烷基化、酰基化反应：H3CCCHOCOOC2H5H3CCCHOCOOC2H5CH3COCH2CO2Et + NaOEtH3CCCHOCOOC2H5CH3COCHCO2Et+ RXRH3C CCHORCOOC2H5+C-烷基化O-烷基化由于烯醇负离子具有典型的双位反应性能, 可以在碳上也可以在氧上烷基化。一般来说，用卤代烷作为烷基化试剂时在质子溶剂中烷基进入到碳上为主，用碘代烷比用氯代烷的碳烷基化产率高，使用活性较大的卤代烷氧烷基化的比例增加；此外，反应溶液的浓度越稀，氧烷基化的比例也越大。由于-二羰基化合物的烷基化是在强碱性溶液中进行, 所以容易起消去反应的叔卤代烷不能用；仲卤代烷在生成烷基化产物的同时也产生部分消去产物。但叔卤代烷在高氯酸银的作用下在硝基甲烷