有机化学-第11章-羧酸衍生物

1、第11章 羧酸衍生物 L = -X（-Cl、-Br） 酰卤 -OCOR（-OCOAr）酸酐 -OR（-OAr） 酯 -NH2、-NHR、-NR2 酰胺 11-1L羧酸衍生物的命名酰卤：酰基+卤素酸酐：羧酸名称+酐乙酰氯a-溴丁酰溴苯甲酰氯顺丁烯二酸酐乙丙酐（乙酸丙酸酐）醋酐（乙酸酐）11-2酯：羧酸名称+醇名称+酯酰胺：酰基+胺(或某胺)苯甲酸乙酯丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰胺乙酰苯胺N, N-二甲基甲酰胺(DMF)1,6-己内酰胺11-3羧酸衍生物的亲核取代反应11-4酰基上亲核取代反应的通式水解反应醇解反应胺解反应反应类型 酰基上的亲核取代的一般机理酰基上的亲核取代= 亲核加成消除或11-

2、5 酰基上的亲核取代相对速度（相对反应活性）两方面原因：羰基的亲电性不同（与加成步骤有关） 诱导效应的影响 ： 电负性：Cl O N正电荷密度大对加成步骤有利11-6离去基团的离去能力（与消除步骤有关）共轭较弱共轭较强（羰基性质减弱） 共轭效应的影响 ：11-7羧酸衍生物的水解反应11-8 酰氯的水解易反应（可直接与水反应） 酸酐的水解较易反应，H 或 OH催化更快11-9 酯的水解需 H或 OH催化，当OH用量大于化学计量时，反应完全。 酰胺的水解H+ or OH的用量须大于化学计量，要加热。11-10(1) 酯的酸性水解机理（酯化反应的逆反应，有两种可能机理：酰氧断键和烷氧断键） 羧酸衍生

3、物的水解机理（以酯的水解为例）机理(i)11-11 这两种机理分别适合于何种结构的酯类？ 如何证明这两种可能的机理？问题机理(ii)11-12 (2) 酯的碱性水解（皂化反应）机理碱过量时，产物为羧酸盐，反应不可逆。11-13问题 完成反应式 11-14问题 排列下列物质发生水解反应的活性顺序 （3）（4）（1）（2）（5）羧酸衍生物的醇解反应 酰氯的醇解反应优点：反应完全，产率高（碱吸收）合成上用于制备酯酯酯酰氯11-15 酸酐和酰卤是常用的非常好的酰化试剂。酰化反应具有重要的生物学意义，有些药物引入酰基后毒性降低，同时增大了药物的脂溶性，提高了疗效。11-16 酸酐的醇解反应酰基的亲核取代

4、反应 酰化试剂酰化反应 亲核试剂酰基转移反应 酯的醇解反应（酯交换反应） 反应可逆 需 H 或 R”O催化蒸除11-17酯交换反应的应用： 由低沸点醇的酯转化为高沸点醇的酯 二酯化合物的选择性水解 比酯的醇解还要难，需在浓酸或醇钠条件下才能醇解为酯。 制备难合成的酯11-18 酰胺的醇解反应羧酸衍生物的胺(氨)解反应 酰氯的胺(氨)解 酸酐的胺(氨)解11-19由酰氯和酸酐制备酰胺优点：反应快，条件温和，产率高 酯的胺(氨)解 酰胺的胺(氨)解条件：无水、过量胺胺的交换，合成上意义不大11-20 酰化反应的意义 11-21 药物改性扑热息痛 保护氨基11-2211-23乙酰乙酸乙酯（一）乙酰乙

5、酸乙酯的制备Claisen（酯）缩合b-酮酸酯（1,3-二羰基类化合物） 其他常用碱： NaH, NaNH2, Ph3CNa, t-BuOK （弱亲核性强碱） Claisen 缩合机理11-24交叉酯缩合（两个不同酯之间的缩合）产物单一有合成意义合成上意义不大11-25无a氢有a氢11-26丙二酸酯1,3-二酯Dieckmann 缩合（分子内酯缩合）11-27主要产物（二）乙酰乙酸乙酯的性质 与HCN、饱和NaHSO3羰基试剂反应 使溴水褪色 与FeCl3作用，显紫红色 与Na作用，放出H2烯醇的典型反应甲基酮的典型反应酮式-烯醇式互变异构现象11-2811-29 互变异构现象：同分异构体之间

6、能以一定的比例平衡存在，并能相互转化。 在低温（-78）时，酮式和烯醇式异构体互变的速度很慢，可以把二者分开。如将乙酰乙酸乙酯冷却到-78时，得到熔点为-39的酮式异构体。如果将乙酰乙酸乙酯和钠作用的产物冷却到-78，通入干燥的氯化氢，则得到液态的烯醇式异构体。这一实验事实也证实了乙酰乙酸乙酯存在酮式和烯醇式两种异构体。11-300.00015 %丙酮76 %2，4-戊二酮苯甲酰丙酮90 %11-31 一些羰基a位H酸性的比较b-双羰基化合物（双活化）a-氢酸性相对较强能形成比较稳定的烯醇式结构的条件： 化合物 pKa11-32 单羰基 双羰基 用共振式解释a-H的酸性两个共振式，一个烯醇负离

7、子三个共振式，两个烯醇负离子酮式结构的亚甲基上连有两个吸电子基团，使其上的氢原子有一定的酸性；形成的烯醇式结构中，共轭体系有所延伸，使体系内能降低，稳定性增加；烯醇式结构可形成分子内氢键，构成六元环,增强烯醇式的稳定性。 11-33乙酰乙酸乙酯的分解11-35酮式分解酸式分解乙酰乙酸乙酯在合成上的应用11-35-亚甲基的烃基化一级RX烃基化产物经酮式分解得到一取代或二取代丙酮11-37烃基化产物经酸式分解得到取代乙酸-亚甲基的酰基化 酰基化产物经酮式分解得到取代的1,3-二酮（酰基化丙酮） 尿素水解弱碱性与亚硝酸反应 11-3811-39缩二脲(双缩脲) 缩二脲的碱溶液中加入少量硫酸铜溶液，即

8、呈现紫色或紫红色 缩二脲反应鉴别两个以上多肽、蛋白质缩二脲的生成和缩二脲反应11-40丙二酰脲巴比妥类药物 pKa=3.98巴比妥酸丙二酰脲的形成和巴比妥类药物11-41脂类 脂类是一类存在于生物体内不溶于水而溶于非极性有机溶剂中并能被生物体利用的有机化合物。脂类油脂类脂：油脂肪磷脂、糖脂、甾族化合物、萜类生物体能量的重要来源；许多脂溶性生物活性物质的良好溶剂；皮下脂肪可以保持体温，脏器周围的脂肪对内脏具有保护作用；生物膜的构件，对膜的生物功能起决定作用；生物体内的激素，具有调节代谢、控制生长发育的功能。11-42 油脂是 1 分子甘油与 3 分子高级脂肪酸所形成的酯，又称三酰甘油(甘油三酯)

9、。天然油脂分子中的三个高级脂肪酸的酰基链是不相同的。油脂的组成、结构和命名 油脂 油脂是油和脂肪的总称。通常把在常温下呈固态或半固态的油脂称为脂肪，呈液态的称为油。11-43俗名：月桂酸脂类中的脂肪酸 CH3(CH2)10COOHCH3(CH2)14COOH软脂酸 脂肪酸 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸 单烯脂肪酸多烯脂肪酸 人体不能合成或合成不足，必须从食物中摄取的不饱和脂肪酸。例：亚油酸、-亚麻酸和花生四烯酸 。 必需脂肪酸表11-411-44脂类中脂肪酸的结构特点 碳链特点 多为偶数碳的直链脂肪酸。以1220个碳原子常见。尤其以16个和18个为多。 双键的位置和构型多顺式，非共轭，以一个亚甲基

10、间隔。 亲水头(-COOH)，亲脂尾(-R)。脂肪酸构型11-4511-46油脂的命名 “脂酰甘油”或“甘油脂酸酯”,用 、 和 或1、2、3标明脂肪酸的位次。123-硬脂酰-软脂酰-油酰甘油(甘油-硬脂酸-软脂酸-油酸酯)11-47皂化反应：油脂在碱性溶液中水解反应油脂的水解 1g 油脂完全皂化所需 KOH的毫克数称为皂化值。皂化值越大、油脂平均相对分子质量越小。皂化值是衡量油脂质量的指标之一。油脂的化学性质11-48加氢：不饱和脂肪酸饱和脂肪酸油脂肪“油脂的硬化”加碘：试剂氯化碘或溴化碘/冰醋酸 碘值：100 g 油脂所能吸收碘的克数。碘值越大，油脂不饱和程度越大。碘值是用于衡量油脂质量的

11、又一个指标。酸败和氧化油脂在空气中久放会发生变质，产生难闻气味的现象称为酸败。加成反应11-49光、热和潮湿空气可加速油脂的酸败：11-50酸值：中和 1g 油脂中游离脂肪酸所需 KOH 的毫克数称为油脂的酸值。酸值意义：酸值越大，说明油脂中游离脂肪酸的含量越高，油脂酸败程度越大。通常油脂酸值大于6.0 则不宜食用。皂化值、碘值和酸值是评价油脂的重要化学指标，我国药典对此有严格规定。 为防止油脂酸败，油脂应贮存于密闭容器中，放置在阴凉处。也可添加少量适当的抗氧化剂，如维生素E 等。 11-51磷脂 磷脂是含有磷酸二酯键结构的脂类，广泛存在于动物的肝、脑、神经细胞以及植物种子中。 根据与磷酸成酯

12、的醇的不同，磷脂可分为甘油磷脂和鞘磷脂两种。 11-52甘油磷脂的组成和结构 天然磷脂酸中，R1为饱和脂肪烃基，R2为不饱和脂肪烃基，C2是手性碳原子，磷脂酸有一对对映体，从自然界中得到的磷脂酸都属于R 构型。 甘油磷脂 磷脂酸HOGG甘油磷脂11-53重要的甘油磷脂-卵磷脂（磷脂酰胆碱） 卵磷脂胆碱 卵磷脂存在于脑组织、大豆等中，尤其在禽卵卵黄中的含量最为丰富。天然卵磷脂是几种不同脂肪酸的磷脂酰胆碱的混合物。卵磷脂不溶于水及丙酮，易溶于乙醇、乙醚及氯仿中。11-54-脑磷脂（磷脂酰乙醇胺） 脑磷脂乙醇胺（胆胺） 脑磷脂通常与卵磷脂共存于脑等组织器官中，在蛋黄和大豆中也较丰富。脑磷脂易溶于乙醚，不溶于丙酮，难溶于冷乙醇。11-55 鞘磷脂又称神经磷脂，分子中不含甘油，而含鞘氨醇。鞘磷脂鞘氨醇神经磷脂11-56 天然鞘磷脂分子中，鞘氨醇残基中的碳碳双键为反式构型。 鞘磷脂是细胞膜的重要成份之一，大量存在于脑和神经组织中。鞘磷脂不溶于乙醚及丙酮，而易溶于热乙醇中。 磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基头和亲脂性的脂肪酸或鞘氨醇长链尾，是优良的两亲性分子。所以甘油磷脂具有乳化性质。11-57磷脂与细胞膜 磷脂的分子结构具有亲水和疏水两部分，在水环境中能自发形成双层结构。极性的头部与水分子之间存在静电引力而面向水