有机课件-20642羧酸衍生物

有机化学主讲：理学院化学系1/66第二节

羧酸衍生物2/66（一）亲核取代反应—亲核加成-消去历程及反应活性。（二）羧酸衍生物的还原反应及产物（三）羧酸衍生物（酯）与格氏试剂的反应（四）酯α-H的反应（几个缩合反应）（五）酰胺的Hofmann降级反应OR

C-NR2)OR

C

OR'OR

C

NH2(-NHR第二节

羧酸衍生物酰基酰卤酸酐酯酰胺OR

C

OC

ROOR

C

X3/66一、命名某“酰氯”碳酰氯苯甲酰氯酰卤：某“酸”OC

ClOCl

C

ClOCl

S

Cl亚硫酰氯氯化亚砜4/66酸酐：某“酸”某“酸酐”乙丙酸酐顺丁烯二酸酐简称：顺酐3CH

-COCH3-COO乙酸酐OOCH3-CCH3CH2-COOOO5/66酯：某酸某（醇或酚）酯。多元醇酯称为某醇某酸酯。邻苯二甲酸单甲酯苯甲酸乙酯COOC2H5

COOCH2CH2ClCOOCH3COOH苯甲酸-2-氯乙酯OCH2-O-C-CH3CH2-O-C-CH3O乙二醇二乙酸酯6/66酰胺：某“酰胺”OH2N-C-NH2碳酰胺某“酸”三级酰胺H-C-N(CH3)2N,N-二甲基甲酰胺（DMF）一级酰胺OCH2=CH-C-NH2丙烯酰胺二级酰胺CH3-C-NH-C2H5N-乙基乙酰胺OO7/66αδ

ωβγω-己内酰胺ON-HO邻苯二甲酰亚胺乙酰苯胺ONH-C-CH3ONH8/66NHNHOONHONHO内酰胺（了解）：β-丙内酰胺γ-丁内酰胺δ-戊内酰胺ω-己内酰胺Penicillin

GAmpicillinONSHNROCH3CH3COOHR

=

C5H5CH-NH2R

=

C6H5OCH2-9/66R

=

C6H5CH2-Penicillin

V二、物理性质思考1：试解释下列现象酰氯、酸酐、酯的沸点与分子量相近的醛酮的沸点大体相近，而酰胺具有较高的沸点。思考2：比较沸点大小：OCH3-CH2-C-NH2

＞

CH3-C-NHCH3

＞OH-C-N(CH3)2O10/66L

=

Cl,Br,

I,

OOCR',

OR',

NH2,

NHR',NR'2羰基碳的正电性，可以与亲核试剂（Nu-)反应；C=O可以被还原；-H的酸性，缩合反应.三、化学性质R-CHHδ+

Oδ-11/66L:（一）酰基碳上的亲核取代——

亲核加成-消去离去基（碱性弱的易离去）Nu-

=

H2O，ROH，NH3HO―

RO－

NH2—OR

CL

+Nu

-

OR

C

NuL-12/66+为什么前者发生亲核取代,而后者是亲核加成？13/66OR-C—ClR-C—H

(R)llllO与结构相似问题：反应历程：（在中性或碱性介质中）llR-C—L

+Nu-R-C-Nu

+

LllO-②快①慢llO

O-R-C-LNu四面体平面三角形R-C

—LlNuO-l体积较大，碱性较弱。14/66影响反应速度的因素：①羰基碳上的正电性和空间效应。②离去基团是否易离去。-L

的离去倾向：Cl-

>

RCOO-

>

RO-

>

NH2

-碱性越弱，越易离去15/66CORLR

LC+RL+_OC::+C

逐渐增大_Oll

..ll

O..

OllOll

OllONH2....δR-C+

Clδ>

R-C+δO-CR

>

R-C+δOR’>

R-C+羰基碳上的正电性大小：-I+C16/66可见：羧酸衍生物亲核取代反应的活性：17/66R-C-Cl>R-C-OCR>R-C-OR>R-C-NH2ll

ll

ll

ll

llO

O

O

O

O羧酸衍生物亲核取代反应的活性：18/66（一）酰基碳上的亲核取代——

亲核加成-消去①羰基碳上的正电性和空间效应。②离去基团是否易离去。R-C-Cl>R-C-OCR>R-C-OR>R-C-NH2ll

ll

ll

ll

llO

O

O

O

O1、水解反应——羧酸（水的酰基化反应）R-C-ClR-C-OR'R-C-NH2llllllllllOOOOOR-C-OCR

+

H-OHRCOOH

+HClHClNaOH

RCOONa

+

NH3(很快)or

H2RCOOHOH-+RCOO-

+

R'OHRCOOH

+

NH4Cl实验事实：a、酯的水解速度依赖于酯的浓度和氢氧离子浓度：v

=k[RCOOR’][OH－]。b、用p-X-C6H4COOCH3水解，当X为吸电子基时，水解速度加快；当X为供电子基时，水解速度减慢。c、将含有O18的酯水解，有产物RO18H生成。ORC

O

C2H5

+HO

RCOO

+C2H5O

H

18

18酯水解反应历程：——亲核取代是按酰氧键断裂方式进行的20/66OH-催化：（不可逆）llOCH3-C-OC2H5

+OH-ll-OCH3-C—OC2H5OHllCH3-C-OH

+

C2H5O-OllO-CH3-C-O

+

C2H5OH通过酰氧键断裂方式进行的。21/66H+催化：（反应可逆）通过酰氧键断裂方式进行的。H+CH

-C-O-C

H CH

-C-O-C

H3

2

5

3

2

5O

+

OHOHCH3-C-O-C2H5+OH22H

OCH3-C-O-C2H5OH+OH3CH

-CHOH

+OHH+3CH

-C-OHO2

522/66-

C

H

OH-反应为亲核取代，酯水解活性与羰基羰上的正电性有关，与

效应有关。RCOOR’中R的吸电子性使反应速度

加快。RCOOR’中R和R’的体积越大，酯的水解反应速度越小。23/66思考：比较下列酯水解活性顺序1.

Cl

COOCH32.

O2N

COOCH33.

H3C24/66COOCH3

4.

MeO

COOCH3下列酯碱催化水解反应速度大小次序是：1＞2＞3＞41.

CH3COOCH33.

CH3COOCH(CH3)22.

CH3COOCH2CH34.

CH3COOC(CH3)3

；2＞1＞3＞4应用：利用碱性水解的现象、速度和产物鉴别酰氯、酰胺、酯。CH3COOC2H5CH3OCH2COOHNa2CO3(CH3CO)2OCH3COOC2H5热H2OCH3COClCH3COOC2H5CH3CONH225/66水解反应速度及产物区别2、醇解反应——酯（醇的酰基化反应）H+OH-（H＋）2OR-C

ClO

OR-C

O-C-ROR-C

O-R'OR-C

NH+

R"O

HRCOOR"

+

HClRCOOR"

+

RCOOHor

OH-

RCOOR"

+(酯交换)R'OHRCOOR"

+

NH326/66COOCH3COOH（1）酰氯、酸酐的醇解是

酯的常用方法。应用：高醇酯。（2）酯交换反应用于由低醇酯例1：完成反应式OOO

+

CH3OH27/66例2：CH2=CH-COOC4H9-n

+145℃CH3OH64.7℃CH2=CH-COOCH3

+

CH3(CH2)2CH2-OH80.5℃

117.7℃H+28/66(可不断蒸出)例3：生物柴油的（了解）RCOOCH2CHCH2CH2CH2CHHOHOHOR'COOR''COO3RCOOCH3R'COOCH

+R''COOCH3+

CH3OHOH-or

H+生物柴油29/66NH2NHRNR2H+Or

OH-酰胺的重要方法3、氨解（

NH3

或RNH2，R2NH）——酰胺OR-C

ClO

OR-C

O-C-R

+NH3OR-CO-R'RCONH2+

NH4ClRCONH2+RCOOH2RCONH

+

R'OH30/66练习：完成下列转化Oll（1）

CH3-C-ClCH3-C-N(CH3)2llONH(CH3)2llOR-C-NHR'+

NH3（胺交换反应）llO（2）

R-C-NH2

+

NH2R'H+Or

OH-31/66（3）OOOOC-NH2CONH4OC-

NH2OCOHONHOO+2NH3H+H2O-H2O32/66O

OOC2H5OH(4)SOCl2C2H5NH2OOOC2H5OHOOOC2H5ClOOC2H5NHC2H5O33/66（二）羧酸衍生物的还原酰氯最易被还原；酰胺较难还原；酯的还原多用于醇。34/661、催化加氢（四者皆可反应）酰卤：R-C-Clll

Pd/BaSO4

+

H2硫-喹啉R-C-HllOO由羧酸

醛的方法Rosenmund

还原注意：只对酰氯起作用。35/66例：Pd/BaSO436/66硫-喹啉Oll

llOCH3OC-CH2CH2-C-Cl

+H2CH3OC-CH2CH2-C-Hll

llO

OCH3CH2-C-OC2H5酯还原：Oll

Na，C2H5OH

37/66CH3CH2CH2-OH+

C2H5OHNa，C2H5OH—只还原酯H2/CuO,CuCrO4

—酯、双键都还原2、LiAlH4还原

（羧酸衍生物皆可被还原）酰卤、酸酐、酯

醇llR-CH2-C-NH2O②

H2O

①

LiAlH4

RCH2-CH2-NH2

①

LiAlH4

②

H2ORCH2-NHR'R-C-NHR'llO酰胺胺38/663、NaBH4还原（只还原R-C—ClllO）R-C—ClllO

NaBH4

H2O

R-CH2OH39/66COOCOCH

2OH2CH

OH练习2：

①

LiAlH4

②H2OCH3CH=CH-CH2-CH2OH练

：CH3CH=CH-CH2-COOCH3①

LiAlH4②H2O+

CH3OH?Oll②H2O练习3：

R-C-NR'2

①

LiAlH4

RCH2-NR'240/66（三）羧酸衍生物与格氏试剂的反应41/66酰卤：低温下或与大体积的RMgX

反应

酮加热下，与过量的RMgX反应

叔醇。Oll(CH3)3C-C-C(CH3)3llOC-C—Cl

+

(CH3)3C-MgCl例2：(CH3)3干醚llOMgIR-C-ClCH3R-C-CH3llllR-C—Cl

+CH3MgI（活性较酮的大）

O醚-15

℃例1：O42/66H3

+

R”

MgX

O

R-C-R”llOHR”(立即反应下去)酯：（—制2°、3°醇的重要方法之一）OllR-COR'R-C-R”llOlOMgXR”

R”

MgX

R-Cl

-OR'43/66干醚H-C-ORllOH3O+

2R'MgX

干醚R'-CH-OHlR'(注意：与醛、酮+RMgX的区别)CH3-C-C2H5llC2H5OHll例：OCH3-C—OR +

2C2H5MgBr①干醚②H2O44/66R-C-C2H5C2H5：与

C2H5MgX

为原料OHC2H5OH1.

R-C-CH32.分析：1、2、R-CO-CH3

+C2H5MgXR-COOCH3

+

2

C2H5

MgXR-COOH

RCOCH3练习：以RCOCH345/66pKa46/66162530lHlHCH2-COC2H5lHCH2-C-N(CH3)2lHll

ll常见的α-H的活性：OCH3-C-Cl

>

CH2-C-H17llO

OllOllO>

CH2-C-CH3

>20>（四）酯α-H的反应（缩合反应）1、酯缩合反应（Claisen酯缩合）CH3-C-OC2H5

+

H-CH2-COC2H5ll

llO

O①C2H5OH②H+CH3-C-CH2-COC2H5

+

C2H5OHllOllO(规律：一个酯提供酰基，另一个提供α-C)实质：亲核取代反应47/66llOH+

C2H5O-强碱RCH-COC2H5

+

C2H5OHll-①

RCl

HCOC2H5酯缩合反应及反应历程历程：pKa

=24O48/66llO+

RCH-COC2H5RCH2-C—CH-COOC2H5ll

lOC2H5②

R-CH2-COC2H5O-

RllO-R-CH2ll

lO

R-C-CH-COOC2H5pKa

=11+

C2H5O-lll

l

llR-CH2-C-C-COC2H5O

H

OR+

C2H5O-Oll

ll50/66OlRCH2-C-C-COC2H5R+

C2H5OH关键的一步③④R-CH2-C-CH-COOC2H5ll

lO

RH+RCH2-C-C-COC2H5llOOlR-

ll思考：②H+51/662CH3CH2CH2COOCH3

①C2H5ONa

?意义。交叉酯缩合 其中之一不含α-H，有不含α-H的酯：HCOORROCOORROOC-COORCOOR甲酸酯碳酸酯草酸酯苯甲酸酯52/66COOC2H5COCH-COOC2H5CH3练习：1、+

CH3CH2COOC2H5+

C2H5OH①

NaOC2H5②

H+?=2、HCOOC2H5

+①C2H5ONa②

H+?CH

2

C

O

O

C

2

H

5OHC-CH-COOC2H5+

C2H5OH53/66分子内酯缩合——Dieckmann缩合两个酯基被4个，5个碳原子隔开时。①C2H5ONa②

H+COOC2H5CH22CH

CH22CH

COC

H2

5OCH2CH2

CH2CCOOC2H5CHO54/66酯与醛、酮的交叉缩合C6H5CHO

+

CH3COOC2H5无α-HC2H5ONa2

5C

H

OHH+H2OC2H5ONa2

5C

H

OHH+C6H5COOC2H5无α-H+

CH3COC6H5H2O(CH3)2CHCH2CHO

+

CH2(COOC2H5)2α-H更活泼！NHC6H655/66C6H5CH=CHCOOC2H5C6H5COCH2COC6H5(CH3)2CHCH2CH=C(COOC2H5)22、瑞佛尔

（Reformatsky)反应ββ-羟基酯α-溴代酯与锌、醛或酮反应——制β-羟基酯αCH

3

CHCOOC

2

H

5BrZnCH3

CHCOOC

2

H

5ZnBrC

H6

63CH

CHOCH3-CH-CH-COOC2H5OZnBrCH3H+CH

-CH-CH-COOC

H3

2

5OH

αCH3H2O56/661、不能用活性较高的Mg代替Zn。因为RMgX也可与-COOR反应。R-CH2COOHR-CHCOOH注意：2、α-溴代酯的

路线：—lBr+Br2RCH2COOC2H5lRCHCOOC2H5Br

P

RCHCOOC2H5Br√57/66练习：1、

苯

H2O

H+CHO

+

BrCH2COOC2H5

+

ZnCH-

CH

2

COOC

2

H

5OH2、C2H5OH3、乙烯CH3CH=CH-CH-CH2-COOC2H5lOHCH3-CH-CH2COOC2H5?OH58/66lOHCH