羧酸及其衍生物

第十章羧酸及其衍生物10.1羧酸10.1.1羧酸的构造、分类和命名一、羧酸的构造羧酸中的羧基-COOH，C以sp2杂化，形成三个σ键，p轨道形成C=Oπ键，-OH氧上的孤电子对与C=O形成p-π共轭。X-衍射证明：甲酸分子的两个碳氧键不同。但当氢解离后，两个碳氧建长相等，没有单、双键区别。124.1OOHC0.123nm-H+0.127nm0.136nmHC0.127nm0111OHO-OOHCHCOOHp-π共轭体系〔3π4〕二、分类羧酸的通式为：RCOOH，根据R的构造，羧酸分为：脂肪酸〔饱和、不饱和〕和芬芳酸。根据羧基的数目，羧酸分为一元酸、二元酸和多元酸。三、羧酸的命名1、俗名〔习惯名称〕羧酸宽泛存在于自然界，因此，一些从天然产物中获得的羧酸，常根据根源命名。如：一元、二元羧酸HCOOHCH3COOHCH3CH2COOHCH3CH2CH2COOHCH3(CH2)16COOHHOOCCOOHHOOCCH2COOHHOOC(CH2)2COOH(Z)-HOOCCH=CHCOOH(E)-HOOCCH=CHCOOH2、普通命名法

系统命名俗名甲酸蚁酸乙酸醋酸丙酸初油酸丁酸酪酸十八酸硬脂酸乙二酸草酸丙二酸缩苹果酸丁二酸琥珀酸顺丁烯二酸马来酸反丁烯二酸富马酸合用于简单的羧酸：选含羧基的最长碳链为主链，取代基地点从-COOH的邻碳开始，用希腊字母表示：αβγδεω。如：CH3CH2CHCH2COOHHOCHCHCHCHCOOHPhCHCHCOOH222CH3Cl普通命名：β-甲基戊酸(β-甲基缬草酸)δ-羟基-β-氯戊酸β-苯丙酸系统命名：3-甲基戊酸5-羟基-3-氯戊酸苯丙酸3、系统命名法选含羧基的最长碳链为主链，取代基地点从

-COOH

开始编号，再加上取代基的名称。芬芳酸以苯甲酸为母体命名。如：COOHCOOHCHCHCOOHBrCHCH=CCHCHCOOH22COOHCH3环己烷甲酸环己基丙酸邻苯二甲酸4-甲基-6-溴-4-己烯酸酰基：羧酸分子中去掉羧基上的OH所余下的局部称为酰基。CH3CO-乙酰基，PhCO-苯甲酰基；RCOO-称酰氧基；-COOH，羧基；-COO-称羧基负离子。10.1.2饱和一元羧酸的物理性质与光谱特点一、物理性质状态：初级脂肪酸：液体，溶于水，拥有刺激气味。中级脂肪酸：液体，局部溶于水，拥有难闻气味。高级脂肪酸：腊状固体，不溶于水，无味。芬芳酸：结晶固体，微溶于水。所有的二元酸都是结晶固体。沸点：高于烷烃、卤代烃，甚至醇。如乙醇〔沸点78.3℃〕与甲酸〔100℃〕构造：电子衍射证明：初级羧酸常以二聚体形式存在，甚至在蒸气中。0.1630.104OHOHCCHOHO0.267nm如甲酸的二聚体，其氢键键能约为30kJ/mol，而乙醇的氢键键能为25kJ/mol。测定的甲酸的二聚体的离解能为59kJ/mol。因此，能够说，一些羧酸分子是由两个氢键联合而成，因此沸点很高。熔点：与烷烃的变化规律相同，随分子量的增大呈锯齿状上涨，含偶数碳的羧酸的熔点高于周边奇数碳原子羧酸的熔点。〔对称性高〕晶体构造：碳链按锯齿状排列，两分子羧基以氢键缔合，缔合的双分子有规律地层层排列，烃基层间分子间力微弱，相互间可滑动。因此，高级脂肪酸拥有润滑性。二、光谱性质：IR:υC=O单体二缔合体RCOOH1770~1750cm-1~1710cm-12-1-1ArCOOH1700-1690cm-υO-H~3550cm-13000~2500cm-宽散峰υC-O~1250cm-1NMR：-CHCOOHδH:10~12ppmδH:2~2.6ppm如：苯甲酸：IR：2500~3000，~1670，~1430，920〔OH弯曲振动〕，~1300〔C-O〕10.1.3羧酸的化学性质羧酸中，由于羧基氧与羰基氧发生共轭，增加了羧基负离子的稳定性，羧基中的氢能够解离为氢离子，而显示酸性。其各自的共振式为：OO-OO-CCCCOH+-OOHO羧基负离子拥有两个完全相等的共振式，负电荷散布于两个氧及一个碳上，因此，其杂化体更稳定，能量降低的较多。一、羧基中氢原子的反应1、羧酸的酸性羧酸的重要性质之一是酸性，在水中可离解出质子H+，可使石蕊试纸变红。羧酸的酸性强度用酸离解常数Ka或pKa来表示，大部分的羧酸为弱酸，其酸性比碳酸和苯酚强，比一般无机酸弱。羧酸的pKa值一般在3.5~5。羧基上连有的基团不同，酸性也不同。因羧酸的酸性，与碱水溶液反应转变为羧酸盐，用无机酸酸化，又转变为原来的羧酸。故羧酸能分解碳酸盐和碳酸氢盐放出CO2，此性质可用于醇、酚、酸的鉴识和分离，不溶于水的羧酸既溶于NaOH也溶于NaHCO3，不溶于水的酚能溶于3NaOH不溶于NaHCO，不溶于水的醇既不溶于NaOH也溶于NaHCO3。RCOOH+NaHCO3→RCOONa+CO2↑+H2OArONa+++NaHCO22利用羧酸被碱中和的特性，可用标准碱溶液滴定一定重量的羧酸样品，即可求得羧酸的中和当量：中和当量=W羧酸×1000/NNaOHVNaOH=MW羧酸/-COOH数目羧酸分子量=中和当量×-COOH数目。常以此法推断羧酸构造。2、取代基对羧酸酸性的影响〔1〕、诱导效应的影响：如：CHCOOHCCH2COOHClCHCOOHCl3CCOOH32pKa4.762.861.260.64CHCHCHCOOHClCH2CHCHCOOHCHCHClCHCOOH3222232CH3CH2CHClCOOHpKa4.824.704.412.82HCOOHC6H5-COOHCH3COOHpKa3.374.204.73因此，吸电子基使羧酸负离子的负电荷更为分别而稳定，氢离子容易解离，酸性增强。比较各类取代乙酸的酸性，可得出各基团的诱导效应次序为：吸电子效应：

NO2>CN>F>Cl>Br>I>CC>OCH3>OH>C6H5>C=C>H给电子效应：(CH3)3C>(CH3)2CH>CH3CH2>CH3>Ph>H2〕、共轭效应的影响共轭效应有给电子共轭和吸电子共轭两种，凡是能降低共轭体系电子云密度的基团，那么拥有吸电子共轭；凡是能增高共轭体系的电子云密度，那么这些基团拥有给电子的共轭效应。如：比较各样取代苯甲酸的酸性：HCH3FClBrIOHOCH3NO2邻4.203.913.272.922.852.862.984.092.21间4.204.273.863.833.813.854.084.093.49对4.204.384.143.973.974.024.574.473.42取代基拥有吸电子共轭效应时，酸性强弱次序为：邻＞对＞间取代基拥有给电子共轭效应时，酸性强弱次序为：邻＞间＞对因为：邻位〔诱导、共轭、场、氢键效应、空间效应均要考虑。〕对位〔诱导很小、共轭为主。〕间位〔诱导为主、共轭很小。〕结果发现：邻位取代基，不论是给电子仍是吸电子基团，其酸性均比间位和对位强。这种影响称为邻位效应。〔邻位可经过形成氢键增加酸性，如邻羟基苯甲酸〕OOHHOOHHO

COOHCOOHOH4.57OHpKa2.984.08诱导吸电子作用大、诱导吸电子作用中、诱导吸电子作用小、共轭给电子作用大。共轭给电子作用小。共轭给电子作用大、氢键效应吸电子作用大〔3〕、场效应的影响诱导效应经过空间的静电作用称为场效应。如丙二酸的羧基负离子对另一羧基既有诱导效应，又有场效应。两者共同作用的结果，均使质子不易离去，酸性减弱。HOOCCOOCH2场效应与距离的平方成反比，距离越远，作用越小。往常比较难以区别诱导效应和场效应，有时两者作用相反。如：邻氯苯丙炔酸，诱导效应使酸性增强，场效应使酸性减弱。-IGCOOHpKa=6.04CCCOOHG=HClG=ClpKa=6.25二、羧基上的羟基〔OH〕的取代反应羧酸中的羰基由于与羟基氧上的孤电子对共轭，降低了羰基碳的亲电能力，一些很容易与醛酮反应的亲核试剂，却不易与羧酸反应，但羧酸在酸、碱催化下，可发生亲核取代反应，羧基上的羟基被一些原子或基团所取代，生成羧酸衍生物——酯、酰卤、酸酐和酰胺。OOOOORCOR'RCNH2RCXRCOCR'酯酰胺酰卤酸酐羧酸分子中消去OH基后的剩下的局部〔O〕称为酰基。1、酯化：RC羧酸与醇在酸催化下直接作用成酯：H+RCOOH+R'OHRCOOR'+H2O〔1〕酯化反应是可逆反应，Kc≈4，一般只有2/3的转变率。提高酯化率的方法：a增加反应物的浓度〔一般是加过度的醇〕移走低沸点的酯或水〔2〕酯化反应的活性序次：酸相同时CH3OH>RCH2OH>R2CHOH>R3COH醇相同时HCOOH>CH3COOH>RCH2COOH>R2CHCOOH>R3CCOOH酯化反应可发生两种断键方式：羧酸酰氧键断裂或醇的烷氧基断裂，实考证明：大部分情况下，反应发生羧酸的酰氧键断裂：3〕成酯方式OORCOH+HOR'H+H2OⅠRCOR'酰氧断裂OORCOH+HOR'H+H2ORCOR'Ⅱ烷氧断裂O+1818同位素实验：RCOOHR'OHRCOR'CH3CH3+HOCH*(CH)CHCHCOOCH*(CH)CH光活性实验：3光活性保留根据实验事实，证明酯化是羧酸提供-OH。反应经过四面体中间物的过程。反应机理：*1加成--除去体制OH++OHOHCH3C-OHHOC2H5CH3-C-OHCH3C-OHOHHOCH5+2++-H+OCH-C-OH2OH3CH3C-OC2H5CH3C-OC2H5OC2H5H++OHOH+OHR'OHRRCOOHRCOHRCOHCOH2OR'-HOOH-H++2RC+OR'RCOOR'羧酸与一级、二级醇的酯化按加成--除去机理进行；且反应速率为：CH3OH>RCH2OH>R2CHOHHCOOH>CH3COOH>RCH2COOH>R2CHCOOH>R3CCOOH羧酸与三级醇酯化时，醇发生烷氧键断裂：——*2碳正离子体制H++RCOOHO-H+R'3COHR'3CRC+RCOOCR'3slowOCR'3quickH①3oROH按此反应体制进行酯化。②由于R3C+易与碱性较强的水联合，不易与羧酸联合，故逆向反应比正向反应易进行。所以3oROH的酯化反应产率很低。该反应体制也从同位素方法中获得了证明。OO18CH3C-O18H+(CH3)3COHCH3C-OC(CH3)3+H2O少数空间位阻很大的酯很难发生酯化，如2，4，6-三甲基苯甲酸的酯化，先将其溶于100%H2SO4，形成酰基正离子C+=O，然后倒入醇中那么得酯：——*3酰基正离子体制C+=OO+COOHCO2NNO2COOCH3O2NNO2H2SO4O2NNO2CH3OHO2NNO2NO2NO2NO2NO2酯也可溶于浓硫酸，然后倒入大量冰水中，获得产率很高的酸。2、酰卤的生成羧酸与PX3、PX5、SOCl2作用那么生成酰卤。三种方法中，方法3的产物纯、易分离，因而产率高。是一种合成酰卤的好方法。比如m-NO264COOH+SOCl22642+HClCHm-NOCHCOCl+SO90%CHCOOH+SOCl2CHCOCl+SO+HCl332100%PX制低沸点酰氯，PX制高沸点酰氯。3、酸酐的生成35酸酐在脱水剂作用下加热，脱水生成酸酐。RCO+RCOOO+H2OOHRCOCROH2COOH+(CH3CO)2O(CO)2O+CH3COOH乙酐〔脱水剂〕因乙酐能较快速的与水反应，且价钱低价，生成的乙酸有易除掉，因此，常用乙酐作为制备酸酐的脱水剂。1,4和1,5二元酸不需要任何脱水剂，加热就能脱手生成环状〔五元或六元〕酸酐。比如：OOCOH150℃C+H2OCOHOCOO顺丁烯二酸酐95%OCOOH230℃C+H2OOCOOHCO~100%邻苯二甲酸酐CH2COOH300℃CH2COH2CO+H2OH2CCH2COOHCH2CO戊二酸酐4．酰胺的生成在羧酸中通入氨气或参加碳酸铵，可获得羧酸铵盐，铵盐热解失水而生成酰胺。CH3COOH+NH3CH3COONH4CH3CONH2+H2O0CCH3COOH+NH3CH3COONH4CH3CONH2+H2OP2O5CH3CN+H2O反应是可逆的，加热、脱水有利于正反应，为了使正反应顺利进行，常采用苯、甲苯带水的方式除掉反应体系中产生的水。应用实例：尼龙－66的合成1700COOC(CH2)4CNH(CH2)6NH+nHOnHO2C(CH2)4COOH+nH2N(CH2)6NH21MPan2180~1900C++HNPhH2OPhCOOH2PhCOCHPh84%三、脱羧反应羧酸失去羧基的反应称为脱羧。羧酸在适合条件下，一般都能发生脱羧反应。1、特殊条件下的脱羧反应高浓度的羧酸盐在中性或弱酸性溶液中进行电解，发生脱羧——Kolbe反应。electrolysis+H2ORR+2CO+2KOH+HRCOOK22阳极阴极在弱碱性溶液中，电流密度较低时，容易获得醇——制备醇。反应经过游离基历程进行。反应中应用的羧酸最好是C10以下。洪塞迪克尔〔Hunsdiecker〕反应，羧酸的银盐脱羧生成卤代烷的反应——羧酸银盐在无水惰性溶剂中在溴或氯存在下回流，失去CO2形成比羧酸小一个碳原子的溴代烷。该反应宽泛应用于制备脂肪族卤代烷，尤其从天然含偶数碳的羧酸制备含奇数碳的长链卤代烃。产率以伯〉仲〉叔，卤素以Br2最好。Br2--COBrRCOOAgRCOOBrBrRCOO2RCCl4RBrCH2COOAgBr2CH2BrCCl4CCl494%RCOOAg+Br2R-Br+CO2+AgBrCCl4CH3CH2CH3-Br+CO2+AgBrCH3CH2CH2COOAg+Br2由于无水银盐制备麻烦，因此有很多改进法——克利斯脱〔CristolST〕改进法——直接用羧酸与红色氧化汞、溴在四氯化碳中反应：n-++CCl4n-C17H35Br+++H2OCO2HgO93%2、往常的脱羧反应一般的脱羧反应在以下的条件下进行的：〔1〕加热，〔2〕碱性条件，3〕加热和碱性条件共存大部分羧酸或其盐能够加热脱羧。如甲烷的制备——无水醋酸钠和碱石灰混淆后强热生成甲烷，是实验室制取甲烷的方法。CH3COONa+NaOH(CaO)热熔CH4+NaCO399%其他直链羧酸盐与碱石灰热熔的产物复杂，无制备意义。CH3CH2COONa+NaOH(CaO)热熔CH3CH2CH3+CH4+烯及混淆物17%20%α-碳上连有吸电子基团——硝基、腈基、卤素、羰基等的羧酸盐容易发生脱羧；β-羰基酸也很容易发生脱羧。比如：CCl3COOHCHCl3+CO2OOCH3CCH2COOHCH3CCH3+CO2COOH+CO2OO脱羧机理：〔1〕环状过渡态机理OOH2RCORCH2ORCCH2COHCCOO-COCRCCH32OHH当α-碳与不饱和键相连时，一般都经过环状过渡态机理失羧。比如：OCl3CCOOH-H+Cl3C-+CO2Cl3C-C-O-H+〔2〕羧酸负离子机理Cl3CH酸性很强的酸易经过负离子机理脱羧。芬芳羧酸比脂肪酸容易脱羧。尤其是芳环的邻对位上连有吸电子基的芬芳酸。COOHH2OO2NNO2ONNO22NO2NO2芬芳羧酸的芳环上在邻对位有给电子基时，在强酸作用下也能脱羧，如：COOHH++CO2OHOH四、羧酸α-H的反应羧酸α-H拥有一定活性，但比醛酮弱〔原因？〕。可在少量红磷、硫等催化剂存在下被溴或氯取代或在PCl3、PBr3等催化剂作用下，α-H可逐步被卤素取代生成一元或多元取代羧酸——HellC-VolhardJ-ZelinskiN反应：Cl2CH2ClCOOHCl2Cl2CCl3COOHCH3COOHI2CHCl2COOHI2I2控制条件，反应可停留在一取代阶段。比如：CH3CH2CH2CH2COOH+Br2PBr2CH3CH2CH2CHCOOH+HBr70℃Br*反应机理：80%OH+BrOBrPBr3H+Br2BrOH-H+RCH2COOHRCHCOOHRCHCOBrRCH=CBrRCHCBrRCHCBrRCHCOOH-Br-2催化剂的作用是将羧酸转变为酰卤，酰卤的α-H拥有较高的活性而易于转变为烯醇式，进而使卤化反应发生。所以用10%~30%的乙酰氯或乙酸酐同样能够起催化作用。控制卤素用量可得一元或多元卤代酸。碘代酸由α-氯〔或溴〕代酸与KI反应来制备。由α—卤代酸可制备α-卤代酸很开朗，常用来制备α-羟基酸和α-氨基酸等化合物，如：-CHCHCOOH-H2OOHCH2=CHCOOH3CHCHCOOHNHOH3CH3CHCOOH3Br-NHH2OCHCH(COOH)CN23CN五、还原反应羧酸很难被还原，只能用强还原剂LiAlH4才能将其还原为相应的伯醇。H2/Ni、NaBH4等都不能使羧酸还原。羧酸中的羰基由于受羟基的影响，其活性降低，一般情况下不发生醛酮羰基所特有的加成反应，不易被还原，只能用还原能力特别强的试剂还原，如氢化锂铝，Li-CH3NH2，B2H6等。用氢化锂铝可将羧酸快速还原为一级醇，产率较高，常用无水乙醚、四氢呋喃等做溶剂。往常是将羧酸转变为易被亲核试剂进攻的衍生物——酯、酰氯等再进行还原，还原可得一级醇或醛。1.LiAlH/EtOCHCHOHC17H35COOH422.H2O17352硬脂酸1-十八烷醇91%1.B2H6O2NCH2OHO2NCOOH2.H2O79%乙硼烷也能够还原酯和双键，各样基团的反应性能的次序为：-COOH＞C=O＞-CN＞-COOR＞-COCl还原机理：+LiAlH4RCOOLi+H2+AlH3RCOOHOAlH2OAlH2-LiOAlH3RCHOR-CHR-CHOLiO-Li+AlH2H2OAlH3ORCHOHR-CHRCHOAlH222H反应不能获得醛，因为醛在此条件下比酸更易还原。用LiAlH4还原和用乙硼烷还原的区别：LiAlH4HOCH2=CHCH2COOHBH2CH2=CHCH2CH2OHHO262CH3CH2CH2CH2OHLiAlH4不还原孤立的C=C,26BH能还原孤立的C=C10.1.4二元羧酸一、物理性质1．物态二元羧酸都是固态晶体，熔点比周边分子量的一元羧酸高得多。乙二酸丙二酸丁二酸戊二酸己二酸辛二酸熔点℃189.5135.618897.5151105规律：熔点随碳数的增加呈锯齿形增加，偶数碳的羧酸较周边的两个奇数碳的更高。2．溶解度比相应的一元酸大，易溶于乙醇，难溶于其他有机溶剂。>pKa2二、二元羧酸的化学特性1．酸性——拥有羧酸的通性对酸性而言pKa1原因赐教材。2．二元羧酸受热分解的规律简单的脂肪族二元羧酸宽泛存在于自然界，它们很容易从水中结晶出来，因此很容易分离。如草酸、丁二酸、戊二酸、己二酸等。各样二元酸受热后，由于两个羧基的地点不同。能够发生不同的反应：脱水、脱羧或既脱水又脱羧。〔1〕乙二酸、丙二酸受热脱羧生成一元酸COOHHCOOH+CO2COOHH2CCOOHCH3COOH+CO2COOHR2CCOOHR2CHCOOH+CO2COOH〔2〕丁二酸、戊二酸受热脱水〔不脱羧〕生成环状酸酐CH2COCH2COOHO+H2OCH2COHCH2COOOOCH2CCH2CCH2OHCH2O+H2OOHCH2CCH2C比如：OCOOCOOH+H2OOCOOHCO〔3〕己二酸、庚二酸受热既脱水又脱羧生成环酮CH2CH2COOHCH2CH2CO+CO2+H2OCH2CH2COOHCH2CH2CH2CH2COOHCH2CH2CH2CH2CO+CO2+H2OCH2COOHCH2CH2比如：CH2CH2COOHCH2O+CO2+H2OCH2COOHCH2Blanc(布朗克)规那么：在可能形成环状化合物的条件下，老是比较容易形成五元或六元环状化合物(即五、六元环容易形成)。3．与二元醇反应二元酸与二元醇反应可生成环酯〔但仅限于五元环或六元环〕，也能够生成聚酯。三、重要的二元羧酸1．草酸〔乙二酸〕：拥有还原性，易被氧化成二氧化碳和水。2．已二酸3．癸二酸4．丁烯二酸：顺反异构体①熔点反式〉顺式②焚烧热顺式〉反式〔顺式没有反式稳定〕③酸性：Ka1顺式〉反式；Ka2反式〉顺式④顺、反的关系HCOOHHCOOHHXHCOOHHHOOC200℃,-H

℃00OH2O

2O

CO3-H2O5．邻苯二甲酸羧酸的根源与制备

O羧酸宽泛存在与自然界，自然界中的羧酸大多以酯的形式存在于油、脂、腊中，为脂肪族羧酸。自然界中还存在很多特殊的羧酸或其酯，如：单宁中的没食子酸，松香中的松香酸，胆汁中的胆汁酸，动植物激素如赤霉素、前列腺素等。工业上以石油为原料主要采用氧化法生产，节俭了大量油脂。大量生产的有乙酸、苯甲酸、苯二甲酸、丁烯二酸、己二酸等。不少羧酸采用发酵法生产，如苹果酸、柠檬酸、酒石酸等。实验室制备主要有：氧化法、水解法和从有机金属化合物制备。一、氧化法：烷烃、烯烃、炔烃、烷基苯〔含α-H〕、伯醇、醛、酮等均可经过氧化法制备羧酸。如：石蜡经KmnO4/O2在120~150℃→混淆酸；C20~C30高级脂肪酸是制取肥皂的原料；C5~C9九五酸用于制增塑剂等。二、羧酸衍生物的水解法：羧酸衍生物都可在不同条件下水解生成羧酸。腈化物在酸、碱条件下加热回流水解可制得羧酸，腈由卤代烃制备。获得的羧酸比相应的卤代烃多一个碳原子。此法一般只合用于伯卤代烃。如：CH2BrNaCNCH2CNH2SO4CH2COOH-1000CCH2CH2ClNaCNOH/H2OCHCHCOOH82%22注意：应用于一级RX制腈，产率很好。2芬芳卤代烷不易制成芳腈。如用卤代酸与NaCN反应制二元酸时，卤代酸应先制成羧酸盐。NaOHNaCNClCH2COOHClCH2COONaNCCH2COONaNaOHH+H2O

HOOCCH2COOH芬芳腈经酸性水解可制备芬芳羧酸：〔芬芳腈不能由卤化物腈化，可由SandmeyerT反应制备〕CN75%H2SO4COOHCH3CH389%反应机理：酸性水解：OH2+OHORCNH++H2O-H+RC=NHH+RCNHRC=NHRCNH2H2ORCOOH碱性水解：-OHH2OOHO--RCNOHRC=NHRCNHOHRCOOHRC=NHO22反应如果控制温和条件，可停留在酰胺阶段。二元酸也可经过此法生产，使用卤代羧酸或二卤化物为原料经腈化，水解制备：NaCNNaOH+H3OHOOCCHCOOHClCHCOONa2H2O282%BrCH2CH2BrNaCNH2O/H+HOOCCH2CH2COOH三、由有机金属化合物制备1、格氏试剂和CO2的反应格氏试剂的乙醚溶液在冷却下通入CO2，或将格氏试剂的乙醚溶液倒在干冰上〔干冰作冷冻剂和反应试剂〕，水解即得多一个碳的羧酸。伯、仲、叔、芬芳卤代烃均可用于制备。如：CH3CH2CHClMgCO2H2OCH3CH2CHCOOHCH3CH2CHCOOMgCletherH+CH386%CH3CH3BrCOHOCOOHMgetherH+70%议论：(1)1oRX、2oRX较好，3oRX需在加压条件下反应〔否那么易除去〕。ArI、ArBr易制成格氏试剂、ArCl较难。产物比RX多一个碳原子。2、有机锂试剂和CO2的反应RLi+CORCOOLiH2ORCOOH2RLiH2ORCORR2C(OLi)2LiCOCOOLiH2OBrLi2COOHH+C2H5I-C2H5Li1.CO2CHCOOHC=CC=CC=CCHHEt2OCHH2.H2OCH333-50-600CH制备增加两个碳原子的羧酸，可用环氧乙烷与格氏试剂反应，水解后氧化。3、利用金属有机化合物的烃基化反应烷基取代羧酸可经过α-烷基化实现。如：2LDALi-+-+R'XH2ORR'CHCOOHRCH2COOHRCHCOOLi2LDACH3(CH2)3BrH2OCH3(CH3)2CHCOOHCH3(CH2)3CCOOHTHF,C6H1400CCH3COOHLDACOOLiCH(CH)3BrHOCOOH322CHTHF,C7H16CH2Li(CH2)4CH369~73%CH31.CO2CH2COOHCH2LiLDA/THF2.H2OCOOHCOOH-780CCOOLi1.CH(CH)BrCH2(CH)CH3323232.H2OCOOH10.2取代酸羧酸分子中的烃基局部的氢被其他原子或基团所取代的化合物。按取代基分为：卤代酸、羟基酸、羰基酸、氨基酸等。10.2.1卤代酸1、制备方法：α-卤代酸：赫尔-乌尔哈-泽林斯基反应BrCOOHBr2PBr3+COOHβ-卤代酸：α,β-不饱和酸与HX共轭加成获得：Br+RCHCHCOOHRCH=CHCOOHBr2-，δ-卤代酸：由相应的二元酸单酯用汉斯狄克〔HunsdieckerH〕方法制备卤代酸酯，水解得相应的卤代酸。2、化学性质：同时拥有卤代烃和羧酸的反应1〕亲核取代反应-卤代酸：可用于制备其余α-取代酸，如α-氨基酸、α-羟基酸、α-腈基酸等。NaOHNaCNH+RCHCOOHRCHCOOHRCHCOONaXCNCN2〕β-卤代酸的除去反应-卤代酸与碱作用形成α，β-不饱和酸，无α-H时,在碱性CCl4溶液中，生成β-丙内酯，在碱水中，β-丙内酯开环。CH3CH3CH3-C-COOHNaOHCH3CC=OCCl4CH2BrO

CH3NaOHCH3-C-COONaH2OCH2OHNaOH/HOCH3CH2CHCH2COOH2CHCHCH=CHCOOH32Br3〕生成内酯-，δ-卤代酸在碱作用下，形成环状内酯。Na2CO3/H2O-NaOHClCH2CH2CH2COOHClCHCHCHCOOHOCH2CH2CH2COONaOOH2Oγ-丁内酯NaCO/HO-NaOH232Cl(CH2)4COOHCl(CH2)4COOOH2OHO(CH2)4COONaOδ-丁内酯ε-卤代酸在碱中反应得ε-羟基酸盐：NaOHH+Cl(CH2)5COOHHO(CH2)5COOHH2Oω-卤代酸在等物质量的碱中于极稀溶液中反应也可形成内酯：K2CO3COBr(CH2)10COOH(CH2)10CH3CO2C2H5O85%〔4〕达森反应醛和酮在醇钠〔或醇钾〕、氨基钠等强碱作用下与α-卤代酸酯反应，生成α、-环氧酸酯，此反应称为达森〔Darzen〕反应。该反应的重要应用是环氧酸酯极易水解脱羧，其产物为醛。10.2.2醇酸生物体内有好多羟基酸，如乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸等。1、制备方法(1)卤代酸水解用碱或氢氧化银办理α，β，γ等卤代酸时可生成对应的羟基酸。RCHCOOH+OHRCHCOOH+XXOH〔2〕氰醇水解制α-羟基酸RROH水解ROHCO+HCNR'CR'CR'CNCOOHβ-卤代酸：羟醛缩合→-羟基醛→β-羟基酸，(2)β-氯醇与NaCN反应，再水解。(3)用瑞佛尔马斯基反应，然后将酯基水解。(4)用β-羰基酯还原，水解合成。瑞福尔马斯基〔Reformatsky〕反应1〕定义：α－溴代酸酯和锌与醛或酮在惰性溶剂中获得β－羟基酸酯的反应。2〕反应：O+BrCH2COOC2H5ZnH2OOHCH2COOC2H5etherCHOHCHCHZnH2O3H+PhCHOBrCHCOOC+25etherPhCHCHCOOC2525〔3〕、反应过程：etherOZnBrBrZnCHCOOEtC=OBrCH2COOEt+ZnCH=COEt22H2CCH2OEtH2OEtCCHCCC-C-CH2CO2EtO-O+O+OOHOZnO-ZnZn+BrBrBr〔4〕、反应特点：I、反应需在惰性溶剂中进行；、不能用BrMgCH2CO2Et代替BrZnCH2CO2Et；因生成的格氏试剂太开朗，而有机锌较稳定，选择性地与酯反应而不与醛酮反应III、α－溴代酸酯的α－碳上的取代基空阻太大时，反应不能进行。IV、该反应定向性好。V、β－酮酸酯容易加热失水形成α，β－不饱和酯。5〕、反应的应用反应主要用来制备：I、β-羟基酸酯,、β-羟基酸,、α,β-不饱和酸酯IV、α,β-不饱和酸以及由它们的衍生物。实例：CH2CH3(CH3)2CHCHCHCO2Et合成：OH2、化学性质1〕受热反应〔在H+中进行〕羟基酸分子中有羟基和羧基两个反应性基团，能够发生疏子内或分子间的反应。当受热后，可发生不同情况的失水反应，生成不同化合物。α-羟基酸：分子间失水形成交酯：OHOOCH3O2CHCHCOOHPolyOCHC3CHOOnCH3丙交酯聚丙交酯〔外科手术缝合线〕β-羟基酸：分子内失水形成α，β-不饱和酸：*假定无α-H，那么形成β-丙内酯RCHCHCOOH2

RCH=CHCOOHOHγ或δ-羟基酸：分子内失水形成内酯：ORCHCH2CH2COOHORCHCH2CH2CH2COOHOOOHOHRRγ-内酯δ-内酯大于5、6员环的内酯很难形成。除五元环内酯外，其余内酯在催化剂的作用下，均可开环发生聚合。O(CH)Zn-nC4H9OCO(CH2)5OCO(CH2)5COO-1聚ε-己内酯羟基和羧基相隔五个或五个以上碳原子的羟基酸，受热后发生疏子间的酯化脱水生成链状构造的聚酯。其余羟基酸在适宜的催化剂作用下，并不断除掉反应生成的水，可得相对高分子量的聚酯，如：Sb2O3nHO(CH)COOHHO(CH2)8COO(CH2)8COOHn-1R2CCOOH+[O]KMnO4R2CO+CO2+H2OCO+H2OH+OH稀H2SO4RCHO+HCOOHRCHCOOHKMnO4RCHO+CO2+H2OOHH2SO4KMnO4R2COOH天然产物中有好多大环内酯，某些大环内酯，拥有抗菌和抗肿瘤活性。2〕分解脱羧反应在有机合成上可用来使碳链缩短，制备少一个碳的高级醛。β-羟基酸用碱性高锰酸钾氧化那么分解生成酮。KMnO4R-CO2RCHCH2COOHOH-CCH2COOHRCCH3OHOO3、重要的羟基酸〔自学〕10.2.3酚酸1、1、水杨酸〔邻羟基苯甲酸〕OHONaOHNaOHCO250℃COONaH+一定压力TM2、2、没食子酸10.2.4羰基酸分子中含有羰基，有含有羧基的化合物称为羰基酸，如丙酮酸、3-丁酮酸等。1．1．羰基酸拥有羰基和羧酸的典型反应。2．2．酮酸的特性反应-与稀硫酸共热时，脱羧生成醛。β-酮酸受热易脱羧生成酮。OOCH3CCH2COOHCH3CCH3+CO2COOH+CO2OOOO第十章羧酸及其衍生物-210.3羧酸衍生物羧酸分子中的羧基OH被-X,-OCOR,-OR,-NH2〔R〕等取代后的化合物称羧酸衍生物。重要的衍生物有四种：酰卤、酸酐、酯和酰胺。OOCH3COOHCH3COClCH3COOC2H5CH3COCCH3CH3CONH210.3.2羧酸衍生物的物理性质与光谱性质一、物理性质沸点℃1185177140222熔点℃16.6-112-83-7381正丁酸乙醇丙酰胺N-甲基丙酰胺N，N-甲基丙酰胺沸点℃163.578.5213153物态：初级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体，高级的为固体；初级的酯具有芬芳的气味，可作为香料；十四碳酸以下的甲酯和乙酯均为液体；酰胺除甲酰胺外，由于分子内形成氢键，均是固体；而当酰胺的氮上有取代基时为液体；羧酸衍生物可溶于有机溶剂；酰氯和酸酐不溶于水，初级的遇水分解；酯在水中溶解度很小；初级酰胺可溶于水。二、光谱性质IR：酰卤RCOX酸酐RCOOCOR’酯RCOOR’酰胺RCONH2(R)υC=O~18001750~1800,1800~18601735~17501650~1690υC-O1045~13101050~1300(2个峰)υN－H3180～3520〔NH2〕3440~3300(NHR)δN－H1600，1640〔NH2〕1530～1550(NHR)羧酸衍生物的C=O伸缩振动扩大到了1650~1928cm-1。酰卤、酸酐、酯和酰胺的C=O伸缩振动为何如此变化？可根据其构造，利用诱导效应和电子效应能够解释。NMR：RCHCO-RCOO-CH2-RCONH2R-H2δppm2~33.7~4.15~8＜1.5实例剖析：例1：乙酸乙酯的红外光谱例2：乙酸乙酯的核磁共振谱羧酸衍生物的制备方法各论一、酰卤的制备酰卤中最重要的是酰氯，其常用的制备方法是用羧酸与SOCl2，PCl3，PCl5反应而得。如：++SO+HClCOCl22mp1220Cbp790Cbp1970C+CH3(CH2)6COCl+POCl3+HClCH3(CH2)6COOHPCl5mp1660Cbp1960C1070C说明：〔ⅰ〕反应需在无水条件下进行；〔ii〕产物酰卤往常都经过蒸馏方法提纯，所以试剂、副产物与产物的沸点要有较大的差别；〔iii〕反应体制与醇的卤代近似。三种方法可相互补充使用。酰氯易水解，一般经过蒸馏法提纯。酰溴常用PBr3制备。二、酸酐的制备1、单酐的制备羧酸脱水〔甲酸除外〕——制备纯真的羧酸酐。常用脱水剂：常用P2O5，Al2O3，浓硫酸，乙酐也是脱水剂。有的高级酸酐是由羧酸与乙酰氯或乙酸酐一同加热转变而得，乙酸酐作为脱水剂，将体系中的醋酸不断蒸出反应体系，使平衡右移：PhCOOH(CH3CO)2OPhCOOCOCH+CHCOOH33H3PO4二员酸脱水能够合成环酐(五、六元环)COOHCOCl2CHCHCl2OCOOHCO顺丁烯二酸酐芳烃氧化工业上一些重要的酸酐经过芳烃进行氧化制得，往常用低价的空气或氧气在高温进行氧化，如：苯氧化成顺丁烯二酸酐、萘氧化成苯酐等。O2/V2O5CO4000COCO制备增塑剂、醇酸树脂、油漆工业等O2/V2O5COO400~4500CCO合成高分子单体2、混淆酸酐法：酰卤与羧酸盐的反应CH3COONa+CH3CH2COCl→CH3COOCOCH2CH360%OOORCCl+R'COOH+NRCOCR'+Cl-NH+3、醋酐的特殊制法〔工业用〕700~8000CCH3COCH3-CH4CH3COOHAlPO4CH2=C=O(CH3CO)2OCH3COOH700~7400C乙酰化试剂、制乙酸纤维。染料、医药、香料工业三、酯的制备酯宽泛存在于自然界，是油脂、蜡的主要成分，很多水果的香味由酯惹起。如乙酸异戊酯拥有香蕉的香味，正戊酸异戊酯有苹果香味，丁酸丁酯有菠萝香味，乙酸辛酯有柑桔香味等。因此，酯常用于食品或化妆品中的香料。酯的合成方法好多，羧酸与醇直接酯化法、羧酸盐与开朗卤代烷的反应、羧酸与重氮甲烷的反应、酰卤或酸酐或腈的醇解、酯互换反应等。羧酸对烯、炔的加成：如：CH(COOH)+2(CH)C=CHconc.H2SO4CH(COOCMe)258%~60%2232223H+/H2SO4CH3COOH+HCCH75~800CCH3COOCH=CH2〔醋酸乙烯酯，维尼纶的单体〕在有机合成中重要的试剂——丙二酸二乙酯经过以下方法合成：NaCONaCNC2H5OHCH2(COOC2H5)2ClCH2COOHH2ONCCH2COONaHSO24丙二酸二乙酯四、酰胺的制备酰胺可经过铵盐加热局部失水、酰氯/酸酐/酯的氨〔胺〕解、腈的局部水解等方法制备。NH180~2000CRCOOH3RCOONHRCONH+HO4235%HClPhCH2CN40~500CPhCH2CONH2CNCONH26mol/LNaOH+O22+H2O2CHOH4h240~500C－OOH是一个特别有效的亲核试剂，可与氰基发生亲核加成，生成酰胺。酰胺互换〔注意平衡移动〕：++NHClCHNH.HCl43232NH+HCl3酸酐氨解酰卤、酸酐、酯、酰胺的化学性质及相互转变羧酸衍生物的构造与反应性能比较１、构造：２、α－H的活性由于羧酸衍生物中羧基取代基的+C和－I共同作用的结果，使其α－H的活性一般不如醛酮开朗，只酰氯的α－H的活性大于醛酮。酯较小，酰胺更小。但它们均可形成烯醇负离子。所以，α－H的活性大小次序为：酰氯>醛酮>酯>酰胺CHCOClCHCHOCHCOCH3CHCOOCH3CHCON(CH)2333333pKa～16172025～30３、羧羰基的亲核取代(亲核加成－除去)反应活性羧羰基的亲核取代反应同羧酸相同，在酸或碱的作用下，亲核试剂进攻羰基碳，生成四面体中间体，然后再发生除去，得取代产物。反应分二步进行，实质为亲核加成－除去历程。表观上亲核取代：实质：亲核加成—除去反应〔历程后边再讲〕L诱导效应〔-I〕P-π共轭效应〔+C〕L-的稳定性反应活性-Cl最大最小最大最大-OCOR大小大大-OR中中中中-NH2小大小小决定反应活性的因素：1、R上取代基的性质。假定带吸电子基，那么不单增加羰基碳的正性，易于发生亲核加成，而且有利于稳定四面体中间体而有利于加成。2、R的空间体积。空间体积增大，那么因空间拥挤，不利于加成。3、离去基团的性质。离去基团越容易离去，反应越易于进行。离去基团的离去倾向为：I－>Br－>Cl－>－OCOOR>RO－>HO－>NH2－。因此，综合各样因素，关于羧酸衍生物，不论酸催化或碱催化，其亲核取代的反应活性次序为：酰卤>酸酐>酯～羧酸>酰胺～腈。一、羧酸衍生物的亲核取代〔加成—除去〕反应羧酸衍生物的反应既有好多相同之处，又有一些独到性。其相同之处的反应机理大多相同，只是在反应活性上有所差别。1、羧酸衍生物水解生成酸酰卤的水解：水解快速，初级酰氯水解强烈，在湿空气中发烟，分子量增大，水溶性降低，水解速率减慢。酸酐的水解：可在中性、酸性或碱性介质中水解，因不溶于水而反应速率很慢，常加热或使其成为均相水解。酯的水解:羧酸酯化反应的逆反应，需在酸、碱催化条件下进行。酸性水解是可逆的，碱性水解为不可逆。碱性水解用于制皂工业。酯的水解反应的应用制备羧酸和醇B测定酯的构造在油脂工业中特别重要。好多天然存在的油、脂肪、蜡等常用水解方法获得相应的羧酸和醇。酯的水解也应用于剖析酯的构造，经过水解产物就得悉是什么构造的酯。酰胺的水解：在酸、碱条件下长时间加热回流水解。酸催化：使羰基氧质子－成的酸成盐，同样使平衡右移。酰胺与过氧化钠水溶液在50～80℃条件下共热，水解获得羧酸——温和水解法：(CH)CHCONHNa2O2/H2O+322(CH3)2CHCOOH3有较大空阻的酰胺较难水解，亚硝酸可催化水解，经过形成酰基重氮盐：HNO2COOH+N2CONH2HSO/H2O24350C酰胺的碱性水解放出氨〔胺〕，可经过查验氨〔胺〕的存在鉴识酰胺。2、羧酸衍生物的醇解—形成酯酰氯与醇形成酯，宽泛用于酯的合成，尤其是实验室合成。如：SOCl2PhOH/Py+(CH3)3CCOOH(CH3)3CCOOPhPy.HCl80%PhCOCl+PhOHNaOHPhCOOPhH2O对反应性弱的芬芳酰卤、有空阻的脂肪酰卤、三级醇或酚，可经过参加碱的方法〔肖特－鲍曼条件〕促使反应的进行。常用吡啶、三乙胺、二甲苯胺或NaOH等。碱既起催化作用，又起中和作用。酸酐也很容易醇解，常用于合成酯，特别是用于各样醇的乙酰化及多羟基醇的乙酰化。如：CHCOONaCH2OH+(CH3CO)2OCHOCOCHOO87~93%丁二酸单甲酯95～96％酯醇解生成新的醇和新的酯——酯互换反应，反应需在酸〔HCl,H2SO4,对甲苯磺酸〕或碱〔RONa〕催化下进行。3oROH的酯互换比较困难〔因空阻太大〕常应用于：〔1〕由低沸点醇的酯制备高沸点醇的酯CH3C6H4SO3H+n-CHOH-n+249〔2〕选择性醇解COOCHCOOCH33CHONa+CHOH3+CHCOOCH333OCOCH3OH〔3〕合成涤纶190℃CHOOCCOOCH3+2HOCH2CH2OH3催化剂HOCH2CH2OOCCOOCH2CH2OH+2CH3OH现在已可制得较纯的对苯二甲酸，直接与乙二醇缩聚制备涤纶。实例：分子内酯互换：OCOOEtH+将乙醇不断蒸出O+EtOHCH2OH酰胺在酸性条件或用少量醇钠在碱性条件下催化醇解生成酯：C2H5OHCH2=CHCONH2H+CH2=CHCOOC253、氨〔胺〕解——形成酰胺反应只能碱催化，不能酸催化。不溶于水的酰卤可用NaOH水溶液催化，溶于水的酰卤须用有机碱催化。3o胺不能发生酰基化反应。酰氯易与氨、一级、二级胺反应生成酰胺。该法应用于合成酰胺。常用乙酰氯和苯甲酰氯，并在碱性条件下进行，常用碱：NaOH、吡啶、三乙胺、N,N－二甲苯胺等。COClCON2NHNaOH+NCOCl3CONH2H81%83%酸酐也容易发生氨解，反应后生成的一分子羧酸可用碱中和，常用醋酐。如：(CH3CO)2O+NH2CH2COOH→CH3CONHCH2COOH+CH3COOH89～92％CONH3COONH4H+COOHOCONHCOCONH22NH33000CCOKOHCONHN-K+COCO邻苯二甲酰亚胺应用于合成一级胺OOON-K+ONH3KOHNHOO3000CBr2OONBrONBS83%酰亚胺氮上的H拥有酸性，能够与碱成盐，成盐后的氮负离子与两个羰基共轭，使体系稳定。酯可与氨、胺甚至肼、羟胺等反应形成酰胺：OHH3COHH3C+COOCH3H2NCONH77%NHNHRCONHNHRCOOC2H52ONH2OH.HClFeCl3RCFe+3HClRCONHOHNHO3N－羟基酰胺〔羟肟酸〕红色络合物〔酸酐、酰氯呈正反应〕鉴识酰胺的氨〔胺〕解为胺的互换反应，因反应较困难而不常用。CH3CONH2+CH3NH2.HCl+NH4ClRCONHCH375%NH+HCl34、羧酸衍生物的亲核取代反应机理(1)酯的水解机理酯的水解可在酸或碱条件下进行。水解时发生烷氧键断裂仍是酰氧键断裂？是单分子仍是双分子反应历程？实验说明：大部分酯的水解是酰氧键断裂的双分子反应机理。①酯的碱性水解实考凭证：同位素实验：水解时发生了酰氧键断裂：OO18-18-18+-CHC+CHOHCHCOOCH+OOHCHCOHC5H11O351135113动力学实考凭证：反应为二级反应，v＝k[RCOOR’][OH－]，说明在反应的决速步骤中起决定作用的是两者的浓度，反应按双分子历程进行，因此，反应历程能够有两种情况——SN2机理和加成－除去机理。SN2机理：加成－除去机理〔BAC2〕：为了判断反应历程，仍旧进行同位素实验：用RC18O-OR'在普通水中水解，然后测定体系中酯的18O含量。结果发现：酯中18O含量减少，即存在没有18O的酯。由此证明酯的水解按加成－除去历程进行。18O18O-18OH18O--RCOR'HORCO--OHRCOHRCOR'OR'OR'18O-R'O-O-R'O-RCOHRC18OHIR凭证：三氟乙酸乙酯与乙氧负离子在正丁醚中形成一个四面体化合物：OC2H5F3CCO-Na+OC2H5因此：酯的碱性水解按双分子、酰氧键断裂反式进行——BAC2历程。影响水解反应速率的因素：由于形成四面体中间体负离子，中性碳原子从sp2→sp3，因此①羰基碳周边有吸电子基团时，有助于负离子的稳定而促使反应〔电子效应〕；②基团的空阻越小越有利于反应〔空间效应〕。例1：电子效应：RCOOC2H5+H2O/25℃R：V相对

CH3－1

ClCH2－290

Cl2CH－6130

CH3CO－7200

Cl3C－23150例2：空间效应RCOOC2H5+87.8％ROH/30℃R：CH－CH－(CH)CH－t-CH－CH－325324965V相对10.4700.1000.0100.102CH3COOR+70％丙酮、25℃R：CH－CH－(CH)CH－t-CH－cyclo-CH－3253249611V相对10.4310.0650.0020.042因此，羰基活性越大，a-C空阻越小，酯基空阻越小，反应速率越快。CH3COOCMe3Me3CCOOEtCH3COOEtClCH2COOEtV相对0.0020.011296试解释：普通酯在NaO182O18中水解，未反应完全时，发现有RCO18’。H/H-OR三、羧酸衍生物与有机金属化合物的反应1、与格氏试剂的反应羧酸衍生物均可于格氏试剂反应获得酮，过度格氏试剂得叔醇，有空间位阻的反应物可满意地获得酮。酸酐与酰胺由于消耗较多的格氏试剂而很少用于合成。如：CH3CH3ether(CH3)2CHCOCl+CH3CH2CMgBr16~180c(CH3)2CHCOCCH2CH3CH3CH3MgXCOCOCH2CH2COOHOCOH2OCH3OCH3O+H2OCOC3H7COOCH3C3H7MgBrCHMgBrH2OOH2CHCHCHCOOCH3CHCHCHC(CH)ether32232HCOOEt+etherH2O(CH3CH2)2CHOH2CH3CH2MgBr70%C5H11OCHMgBrH2OC5H11OH3OetherOH2、与有机镉或二烷基铜锂反应有机镉或二烷基铜锂反应活性低、选择性高，易于与醛、酰卤反应而不与酯反应，与酮的反应也很慢。因此，可利用其反应性的差别从酰氯合成酮。如：CHOCO(CH)COClEt2CdCHOCO(CH)COEt%C6H6252888I(CH2)10COCl+Me2CuLietherI(CH2)COCH91%-780C103烷基锂性质开朗，与格氏试剂相像，有空阻时可获得酮：CH3CH3CH3LiCCOOC2H5etherCCOCH3CHCH70%33四、酰卤、酯的还原反应酰氯可在不同条件下被还原成醛或醇〔如Rosemend还原、LiAlH4还原等〕；酰胺不容易被还原，需在高温高压条件下催化氢化还原或用LiAlH4还原成胺，烷氧基氢化锂铝可还原酰胺成醛。酯的还原在合成上有重要价值，主要有催化氢解和化学还原法。1、酯的催化氢解：COOCHH2CuO/CuCrO4CHOH,p2体系中有不饱和键同时被氢化，而苯环保持不变。该反应应用于油脂氢化制高级醇。2、金属钠－醇还原(酯的单分子还原：鲍维特--勃朗克还原)较早的还原法，可将酯还原为醇，如：C11H23COOC2H5Na/EtOHC11H23CH2OH65%PhCH3NaCH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOC4H9CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2OHC4H9OH82~84%油酸丁酯油醇ONaO-Na+O+R''OHORCOR'CR-RCHRCNaOR'OR'OR'NaO-Na+ORCHRCH+RO-酯单分子还原的反应机理:OR'NaR''OHRCH2OH假定反应在非质子溶剂中进行，那么发生双分子还原——酮醇缩合。3、酮醇缩合(酯的双分子还原)脂肪酸酯与金属钠在乙醚或甲苯二甲苯等非质子溶剂中，在纯氮气流中进行反应，发生双分子还原生成α－羟基酮〔酮醇〕的反应。CHCOOCHNa/N2HOOHOPhCH32CCH3725CHCH3737反应过程为：-OOO-R'-RCOR'2NaR-C=OR-C-OR'R-C-OR'-2RCOR'R-C-OR'R-C-OR'R-C=OO-O-O2NaR-C-O-R-C-O-H2OR-C-OHR-C=OR-C-O-R-C-O-R-C-OHR-CH-OH反应特点与应用：A制备α-羟基酮B制备α-羟基环酮COOCH3NaHOAcCH2OH(CH2)8(CH2)8COOCHPh(CH3)2CO3C制备索烃COOR'COOR'(CH2)32O[H]COOR'C32H64C32H64H2CH64C32OHCOOR'H64C32CH24、氢化金属化合物还原LiAlH4或NaBH4均能将酯还原为一级醇。五、酸酐发生Perkin反应芳醛与酸酐在碱性催化剂存在下，发生近似交错羟醛缩合反应生成β–芳基-α，β-不饱和酸。〔见九章〕CHOCH=CHCOOHCH3COONa+(CH3CO)2O肉桂酸六、酰胺的脱水和Hoffmann降解反应用于8个碳以下的酰胺降解反应。Hoffmann降解反应：RCONH2+NaOX+2NaOHRNH2+Na2CO3+NaX+H2O酰胺脱水生成RCN。七、酯缩合反应1、克来森〔Claisen〕酯缩合〔1〕定义：酯分子中α-氢为酯基所活化，拥有α-开朗氢的酯与醛酮的α－H相像，在碱性试剂存在下，两分子酯反应失去一分子醇而得β－酮酸酯。如：乙酸乙酯缩合形成乙酰乙酸乙酯。OROORORCH2C-OC2H5+H-CHCOC2H51C2H5ONaRCH2C-CHCOC2H52HOAc2CHCOOCHC2H5ONa3225〔2〕、反应历程：O-EtONa-CHCOOCHCHCOCHCOOCHCHCOOCH325OCH325225325CH2COOC2H5〔3〕、当酯的α－C上只有一个H时，由于烃基的给电子诱导作用，使α－H的酸性降低，更难形成碳负离子，因此，需要使用更强的碱，如三苯甲基钠Ph3CNa。如异丁酸乙酯的缩合：(CH3)2CHCOOC2H5+Ph3CNa/Et2→(CH3)2CHCOC(CH3)2COOC2H54〕、克莱森酯缩合是可逆的。5〕、酯的α位在强碱作用下可与醛、酮、酰卤和卤代烷发生亲核加成或取代反应。生成烷基化或酰基化的酯。常用的强碱是位阻碱LDA[二异丙基胺锂(i-C3H7)2N－Li+]。如：OLiCH3COOC2H5THFLDACH2=COC2H5(CH3)3CCOClH2O(CH3)3CCOCH2COOC2H570%CHCOOC(CH)LDAOH2OOH333THFCH2COOC(CH3)393%OSiMe3CH3COOC2H5LDAMe3SiClCH=CHCHCOClH2OCH2=CHCH2COCH2COOC2H522THF90%LDAC2H5BrH2OC2H5CHCOOC25CH3CH2COOC2H5THFCH32、交错酯缩合甲酸酯OOEtONaH2OHCOC2H5+HCHCOCH522O-3H2OH5C2OOCCOOC2H5HCCH2COOC2H5COOC2H5结果：向有α—H酯的α位引入醛基。〔2〕碳酸酯OOH5C2OCOC2H5+EtONaH2OHCH2COC2H5OOH5C2OCCH2COC2H5结果：向有α—H酯的α位引入一个酯基。〔3〕草酸酯结果：向有α—H酯的α位引入一个酯基。在合成上用来制备①丙二酸酯或α-取代的丙二酸酯。②α-羰基酸。4〕苯甲酸酯2、迪克曼酯缩合10.3.5β-酮酸酯一、乙酰乙酸乙酯1、互变异构现象OOOHOCH3-C=CH-C-OC2H5CH3-C-CH2-C-OC2H5PπππPπ体系酮式〔93%〕烯醇式〔7%〕2、生成的烯醇式稳定的原因①两个羰基使亚甲基的氢特别活化；②形成共轭体系，降低了体系的内能；③烯醇构造可形成分子内氢键〔形成较稳定的六元环体系〕3、亚甲基开朗氢的性质①酸性乙酰乙酸乙酯的α-C原子上由于受到两个吸电子基〔羰基和酯基〕的作用，-H很开朗，拥有一定的酸性，易与金属钠、乙醇钠作用形成钠盐。OOCH3CCHCOC2H5Na②亚甲基的烷基化和酰基化4、乙酰乙酸乙酯在合成上的应用乙酰乙酸乙酯的亚甲基很开朗，能够被其他基团取代，另一方面乙酰乙酸乙酯在不同的反应条件下能够分解成酸或酮。使之成为有机合成的重要试剂。〔1〕酮式分解和酸式分解酮式分解乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物与稀碱作用，水解生成β-羰基酸，受热后脱羧生成甲基酮。故称为酮式分解。酸式分解乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物在浓碱作用下，主要发生乙酰基的断裂，生成乙酸或取代乙酸，故称为酸式分解。1、1、丙二酸二乙酸及其在合成上的应用与乙酰乙酸乙酯近似，亚甲基上的氢可被醇钠所取代，本身水解后生成丙二酸不稳定，易于脱羧，这两条件使丙二酸二乙酯在合成各样种类的羧酸中有宽泛的应用。〔1〕与RX反应〔2〕与α-卤代酸酯反应〔3〕与α，ω-二卤代物反应〔4〕Michacl加成烯酮1、烯酮的制备及应用羧酸分子内失水，形成烯酮C=C=O。最简单的烯酮是乙烯酮CH2=C=O。〔1〕、乙烯酮的制备OZnRCH-C-BrRC=C=O+ZnBr2①α-溴代酰溴脱溴Br②羧酸的脱水AlPO4CH=C=O2RCHCOOHAlPO4RCH=C=O7000C7000C700~8000700~8000CH3COCH3CCH2=C=ORCH2COCH3CRCH=C=O③甲基酮脱甲烷〔2〕性质乙烯酮是有毒的气体，沸点－48℃。乙烯酮很开朗，常以二乙烯酮的形式保存，使用时加热分解为乙烯酮。CH2=C=OCH2OCH2=C=OO①乙烯酮由于两个π键齐集，很容易发生反应，可与多种含开朗H的化合物如水、醇、酸、氨等发生加成。加成时，H加在氧上，另一局部加在碳上，H经位移，生成羧酸、酯、酸酐、酰胺等化合物。如：OHH2OCH=COHCHCOOHOH3HXCH=CXCH3COXOHRCOOHOCORCHCOOCORCH2=C=OOHROHCH=CORCHCOORCH2=COOHNH3CH3CONH2CHC=OCH2=CNH22RMgXOMgXCHCORCH2=CR3因此，乙烯酮是一个很好的乙酰化试剂。②形成亚甲基卡宾的反应烯酮在光作用下分解生成卡宾：CH2=C=O→CH2：+COCH2=C=OZnCl2OCH=OorAlCl3O2③烯酮和甲醛的反应β-丙内酯β-丙内酯容易发生的开环反应，一般在酸、碱介质中，发生烷氧键断裂〔SN2反应〕；在碱性或强酸介质中，发生酰氧键断裂：NaSH/H2OHSCH2CH2COOH81%NH3/CH3CNH2NCH2CH2COOHCH3OH73%OCH3OCH2CH2COOHHCl/NaClH2O10.3.8腈1、腈的制备

ClCHCHCOOH91%22常用卤代烷与氰化钾制备，或酰胺在强烈条件下失水制备，常用P2O5(或POCl3、SOCl2)作失水剂。04500+200CCCHCHCOOHCHCHCONHOCH3CH2CN3322HPO/Al2343ClCONH2P2O5ClCN95%腈的水解：在酸、碱条件下加热回流水解。小心控制水解，可得中间水解产物——酰胺。经过酰胺的水解、脱水的相互转变关系为：H2ORCONHH2ORCOONH4H2ORCOOHH2ONH--HO-3OH-+RX3腈在酸性条件下用醇办理，也可获得羧酸酯。实例：丙二酸二乙酯、腈乙酸乙酯的制备S1700CCH3CH2CH2CHOCSCH3CH3CH2CH2CH=CH2+CH3SH+O=C=SCH310.3.9碳酸及其衍生物碳酸及原碳酸都是不稳定的化合物，很容易分解生成CO2。碳酸从构造上可以当作是羟基甲酸。好多重要的化合物能够当作是碳酸和原碳酸的衍生物，假定含一个羟基时，也往往是不稳定的。半酰氯全酰氯酰胺(氨基甲酸)氨基甲酸酯(乌利坦)脲

碳酸HO－CO－OH原碳酸C(OH)4HO－CO－Cl〔不稳定〕Cl－CO－ClCCl4NH2CO-OH〔不稳定〕胍NH=C(NH2)2NH2CO-OR原甲酸乙酯HC(OC2H5)3NH2-CO-NH2二个羟基均被取代的碳酸衍生物十分有用。保留一个羟基的碳酸衍生物均不稳定，易分解。一、碳酸的酰氯——光气OO碳酸能够有两种酰氯——氯甲酸和光气：ClCOHClCCl，氯甲酸极不稳定，氯甲酸酯却是稳定的化合物；光气也不太稳定。1、