羧酸及其衍生物公开课课件

第十二章羧酸及其衍生物1第一节、羧酸羧酸是含有羧基的化合物。羧基是羧酸的官能团。羧酸是一类与制药关系十分密切的重要有机酸，有的药物就是羧酸或其衍生物。布洛芬（抗炎镇痛药）阿司匹林（解热镇痛药）2第一节、羧酸1.1、羧酸的结构、分类和命名1.羧酸的结构

p-π共轭的结果导致键长平均化：C=O键的键长比一般羰基C=O键略长；而C-O键键长比醇的C-O键略短。p-π共轭体系123pm136pm3第一节、羧酸1.1、羧酸的结构、分类和命名2.羧酸的分类脂肪羧酸按烃基分芳香羧酸：Ar-COOH饱和羧酸：CH3COOH不饱和羧酸：CH2=CH-COOH按羧基数目分一元羧酸：CH3COOH二元羧酸：多元羧酸：COOHCOOHCOOHCOOHHO-C-COOH5第一节、羧酸3.羧酸的命名普通命名：许多羧酸是从天然产物中得到的，可根据它的来源命名。一元酸系统命名普通(俗名)命名HCOOH甲酸

蚁酸CH3COOH乙酸

醋酸CH3CH2COOH丙酸

初油酸CH3CH2CH2COOH丁酸

酪酸CH3(CH2)14COOH十六酸

软脂酸CH3(CH2)16COOH十八酸

硬脂酸6第一节、羧酸3.羧酸的命名

二元酸系统命名普通(俗名)命名HOOCCOOH乙二酸

草酸HOOCCH2COOH丙二酸缩苹果酸HOOC(CH2)2COOH丁二酸琥珀酸(Z)-HOOCCH=CHCOOH顺丁烯二酸马来酸(E)-HOOCCH=CHCOOH反丁烯二酸富马酸7第一节、羧酸3.羧酸的命名苯乙酸3-对氯苯基丁酸环己基甲酸Z-9-十八烯酸E-4-甲基-2-戊烯酸乙基丙二酸9第一节、羧酸1.2、羧酸的物理性质1.物态C1～C3有酸味的无色液体C4～C9

有腐败酸臭味的油状液体C10以上——蜡状固体，没有气味脂肪二元羧酸和芳香酸是结晶固体10第一节、羧酸1.2、羧酸的物理性质2.溶解度低级酸易溶于水高级羧酸随分子量增大(R↑)而在水中的溶解度减小。多元羧酸的水溶性大于相同碳原子的一元羧酸。11第一节、羧酸1.2、羧酸的物理性质4.熔点直链的饱和一元羧酸的熔点随碳链的增长呈锯齿状变化。分子对称性高(晶体中排列得比较紧密,因而熔点较高)分子对称性较低-6℃-34℃-21℃13第一节、羧酸1.3、羧酸的化学性质-活泼H的反应酸性羧羰基的亲核加成，羟基离去生成羧酸衍生物脱羧反应还原反应14第一节、羧酸1.3、羧酸的化学性质1.羧基中氢的性质(1)羧酸的酸性由于p-π共轭和羧酸根稳定的离域结构，因此羧酸较容易离解出氢离子，其酸性强于酚，亦强于碳酸。15(1)羧酸的酸性a.诱导效应对酸性的影响

同族元素——从上到下原子序数依次↑，电负性依次↓,吸电子诱导效应依次↓。酸性减弱吸电子诱导效应减弱pKa2.662.862.9017(1)羧酸的酸性a.诱导效应对酸性的影响

同周期元素——从左到右电负性依次↑，吸电子诱导效应依次↑

。pKa3.832.66酸性增强吸电子诱导效应增强18(1)羧酸的酸性a.诱导效应对酸性的影响与碳原子相连的基团不饱和性↑，吸电子能力↑，吸电子诱导效应↑。pKa2.854.354.82酸性减弱吸电子诱导效应减弱19(1)羧酸的酸性b.诱导效应的特点ii)诱导效应强度与距离成反比，距离↑，诱导效应强度↓。酸性减弱吸电子诱导效应减弱21(1)羧酸的酸性c.取代苯甲酸的酸性i)取代基的邻位效应：若取代基在苯甲酸的邻位，无论这个取代基是吸电子基还是供电子基(－NH2除外)，都将使酸性增强，且酸性比相应的间、对位取代的苯甲酸都强

，也比苯甲酸酸性强。4.202.212.924.09

pKa22(1)羧酸的酸性c.取代苯甲酸的酸性ii)苯甲酸中苯环上对位基团的总的电子效应决定其酸性增强还是减弱。4.203.423.974.47

pKa23(1)羧酸的酸性c.取代苯甲酸的酸性取代基具有吸电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：

邻>对>间取代基具有给电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：

邻>间>对25(1)羧酸的酸性c.取代苯甲酸的酸性取代苯甲酸的pKa表取代基o-m-p-H4.204.204.20OMe4.094.094.47Me3.914.274.38OH2.984.084.57F3.273.864.14Cl2.923.833.97Br2.853.813.97I2.863.854.02NO22.213.493.42261.羧基中氢的性质(2)羧酸盐由于羧酸转变成盐后水溶性增大，因此有较为广泛的应用。青霉素Na硬脂酸Na琥珀酸铜291.羧基中氢的性质(2)羧酸盐应用：用于分离、鉴别羧酸。30第一节、羧酸

羧酸的命名羧酸的物理性质物态、溶解性、沸点、熔点羧酸的酸性诱导效应对羧酸酸性的影响、取代苯甲酸的酸性回顾31第一节、羧酸回顾取代苯甲酸的pKa表取代基o-m-p-H4.204.204.20OMe4.094.094.47Me3.914.274.38OH2.984.084.57F3.273.864.14Cl2.923.833.97Br2.853.813.97I2.863.854.02NO22.213.493.4232第一节、羧酸1.3、羧酸的化学性质-活泼H的反应酸性羧羰基的亲核加成，羟基离去生成羧酸衍生物脱羧反应还原反应33第一节、羧酸2.羧酸衍生物的生成酰基羧酸衍生物酰卤酸酐酯酰胺34第一节、羧酸(1)酸酐的生成，脱水反应35第一节、羧酸(1)酸酐的生成，脱水反应

若二元酸分子内脱水能形成五员环或六员环的稳定结构，则反应不需脱水剂就可以进行。36第一节、羧酸(2)酰卤的生成酰卤很活泼，不稳定，易水解，醇解，氨解等。37第一节、羧酸(3)酯的生成，酯化反应伯、仲醇叔醇由于反应为可逆反应，因此需采取措施使平衡向右移动。38第一节、羧酸(3)酯的生成，酯化反应伯、仲醇的AAC2酯化反应机制反应是经过加成-消除机理进行的，并不是一个简单的SN2反应。39第一节、羧酸(3)酯的生成，酯化反应叔醇的AAL1酯化反应机制40第一节、羧酸(3)酯的生成，酯化反应41第一节、羧酸(4)酰胺的生成，氨(胺)解反应反应通过铵盐的热失水生成酰胺。酰卤、酸酐、酯、酰胺进行氨解亦可得到酰胺。N-苯基苯甲酰胺42第一节、羧酸3.还原反应(1)氢化铝锂还原NaBH4或LiBH4不能还原羧酸成醇。43第一节、羧酸3.还原反应(2)锂-甲胺还原可将羧酸还原为醛44第一节、羧酸4.烃基上的反应(1)α-卤代反应羧酸由于羟基的共轭作用，导致羰基的-I作用减弱，因此α-氢的活性比醛、酮低，一般需要在光照或红磷的催化下才能发生卤代反应。45第一节、羧酸4.烃基上的反应(2)

芳环上的取代反应46第一节、羧酸5.二元羧酸的受热反应乙二酸和丙二酸受热易脱羧：47第一节、羧酸5.二元羧酸的受热反应丁二酸、戊二酸受热失水，生成稳定的五员环或六员环的酸酐；己二酸、庚二酸受热后同时发生失水和脱羧，生成稳定的五员酮和六员酮；庚二酸以上的二元酸高温发生分子间失水，生成高分子的酸酐。n=1,248第二节、羧酸衍生物酰基酰卤酸酐酯酰胺羧酸衍生物不稳定广泛存在49第二节、羧酸衍生物2.1羧酸衍生物的命名1.酰基的命名将“酸”字换为“酰基”即可。乙酰基苯甲酰基2.酰卤的命名：将酰基的名称放在前面，卤素的名称放在后面。乙酰溴苯甲酰氯50第二节、羧酸衍生物3.1羧酸衍生物的命名1.酰基的命名将“酸”字换为“酰基”即可。乙酰基苯甲酰基2.酰卤的命名：将酰基的名称放在前面，卤素的名称放在后面。乙酰溴苯甲酰氯513.酸酐的命名相同羧酸形成的酸酐：乙酸酐不同羧酸形成的酸酐：乙丙酸酐乙酸-3-甲基丁酸酐二元羧酸分子内脱水形成的酸酐：2-甲基丁二酸邻苯二甲酸OOOOOO酐酐524.酯的命名羧酸的名字放在前，烃基的名字放在后，再加一“酯”字。二元羧酸酯草酸氢乙酯（酸性酯）邻苯二甲酸甲乙酯

（中性酯）乙酸丙酯苯甲酸乙酯乙酸-3-甲基丁酯535.酰胺的命名乙酰胺邻苯二甲酰亚胺若N上有取代基，则用“N-某基某酰胺”表示N,N-二甲基甲酰胺N-甲基邻苯二甲酰亚胺

N-甲基-N-乙基乙酰胺54第二节、羧酸衍生物2.2羧酸衍生物的物理性质物态：

常用于有机合成的羧酸衍生物多为液体，低级酰卤和酸酐有刺激性气味；挥发性酯具有香味。55第二节、羧酸衍生物2.2羧酸衍生物的物理性质沸点：酰卤、酸酐、酯＜M相近的羧酸56第二节、羧酸衍生物2.2羧酸衍生物的物理性质沸点：酰胺>>相应的羧酸酰胺分子中能形成强的分子氢键，酰胺的高度缔合作用，使得它的沸点比相应的羧酸高的多。m.p.&b.p.57第二节、羧酸衍生物2.2羧酸衍生物的物理性质溶解性：易溶于有机溶剂。低级酰胺如DMF可与水混溶，是很好的非质子有机溶剂。密度：液体酰卤、酸酐、酰胺的密度一般大于水；酯的密度一般小于水。DMF58第二节、羧酸衍生物2.3羧酸衍生物的化学性质亲核取代反应-H的反应离去基团(Leavinggroup)59第二节、羧酸衍生物1.酰基的亲核取代反应（酰化反应）碱催化下的反应机理：酸催化下的反应机理：碱催化下的反应机理：酸催化下的反应机理：碱催化下的反应机理：酸催化下的反应机理：碱催化下的反应机理：酸催化下的反应机理：酸催化下的反应机理：60第二节、羧酸衍生物1.酰基的亲核取代反应（酰化反应）亲核取代反应活性：酰卤>酸酐>酯>酰胺原因：-I效应，X>OCOR>OR>NRR’

离去性，X>OCOR>OR>NRR’61第二节、羧酸衍生物1.酰基的亲核取代反应（酰化反应）(1)水解反应通式：羧酸62第二节、羧酸衍生物(1)水解反应反应条件：底物反应条件产物酰卤无羧酸+HX酸酐加热羧酸酯酸或碱/加热羧酸+醇酰胺酸或碱/强热回流羧酸+胺63第二节、羧酸衍生物(1)水解反应64第二节、羧酸衍生物(1)水解反应皂化反应酯的水解——碱催化的BAc2机理65第二节、羧酸衍生物(1)水解反应酯的水解——酸催化的AAc2机理66第二节、羧酸衍生物(1)水解反应酯的水解——酸性水解和碱性水解的异同点相同点：

都是经过加成-消除机理进行的。都发生酰氧键断裂。不同点：

催化剂用量不同；碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。67第二节、羧酸衍生物(2)醇解反应通式：酯RLOL

=

X

OCOR''

OR''

NR''R'''+

R'OHROR'O+

LH68第二节、羧酸衍生