羧酸及碳酸衍生物

羧酸及碳酸衍生物第1页/共118页第十二章羧酸及羧酸衍生物湖南中医药大学药学院有机药化教研室第2页/共118页

羧基（carboxylicgroup）：羧酸（carboxylicacid）：

（甲酸中的为H）。

第一节羧酸第3页/共118页药物中的羧酸类化合物第4页/共118页脂肪羧酸

一元羧酸芳香羧酸

二元羧酸

多元羧酸

脂环羧酸一、分类和命名(HOOCCH2)2N-CH2CH2-N(CH2COOH)2乙二胺四乙酸（EDTA）（一）分类第5页/共118页(二)命名

1.俗名法

掌握苹果酸、酒石酸、蚁酸、醋酸、软脂酸（棕榈酸）、硬脂酸的等化合物的结构式。有些酸根据天然来源而用俗名：蚁酸：HCOOH最初是通过蚂蚁蒸馏而得到的。醋酸：CH3COOH，食醋中安息香酸：-COOH它以苯甲酸苄酯的形式存在于安息香胶中它的钠盐可做药物和食品中的防腐剂第6页/共118页还有从天然植物中分离出来的羧酸，如：马来酸：肉桂酸：柠檬酸：H-C-COOH=H-C-COOH富马酸：H-C-COOH=HOOC-C-H-CH=CHCOOHHOOC-CH2-CH-COOH-COOH-OHHOOC-COOH(乙二酸)CH3(CH2)10COOH月桂酸：草酸：第7页/共118页2.系统命名法

A、选择分子中含羧基的最长碳链为主链，按主链上碳原子的数目称为某酸。主链碳原子从羧基开始编号，用阿拉伯数字表示取代基的位次。简单羧酸也常用希腊字母标位，依次为α，β、γ、δ…等，ω则用来表示碳链末端的位置。5-甲基-2-乙基庚酸或δ-甲基-α-乙基庚酸第8页/共118页B、脂肪族二元羧酸是选择包含两个羧基的最长碳链作为主链，根据碳原子数称为“某二酸”，把取代基的位置和名称写在“某二酸”之前。丁二酸6－β－氯乙基－7－羟基－3－羧基－2－甲氧基壬二酸第9页/共118页C.芳香羧酸和脂环羧酸的系统命名一般把环作为取代基,以脂肪酸为母体。

苯甲酸（安息香酸)环戊基甲酸

1-萘乙酸或α-萘乙酸邻羟基苯甲酸（水扬酸）3-苯基丙烯酸（肉桂酸）第10页/共118页D、不饱和羧酸的命名，是选取包含羧基碳原子和不饱和键在内的最长碳链为主链，称为某烯酸：不饱和键和取代基的位次均要标明。也可用大写希腊字母“△”及在右上角标上阿拉伯数字的方法来表明双键的位次。△9-十八碳烯酸

2-乙基丙烯酸或十八碳-9-烯酸第11页/共118页酰基（Acylgroup）：羧酸分子中除去羧基中的羟基后所余下的部分称为，并根据相应的羧酸来命名：

酰基丙酰基苯甲酰基第12页/共118页

二、饱和一元羧酸的物理性质

1．物态C1~C3有刺激性酸味的液体，溶于水。C4~C9有酸腐臭味的油状液体（丁酸为脚臭味），难溶于水。

>C9腊状固体，无气味。2．熔点有一定规律，随着分子中碳原子数目的增加呈锯齿状的变化。乙酸熔点16.6℃，当室温低于此温度时，立即凝成冰状结晶，故纯乙酸又称为冰醋酸。3．沸点比相应的醇的沸点高。原因：通过氢键形成二聚体。m.P：羧酸>醇>醛酮>烷烃、醚类第13页/共118页

羧基是由羰基和羟基相连而成复合官能团。羧基的碳原子为sp2杂化，三个sp2杂化轨道分别与羰基的氧原子，羟基的氧原子和一个烃基的碳原子(或一个氢原子)形成三个s键，这三个s键在同一平面上，键角约为120°，羧基碳原子的p轨道与羰基氧原子的p轨道形成一个p键。另外，羧基中的羟基氧原子有一对未共用电子，它和羰基的p键形成p－p共轭体系。乙酸的电子云模型乙酸的球棒模型

羧酸官能团的结构分析苯甲酸的电子云模型三、羧酸的化学性质第14页/共118页

P-π共轭

1.羟基对羰基产生的+C效应降低了羰基碳原子的电正性2.羰基对羟基的－C效应降低氧原子上电子云密度，增强了O-H键的极性，3.羟基对羰基+C效应削弱了羧基的－I效应，使α-H的活性下降。羧基分子中的p-π共轭对各结构部位的影响亲核加成活性：羧基<酮基<醛基OH的酸性:羧基>酚羟基>醇羟基α－H的活性：羧基<酮基<醛基第15页/共118页脱羧反应羟基被取代的反应酸性和成盐反应α-氢的反应

羧酸的主要反应：第16页/共118页（一）酸性1.羧酸酸性羧酸具有较强的酸性，在水溶液中存在着如下平衡：羧基负离子较稳定。

原因（1）P-π共轭导致氧原子上电子云密度降低，增强了O-H键的极性，利于羟基中氢原子的离解。（2）解离后的负离子RCOO-的负电荷离域分散于羧酸根两个氧原子上，因此羧基负离子远比RCH2O-稳定，容易生成。

第17页/共118页两个碳氧键不等长，部分离域。两个碳氧键等长，完全离域。第18页/共118页羧酸的酸性用解离常数Ka或它的负对数pKa表示。Ka愈大（或pKa愈小），其酸性就越强：

乙酸:Ka=1.75×10-5,pKa=4.76

甲酸:Ka=2.1×10-4,pKa=3.75

其他一元酸的Ka在1.1~1.8×10-5之间,pKa在4.7~5之间。

ROH:PKa:16~19第19页/共118页2、酸性比较A.与其它酸性化合物HCl、H2SO>苦味酸>H3PO4>芳酸>H2CO3>酚>RSH>环戊二烯>H2O>ROH

0.170-0.33-56.3710-11121515.716-19

B.饱和脂肪酸与芳酸（1）饱和脂肪酸：碳原子数越多，酸性越小。（2）一般芳香酸的酸性较同碳原子的脂肪酸要强。（3）同碳数的二元酸比一元酸强。第20页/共118页

应用：分离、提纯、鉴别羧酸；增加药物的水溶性。3.成盐反应与应用RCOOH+NH4OHRCOONH4+H2O第21页/共118页鉴别分离第22页/共118页

（二）、羧基上的羟基（OH）的取代反应第23页/共118页1.酯化反应

（1）定义：羧酸与醇在酸催化作用下失去一分子水而生成酯的反应称为酯化反应。投料1：1产率67% 1：1097%CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2OH+常用的催化剂:盐酸、硫酸、苯磺酸、路易斯酸类，固体超强酸类等第24页/共118页a.酯化反应是可逆反应，Kc≈4，一般只有2/3的转化率。提高酯化率的方法：a增加反应物的浓度（一般是加过量的醇）

b移走低沸点的酯或水b.酯化反应的活性次序：酸相同时CH3OH>RCH2OH>R2CHOH>R3COH

醇相同时HCOOH>CH3COOH>RCH2COOH>R2CHCOOH>R3CCOOHc.成酯方式酯化反应特点第25页/共118页第26页/共118页（2）酯化反应的机理A.加成--消除机制:酰氧键断键方式加成四面体正离子消除按加成--消除机制进行反应，是酰氧键断裂第27页/共118页

影响酯化反应速率的因素：酸或醇的烃基体积小、数目少，速率快。原因是反应中间体是正四面体结构，空间位阻越大的反应速率越慢。且反应速率为：

CH3OH>RCH2OH>R2CHOH

HCOOH>CH3COOH>RCH2COOH>R2CHCOOH>R3CCOOH1OROH，2OROH酯化时按加成--消除机制进行第28页/共118页该反应机制已为：①同位素跟踪实验②羧酸与光活性醇的反应实验所证实。酯化反应机制的证明第29页/共118页-H2O属于SN1机制(CH3)3C-OHH+(CH3)3COH2+-H+按SN1机制进行反应，是烷氧键断裂B.碳正离子机制:烷氧键断键方式该反应机制也从同位素方法中得到了证明。+(CH3)3COH+H2O①

3oROH按此反应机制进行酯化。②

由于R3C+易与碱性较强的水结合，不易与羧酸结合，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。第30页/共118页2．酰卤的生成试剂：

三卤化磷(PX3)，五卤化磷(PX5)或氯化亚砜(SOCl2)

b.p118℃75℃52℃200℃(分解)b.p249℃162℃197℃107℃

(b.p=79℃)

产物纯、易分离，产率高。制低沸点酰卤制高沸点酰卤第31页/共118页3．酸酐的生成

单酐：羧酸在脱水剂作用下加热，脱水生成酸酐。乙酐常作为其它羧酸脱水成酐的脱水剂。第32页/共118页

环酐（内酐）：某些二元羧酸分子内脱水生成内酐混合酸酐：

酰卤与羧酸盐共热。第33页/共118页4．酰胺的生成

在羧酸中通入氨气或加入碳酸铵，可得到羧酸铵盐，铵盐热解失水而生成酰胺。应用实例：尼龙－66的合成nHO2C(CH2)4COOH+nH2N(CH2)6NH2270oC1MPa+nH2O第34页/共118页

羧基中的羰基由于p-π共轭效应的结果，羧基很难用催化氢化或一般的还原剂还原，有LiAlH4能将其直接还原成伯醇。

（三）、还原反应第35页/共118页（四）、脱羧反应

1）脂肪酸：羧酸在一定条件下受热可发生脱羧反应，无水醋酸钠和碱石灰混合后强热生成甲烷，是实验室制取甲烷的方法。其他直链羧酸盐与碱石灰热熔的产物复杂，产率低，无制备意义。

第36页/共118页Cl3C-COOH微△CHCl3

+

CO2↑CH3-C-CH2-C-OH==OO△CH3-C-CH3=O+

CO2↑COOHCOOHCOOH△COOHCOOH+

CO2↑一元羧酸的α碳原子上连有强吸电子集团时，易发生脱羧。如：β-酮酸等第37页/共118页二元酸生成的五元环或六元环酮的，加热时易脱羧CH2CH2COOHCH2-CH2CH2-CH2__C=OCH2CH2COOH△+H2O+CO2+H2OCH2CH2-CH2-COOHCH2-CH2-COOH△CH2CH2-CH2CH2-CH2C=O+CO2也是缩短碳链的方法第38页/共118页脱羧反应是生物体内重要的生物化学反应

2）芳香酸的脱羧反应较脂肪酸容易。

第39页/共118页（五）α-H的卤代反应羧酸的α-H可在少量红磷、硫等催化剂存在下被溴或氯取代生成卤代酸。

一氯乙酸二氯乙酸三氯乙酸赫尔一乌尔哈一泽林斯基（Hell-Volhard-Zelinsky）反应：第40页/共118页催化剂的作用是将羧酸转化为酰卤，酰卤的α-H具有较高的活性而易于转变为烯醇式，从而使卤化反应发生。所以用10%~30%的乙酰氯或乙酸酐同样可以起催化作用。机理：第41页/共118页R-CH-CHCOOH--HBrRCH2-CHCOONa-CNRCH2CH-COOH-COOHNaCNRCH2-CHCOONa-OHRCH2CH-COOH-OHOH-RCH2-CHCOO_-NH2RCH2CH-COOH-NH2NH3H2OR-CH=CH-COOHKOH-ROHH3O+H3O+H3O+α-卤代酸很活泼，常用来制备α-羟基酸和α-氨基酸。应用第42页/共118页二元羧酸受热反应的规律

柏郎克规则

乙二酸及丙二酸的脱羧反应---------少一个碳原子的一元酸

丁二酸及戊二酸的脱水反应----------环状酸酐己二酸和庚二酸的脱水和脱羧反应-----少一个碳原子的环酮

庚二酸以上的二元羧酸---------------形成高分子的酸酐

（六）、二元羧酸第43页/共118页完成下列反应第44页/共118页1.甲酸甲酸除具有羧酸的特性外，还具有醛的某些性质。如能发生银镜反应；可被高锰酸钾氧化；与浓硫酸在60~80℃条件下共热，可以分解为水和一氧化碳。六．个别化合物第45页/共118页2.乙二酸

乙二酸是二元羧酸中酸性最强的一个，其钙盐溶解度极小，可用于Ca2+的分析和测定。乙二酸还可以和许多金属离子形成配合物，且形成的配合物溶于水，因此能除去铁锈及衣物上的蓝墨水痕迹。乙二酸受热可发生脱羧反应，在浓硫酸存在下加热可同时发生脱羧、脱水反应。乙二酸可以还原高锰酸钾，可用作标定高锰酸钾的基准物质。六．个别化合物第46页/共118页3.丁烯二酸

顺丁烯二酸（有毒）（马来酸或失水苹果酸）

反丁烯二酸（无毒）（延胡索酸或富马酸）六．个别化合物第47页/共118页第二节羧酸衍生物一、分类和命名酰卤AcidHalide酸酐AcidAnhydride酯Ester酰胺Amide类型腈Nitrile羧酸R－C≡N酰基第48页/共118页

羧酸衍生物的命名

酰卤——由相应酸的酰基和卤素组成可作为酰基的卤化物，在酰基后加卤素的名称乙酰氯a-溴丁酰溴苯甲酰氯草酰氯第49页/共118页

二分子不同一元羧酸所得的酐叫混酐

酸酐：

环酐：在二元酸的名称后加酐字

二分子相同一元酸所得的酐叫单酐。命名在酸字后加“酐”字命名时，简单或低级酸在前，复杂或高级酸在后，再加上“酐”字乙酸酐(醋酐)乙丙酐(乙酸丙酸酐)顺丁烯二酸酐(顺酐、马来酸酐)邻苯二甲酸酐(苯酐)丁二酸酐(琥珀酸酐)第50页/共118页

酯：以相应的酸和醇来命名，酸在前，醇在后，再加一个“酯”字二乙酸乙二醇酯草酸单乙酯草酸甲乙酯苯甲酸乙酯HOOC-COOCH2CH3CH3OOC-COOC2H5CH2-OCOCH3CH2-OCOCH3丙二酸二乙酯b-甲基-g-丁内酯

内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置g-戊内酯第51页/共118页

酰胺：命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可(CH3)2CHCNH2OCH3CH2CHCH2CN(CH3)2O2-甲基丙酰胺N,N-二甲基戊酰胺乙酰苯胺N,N-二甲基甲酰胺(DMF)己内酰胺d-己内酰胺第52页/共118页在有机化学中，命名多官能团的化合物时，须选择一个官能团的母体化合物，而把其他官能团作为取代基。选作母体化合物的优先次序如下：＞炔烃＞烯烃＞芳香烃＞烷烃＞硝基化合物≈卤代烃二、物理性质

羧酸衍生物分子中都含有羰基，因此都是有一定极性的化合物。低级的酰卤和酸酐都是有刺激性臭味的无色液体，高级的为白色固体。低级酯为具有水果香味的无色液体，例如乙酸戊酯具有梨的香味，丁酸甲酯有菠萝的香味。十四碳酸以下的甲酯、乙酯均为液体。由于分子间氢键的缔合作用，酰胺中除甲酰胺外，其他氮原子上无烃基取代的酰胺均是固体。1.物态：第53页/共118页2.沸点(bp)：

酰卤、酸酐、酯＜分子量相近的羧酸原因：酰卤、酸酐、酯没有分子间的氢键缔合作用。CH3CO2HCH3CONH2bp(℃)118222

酰胺分子间存在氢键，同时分子极性强，沸点比羧酸高，但氨基上无氢时，分子间氢键消失，沸点降低。

腈极性强，沸点高于酰卤和酯，低于羧酸。第54页/共118页3.溶解度：酰卤和酸酐不溶于水，低级的遇水分解；低级酰胺溶于水随着M↑，溶解度↓

；酯不溶于水。三、结构和性质的关系（P327、P245）L=Cl、Br、I、OR、OCOR、NH2、NHR

酰卤、酸酐、酯和酰胺的结构与羧酸相似，羰基碳以其sp2杂化轨道分别与其它三个原子形成s键，再以p轨道与氧原子p轨道形成p键，成平面构型。以单键与羰基相连的卤素、氧或氮原子的未共用p电子对，则与羰基的键形成p－p共轭。C—L键的键长一般较典型的单键键长有所缩短。羧酸衍生物中的羰基，既能增加其旁a氢原子的酸性，也能接受亲核试剂的进攻。第55页/共118页L：可被亲核试剂取代羰基：可加成至饱和a-H：有弱酸性离去基团(Leavinggroup)

性质分析第56页/共118页(一)a－氢原子的酸性CH3COClCH3COOCOCH3CH3CO2CH3

CH3CON(CH3)2CH3CHOCH3COCH3≈162225≈3017≈20a-H的pKa吸电子能力下降，斥电子能力增强，a－H酸性下降羰基上各类取代基对羰基和a－H的电子效应第57页/共118页(二)羰基的亲核反应

羧酸衍生物的羰基接受亲核试剂的进攻，大多发生加成－消除反应，并可因受酸或碱催化而采取不同的反应历程：酰基上的亲核取代

=亲核加成＋消除

碱催化的反应历程

酸催化的反应历程第58页/共118页

酰基上的亲核取代相对速度（相对反应活性）两方面原因：(i)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第59页/共118页(ii)离去基团的离去能力（与消除步骤步骤有关）共轭较弱（负电荷在电负性小的原子上）共轭较强(羰基性质减弱)

共轭效应的影响：第60页/共118页四、化学性质1、水解（一）、亲核取代反应第61页/共118页

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

酯的水解需H＋或OH－催化，当OH－用量大于化学计量时，反应完全第62页/共118页

酰胺的水解H+orOH－的用量须大于化学计量，要加热(1)酯的酸性水解机理(有两种可能机理）

羧酸衍生物的水解机理（以酯的水解为例）机理(i)第63页/共118页

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)(2)酯的碱性水解（皂化反应）机理

特点：碱过量时，产物为羧酸盐，反应不可逆。第64页/共118页例：

控制反应，可制备酰胺复习：羧酸的制备

腈的水解反应——制备酰胺或羧酸第65页/共118页2、醇(酚)解反应

酰氯的醇解反应优点：反应完全，产率好。

合成上用于制备酯(碱吸收)酯酯酰氯第66页/共118页

酸酐的醇解反应

合成上用于制备酯酯羧酸优点：反应温和，产率好第67页/共118页

酯的醇解反应（酯交换反应）

反应可逆需H＋或R”O¯催化例：不溶于水，不能直接水解聚乙烯醇蒸除第68页/共118页

酰胺的醇解反应合成上意义不大（合成酯类化合物的方法有更好的方法）反应相对不易进行（离去能力:）第69页/共118页3、氨(胺)解反应

酰氯的氨(胺)解

酸酐的氨(胺)解第70页/共118页

酯的氨(胺)解

酰胺的胺解条件：无水、过量胺胺的交换，合成上意义不大第71页/共118页(2)氨基的保护由酰氯和酸酐制备酰胺，增加药物的脂溶性。（优点：反应快，条件温和，产率高）去保护方法

胺解反应合成上的应用第72页/共118页

合成应用举例(1)NBS的制备NBSN-溴代丁二酰亚胺（溴代试剂）丁二酸单酰胺丁二酰亚胺第73页/共118页(2)Gabriel伯胺合成法伯胺邻苯二甲酰亚胺第74页/共118页总结：羧酸衍生物的相互转换（制备方法）第75页/共118页(二)与有机金属化合物的反应

酰卤、酸酐、酯和腈都可与格氏试剂反应生成叔醇。反应能否控制在中间产物——酮？酰氯、酸酐、酯酮叔醇取代

羧酸衍生物与RMgX的反应机理：第76页/共118页

利用酰卤的活泼性进行选择性反应制备酮羰基的活性(亲电性)：实验方法：将R’MgX

滴加到

RCOCl

中,

RCOCl始终保持过量。始终过量第77页/共118页比较

酰氯与格氏试剂的反应

酯与格氏试剂的反应快步骤慢步骤可保留快步骤慢步骤立即反应第78页/共118页

利用酸酐反应中间体低温稳定性制备酮机理低温不易分解第79页/共118页

利用酰胺反应的特殊性制备酮机理有弱酸性第80页/共118页(三)还原反应

酰卤、酸酐、酯一般都较易被还原成伯醇，酰胺较易被还原为胺。

（1）LiAlH4还原反应能否控制在这一步？酰氯，酸酐，酯胺伯醇酰胺

注意：酰胺的还原有特殊性：取代

特点：碳碳双键或三键可不受影响第81页/共118页

用LiAlH(OPri)3还原酰氯至醛只留有一个不活泼的H很慢制备较快可保留第82页/共118页

（2）羧酸衍生物的催化氢化还原（两个典型的例子）Rosenmund还原(i)酰氯选择性还原至醛(ii)酯还原至醇（工业化）使Pd催化剂活性减弱（催化剂中毒）——Rosenmund(罗森孟德)还原

酯的氢解所要求的反应条件较C=C的氢化要高些，故反应过程中

C=C也同时被氢化，但苯环则不受影响。——氢解反应第83页/共118页

（3）酯的金属钠还原——Bouveault－Blanc还原——acyloin缩合（酮醇缩合）伯醇a-羟基酮注意：溶剂的变化第84页/共118页Bouveault－Blanc还原机理第85页/共118页伯胺为什么要加入NH3?

催化还原过程——逐步加氢（经过亚胺中间体）不饱和可加成

腈的还原反应第86页/共118页(四)酯缩合反应

酯中的a－H显弱酸性，在醇钠作用下可与另一分子酯发生类似于羟醛缩合的反应，结果一分子的a－H被另一分子酯的酰基替代，生成b-酮酸酯，称为酯缩合反应或克莱森（Claisen）酯缩合反应。第87页/共118页pKa24.5pKa≈11反应机理：

只有1个a－H原子的酯在乙醇钠作用下，缩合反应需用比醇钠更强的碱催化，因为生成的b－酮酸酯没有a－H原子，不能成盐，即缺乏使平衡向右移动的推动力，需用更强的碱如三苯甲基钠。第88页/共118页

采用均含a－H的酯不同的酯进行酯缩合时，可能有4种产物。若含a－H的酯与无a－H且羰基比较活泼的酯（如苯甲酸酯、甲酸酯、碳酸酯或草酸酯等）进行酯缩合反应时，可得到单一产物。此类交叉酯缩合反应在有机合成中有广泛的用途。有a－H的酯与甲酸酯的缩合，可生成a－甲酰化物，即在酯分子引入醛基；与碳酸酯缩合，可合成取代的丙二酸酯；与苯甲酸酯缩合，可生成苯取代的b－酮酸酯；与草酸酯缩合，可合成a－酮酸。第89页/共118页

酯缩合反应中常用的碱：第90页/共118页

狄克曼(Dieckmann)缩合(分子内缩合)二元酸酯在碱的作用下，可发生分子内或分子间的酯缩合反应；这种分子内的酯缩合反应称为例：——狄克曼(Dieckmann)缩合第91页/共118页

不对称二酯缩合：主产物是热力学较稳定的

分子间酯缩合第92页/共118页

当酮与酯缩合或酮酸酯自身进行缩合时，主要产物为b－二酮。这是由于酮的a－H的酸性强于酯的a－H，所以在碱催化下，酮先生成碳负离子，再与酯羰基发生亲核加成，然后消除乙醇，生成b－二酮。

酮酯缩合2,4-戊二酮（乙酰丙酮）酯（酰基化试剂）酮(引入酯基)碳酸二乙酯1,3-二羰基类化合物b-羰基酯类第93页/共118页

当酯与不对称酮缩合时，酮分子中含氢较多所连烷基较少的a－C容易形成碳负离子，因为烷基较多的α碳上的氢原子酸性较弱，形成的碳负离子也因烷基的+I效应较不稳定。第94页/共118页

思考题：(1)酮与酯的缩合是否也有可逆性？(2)若存在可逆，还可能有什么产物生成？写出机理解释。(3)如果反应有可逆性，如何使反应完全？第95页/共118页

氮原子上连有氢的其他化合物如肼H2NNH2、羟胺H2NOH等，也能与酰胺、酸酐或酯发生引入酰基的反应。羧酸衍生物（除酰卤外）与羟胺反应生成异羟肟酸，异羟肟酸与三氯化铁反应有由红到紫的颜色变化，这一反应常常用来鉴别酸酐、酯和酰胺，称为异羟肟酸铁盐试验。异羟肟酸红—紫（五）、异羟肟酸铁盐试验第96页/共118页(六)酰胺的特性1、酰胺的酸碱性N原子上的未共用电子对与羰基处于p－p共轭体系，使得N原子上的电子云密度↓，从而减弱了它接受质子的能力，因此其碱性：

NH3

＞

RCONH2

酰胺虽具有碱性，但其碱性很弱，除很强的酸如：氯化氢气体外，其他酸很难与之形成稳定的盐，即便与HCl(气体)形成的盐一旦遇水则又水解为酰胺和盐酸。第97页/共118页

由于p－p-共轭效应导致N原子上的电子云密度↓，N─H键必然受到诱导效应的影响，使H原子解离的趋势↑，而表现出一定的酸性，但其酸性也很弱，其酸性大体与醇相当。其氮上的H被Na或K取代生成钠或钾盐

一般可以认为酰胺是中性化合物，它不能使石蕊变色。

酰亚胺化合物由于受2个羰基的影响，N上的H原子的酸性将明显增强；酰亚胺化合物可与强碱作用，生成稳定的盐。第98页/共118页例：pKa7.4

用邻苯二甲酰亚胺的钾盐与卤烷作用，可在氮原子上引进一个烷基，然后水解，可得到纯的脂肪伯胺。此反应称为盖布瑞尔（Gabriel）反应，可用于实验室制备脂肪伯胺。第99页/共118页2、霍夫曼降解反应酰胺与Cl2或Br2在碱溶液中作用，则脱去羰基生成少1个C伯胺的反应。第100页/共118页Hofmann降解反应的反应历程：由酰基氮烯重排为异氰酸酯的过程，称为Hofmann重排。酸性↑氮烯只有6个电子，不稳定，易重排异氰酸酯“胺基甲酸”不稳定Hofmann重排第101页/共118页

脱水反应酰胺在脱水剂P2O5、POCl3、SOCl2等存在下共热或高温加热，则发生分子内脱水，生成腈。第102页/共118页第三节碳酸衍生物

碳酸极不稳定，不能游离存在。碳酸分子中只有1个羟基换成其它基团的碳酸衍生物也不稳定，例如氯甲酸、氨基甲酸、碳酸甲酯等，在一般条件下也不能游离存在。碳酸(不稳定)

碳酸分子中2个羟基都换成其它基团的衍生物是稳定的，它们是有机合成，合成药物的原料。第103页/共118页

一、碳酰氯

碳酰氯是碳酸的二酰氯。最初是由一氧化碳和氯在日光照射下作用而得，故又名光气。光气

光气具有酰氯的一般特性，可发生水解、醇解、氨解的反应，是有机合成的原料，可用来制备许多化合物。第104页/共118页

二、碳酰胺(尿素、脲)

是碳酸的二元酰胺，为蛋白质在哺乳动物体内代谢的最终产物，也是最早由人体排泄物中取得的一个纯有机化合物。1．弱碱性脲具弱碱性，它的水溶液不使石蕊变色。只能和强酸作用生成盐。例如，在脲的水溶液中加入浓硝酸，生成的硝酸脲不溶于浓硝酸中，成白色沉淀析出，也只微溶于水。硝酸脲利用这个性质可以从尿中分离出尿素。脲与草酸作用生成的草酸脲，也是难溶于水的。第105页/共118页2.水解脲与酰胺一样能水解。在酸、碱或酶的存在下，水解反应更为迅速。

与HNO2作用，根据放出氮气可以测定尿素的含量。第106页/共118页3.加热反应把固体脲慢慢加热到135～190℃，则两分子的脲就脱去

1分子氨，生成缩二脲。缩二脲反应：缩二脲的碱性溶液＋硫酸铜溶液，呈现紫红色的显色反应。凡分子中具有2个或2个以上的酰胺键(肽键)的化合物都有此类显色反应。4.酰基化脲和酰氯、酸酐或酯作用，则生成相应的酰脲。例：在乙醇钠的作用下，脲与丙二酸酯缩合，生成环状的丙二酰脲。第107页/共118页

丙二酰脲为无色结晶，熔点245℃，微溶于水。它的分子中含有一个活泼的亚甲基和两个二酰亚氨基，所以存在着烯醇型互变异构。巴比妥酸(pKa=3.98)巴比妥：R=R`=C2H5苯巴比妥：R=C2H5，R`=C6H5

(鲁米那)第108页/共118页5.分子复合物的形成

脲的饱和甲醇溶液与含6个碳原子以上的直链化合物(烃、醇、醛、酸和胺等)混合时，可形成晶形的分子复合物而沉淀出来。但是小于6个碳或具有支链或环状的化合物一般不会形成结晶析出。

脲形成的六角形晶格

当形成的结晶用水处理，或加热到脲熔融时，则晶格被破坏，被关闭在管道内的化合物就能自行分出。这种分子复合物也叫包合化合物或笼状化合物。

三、硫脲和胍

硫脲

——可以看成是脲分子中的氧被硫取代所生成的化合物。为白色菱形晶体，熔点180℃，易溶于水。呈中性。第109页/共118页

硫脲可发生互变异构成为烯醇式的异硫脲，异硫脲的化学性质比较活泼，是硫脲的主要反应形式。硫脲异硫脲例如：

硫脲易生成S—烷基衍生物，也易氧化形成二硫键。脲则主要以酮型存在就不易发生上述反应

。第110页/共118页

胍可看作是脲分子中的氧原子被亚氨基(=NH)取代而生成的化合物，又称亚氨基脲。胍分子中除去一个H后的基团叫胍基；除去一个NH2后的基团叫脒基。

胍胍基

胍脒基

胍是一个有机强碱

(pKa=13.8)，碱性与氢氧化钠相近。它能吸收空气中的二氧化碳生成稳定的碳酸盐。第111页/共118页稳定的胍正离子

胍极易水解，例如在氢氧化钡溶液中加热，即水解生成脲和氨。

根据X-射线对胍盐晶体的研究证明，胍正离子中的3个N对称地分布在碳的周围，三