不饱和羧酸和取代羧酸

一.不饱和羧酸二.卤代酸三.醇酸四.酚酸五.羰基酸六.β–酮酸酯七.乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法八.碳酸衍生物第十六章

不饱和羧酸和取代羧酸(UnsaturatedcarboxylicacidandSubstitutedcarboxylicacid)当前第1页\共有78页\编于星期二\22点一.不饱和羧酸(Unsaturatedcarboxylicacid)定义：羧酸分子中含有不饱和键（双键、叁键）的羧酸。不饱和羧酸烯酸炔酸烯酸：(E)–3–苯基丙烯酸（肉桂酸）(Z)–3–苯基丙烯酸（异肉桂酸）当前第2页\共有78页\编于星期二\22点(Z)－9－十八碳烯酸（油酸）(E)－9－十八碳烯酸（反油酸）当前第3页\共有78页\编于星期二\22点分类：α,β–不饱和羧酸β,γ–不饱和羧酸当前第4页\共有78页\编于星期二\22点1.α,β–不饱和羧酸的结构π－π共轭生成热单位：kJ•mol－1385.6±2.6387.7±3.8390.2±2.9394.8±2.9394.4±3.8p－π共轭当前第5页\共有78页\编于星期二\22点交叉共轭Crossconjugatedsystem当前第6页\共有78页\编于星期二\22点2.α,β–不饱和羧酸的制备1).腈的水解当前第7页\共有78页\编于星期二\22点2).格利雅试剂法3).α–羟基酸脱水当前第8页\共有78页\编于星期二\22点4).佩金（Perkin）反应指芳香醛和酸酐在相应羧酸钠（或钾）盐存在下发生的类似于羟醛缩合的反应，最终得到α,β–不饱和羧酸。+肉桂酸当前第9页\共有78页\编于星期二\22点+α–甲基肉桂酸5).诺文葛耳（Knoevenagel）反应指具有活泼亚甲基的化合物，在碱性试剂存在下和醛发生的加成－消去反应。当前第10页\共有78页\编于星期二\22点、（可为等）例：含有活泼亚甲基的化合物：醛：脂肪醛，芳香醛，甚至酮也可以。碱：弱碱（）溶剂：苯或甲苯当前第11页\共有78页\编于星期二\22点例：+++例：例：当前第12页\共有78页\编于星期二\22点例：+3.α,β–不饱和羧酸的反应1).共轭加成+当前第13页\共有78页\编于星期二\22点H2OHCN++++HX当前第14页\共有78页\编于星期二\22点2).D–A反应+1,3－丁二烯丙烯酸甲酯3－环己烯甲酸甲酯练习:以环戊二烯和4C以下有机物为原料合成：当前第15页\共有78页\编于星期二\22点+解:练习:用不超过3C的有机化合物及必要的试剂合成：当前第16页\共有78页\编于星期二\22点解：当前第17页\共有78页\编于星期二\22点二.卤代酸(halogenatedcarboxylicacid)定义:羧酸碳链上的氢被卤素原子取代得到的取代酸。α,β–二溴丁酸2，3–二溴丁酸ω–溴戊酸5–溴戊酸性质比较特殊。当前第18页\共有78页\编于星期二\22点1.卤代酸的制法1).α–卤代酸当前第19页\共有78页\编于星期二\22点2).β–卤代酸+HX3).γ,δ等卤代酸用二元羧酸的单酯发生汉斯狄克反应当前第20页\共有78页\编于星期二\22点2.卤代酸的反应1).与碱反应α－卤代酸β－卤代酸有-H，在碱作用下，生成,β-不饱和酸。当前第21页\共有78页\编于星期二\22点γ–卤代酸δ–卤代酸4–烷基–4–丁内酯5–烷基–5–戊内酯当前第22页\共有78页\编于星期二\22点ε–溴代己酸ε–羟基己酸ω–卤代酸（碳数在9以上）在极稀的溶液中进行85%大环内酯当前第23页\共有78页\编于星期二\22点2).达让(Darzer)反应指α－卤代酸酯在醇钠或氨基钠作用下与醛酮发生的羟醛缩合反应，产物为αβ－环氧酸酯。+α－氯代酸酯α,β－环氧酸酯当前第24页\共有78页\编于星期二\22点机理：α,β-环氧酸酯当前第25页\共有78页\编于星期二\22点在合成上的应用：+当前第26页\共有78页\编于星期二\22点结论：利用达让反应可以合成较醛酮多几个碳原子的醛或酮。例：++总之：当前第27页\共有78页\编于星期二\22点练习：由合成解：+当前第28页\共有78页\编于星期二\22点练习：练习：以苯为原料通过Darzer反应合成1.2.当前第29页\共有78页\编于星期二\22点三.醇酸（hydroxy–acid）定义:羟基连在饱和碳原子上的羧酸。乳酸苹果酸酒石酸柠檬酸很多醇酸作为生化过程的中间产物存在于天然产物中，例：肌肉中：L-(+)-乳酸，葡萄糖发酵得R-(+)-酒石酸，蔗糖发酵得D-(–)-乳酸。当前第30页\共有78页\编于星期二\22点1.醇酸的制备1).α–卤代酸水解制备α–醇酸+**S-2-溴丙酸R-乳酸例：S-乳酸S-2-溴丙酸例：当前第31页\共有78页\编于星期二\22点2).α–羟基腈水解制备α–

醇酸3).瑞佛尔马斯基(Reformatsky)反应(用于制备β–醇酸及其衍生物)指α–溴代酸酯与醛或酮在惰性溶剂中和锌粉反应，产物水解得β–醇酸酯的反应。+当前第32页\共有78页\编于星期二\22点机理：+乙醚+注：①制备β–醇酸酯时，金属只能用Zn不能用Mg。α–卤代酸酯通常用α–溴代酸酯。②醛酮结构不受限制。当前第33页\共有78页\编于星期二\22点练习：+1.③可制备β–醇酸酯，β–醇酸，α,β–不饱和羧酸。+2.答案：1.2.当前第34页\共有78页\编于星期二\22点比较新的制备β–醇酸酯，β–醇酸的方法：+二异丙基氨锂（LDA）酯烯醇盐烯醇盐酮3–羟基–3–甲基丁酸乙酯当前第35页\共有78页\编于星期二\22点例：制备β–醇酸还可用如下方法：例：例：当前第36页\共有78页\编于星期二\22点4).内酯水解制备醇酸2–甲基环己酮6–羟基庚酸练习：由合成当前第37页\共有78页\编于星期二\22点解：当前第38页\共有78页\编于星期二\22点练习：完成下列转化解：当前第39页\共有78页\编于星期二\22点2.醇酸的反应羟基和羧基是可以相互反应的基团，所以可以发生分子内、分子间的反应。1).脱水随羟基和羧基相距位置不同，得不同脱水产物。α–醇酸失水生成交酯：例：α–羟基丙酸丙交酯H+当前第40页\共有78页\编于星期二\22点β–羟基丁酸γ–羟基丁酸β–醇酸失水生成α,β–不饱和羧酸：γ–醇酸与δ–醇酸在中性或酸性条件下形成内酯，在碱性条件下可开环形成羟基羧酸盐，酸化后又成内酯：1,4–丁内酯麻醉剂当前第41页\共有78页\编于星期二\22点ω–羟基酸(C>9)在极稀溶液内，可形成大环内酯。在内酯中，五元环张力最小，最稳定。内酯中除五元环内酯外，其它内酯在碱催化下，均可开环聚合。例：丙交酯聚丙交酯聚丙交酯可抽丝作为外科手术缝线，在体内可自动溶化不需拆除。因为这种聚合物在体内缓缓分解为乳酸，对人体无害。当前第42页\共有78页\编于星期二\22点2).聚合反应+3).氧化反应4).分解反应浓++稀+当前第43页\共有78页\编于星期二\22点练习：写出下列反应的主要产物：当前第44页\共有78页\编于星期二\22点练习：从指定原料及必要的试剂合成下列化合物：1.从合成2.从合成解：当前第45页\共有78页\编于星期二\22点四.酚酸(Phenolicacids)定义：羟基连在芳环上的羟基酸。1.水杨酸工业制法：加压科尔伯—施密特反应：加压当前第46页\共有78页\编于星期二\22点性质：无色晶体，熔点159℃，微溶于水，能随水蒸气一同挥发，与Fe3+显紫色，酸性较强。+Pka=2.96反应：+当前第47页\共有78页\编于星期二\22点++乙酰水杨酸（阿斯匹灵）+水杨酸甲酯当前第48页\共有78页\编于星期二\22点2.常见一些酚酸及其衍生物的用途水杨酸是合成药物、染料、香料的原料，有杀菌作用，在医药上外用为防腐剂和杀菌剂，多用于治疗某些皮肤病，等。乙酰水杨酸（阿斯匹灵）有退热、镇痛和抗风湿痛的作用，而且对胃的刺激作用小，常用于治疗发烧、头痛、关节痛、活动性风湿病等。水杨酸甲酯在医药上外用为局部镇痛剂或抗风湿药物。当前第49页\共有78页\编于星期二\22点对羟基苯甲酸是一种优良的防腐剂，商品名叫尼泊金（Nipagin）。有拟制细菌、真菌和酶的作用，毒性较苯甲酸或水杨酸及其衍生物小。因此广泛用于食品，特别是各种药物制剂的防腐剂。没食子酸（又叫五倍子酸），是自然界分布很广的一种有机酸。以游离态存在于茶叶等植物中。很容易被氧化，有强还原性，能从银盐溶液中把银沉淀出来，因此在照相中用作显影剂。它的水溶液遇FeCl3显兰色，所以也是制墨水的原料。+没食子酚当前第50页\共有78页\编于星期二\22点五.羰基酸(Carbonylacids)碳链上有羰基的羧酸。羰基酸包括醛酸酮酸酮酸：醛酸：乙酰乙酸甲酰乙酸乙醛酸丙酮酸当前第51页\共有78页\编于星期二\22点α–酮酸的特性反应：++β–酮酸、γ–酮酸及其它醛酸、酮酸（自学）当前第52页\共有78页\编于星期二\22点六.β–酮酸酯(β–Ketoesters)含有活性亚甲基，在碱性试剂存在下可以发生烃化和酰化反应。1.β–酮酸酯的制备1).克莱森（Claisen）缩合在醇钠等碱性试剂存在下，两分子酯之间缩合生成β–酮酸酯的反应。+当前第53页\共有78页\编于星期二\22点机理：+++Pka=26Pka=16Pka=11++Pka=11Pka=16乙酰乙酸乙酯当前第54页\共有78页\编于星期二\22点注：具有两个α－氢的酯用醇钠处理，一般都可顺利地发生酯缩合反应。若两种酯的α－氢不同，缩合后得到一个混合物，没有制备价值。但用一个有α－氢的酯和一个没有α－氢的酯缩合得到一种酯，有制备价值。2).交叉克莱森（Claisen）缩合只有一个α-H，必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。当前第55页\共有78页\编于星期二\22点常用的无α－氢的酯：++当前第56页\共有78页\编于星期二\22点3).迪克曼缩合当前第57页\共有78页\编于星期二\22点迪克曼缩合用来制备五元环，六元环的酮。4).酮与酯的缩合具有α－H的酮和没有α－H的酯缩合，得到β－酮酸酯。+当前第58页\共有78页\编于星期二\22点练习：写出下列反应的主要产物：或当前第59页\共有78页\编于星期二\22点当前第60页\共有78页\编于星期二\22点++酯缩合反应是可逆的，逆反应机理如下：当前第61页\共有78页\编于星期二\22点例：解释下列反应机理解：当前第62页\共有78页\编于星期二\22点2.β酮酸酯的性质1).酮式—烯醇式平衡以乙酰乙酸乙酯为例：等具有酮的性质当前第63页\共有78页\编于星期二\22点等具有醇、烯的性质说明有两种结构：实验证明乙酰乙酸乙酯的结构是两种形式的混合物:92.5%7.5%上述现象叫互变异构现象，即一个化合物的两种异构体可以相互转变共存在一个平衡体系中的现象。①氢键②P－π共轭当前第64页\共有78页\编于星期二\22点乙酰乙酸乙酯的酮式与烯醇式是互变异构体。互变异构属于官能团异构。一些化合物的酮式、烯醇式含量：烯醇式含量：1.510-47.710-37.52424%当前第65页\共有78页\编于星期二\22点2).β–酮酸酯的水解稀碱中成酮水解：机理：+当前第66页\共有78页\编于星期二\22点浓碱中成酸水解：碱的浓度大，除可进攻酯羰基外，还可进攻酮羰基。+机理：+当前第67页\共有78页\编于星期二\22点七.乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法(MethodsofAcetoaceticEsterSynthesisandMalonicEsterSynthesis)1.乙酰乙酸乙酯合成法当前第68页\共有78页\编于星期二\22点过程：上述是乙酰乙