第十章羧酸及羧酸衍生物

第一节羧酸的酸性及化学性质羧酸的结构及化学性质分析H有酸性羰基不饱和,可加成、还原羰基a-H，有弱酸性，可取代OH可被取代羧基可脱去CO2当前第1页\共有59页\编于星期六\8点1羧酸的酸性几种活泼氢的酸性比较羧酸根负离子的共振式与稳定性有两个完全等价的共振式当前第2页\共有59页\编于星期六\8点2

取代基诱导效应对羧酸酸性的影响0.641.262.864.76pKa

应用：利用羧酸的酸性分离和纯化化合物当前第3页\共有59页\编于星期六\8点3当前第4页\共有59页\编于星期六\8点4羰基的反应羧酸衍生物酰卤酸酐酯酰胺取代羟基生成羧酸衍生物羧酸当前第5页\共有59页\编于星期六\8点52.1生成酯（酯化反应）酯化反应特点：反应需要H+催化，无催化剂时反应很慢。反应可逆（加大反应物用量或除去水使酯的产率提高）当前第6页\共有59页\编于星期六\8点6两种可能的酯化反应机理(i)通过酰基上的亲核取代H+先与羧基羰基氧结合（增强了羧基的亲电性）OR'上的氧原子来自于醇提示：逆过程为酯的酸性水解机理当前第7页\共有59页\编于星期六\8点7(ii)通过烷基碳正离子中间体

H+先与醇羟基氧结合羧基羰基氧作为亲核试剂，OR'上的氧原子来自于酸当前第8页\共有59页\编于星期六\8点82.2

形成酰卤酰(基)氯酰(基)溴比较:醇类的卤代

羧酸羟基的卤代与醇类的卤代有相似性当前第9页\共有59页\编于星期六\8点92.3形成酸酐可能机理:乙烯酮衍生物酸酐强除水剂当前第10页\共有59页\编于星期六\8点10分子内二酸的脱水:正常反应:形成环状酸酐异常反应:形成环状酮加热反应即发生当前第11页\共有59页\编于星期六\8点112.4生成酰胺提示：合成上一般通过羧酸衍生物制备酰胺当前第12页\共有59页\编于星期六\8点122.5

羧酸的还原反应用LiAlH4还原羧酸至醇羧基较难被还原强还原剂可还原至伯醇提示：还原机理：经过中间体——醛醛1o醇当前第13页\共有59页\编于星期六\8点13补充内容：能被LiAlH4还原的化合物及其产物类型提示：大多数的基团能被LiAlH4还原当前第14页\共有59页\编于星期六\8点143.脱羧反应3.1羧酸的脱羧反应当前第15页\共有59页\编于星期六\8点15

b-羰基酸和b,g-烯基酸的脱羧机理桥头碳难成平面型实验证据：b-羰基酸当前第16页\共有59页\编于星期六\8点16汉斯狄克(Hunsdiecker)反应适用于制备伯溴代烷反应机理（自由基机理）:当前第17页\共有59页\编于星期六\8点174.羧酸与金属有机试剂的反应与RMgX反应与RLi反应一个制备酮的方法作为亲核试剂作为碱（优先进行）不溶性盐，羰基不活泼难进一步反应溶解性较好，可进一步反应当前第18页\共有59页\编于星期六\8点18羧酸a氢的反应机理：a-卤代羧酸当前第19页\共有59页\编于星期六\8点19第三节羧酸衍生物当前第20页\共有59页\编于星期六\8点20L：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)结构与性质分析一、羧酸衍生物的化学性质当前第21页\共有59页\编于星期六\8点213.1a羧酸衍生物的水解反应3.1羧酸衍生物酰基上的亲核取代反应及相互转化当前第22页\共有59页\编于星期六\8点22(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（以酯和酰胺的水解为例）机理(i)当前第23页\共有59页\编于星期六\8点23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)当前第24页\共有59页\编于星期六\8点24(2)

酯的碱性水解（皂化反应）机理碱过量时，产物为羧酸盐，反应不可逆。当前第25页\共有59页\编于星期六\8点25(3)

酰胺的酸性水解机理H+过量，胺可成盐，反应不可逆。当前第26页\共有59页\编于星期六\8点26(4)酰胺的碱性水解机理慢步骤。离去能力:碱过量，成羧酸盐，反应不可逆。当前第27页\共有59页\编于星期六\8点273.1b羧酸衍生物的醇解反应酰氯的醇解反应优点：反应完全，产率好。（碱吸收）合成上用于制备酯酯酯酰氯当前第28页\共有59页\编于星期六\8点28酰胺的醇解反应反应相对不易进行（离去能力:）合成上意义不大（合成酯类化合物的方法有更好的方法）当前第29页\共有59页\编于星期六\8点293.1c羧酸衍生物的胺解反应酰氯的胺(氨)解酸酐的胺(氨)解当前第30页\共有59页\编于星期六\8点30酯的胺(氨)解酰胺的胺解条件：无水、过量胺胺的交换，合成上意义不大当前第31页\共有59页\编于星期六\8点31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当前第32页\共有59页\编于星期六\8点32（2）Gabriel伯胺合成法伯胺邻苯二甲酰亚胺当前第33页\共有59页\编于星期六\8点33水解反应醇解反应胺解反应反应类型3.2a酰基上的亲核取代的通式3.2羧酸衍生物酰基上的亲核取代通式、一般机理及活性当前第34页\共有59页\编于星期六\8点343.2b酰基上的亲核取代的一般机理酰基上的亲核取代=亲核加成＋消除酸性条件：碱性条件：当前第35页\共有59页\编于星期六\8点353.2c酰基上的亲核取代相对速度（相对反应活性）三方面原因：(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当前第36页\共有59页\编于星期六\8点36(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：当前第37页\共有59页\编于星期六\8点37(iii)位阻效应的影响（与加成步骤有关）当前第38页\共有59页\编于星期六\8点383.3a羧酸衍生物与RMgX的反应机理：反应能否控制在中间产物——酮？酰氯、酸酐、酯酮叔醇取代3.3羧酸衍生物与金属试剂的反应当前第39页\共有59页\编于星期六\8点39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。始终过量当前第40页\共有59页\编于星期六\8点40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当前第41页\共有59页\编于星期六\8点41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当前第42页\共有59页\编于星期六\8点42利用酰胺反应的特殊性制备酮机理有弱酸性当前第43页\共有59页\编于星期六\8点433.3b羧酸衍生物与R2Cd和R2CuLi的反应比较：活性强活性较弱不反应当前第44页\共有59页\编于星期六\8点443.4aLiAlH4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3.4羧酸衍生物的还原反应当前第45页\共有59页\编于星期六\8点453.4b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）当前第46页\共有59页\编于星期六\8点463.4c酯的金属钠还原鲍维尔特-布兰克（Bouveault－Blanc）还原偶姻（acyloin）缩合（酮醇缩合）伯醇a-羟基酮注意：溶剂的变化当前第47页\共有59页\编于星期六\8点47鲍维尔特-布兰克（Bouveault－Blanc）还原机理当前第48页\共有59页\编于星期六\8点48偶姻（acyloin）缩合（还原至酮醇）当前第49页\共有59页\编于星期六\8点49偶姻（acyloin）缩合在合成上的应用举例n产率（％）4~5（6~7元环）50－606~7（8~9元环）30－408~18（10~20元环）60－98当前第50页\共有59页\编于星期六\8点50第四节酯缩合反应在合成中的应用4.1(Claisen)酯缩合反应---酯的酰基化b-羰基酯（1,3-二羰基类化合物）其它常用碱NaH,NaNH2,LDA,Ph3CNa,t-BuOK

（弱亲核性强碱）碱用量对反应的影响催化量：反应可逆大于化学计量：反应完全

为什么？请注意所用碱的结构当前第51页\共有59页\编于星期六\8点51Claisen缩合机理稳定的烯醇负离子当前第52页\共有59页\编于星期六\8点52Claisen缩合举例：乙酰乙酸乙酯当前第53页\共有59页\编于星期六\8点534.2Dieckmann缩合（分子内酯缩合）对称二羧酸酯的Dieckmann缩合碱为催化量时反应可逆当前第54页\共有59页\编于星期六\8点544.3交叉酯缩合（两个不同酯之间的缩合）产物单一有合成意义合成上意义不大当前第55页\共有59页\编于星期六\8点554.4酮的酰基化酯（酰基化试剂）酮2,4-戊二酮（乙酰丙酮）碳酸二乙酯1,3-二羰基类化合物b-羰基酯类当前第56页\共有59页\编于星期六\8点56a-