第十章羧酸衍生物-6-20160301课件

羧酸及其衍生物第十章第九章羧酸及其衍生物(4学时）重点难点羧酸的分类和命名；羧酸和羧酸根的结构；羧酸的酸性及影响因素；羧基的化学反应—羟基的取代反应的历程；α-卤代反应；羧酸与其衍生物的相互转化及反应活性；课本作业2,3,4,6,7,8，9,10,11,14，15,17,19,21,22,23,24，25,26，27,28羧酸课外作业第85页，第12，16题第86页，第17题；第92页，第9，13题；第100页，第11题第一节羧酸分子中含有羧基的物质是羧酸。结构：羧基中的电子效应—p-共轭羰基碳上电子密度增高对亲核试剂的活性降低羟基氧上电子密度降低酸性增强羧酸的系统命名原则脂肪羧酸的命名原则和醛相同，选择有羧基的最长链做主链，编号由羧基的碳原子开始。对于不饱和酸，则取含羧基和不饱和键的最长碳链。命名脂肪二元酸时，选择包含两个羧基的最长碳链，叫做某二酸。芳香羧酸的命名是把芳香环看做取代基。二、物理性质溶解度：在水中溶解度随C数增大而减小沸点：比相当分子量的其他有机物包括醇都高双分子缔合氢键熔点：相邻偶数C羧酸>奇数C羧酸pKa：均显弱酸性RCOOHRCOOH

IR谱：OH伸缩振动——二聚体：2500-3300cm-1(宽而散)；单体：

3550cm-1(气态或非极性溶剂的稀溶液)。

OH面外弯曲振动——925cm-1(较宽)。C=O伸缩振动——脂肪族羧酸：1700-1725cm-1(中等）芳香族羧酸：1680-1700cm-1。

C—O伸缩振动：~1250cm-1(中等)。NMR谱：RCH2COOHR2CHCOOHRCOOH二、羧酸的制法(复习)

1．氧化法⑴烃的氧化

⑵伯醇或醛的氧化

苯乙腈苯乙酸2.腈的水解

RCN

H+ΔRCOOH

※3.由格氏试剂制备H+低温三、化学性质1.酸性2.羧基的反应3.还原反应4.α-H的反应5.脱羧反应1、酸性

*酸度表示法：Ka￪pKa￬

酸性￪

*多数的低级直链羧酸的酸性比碳酸强比盐酸弱，pKa值一般在2.5~5之间，所以生物体内羧酸一般以盐的形式存在。*羧酸与碱的反应：NaHCO3分离羧酸和酚羧酸根具有p—

共轭结构，负电荷分散在O—C—O三个原子上，使负离子稳定；Ka2、羧酸中羟基的取代反应（1）酸酐的生成CCOOOCo230COOHCOOH脱水剂亲核取代反应（2）酰卤的生成用亚硫酰卤制备酰卤是最简便的方法，因为产物除酰卤以外都是气体，容易提纯。二卤亚砜亲核取代反应（3）酯的生成（亲核取代反应）反应机理加成-消除机理酯化反应一般是按照酸的酰氧键断裂进行的。同位素标记实验证实酯化反应是可逆反应，不断移去水，可使反应进行完全酸的催化作用是增加羰基C的亲电性（4）酰胺的生成羧酸铵盐酰胺该反应的产物还可以通过水解得到酰胺，进而转化为羧酸，这实际上是羧酸铵盐失水的逆反应。腈3、还原

羧基是有机物中碳的最高氧化态。只能用氢化锂铝将其直接还原为醇。

+H2/Ni不反应

+Zn/HCl不反应

RCOOH+LiAlH4RCH2OH

*强的还原剂，不能还原C-C双键，但对其他官能团也可还原。4、烃基上的反应（1）α-卤代作用脂肪羧酸中的α-H比其他碳原子上的氢活泼，在一定条件下可被卤素取代。自由基反应该反应还可以用红磷催化，红磷的作用是生成卤化磷，卤化磷与羧酸作用生成酰卤，酰卤的α-H卤代要比羧酸容易的多。2.性质卤代酸具有卤代烃和羧酸的共性，还具有一些特性。①亲核取代③形成内酯②消除反应④Darzen反应２.卤代酸的反应：(1)亲核反应：α-卤代酸易发生亲核取代反应(4)达森反应(Darzen反应)醛，酮在醇钠等强碱作用下与α-卤代酸酯反应生成α,β-环氧酸酯。应用：（得到多一个碳原子的醛）（2）芳香环的取代反应羧基属于间位定位基，芳香羧酸进行苯环上亲电取代反应时，取代基进入羧基的间位。5、二元羧酸的受热反应脱羧反应丙二酸的脱羧反应是所有在羧基的β位有羰基的化合物共有的反应脱水反应生成酐OCH2COOHCH2COOHheatOO+H2OCOOHCH2COOHheatCOOCO+H2O同时脱水、脱羧的反应HOOC(CH2)4COOHheatBa(OH)2O+CO2

+H2O反应机理？？加热脱羧的规律四、羧酸的结构对酸性的影响G的吸电子能力越强，增强酸性能力越强。吸电子基离羧基越近，增强酸性能力越强。吸电子基越多，增强酸性能力越强。吸电子能力：—NO2>—CN>—F>—Cl>—Br>—I>—COOH>—ORG：推电子基Ka￬

酸性￬吸电子基Ka￪

酸性￪1、烷基的影响：烷基是给电子基，使酸性减弱甲酸酸性>其它烷基酸2、卤代烷基的影响：

-氯代酸：氯越多，酸性越强Cl3CCO2HCl2CHCO2HClCH2CO2H、，-氯代酸：>>ClCH2CO2HClCH2CH2CO2HClCH2CH2CH2CO2H-卤代酸：F>Cl>Br>IFCH2CO2HClCH2CO2HBrCH2CO2HICH2CO2H3、苯甲酸酸性>乙酸、丙酸举例给电子基取代的羧酸pKaHCOOH3.75CH3COOH4.76CH3CH2COOH4.87(CH3)2CHCOOH4.86

(CH3)3CCOOH5.05举例

吸电子基取代的羧酸pKa

CH3COOH4.76FCH2COOH2.57BrCH2COOH2.90ICH2COOH3.16ClCH2COOH2.87Cl2CHCOOH1.25

Cl3C-COOH0.66[分析]

取代苯甲酸的酸性与取代基的位置、共轭效应与诱导效应的同时存在和影响有关，还有场效应的影响，情况比较复杂。可大致归纳如下：2、取代基位置对酸性的影响

a邻位取代的苯甲酸,(取代基是吸电子基或给电子基),均使酸性增强。（位阻作用破坏了羧基与苯环的共轭）。c对位取代的苯甲酸(取代基是吸电子基酸性增强，取代基是给电子基酸性减弱)共轭碱分子内形成氢键，降低了共轭碱的碱性，增强了对应的共轭酸的酸性。b

间位取代的苯甲酸(取代基是吸电子基酸性增强，取代基是给电子基酸性减弱)对酸性影响不如邻、对位明显，不显示立体效应，共轭效应受阻，主要是诱导效应，且隔了3个C。主要是共轭效应，诱导效应极弱，隔了4个C。

五、重要代表物甲酸（1）酸性强（2）还原性（3）可以发生亲核加成用途：印染时做酸性还原剂；消毒或防腐剂；橡胶凝结剂。虫咬性皮炎

乙酸羧酸中最重要的一个酸。乙酸是食醋的重要成分，许多微生物可以将不同的有机物转化为乙酸。纯乙酸是无色有刺激臭味的液体，16度以下结成冰状的固体。木材干馏或谷物发酵都能得到乙酸。吃醋据传，这个典故出自唐朝的宫庭里，唐太宗为了笼络人心，要为当朝宰相房玄龄纳妾，大臣之妻出于嫉妒，横加干涉，就是不让。太宗无奈，只得令大臣之妻在喝毒酒和纳小妾之中选择其一。没想到房夫人确有几分刚烈，宁愿一死也不在皇帝面前低头。于是端起那杯“毒酒”一饮而尽。当房夫人含泪喝完后，才发现不是毒酒，而是带有甜酸香味的浓醋。从此便把“嫉妒”和“吃醋”融合起来，“吃醋”便成了嫉妒的比喻语。乙二酸（HOOC—COOH）常以盐的形式存在于植物的细胞壁中，所以俗称草酸。易溶于水，不溶于有机溶剂。草酸是饱和二元羧酸中酸性最强的。草酸有还原性，能还原高锰酸钾。工业上常用做漂白剂。丁二酸（HOOCCH2CH2COOH）俗称琥珀酸。溶于水，微溶于有机溶剂。加热至熔点以上则分子内失水成为环状酸酐。在有机合成中是制备五元杂环化合物及醇酸树脂的原料。在医药上有抗痉挛、祛痰及利尿的作用。丁烯二酸顺丁烯二酸—马来酸，K1大K2小反丁烯二酸—富马酸，第二节、羧酸衍生物

这些都是羧酸分子中的羟基被不同基团取代的产物，统称为羧酸的衍生物酰卤酯酰胺酸酐一、命名酰卤和酰胺的命名都是以它们所含的酰基命名的：酸酐是根据来源的酸命名的。乙酰氯N，N-二甲基异丁酰胺苯氧乙酰氯乙酸丙酸酐邻苯二甲酸酐丁烯二酸酐酯按照形成它的酸和醇，叫做某酸某酯：乙酸异丙酯乙酸乙烯酯异丁酸苯甲酯三、化学性质1、水解物理性质1)水解酸、碱催化。羧酸衍生物水解都生成相应的羧酸酯水解反应，键的断裂发生在酰氧键还是烷氧键？大多数2o和

1o醇的羧酸酯的水解发生酰氧键断裂；

3o醇的羧酸酯的水解发生烷氧键断裂。酸催化：

碱催化：3o醇的羧酸酯水解：SN1机制试写出化合物(A)和(B)用H2O18在酸催化下水解的产物。亲核取代反应历程羧酸衍生物的水解、醇解、氨解以及羧酸中羟基的置换反应历程都是相似的，都属于亲核取代反应，历程可以用下列通式表示：A=OH，X，OR，RCOO，NH2，Nu=X，OR，OH，RCOO，NH32、醇解酯的醇解也叫酯交换，即醇分子中的烷氧基取代酯中的烷氧基(多为甲氧基):

2)醇解

形成酯

酯的醇解（酯交换）3、氨解由以上水解、醇解、氨解可以看出，四种衍生物之间，以及它们的羧酸之间都可以通过一定的试剂相互转化。

3)氨(胺)解亲核取代反应活性顺序>>>*酰卤和酸酐的化学性质十分活泼，主要是由于酰基上碳原子的正电性加强，有利于水、氨、醇等亲核试剂的进攻。*酰卤和酸酐与水、氨、醇反应，结果在这些化合物分子中引入酰基，故被广泛用做酰基化试剂。羧酸及衍生物转换示意图最上面的最不稳定，最下面的最稳定。2）酸酐与格氏试剂的反应3）酯与格氏试剂的反应

1）酰氯与格氏试剂的反应

2.与Grignard试剂作用4）酰胺与格氏试剂反应怎样？3.羧酸衍生物的还原反应1)LiAlH4酰卤、酸酐和酯被还原成伯醇;酰胺和腈被还原成胺。

2)Na-ROH

酯

伯醇(Bouveault-Blanc反应)3)羧酸酯的还原缩合反应产物：a-羟基酮4)Rosenmund(罗森孟德)还原法酰氯醛4.酯的热消除

经过环状过渡态顺式消除(酰氧基与-H同时离去)产物以酸性大、位阻小的-H消除为主。5.Reformatsky,S.(瑞福马斯基)反应

-羟基酸酯

醛或酮、-卤代酸酯、锌，在惰性溶剂中反应。2-甲基-3-苯基-3-羟基丙酸乙酯讨论大学生创新创业高活性催化剂用于农药产业化研究招兵买马男生一名，女生一名4、酯缩合反应（Claisen缩合）

酯的α-H也是很活泼的，在醇钠作用下，能与另一分子酯缩去一分子醇，生成β-酮酸酯。碳负离子亲核取代反应机理CH3COOC2H5NaOC2H5+HCOOC2H5CH2COOC2H5OHC交叉的酯缩合分子内的酯缩合练习：写机理？？

[环化方向]

含两种不同-H时,酸性较大的-H优先被碱夺去。在生物体中长链脂肪酸的生物合成：含偶数碳的长链脂肪酸酮的-H比酯的-H活泼。4)酮酯缩合5、酰胺的酸碱性p-共轭使酰胺几乎没碱性，二酰亚胺甚至可能有酸性。RCONH2N-霍夫曼（Hofmann）降解:酰胺与次卤酸钠的碱溶液作用，脱去羧基生成比原料少一个碳的伯胺的反应4）降解思考：如何由C6H5CN转变成C6H5CH2NH2和C6H5NH2？机理:

贝克曼重排反应

7.Perkin(铂金)反应和Knoevenagel(脑文格)反应

含活泼亚甲基化合物的缩合反应青霉素头孢氨苄

青霉素做为第一种抗生素，它的发现是人类医药史上最重大的发现之一。众所周知它是英国细菌学家亚历山大·弗莱明偶然发现的。人们从小从报刊、科普读物读到了这个传奇故事：1928年9月的一天，弗莱明在一间简陋的实验室里研究一种病菌——葡萄球菌。由于培养皿的盖子没有盖好，从窗口飘落进来一颗青霉孢子落到了培养细菌用的琼脂上。弗莱明惊讶地发现，青霉孢子周围的葡萄球菌消失了。他断定青霉会产生某种对葡萄球菌有害的物质，因此发现了神奇的抗菌药物青霉素。

青霉素做为一种药物，最终是由牛津大学的霍华德·弗洛里实验室开发出来的。1938年，犹太人恩斯特·钱恩逃离纳粹德国到了英国，在弗洛里实验室工作，其课题是研究天然抗菌物质，他读到了弗莱明1929年的论文，立即很感兴趣。他设法提取出了一些相对比较纯的青霉素，想用它在老鼠身上试一试。但是钱恩是个生物化学家，没有资格做动物试验，几次向弗洛里提出试验要求，弗洛里都很冷淡。后来，钱恩趁弗洛里不在，找一个同事帮忙，给两只被细菌感染的老鼠注射了青霉素。两只老鼠都康复。弗洛里获悉实验结果后，才对青霉素发生了兴趣。在他的领导下，