羧酸及羧酸衍生物

关于羧酸及羧酸衍生物12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第2页,共63页，2024年2月25日，星期天3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第3页,共63页，2024年2月25日，星期天4

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第4页,共63页，2024年2月25日，星期天5第5页,共63页，2024年2月25日，星期天6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第6页,共63页，2024年2月25日，星期天72.1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）第7页,共63页，2024年2月25日，星期天8

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第8页,共63页，2024年2月25日，星期天9(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第9页,共63页，2024年2月25日，星期天102.2

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第10页,共63页，2024年2月25日，星期天112.3形成酸酐

可能机理:乙烯酮衍生物酸酐强除水剂第11页,共63页，2024年2月25日，星期天12

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第12页,共63页，2024年2月25日，星期天132.4生成酰胺

提示：合成上一般通过羧酸衍生物制备酰胺第13页,共63页，2024年2月25日，星期天142.5

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醇第14页,共63页，2024年2月25日，星期天15

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还原第15页,共63页，2024年2月25日，星期天163.

脱羧反应3.1

羧酸的脱羧反应第16页,共63页，2024年2月25日，星期天17

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-羰基酸第17页,共63页，2024年2月25日，星期天18

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）:第18页,共63页，2024年2月25日，星期天194.

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，可进一步反应第19页,共63页，2024年2月25日，星期天20羧酸a

氢的反应机理：a-卤代羧酸第20页,共63页，2024年2月25日，星期天21

第三节羧酸衍生物第21页,共63页，2024年2月25日，星期天22L：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第22页,共63页，2024年2月25日，星期天233.1a

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第23页,共63页，2024年2月25日，星期天24(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)第24页,共63页，2024年2月25日，星期天25

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)第25页,共63页，2024年2月25日，星期天26(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。第26页,共63页，2024年2月25日，星期天27(3)

酰胺的酸性水解机理H+

过量，胺可成盐，反应不可逆。第27页,共63页，2024年2月25日，星期天28(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。第28页,共63页，2024年2月25日，星期天293.1b

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第29页,共63页，2024年2月25日，星期天30

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）第30页,共63页，2024年2月25日，星期天313.1c羧酸衍生物的胺解反应

酰氯的胺(氨)解

酸酐的胺(氨)解第31页,共63页，2024年2月25日，星期天32

酯的胺(氨)解

酰胺的胺解条件：无水、过量胺胺的交换，合成上意义不大第32页,共63页，2024年2月25日，星期天33

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33页,共63页，2024年2月25日，星期天34（2）Gabriel伯胺合成法伯胺邻苯二甲酰亚胺第34页,共63页，2024年2月25日，星期天35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、一般机理及活性第35页,共63页，2024年2月25日，星期天363.2b

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：第36页,共63页，2024年2月25日，星期天373.2c

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第37页,共63页，2024年2月25日，星期天38(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38页,共63页，2024年2月25日，星期天39(iii)

位阻效应的影响（与加成步骤有关）第39页,共63页，2024年2月25日，星期天403.3a

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第40页,共63页，2024年2月25日，星期天41

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41页,共63页，2024年2月25日，星期天42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42页,共63页，2024年2月25日，星期天43

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43页,共63页，2024年2月25日，星期天44

利用酰胺反应的特殊性制备酮机理有弱酸性第44页,共63页，2024年2月25日，星期天453.3b

羧酸衍生物与

R2Cd和R2CuLi

的反应比较：活性强活性较弱不反应第45页,共63页，2024年2月25日，星期天463.4aLiAlH4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第46页,共63页，2024年2月25日，星期天473.4b

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）第47页,共63页，2024年2月25日，星期天483.4c

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：溶剂的变化第48页,共63页，2024年2月25日，星期天49鲍维尔特-布兰克（Bouveault－Blanc）还原机理第49页,共63页，2024年2月25日，星期天50偶姻（acyloin）缩合（还原至酮醇）第50页,共63页，2024年2月25日，星期天51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第51页,共63页，2024年2月25日，星期天52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第52页,共63页，2024年2月25日，星期天53Claisen缩合机理稳定的烯醇负离子第53页,共63页，2024年2月25日，星期天54Claisen缩合举例：乙酰乙酸乙酯第54页,共63页，2024年2月25日，星期天554.2Dieckmann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第55页,共63页，2024年2月25日，星期天564.3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第56页,共63页，202