第十五章羧酸衍生物教学教案

第十五章羧酸衍生物本章目录第一节结构和命名第二节物理性质及波谱性质第三节羧酸衍生物的取代反应及相互转化第四节亲核取代反应机理和反应活性第五节与金属试剂的反应第六节还原反应第七节酯的热消去反应

第一节结构和命名离去基团氧的碱性

-H的活性羰基的活性结构与反应性：1.酰卤（-ylhalide取代酸中的-icacid）2-溴丁酰溴4-(氯甲酰)苯甲酸命名在命名时可作为酰基的卤化物，在酰基后加卤素的名称即可。酯可看作将羧酸的羧基氢原子被烃基取代的产物。命名时把羧酸名称放在前面，烃基的名称放在后面，再加一个酯字。内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置。3.酯（去掉-icacid，换成ate，并在前面加上烃基名称）

-氯丙酸苯酯-甲基-γ-丁内酯(3-甲基-4-丁内酯)

VitaminC4.酰胺（amide）

N,3-二甲基戊酰胺N,N-二甲基甲酰胺

(DMF)

4-乙酰氨基-1-

萘甲酸

氮原子上有取代基,在取代基名称前加N标出。

γ-内酰胺青霉素(penicillin)命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可:5.腈（alkanenitrile）CH3CNCH3(CH2)CNBr(CH2)5CN

乙腈etanenitrile

丁腈butanenitrile6-溴己腈6-bromohexanenitrile腈命名时要把CN中的碳原子计算在内，并从此碳原子开始编号；氰基作为取代基时，氰基碳原子不计在内3-甲基戊腈2-氰基丁酸己二腈第二节

物理性质及波谱性质1.酰卤具刺激气味的液体低于相应酸 2.酸酐具刺激气味的液体低于相应酸3.酯 具愉快气味的液体低于相应酸4.酰胺除甲酰胺外为固体

高于相应酸性状 沸点 溶解性均能溶于苯,乙醚,丙酮等有机溶剂，≤6C的酰胺能溶于水(可与水形成氢键)酰卤和酯不存在氢键，沸点比相应的酸低很多，酰胺的沸点较酸还高，一般为固体，酰胺上的氢被烃基取代后沸点降低。

酰胺由于分子间可以通过氨基上的H原子形成氢键而缔合，故沸点很高，一般多为固体；氨基上的H被烃基取代时，由于缔合程度减少，沸点降低；2个H都被取代时,失去缔合作用,沸点降低很多，一般为液体。59 73 73Mmp(℃)pb(℃)82.3 28 -61221.2 204 165对下述化合物的熔、沸点现象加以分析.酰氯的羰基吸收峰由于诱导效应移向高波数，在1800cm-1左右。二、波谱性质（IR，1HNMR）酸酐中有两个羰基吸收峰，分别在1740~1780cm-1和1800~1850cm-1左右。酯的羰基吸收峰与醛相似，在1735cm-1左右。酰胺的羰基吸收峰由于共轭效应移向低波数，在1680~1630cm-1左右。羧酸衍生物中α质子共振吸收受吸电子基团影响向低场移动,δ2~3ppm.酰胺:1HNMRδ5~8ppm,峰形宽而平1)水解

酸、碱催化——生成相应的羧酸。第三节羧酸衍生物的取代反应及相互转化

一、羧酸衍生物的亲核取代反应（较强烈条件下反应缓慢）2)醇解

酯的醇解（酯交换）

酸酐醇解（生成酯）

酰氯醇解（生成酯）用于制备高级醇的酯*酯交换反应：（1）酯交换用酸（HCl,H2SO4,对甲苯磺酸）和碱RONa）等催化均可。（2）3oROH的酯交换比较困难（因空阻太大）。（3）常应用于一个低沸点醇的酯转化为高沸点醇的酯，反应过程中将低沸点醇不断蒸出，可移动平衡。酸催化为主催化剂

酰胺醇解（生成酯，较困难）酸催化催化剂

腈醇解（生成酯）-H活性：酰卤>醛>酮>酯>腈>酰胺>羧酸负离子完成转化：(1)反应只能碱催化，不能酸催化。(2)溶于水的酰卤可用NaOH水溶液催化，不溶于水的酰卤须用有机碱催化。(3)3o胺不能发生酰基化反应。3)氨(胺)解

酰氯胺解（生成酰胺）

酸酐胺解（生成酰亚胺）酯的氨解反应较为缓慢(1)羧酸铵盐的失水(2)腈的水解酰胺的其它制备方法：35%HCl40o~50oC二、羧酸衍生物的相互转化第四节亲核取代反应机理和反应活性一、亲核取代反应机理（加成—消除，总结果：亲核取代）如酯的碱催化水解：碱性催化的反应机制为：酸催化的反应机制为：这是一个可逆反应，要使反应向右方进行，其条件是：（1）羰基的活性（2）离去基团的活性W->Nu-（3）改变影响平衡移动的其它因素。如酯的酸催化水解：酯水解反应，键的断裂发生在酰氧键还是烷氧键？大多数1o和

2o

醇的羧酸酯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。酰氯和酸酐可不用酸碱催化，加成消除机理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。1.

的活泼性二、羰基的亲核取代反应活性酰卤>醛>酮>酯>腈>酰胺>羧酸负离子羧酸衍生物-H的活性与羰基的吸电子能力有关电荷转移使羰基氧具有一定的碱性,易接受质子。质子化发生在羰基氧上。2.羰基氧的碱性

酯或酰胺酸催化时，H+加到羰基氧上还是加到烷氧基氧上或氨基氮上？

羰基与烷氧基不发生p-

共轭，质子化发生在哪个原子上？SP2杂化氧对外层电子的作用力比SP3杂化氧大，碱性相对较弱。1)与羰基相连基团的吸电子能力：羰基活性

2)与羰基相连基团的空间体积：位阻效应

3)与羰基相连基团Y的离去能力：3.影响反应活性的因素

CH3COOCMe3Me3CCOOEtCH3COOEtClCH2COOEtV相对

0.0020.011296如酯的碱性水解：

羰基活性越大，

-C空阻越小，酯基空阻越小，形成的四面体中间体能量越低（能分散负电荷的取代基对反应是有利的）反应速率越快。补充：酯的酸性水解和碱性水解的异同点：不同点1催化剂用量不同。碱大于1mol，酸只需要催化量。2碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。3吸电子取代剂对碱性催化有利，对酸性催化没有明显的影响。4碱性催化：1oROH>2oROH>3oROH

酸性催化：3oROH>1oROH>2oROH相同点1都是经过加成消除机理进行的，增大空阻，对反应不利。2都发生酰氧键断裂

-H的活性减小（

-H的pka

值增大）羰基的活性减小（取决于综合电子效应）W的离去能力减小（离去基团的稳定性减小）第五节与金属试剂的反应一、酰氯合成醇和酮的重要方法酰氯过量且低温下可以停留在酮阶段91%反应活性不如格氏试剂活泼的R2CuLi，R2Cd等与酰氯迅速反应，产物为酮。88%二、酯C2H5OHSOCl2[(CH3)2CHCH2CH2]2Cd无水乙醚酯的羰基活性比酮差，反应难以停留在酮阶段，生成含有两个相同烃基的叔醇有机镁与羧酸衍生物（酰卤、酸酐、酯、酰胺）作用生成醇或酮，在合成中用得较多的是酰卤和酯。与甲酸酯作用生成2个相同取代基的仲醇与其它酯作用生成有2个相同取代基的叔醇三、腈与碳酸酯作用生成3个相同取代基的叔醇：P519问题15-6R1MgXR1LiR12CuLiR2CdRCOOHRCOOMgRR’C=ORCOXRR12C-OHRR’C=ORR’C=ORR’C=ORR’C=ORR’C=ORR12C-OH(RCO)2O*1RCHO1oROH2oROH3oROHR2C=ORCOOR”RCNRCONH2*2同左同左（慢）同左（慢）同左同左（慢）同左（慢）2oROH3oROH同左同左羰基化合物与有机金属化合物的反应归纳第六节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3)二异丁基氢化铝

酯醛，氰醛

氰还原成醛的过程中都经过亚胺中间体。Stephen还原：

（1）SnCl2/HCl；（2）H2OH.Stephen,J.Am.Chem,Soc.127,1874(1925)

3)羧酸酯的还原缩合反应（偶姻缩合）产物：a-羟基酮例：4)Rosenmund(罗森孟)还原法酰氯醛三叔丁氧基氢化铝锂也能将酰氯还原成醛P520第七节酯的热消去反应

经过环状过渡态顺式消除(酰氧基与

-H同时离去)，协同反应例：以为起始原料，制备和CH3COCl-H+500oCH+重排+CH3COOH环外双键环内双键产物以酸性大、位阻小的

-H消除为主。例：以CH3CH2CH2CH2OH为原料合成CH3CH2CH=CH2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH=CHCH3CH3CH2CH=CH2HOAcCH3COOCH2CH2CH2CH3500oC~100%末端烯烃H+(1)间乙氧基苯甲酰氯

(2)环戊基甲酰胺(3)丙酸乙酯(4)对苯二甲酸二甲酯(5)苯甲酸酐(6)4-甲基-5-戊内酯1.命名下列各化合物或写出其结构式羧酸衍生物课堂习题(7)NBSN-