第13章.羧酸衍生物

环状酸酐醇解得到单酯酸 环状酸酐醇解得到单酯酸 醇解得到 O O + CH3OH O
④ 与格氏试剂反应 O 通式： 通式： R-C-L = OMgX O R C L -MgXL [ R-C-R/ ] R/ OH OMgX R/MgX H2 O / H+ R C R/ R C R/ R/ R/
R/MgX
§10-5 羧酸衍生物
羧酸分子中羧基上的羟基被其它原子或原子团取代后生成 羧酸分子中羧基上的羟基被其它原子或原子团取代后生成 羧基上的羟基被其它原子 的化合物叫羧酸衍生物 的化合物叫羧酸衍生物 (Carboxylic acid derivatives)。 。 O R-C-X 酰卤 Acyl halide O O O R-C-O-C-R R-C-OR/ 酸酐 酯 Acid anhydride Ester O R-C-NH2 酰胺 Amide
酰卤比 活泼与格氏试剂反应比酮 酰卤比酮活泼与格氏试剂反应比酮快，故在温和条件下使 格氏试剂反应比 故在温和条件下使 温和条件 过量的酰卤，可得到较高产率 高产率的 用过量的酰卤，可得到较高产率的酮。 O OMgCl 无水乙醚 CH3 C Cl CH3-C-Cl + CH3(CH2)3MgCl CH2CH2CH2CH3 O + H2 O / H CH3-C-CH2CH2CH2CH3 = =
L- 的离去倾向： 的离去倾向：
Cl
＞
RCOO
＞ RO ＞ NH2
所以羧酸衍生物活性： 所以羧酸衍生物活性： 酰氯 ＞ 酸酐 ＞ 酯 ＞ 酰胺 羧酸衍生物活性
酯的水解反应历程
酰氧断裂 酯水解两种 H2O 断键方式： R C O R' 断键方式： 烷氧断裂 O O R C OH + R'OH
同位素示踪实验证明，不管是 催化剂还是 还是OH- 催化剂， 催化剂， 同位素示踪实验证明，不管是H+ 催化剂还是 示踪实验证明 大多数羧酸酯水解 酰氧键断裂。 羧酸酯水解是 大多数羧酸酯水解是酰氧键断裂。 O18 O 18 CH3-C-O CH3 + H2O CH3-C-OH + CH3O H 酯的碱催化水解按加成－消除历程进行， 历程。 酯的碱催化水解按加成－消除历程进行，即BAC2历程。 碱催化水解按加成 进行 历程
3. 从烯酮制备
O RCH C O
HG
RCH2 C G
G = OH, Cl, OCOR, OR, NH2等
四、羧酸衍生物的化学性质
羧酸衍生物的化学性质很相似，但其活性有差别。 羧酸衍生物的化学性质很相似，但其活性有差别。 很相似 活性有差别
1. 羰基的亲核取代反应
水解：羧酸衍生物水解都生成相应的羧酸 ① 水解：羧酸衍生物水解都生成相应的羧酸 O R-C-Cl O O R-C-O-C-R/ H-OH O R-C-OR/ O R-C-NH2 O 反应猛烈） R-C-OH + HCl （反应猛烈） O O 热水立即反应） R-C-OH + R/-C-OH（热水立即反应） O 碱催化加热） R-C-OH + R/-OH ( 酸、碱催化加热） O R-C-OH + NH3↑ ( 酸、 碱催化且长
1H
NMR： ：

羧酸衍生物
O CH3-C-Y
δ= 2 ~ 3 ppm δ= 3.7 ~ 4.1 ppm
O CH3-C-O-CH2-R O R-C-NH2
δ= 5 ~ 8 ppm
IR： 羰基吸收在 ： 羰基吸收在1630 ～1850 cm-1之间。 之间。
化合物 酰卤 酸酐 酯
C=O 伸缩振动 吸收频率（ 吸收频率（cm-1）
CH3COOCMe3 Me3CCOOEt 0.01 CH3COOEt 1 ClCH2COOEt 296
V相对:
0.002
酯的酸催化水解是酯化反应的逆过程，称为 历程。 酯的酸催化水解是酯化反应的逆过程，称为AAC2历程。 酸催化水解是酯化反应的逆过程 历程
O R C OR' + H+ OH R C OH HOR' OH R C OR' OH R C OH + R'OH O R C OH + H+
叔醇形成的酯水解通常为A 历程 历程。 叔醇形成的酯水解通常为 AL1历程。 水解通常为 O O + O H+ 慢 R-C-OC(CH3)3 R-C-O-C(CH3)3 R-C-OH + (CH3)3C+ 快 快 H (CH3)3C+ + H-OH
快 慢
(CH3)3C-O-H 快 H
+
快
(CH3)3COH + H+
碱性水解，动力学证明是 碱性水解，动力学证明是SN2 反应历程 水解 V = K [RCOOR/ ] [OH- ] 成正比。 碱性水解速率与 [-OH]成正比。 成正比 碱的用量要超过催化量。 碱的用量要超过催化量。 羰基活性越大， 空阻和 羰基活性越大，α-C空阻和酯基空阻越小，反应速率越快。 空阻 酯基空阻越小，反应速率越快。
酯与格氏试剂反应先生成酮，由于格氏试剂对酮的反应比 格氏试剂反应先生成酮 由于格氏试剂对 反应先生成 格氏试剂 反应很难停留 很难停留在 阶段，因此最终产物是叔醇 叔醇。 酯还快，反应很难停留在酮阶段，因此最终产物是叔醇。 CH3COOC2H5 + CH3CH2MgBr
无水乙醚
OMgBr CH3 C OC2H5 CH2CH3 OMgBr CH3 C CH2CH3 CH2CH3
二、 物理性质与光谱性质
低级酰卤和酸酐是具有刺激性气味的液体，高级的为固体。 低级酰卤和酸酐是具有刺激性气味的液体，高级的为固体。 酰卤 是具有刺激性气味 低级酯为具有香味的液体 除甲酰胺外，酰胺均是固体； 为具有香味的液体。 低级酯为具有香味的液体。除甲酰胺外，酰胺均是固体；当酰 胺的氮上有取代基时为液体。 胺的氮上有取代基时为液体。 沸点： 沸点： 酰胺 ＞ 酸酐 ＞ 羧酸 ＞ 酯 ＞ 酰卤
酯的酸性水解和碱性水解比较
相同点 都是经过加成消除机理，都发生酰氧键断裂，增大空阻，对反应不利。 都是经过加成消除机理，都发生酰氧键断裂，增大空阻，对反应不利。 不同点 催化剂用量不同。碱大于1 催化剂用量不同。碱大于 mol，酸只需要催化量。 ，酸只需要催化量。 碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。 碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。 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。 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。 碱性催化： 碱性催化：伯ROH ＞ 仲ROH ＞ 叔ROH 酸性催化： 酸性催化：叔ROH ＞ 伯ROH ＞ 仲ROH
H2O
OH R C OH2 OR'
有吸电子基团虽能活化羧羰基， 酯 中R有吸电子基团虽能活化羧羰基，但会使中间体正离子能量升 有吸电子基团虽能活化羧羰基 为给电子基团亦有两种相反的作用， 高，R为给电子基团亦有两种相反的作用，故影响不出明显。 为给电子基团亦有两种相反的作用 故影响不出明显。 R对速率的影响是：伯 ＞ 仲 ＞ 叔 对速率的影响是： 对速率的影响是 在RCOOR/中， R/对速率的影响是：叔 ＞ 伯 ＞ 仲 对速率的影响是： CH3COOR/在盐酸中，水解的相对速率v的实验数据如下： 在盐酸中，水解的相对速率 的实验数据如下： 的实验数据如下 R/： CH3 C 2 H5 CH(CH3)2 C(CH3)3 （25℃）v： ℃ 1 0.97 0.53 1.15(机理不同 机理不同) 机理不同
酰胺
νN-H：3300～3500（弱） ～ （
δN-H： ~1600 ~1640
｝伯酰胺
三、羧酸衍生物的制备 1. 从羧酸制备
O R C OH O R C A A= Cl, OCOR, OR, NH2等
2. 从羧酸衍生物制备
O R C A O R C B B = OH, OCOR, OR, NH2等
-C2H5OMgBr H2 O / H+
O CH3CH2MgBr CH3-C-CH2CH3 无水乙醚 =
一、羧酸衍生物的命名
酰卤——在酰基后加卤素名称。 在酰基后加卤素名称。 酰卤 在酰基后加卤素名称 酸酐——在酸字后加“酐”字。 酸酐 在 字后加“ 酰胺—— 由酰基和“胺”组成。 酰胺 酰基和 组成。 相应的酸 酯—— 相应的酸和醇加“酯” 字。 根据水解所得的酸命名。 根据水解所得的酸命名。 腈——根据水解所得的酸命名
其它主要吸收峰（ 其它主要吸收峰（ cm-1）
脂肪： 脂肪：1800 ～ 1825 芳香或不饱和： 芳香或不饱和：1750～1785 ～ 1850～1800 ～ 1780～1740 ～
｝双峰
νC-O ： 1045～1300 ～
νC-O ： 1100～1300 ～
脂肪： 脂肪：1735～1750 ～ 芳香或不饱和： 芳香或不饱和：1715～1730 ～ 1630 ～1680
O R C L + Nu
加成
O R C L Nu
消除
O R C Nu + L
L： -Cl 、 -OCOR 、 -OR/ 、 -NH2 ： Nu： HO-（H2O）、 /O -（R/OH）、 3 ： ）、R ）、NH ）、 ）、
加成时，L的-I效应越强，羰基越活泼。 加成时 的 效应越强，羰基越活泼。 效应越强 越活泼 O 吸电子能力： 吸电子能力： -Cl ＞ -O-C-R ＞ -OR ＞ -NH2 稳定(碱性弱 越容易离去 碱性弱)， 离去。 在消除时，离去基团L- 越稳定 碱性弱 ，越容易离去。 消除时 离去基团
O O R-C-O-C-R/ O R-C-OR/
H-OR//
解——生成相应的 生成相应的
反 应 速 度
O R-C-Cl O O R-C-O-C-R/ O R-C-OR/ H-NH2