复旦有机课件13carboxylicacidderivativ

Anhydrides
O
酰氨（胺）
Amides
R C NH2(R)
二、羧酸衍生物的命名 (P.577. 13.1)
酰卤
酸酐
O CH3 C Cl
乙酰氯
Br O C H 3C H 2C H C B r
溴 丁 酰 溴
O
O
CH3 C O C CH3
醋 酐 (乙 酸 酐 )
O Ph C Cl
苯甲酰氯
OO Cl C C Cl
O
O
OH
R'MgX
1. R'MgX
O
O
RCL
R C R'
R C R'
2. H2O
R'MgX H2O
酰氯、酸酐、酯 酮
R'
叔醇
RCCl
RCR'
利用酸酐反 应中间体低 温稳定性制 备酮
机理：
OO
R'MgX
RCOCR
70oC
H2O
O
O
O
RCOCR
R'MgX 70 oC
RCR' OH O
RCOCR
R'
OMgX O
O NK
O
O NR
O
NH2NH2
肼解
O NH
NH + H2N R
O
CH3COCl Ar NH2 or (CH3CO)2O
O Ar NHCCH3
H2O, OH
R
COOH
NH2
O
ห้องสมุดไป่ตู้
R
Cl C OCH2Ph
碱
COOH NHCOOCH2Ph
Boc2O 碱
R
COOH
NHCOOBu-t
H2, Pd HCl
去保护方法
机理：
碱过量，成羧酸 盐，反应不可逆
O
O
O
+ R'OH
OH
RO
R'
RO
H2O
O
R O R O + R'OH
18
+ R'OH
18
O R'
O OR'
R OR'
O H
RO
RO
OH
OH
OR'
O
18
+ R'OH
RO
OH
R' RO
OH R'
RO
H2O
OH R OR'
OH2
OH H RO
OH R'
OH
H
H RO
R C O R " + R ' O H
酯的醇解反应 (酯
交换反应) ○ 反应H 可2C 逆 CH COOCH3 ○ 需 H 或 R”OӨ
n-BuOH
H2C CH COOBun
TsOH
催化
O
例：
CH3O C
O O CCH3
HOCH3 NaOCH3
O CH3O C
+ CH3OH 蒸 除
OH
酰胺的醇解反应
➢ 强有机金属试剂与上述底物均反应 ➢ 弱有机金属试剂与上述底物选择性反应 ➢ 要控制反应到酮的阶段，需在一定条件下应用强有机金属
试剂，如：RMgX；或使用弱有机金属试剂，如：R2CuLi, R2Cd等
与RMgX的反应 由酰氯选择性制备酮： 实验方法：将 R’MgX 滴加到 RCOCl 中, RCOCl 始终保持过量。 过量
O
O
H o r O R ' '
R C N H R '+ R " O H
R C O R "+ R '
反应相对不易进行 (离去能力： NH2Ө < ROӨ) 合成上意义不大，不用于合成酯
• 羧酸衍生物的胺解反应：酰胺的制备 (P.603, 13.13)
O RCX
R 'N H 2 Et3N
X
易反应
O
H2O18 H
思考题：下列酯在酸性条件下用氧标记的水进行水解反应，
应得到何种产物？写出反应机理进行解释。
酰胺的水解
碱性水解
慢步骤。离去能力: RNH ¯ < OH ¯
O R C NHR'
OH
O R C NHR'
OH
O R C O + H2NR'
O R C OH
NHR'
碱过量，成羧酸盐，反应不可逆
总效应 吸电子
电效应 d+++
酸酐 吸电子(较强) 推电子(较弱) 吸电子(较强) d+++
酮 推电子
推电子
d++
酯 吸电子(较强) 推电子(较强) 推电子(较强) d+
✓ 离羧去酸基团的吸电碱子性(较：强) 推电子(较强) 推电子(较强) d+
N酰H胺2Ө
>
ROӨ > RCOOӨ > XӨ
吸电子(较强) 推电子(强)
O
R C NH2
O
R C Cl O
共轭较弱
R C OR'
O
共轭较强
R C NH2 (羰基性质减弱
羧酸衍生物的结构及化学性质分析
O
还原
R
L
○ a-氢的酸性 ()： ○ 酰卤 > 醛 > 酮 > 酸酐 (羧酸) >
酯 (腈) > 酰胺
取代
H
L基团的电效应
亲核取代
氢离去后，化合物的稳定性 (共振式
O RCX
H 2O
O
O
R COCR
H 2O
H or OH
O R C OR'
H 2O H or OH
O R C NH2(R)
H 2O H or OH
HX
O HO C R O
R C OH +
HOR'
易反应
NH3(R)
较易反应
OHӨ过量， 反应完全
H or OHӨ过量，
要加热
酯的水解：加成 －消除机理
碱性水解 (皂化)
§ 13.1 羧酸衍生物的结构、分类和命名 (P.577, 13.1)
一、羧酸及羧酸衍生物的结构和分类
羧酸
Carboxylic acids
O R C OH
羧酸衍生物
Carboxylic Acid Derivatives
O
酯
R C OR'
Esters
O
酰卤
RC X
Acyl Hydrides
酸酐
O
O
Carboxylic Acid R C O C R'
RCOOH
O
O
R COC R
O R C OR'
• 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应 (P.607, 13.14)
O
R'M
RCL
O R C R'
O H
R'M
R C R'
酰 氯 、 酸 酐 、 酯
酮
• 羰基碳的反应活性：
R'
叔 醇
O
OO
O
O
R C C l R C O C R
R C R ' R C O R '
由羧酸制备羧酸衍生物的方法 (自己总结) • 羰基的亲核取代反应——水解、醇解、胺解 • 与Grignard试剂的反应——制备醛、酮 • 还原反应 • a-氢的性质：酰卤的a-卤代、Reformatsky反应、
Perkin反应、Claisen缩合、交叉缩合、 Dieckmann 缩合 1. 腈及其制备方法、化学性质
O
S
CH2O C CH3
合成上用于制备酯 (优点：
R'OH
O
反应温和，产率好)
RCOCR RCOR' +RCOH O O
C2H5OH
COOEt
C2H5OH COOH H or OH 二酸单酯
COOEt
COOEt
二酸二酯
思考题：完成下列合成：
O O O
O
Br EtO
O
O
H o rO R ' '
RC O R ' + R " O H
稳定性的比较)
O
亲 核 加 成
RL
N u
O
R
L
N u
消 除
O
+L
R N u
羰基的亲核取代：加成－消除机理 ()
○ 易受亲核试剂进攻的底物，易反应 ○ 离去基团易离去的底物，易反应
亲核取代的速度 (反应活性)：
✓ L基团的电效应对羰基碳正电性的影响
底物 酰氯
诱导效应 吸电子(强)
共轭效应 推电子(弱)
推电子(强)
d+
羧酸衍生物的共 性：酰基上的亲 核取代 (P.594) 反应类型： 水解反应 醇解反应 胺解反应
O
O
Nu
RCL RCNu+LorHL
or HNu
O RCL
H2O H or OH
R 'O H H or OR'
R 'N H 2
O R C OH
O R C OR'
O R C NHR'
1.羧酸衍生物的水解反应 (P.595, 13.11)
合成应用(III)：氨 基的保护
总结：羧酸 衍生物的相 互转换 (制 备方法)
O
SOCl 2 O
H2
R C Cl
O R C OH
P2O5 H2O
R'NH
H2
,
2 +
O, H
-
or OH
R'OH, H +
H
2
O,
H
+
or
OH
-
R' NH 2
O
R'OH
R C NHR'
R'NH2
R'NH
2
R'OH
R'OH
运营计划简约通用模板
前次课总结
羧酸的性质
羧羟基的取代——羧酸衍生物的制备
酯化反应及机理
羧酸与烷基锂的反应
羧酸的还原
羧酸a-氢的反应——a-卤代、 a-烷基化
脱羧反应、Hunsdiecker 反应
取代羧酸的性质
生物体内的反应 (了解)
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第十三章 羧酸衍生物
主要学习内容： • 羧酸衍生物的分类 • 制备方法
OH
O
NH
Br2
N aO H
O
O
O
丁二酸单酰胺
丁二酰亚胺
O
O
N Na
N Br
O
O
N溴 代 丁 二 酰 亚 胺
N -brom osuccinim ide
NBS
合成应用(II)： Gabriel伯胺合成 法 (P.646, 14.7)
伯胺
O O
O
RX
O
NH3
KOH
NH
or K2CO3
O
邻苯二甲酰亚胺
Phthalimide
O
H RO
OH R OHR'
OH
OH H O
H
H
RO
RO
酸性水解 (I)
酸性水解 (II)
能够形成稳定碳 正离子的，如叔 烷基基团，按上 述机理进行。
OH
R'
R
O
OH
R'
R
O
OH
R'
R
O
OH
R'
R
O
OH
+
R
O
H
R'
H2O
H H
R' O
H
R' OH
OH
R
OH
OH
R
OH
O
H
R
OH
O
R
OR'
R' = 1o Alkyl
草酰氯
O C l C O C H 2P h
氯甲酸苄酯
O
O
CH3 C O C
C H 2C H 3
乙 丙 酐 (乙 酸 丙 酸 酐 )
OOO
顺丁烯二酸酐
酯
酰 胺
O
H 3C
P h C O C 2H 5
O
O
苯 甲 酸 乙 酯 甲 基 丁 内 酯
C 2H 5O
O
O
C CH2 C
O C 2H 5
丙二酸二乙酯
O
R COCR
O R C OR''
R 'N H 2 Et3N
R 'N H 2
O OCR O
较易反应
R C NHR' +
H O R ''
无水、过量胺
O R C NH2(R'')
R 'N H 2 H,
N H 3(R '')
胺的交换，合成上意义不大
合成应用(I)： NBS的制备
O
NH3
O
O
NH2 300 oC
O
H
R C NHR'
R C NHR' H2O
R C NHR' H2O
OH
RC HO
NHR' H
OH
NH2R'
R C OH
O
R C OH +
NH3R'
酸性水解
H 过量，胺可成盐
O R C Cl
R'OH Et3Nor吡啶
O R C OR'
+ HCl
Et3NHCl or
N H Cl
羧酸衍生物的醇解反应：酯的制备 (P.600, 13.12)
O
1.334 Å
O
1.376 Å
13.2 羧酸衍生物 的化学性质
H3C
Cl
H3C Cl
1.784 Å
H
OCH3
H3C OH
1.430 Å
H
NH2
H3C NH2
1.474 Å
羧酸衍生物的结构
比较 (P.586, 13.4)
O
诱导效应 电负性：
Cl > O > N
R C Cl O
共轭效应
R C OR'
O
O
H 3C C C H 2 C O C 2H 5
乙O 酰 乙 酸 乙 酯
O
CH3
CH3 C NH2
CH3 C N
CH3
乙酰胺
N , N -二 甲 基 乙 酰 胺
O CH3 C
NHPh
乙酰苯胺
O NH
O CH3
H CN CH3
N , N -二 甲 基 甲 酰 胺 (D M F )
己内酰胺
O
1.789 Å
酰氯的醇解反应
O
O
OO O
O
SOCl2 R'OH
PCl3 tBuOH
RCOH RCCl Et3Nor吡啶RCOR' H3CCOH H3CCCl Et3Nor吡啶H3CCOBut