第十五羧酸衍生物演示文稿

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)
(氢键及偶极作用)
乙腈、DMF、N,N-二甲基乙酰胺可与水混溶——
非质子极性溶剂
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三、羧酸衍生物的化学性质
结构相似:酰基都连着一个能被其他基团取代的负 性原子或基团，因而具有相似的化学性质。
O RC C Z
➢ 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，可使平衡移动。
b.p: 80.5℃ 低沸点酯
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b.p: 145℃ 高沸点酯
b.p: 64.7℃ 易蒸出
腈的醇解
酸催化
O
CH3C N + R'OH
CH3C-OR' + +NH4
机制： RC N H+ RC N+H
OO
RCOCR
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O RCNH2
RCN
O RCOR'
O RCOR"
（二） 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。（NaBH4只能还原酰卤）
NaBH4
LiAlH4
醛 、酮 酰卤
醛、 酮 羧酸 羧酸衍生物
催化加氢 烯、炔 醛、 酮
羧酸衍生物
+NH2 H+~ RC-OR' H2O
RC+ =NH
NH2 R C OR'
NH R'OH RC-O+ R'
H +NH3 H+~ R C OR'
+OH RCOR' + NH3
-H+
O RCOR'
O+ H2
OH
亚胺酯的盐，无水条件下
能得到。如与过量的醇反 应可得到原酸酯RC (OR’)3
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酰卤、酸酐 可在较低温度下缓慢反应生成酰胺；
酯 酯的氨解一般只需加热而不必用催化剂；
酰胺 酰胺的氨解可逆；需亲核性更强且过量的胺。
3o胺不能发生氨解反应
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4. 与羧酸反应
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脱水剂
酰卤、酸酐的水解、醇解、氨解、酸解可看成是水
、醇、氨(胺)、羧酸分子中的一个氢(醇必须是羟基上的 氢，胺必须是氮上的氢)被酰基取代。实际上是在水、醇 、氨(胺)、酸分子中引入一个酰基，所以这类反应又称为
酰化反应或酰基转移反应。
羧酸衍生物被称为酰化剂。 羧酸衍生物发生酰化反应的活性强弱次序为：
酰卤＞酸酐＞酯＞酰胺。
酰胺由于活性太低，一般不做酰化剂，用途较广的酰 化剂是酰卤、酸酐。其中乙酰氯、乙酸酐是常用的、优良 的乙酰化试剂。
第三十页，共70页。
酰化反应在药物合成中具有重要的意义，在某 些药物分子中引进一个酰基，常可增加药物的脂溶 性，改善其在体内的吸收，降低药物的毒性，延长 或提高药效。例如：
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3o醇酯的酸性水解历程－烷氧键断裂
O CH3CO18-C(CH3)3 + H2O
H+ CH3CO18OH + (CH3)3C-OH
O
H+
CH3C O18 C(C H 3)3
+
OH
CH 3C O18
C (CH3)3
OH
SN1
CH3C+ O1 8 C(CH 3 )3
CH3C O18OH + (CH3)3C+
碱用量 > 化学计量， 反应不可逆。
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酸、碱催化的相同点： ➢ 一般是经过加成－消除机理进行的，空间位阻大，
对反应不利
➢ 一般发生酰氧键断裂
酸、碱催化的不同点：
➢ 催化剂用量不同。碱大于1 mol，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。 ➢ 吸电子取代基对碱性催化有利。对酸性催化没有明显 的影响。
苯甲酸苄酯
由二元羧酸生成的酯有两种：只有一个羧基被酯化的 称酸性酯；两个羧基都被酯化的称中性酯。多元酸的几
个羧基可以和几分子相同的醇成酯，也可以和不同的醇 成酯，在命名时要加以体现。例如：
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COOH COOC2H5 乙二酸氢乙酯
酸性酯
COOCH3 COOC2H5 乙二酸甲乙酯
中性酯
O
O18H
B
C OH + CH3CH2CH2CCH3
CH3CH2
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腈的水解需要酸或碱催化，都不可逆
互变异构
控制条件，可使其水解停留在酰胺一步 ——
腈的部分水解
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2. 醇解—— 生成相应的酯
O R—C—X
O R—C—OR’’ +
OO
HXO
O
R- C- O-C-R’ H O-R’’ O
H
Z=Cl,OOCR,OR’,NH2等
亲核取代反应
羰 基
还原反应
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α-氢原子
与格氏试剂的反应
（一）亲核取代：水解、醇解、氨解、酸解。 结果：羧酸衍生物 —>另一种羧酸衍生物或羧酸
反应历程：羧酸衍生物的羰基的亲核加成-消除反应
O
亲核加成
O
消去
O
R C L + Nu
RC L
R C Nu + L
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SOCl2
C2H5OH
(CH3)3CCOOH
(CH3)3CCOCl 吡啶
(CH3)3CCOC2H5
O
H2SO4 O + 2 CH3OCH2CH2OH
O
COOH COOH
合成
COOC2H5 COOC4H9-n
COOCH2CH2OCH3 COOCH2CH2OCH3
Br
第二十五页，共70页。
O CH3 C NH
H2O, △
CH3 COOH H COOH
H2O, NaOH
CH2CH2COONa OH
C2H5OH - H2O, KOH
Br
第十六页，共70页。
CH3COO K+ + H2N
Br
• 酯的酸性水解机理（羧酸酯化反应的逆反应）
机理 (a)－酰氧键断裂:
O
H
R C OR'
OH R C OR'
O ...............................
RC X
O
O
R C O C R'
O
+ H OH
R C OR'
O
R C OH + HX O
R C OH + R'COOH O
R C OH + R'OH
O R C ...N...H...2......................
O R C OH + NH3
第十五羧酸衍生物演示文稿
第一页，共70页。
（优选）第十五羧酸衍生物
第二页，共70页。
一、羧酸衍生物的命名
1. 酰卤的命名: 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。
O
CH3 C Cl
乙酰氯
CH3 O CH3CH2CH C Br
2 -甲基丁酰溴
O CH2 CH C Cl
丙烯酰氯
C6H5COBr
O
C O
C
O
邻苯二甲(酸)酐
第四页，共70页。
3. 酯的命名：
酯的命名：可根据生成酯的原料羧酸和醇的名称而
叫“某酸某(醇)酯”，其中醇字省略。例如：
O
O
CH3 C OCH3 CH3CH2O C
乙酸甲酯
甲酸乙酯
O
O
H CH3 C OCH2C6H5 C6H5 C OCH2C6H5
乙酸苯甲酯(乙酸苄酯)
3. 氨解—— 生成相应的酰胺
O
O
R—C—X
R—C—NH2 + NH4 X
OO
O
O
R- C- O-C-R’ O
R—C—OR’
O
H NH2
H NHR’’
H NR2’’
R—C-NH2 + R’-C-ONH4 O
R—C—NH2 + HO-R’
O
R—C—NH2
R—C—NHR’’ +
HNH2
氨或胺亲核性比水、醇强，故氨解较容易。
卤代烃
腈、肟
腈、肟
(亚)硝基化合物 (亚)硝基化合物
卤代烃
卤代烃
B2H6 烯、 炔
醛、 酮
羧酸 羧酸衍生物(酰 卤除外)
第三十四页，共70页。
乙酰化
HO
NH2
HO
NHCOCH3
扑热息痛
COOH 乙酰化 OH
COOH O COCH3 乙酰水杨酸
酰化反应还可保护羟基或氨基
第三十一页，共70页。
第三十二页，共70页。
羧酸及羧酸衍生物之间的相互转化：
O
SO Cl2
or PX3
or PX5
O
H2O
RCOH
RCCl
RCOOH
or
RCOONa
NH3 R'OH (R)
CH3 CH3CH2CHCH2CN
3-甲基戊腈
CN CH3CH2CHCOOH
2-氰基丁酸
NC(CH2)4CN 己二腈
第九页，共70页。
二、羧酸衍生物的物理性质
性状
沸点
酰卤 具刺激气味的液体 酸酐 具刺激气味的液体 酯 具愉快气味的液体
低于相应酸 低于相应酸 低于相应酸
酰胺 多为固体
高于相应酸
溶解性
丙三醇三软脂酸酯
O CH3 C NHCH3
N-甲基乙酰胺
O O
O CH3 H C NCH3
N,N-二甲基甲酰胺 DMF
H3C
N H
O
δ-己内酰胺
第八页，共70页。
O CH3 C NH
乙酰苯胺
O
NH
O
邻苯二甲酰亚胺
5. 腈的命名
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。
酰卤与水立即反应。酸酐与热水才能反应。酯、酰胺水 解须加热并有H+ or OH-催化。酯用酸催化水解时反应可 逆，碱催化时可完全水解——皂化反应
第十五页，共70页。
例如：
O
(C6H5)2CHCH2CCl
H2O, Na2CO3 0℃
(C6H5)2CHCH2COONa
=
= =
CH3 =O
O H
O
O =O
第十三页，共70页。
第二步 —— 取决于离去基团的离去能力。 离去基团的碱性越强，越不易离去。基团的离去能力顺 序为：
X ＞ RCOO ＞ RO ＞ NH2
综上所述，羧酸衍生物的反应活性顺序为：
酰卤＞酸酐＞酯＞酰胺，腈
第十四页，共70页。
1.水解——水分子中的H被酰基取代，生成相应的酸
............................................... .................................................
H2O
四面体中间体
慢
是正离子
Байду номын сангаас
OH
R C OR'
H2O
OH
R C OR' H
HO
- HOR'
OH
-H
R C OH
O R C OH
酸在反应中的作用：①活化羧羰基 ②使OH、OR形成 盐而更易离去。
第十七页，共70页。
机理 (b)－ 烷氧键断裂；
O
H
R C OR'
碳正离子
HO R C O R'
O R'
R C OH
COOH COOH
脱水
COOC2H5 Br2 COCl
O C2H5OH
O
COOC2H5 SOCl2 COOH
O COOC2H5 n-C4H9OH COCl
COOC2H5 COOC4H9-n
Br
Br
酰卤-H比酯-H活泼
酯交换：
➢ 酯交换用酸（HCl, H2SO4, 对甲苯磺酸）和碱（ RONa）等催化均可。 ➢ 3oROH的酯交换比较困难（因空间阻力太大）。
R'
HOR'
烯烃
• 这两种机理分别适合于何种结构的酯类？
酰氧断裂－羧酸的伯醇、仲醇酯水解 烷氧断裂－羧酸的叔醇酯水解
• 如何证明这两种可能的机理？
第十八页，共70页。
• 酯的碱性水解机理（皂化反应） 酰氧键断裂
O R C OR'
OH
O R C OR'
O R C OH
OH
四面体中间体
是负离子
OR'
O R C O + HOR'
COOC2H5
COOC2H5 乙二酸二乙酯
内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置。
第六页，共70页。
OO
-甲基--戊内酯 (2-甲基-4-戊内酯)
O CH2—O—C—CH3 CH2—O—C—CH3
O
乙二醇二乙酸酯
4. 酰胺的命名
O CH3 C NH2
乙酰胺
第七页，共70页。
O CH2—O—C—C15H31 CH —O —C—C15H31 CH2—O—C—C15H31
(CH3)3COH + H+
H2O
+
(C H3 )3C OH2
关键 中间 体
第二十一页，共70页。
试写出化合物(A)和(B)用H2O18在酸催化下水解的产物。
O C O CHCH2CH3
CH3 A
O
CH3
C O CCH2CH2CH3
CH2CH3 B
O
A
C O18H + CH3CH2CH(OH)CH3
苯甲酰溴
HOOC
COCl
对氯甲酰基苯甲酸
第三页，共70页。
2. 酸酐的命名
单酐：在羧酸的名称后加酐字；
混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字； 环酐：在二元酸的名称后加酐字。
O
CH3 C O
CH3 C
O
乙(酸)酐
O
CH3 C O
CH3CH2 C
O
乙丙(酸)酐
O
CH2 C O
CH2 C
O
丁二(酸)酐
R—C— OR’O’
+ R’—C— OH
R—C—OR’
R—C—OR’’ + HO-
O
R’O
R—C—NH2
R—C—OR’’ +
HNH2
酰卤 与醇、酚很快反应 — 用于制备常法难以合成的酯
酸酐 可与所有的醇或酚反应，生成酯和羧酸
酯 酯的醇解也叫酯交换反应—由低级醇酯制备高级醇酯
酰胺 酰胺的醇解可逆；需过量醇才能生成酯
Nu
四面体结构
反应的净结果是L基团被取代，故称为亲核取代反应
第十二页，共70页。
亲核取代反应活性： 第一步 —— 取决于羰基碳原子的正电性和羰基周围的