应化 第十六章 不饱和羧酸和取代酸
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羧酸及其取代酸
a-c-a
d-c-b
(2)
a-c-b
a-c-b
(3)
a-c-b
e -c -d
(4)
例如：1，4-环己烷二羧酸
易溶于水
难溶于水
产生顺反异构的条件： *
（1）分子中存在限制碳原子自由旋转的因素， 如双键或脂环，即存在着刚体结构。
（2）每个不能自由旋转的碳原子连接的两个 原子或原子团必须不相同。
3.顺反异构体的命名
CH3—C—OH + H—O—CH3 水解 CH3—C—O—CH 3+ H2O
3.脱羧反应：在脱羧酶的催化下，羧酸失去
羧基中的二氧化碳的反应。*
O R—C—O—H
R—H + CO2
脱羧酶
草酰乙酸
丙酮酸
乙酰乙酸
脱羧酶
脱羧酶
5-羟基色氨酸
5-羟色胺（5-HT）
三、重要的羧酸*
1.乙酸 CH3 COOH
3.苹果酸 HOOC-CHOH-CH2-COOH
4.酒石酸 HOOC-CHOH-CHOH-COOH 5.柠檬酸（枸橼酸）
6.水杨酸
四、旋光异构
右旋乳酸
CH3
HO
C H
COOH
左旋乳酸
CH3
C H
HOOC
OH
1.偏振光与旋光性
•通过尼可尔棱镜只在一个平面上振动的光线称 平面偏振光（简称偏振光）。 •与偏振光的振动平面垂直的平面叫做偏振面。
-、-等表示-OH位置。
• 举例：
OH CH3CHCOOH
HO - CH2CH2COOH
HO - CH - COOH CH2-COOH
α-羟基丙酸（乳酸） β-羟基丙酸
南昌大学有机化学16 不饱和羧酸和取代羧酸
第十六章 不饱和羧酸和取代羧酸
戴延凤博士 yfdai@
1
16.1 不饱和羧酸
一、不饱和羧酸的制法 芳醛的缩合反应
PhCHO + CH2(COOH)2
吡吡， 六六吡吡 回回
phCH
CHCO2H
PhCHO + (CH3CO)2O
PhCHO + CH3COOEt
CH3CO2Na 180 C
16.9 碳酸衍生物
20
练习： 练习： CH2COOH 1. 以丙二酸二乙酯为原料，合成 以丙二酸二乙酯为原料，
CH2COOH
T.M
(1) EtONa EtOH CH(CO Et) (1) NaOH 分 2 2 CH2(CO2Et)2 (2) ClCH2COOC2H5 CH COOC H (2) H O + 析 3
O CH2CH2OC2H5OC C COOC2H5 CH CH O2 2
C2H5ONa
CH2(CO2Et)2 O
EtONa 0.5 C
o
o
phCH
CHCO2H
5h
phCH
2h
CHCO2Et
2
二、α,β-不饱和羧酸的反应 不饱和羧酸的反应 1,4-加成（共轭体系） 加成（共轭体系） 加成
CH2 CHCOOH
狄尔斯-阿德尔反应（亲双烯体系） 狄尔斯 阿德尔反应（亲双烯体系） 阿德尔反应
三、α,β-不饱和羧酸的用途 不饱和羧酸的用途 甲基丙烯酸甲酯： 甲基丙烯酸甲酯：有机玻璃的原料 丙烯腈 丙烯腈：合成纤维原料
2 2 5
2.以丙二酸二乙酯为原料，合成 CH2CH2COOH 以丙二酸二乙酯为原料， 以丙二酸二乙酯为原料
CH2CH2COOH
戴延凤博士 yfdai@
1
16.1 不饱和羧酸
一、不饱和羧酸的制法 芳醛的缩合反应
PhCHO + CH2(COOH)2
吡吡， 六六吡吡 回回
phCH
CHCO2H
PhCHO + (CH3CO)2O
PhCHO + CH3COOEt
CH3CO2Na 180 C
16.9 碳酸衍生物
20
练习： 练习： CH2COOH 1. 以丙二酸二乙酯为原料，合成 以丙二酸二乙酯为原料，
CH2COOH
T.M
(1) EtONa EtOH CH(CO Et) (1) NaOH 分 2 2 CH2(CO2Et)2 (2) ClCH2COOC2H5 CH COOC H (2) H O + 析 3
O CH2CH2OC2H5OC C COOC2H5 CH CH O2 2
C2H5ONa
CH2(CO2Et)2 O
EtONa 0.5 C
o
o
phCH
CHCO2H
5h
phCH
2h
CHCO2Et
2
二、α,β-不饱和羧酸的反应 不饱和羧酸的反应 1,4-加成（共轭体系） 加成（共轭体系） 加成
CH2 CHCOOH
狄尔斯-阿德尔反应（亲双烯体系） 狄尔斯 阿德尔反应（亲双烯体系） 阿德尔反应
三、α,β-不饱和羧酸的用途 不饱和羧酸的用途 甲基丙烯酸甲酯： 甲基丙烯酸甲酯：有机玻璃的原料 丙烯腈 丙烯腈：合成纤维原料
2 2 5
2.以丙二酸二乙酯为原料，合成 CH2CH2COOH 以丙二酸二乙酯为原料， 以丙二酸二乙酯为原料
CH2CH2COOH
羧酸及取代羧酸
（乳酸） α–羟基丙酸
CH3 CH CH2 COOH
OH
3–羟基丁酸
β–羟基丁酸
HO CH COOH
CH2 COOH
羟基丁二酸 （苹果酸）
HO CH COOH
HO CH COOH
2,3–二羟基丁二酸 （酒石酸）
CH2 COOH HO C COOH
3–羟基C–H32–羧C基OO戊H二酸 （柠檬酸）
2、酚酸：羟基和羧基连在芳环上
CH CH COOH CH3 CH3
2,3-二甲基丁酸
（2）脂肪族二元羧酸的系统命名：选择包含两个羧基的最长
碳链作为主链，根据碳原子数称为“某二酸”。
HOOC COOH HOOC CH2 COOH HOOC CH2 CH2 COOH
乙二酸（草酸） 丙二酸 丁二酸（琥珀酸）
CH3 CH COOH
CH2 COOH 甲基丁二酸
一 、羟基酸的结构分类和命名
羟基酸分子中含有羟基和羧基，羟基酸可分为：
1、醇酸：羟基和羧基均连在脂肪链上，醇酸可根据羟基 与羧基的相对位置分为： α-羟基酸、β-羟基酸、γ-羟基酸，羟
基连在碳链末端时，称为ω–羟基酸
命名时以羧酸为母体，羟基作为取代基。（一般以俗名为主）
CH3 CH COOH
OH 2–羟基丙酸
元酸易溶。 3．熔点：有一定规律，随着分子中碳原子数目的增加呈锯齿
状的变化。乙酸熔点16.6℃，当室温低于此温度时 4．沸点：比相应的醇的沸点高。原因：通过氢键形成二聚体
羧酸的化学性质 根据羧酸的结构，它可发生的一些主要反应如下所示
脱羧反应
O
羟基被取代的反应
R CH C O H 酸性和成盐反应
H
α-氢的反应
CH3 CH CH2 COOH
OH
3–羟基丁酸
β–羟基丁酸
HO CH COOH
CH2 COOH
羟基丁二酸 （苹果酸）
HO CH COOH
HO CH COOH
2,3–二羟基丁二酸 （酒石酸）
CH2 COOH HO C COOH
3–羟基C–H32–羧C基OO戊H二酸 （柠檬酸）
2、酚酸：羟基和羧基连在芳环上
CH CH COOH CH3 CH3
2,3-二甲基丁酸
（2）脂肪族二元羧酸的系统命名：选择包含两个羧基的最长
碳链作为主链，根据碳原子数称为“某二酸”。
HOOC COOH HOOC CH2 COOH HOOC CH2 CH2 COOH
乙二酸（草酸） 丙二酸 丁二酸（琥珀酸）
CH3 CH COOH
CH2 COOH 甲基丁二酸
一 、羟基酸的结构分类和命名
羟基酸分子中含有羟基和羧基，羟基酸可分为：
1、醇酸：羟基和羧基均连在脂肪链上，醇酸可根据羟基 与羧基的相对位置分为： α-羟基酸、β-羟基酸、γ-羟基酸，羟
基连在碳链末端时，称为ω–羟基酸
命名时以羧酸为母体，羟基作为取代基。（一般以俗名为主）
CH3 CH COOH
OH 2–羟基丙酸
元酸易溶。 3．熔点：有一定规律，随着分子中碳原子数目的增加呈锯齿
状的变化。乙酸熔点16.6℃，当室温低于此温度时 4．沸点：比相应的醇的沸点高。原因：通过氢键形成二聚体
羧酸的化学性质 根据羧酸的结构，它可发生的一些主要反应如下所示
脱羧反应
O
羟基被取代的反应
R CH C O H 酸性和成盐反应
H
α-氢的反应
不饱和羧酸和取代羧酸
CH3 base CH3(CH 2)9CCO 2CH3 Br CH3(CH2)8CH=CCO2CH3
CH 3
• 2.芳醛的缩合反应（普尔金和脑文格反应）
• 三. a,β-不饱和羧酸的反应 • a,β-不饱和羧酸及其衍生物分子中含有共轭双键体系，与 a,β-不饱和醛酮相似，容易起1，4-加成反应。例如：
OHCCOOH
乙醛酸能形成稳定的水合物 (HO) 2CHCOOH
• 丙酮酸由相应的腈水解得到，能还原土伦试剂，用硝 酸氧化则生成草酸，与稀硫酸加热脱酸生成乙醛，与 浓硫酸加热则生成乙酸，这是a-酮酸的特性反应.
O O O
CH 3CCl
O
NaCN
CH 3CCN
H3O+
CH 3CCOOH
Ag(NH3)2+
O H3C C O H CH2 CH3COH + CO2 O H3C O H O CH3CCH3 + CO2 O O
有的多环β –酮酸加热时不脱羧，可能是由于脱羧生成的烯 醇含有张力很大的桥头双键，不容易生成。 β –酮酸酯是稳 定的。
• 三. γ-酮酸 • 4-戊酮酸是最简单的γ-酮酸，加热容易脱水：
2-羟基丙酸 羟基丙酸 乳酸
COOH OH
2-羟基苯甲酸 邻羟基苯甲酸 水杨酸
COOH HO OH OH
3,4,5-三羟基苯甲酸 没食子酸
COOH CHOH CHOH COOH
2,3-¶¶¶¶¶¶ ¶ ù á , '¶¶¶¶¶¶ ¶ ù á ¶¶á ¶
COOH CHOH CH2 COOH
2-¶¶¶¶¶ ¶ù á ¶¶¶¶¶ ¶ù á ¶¶¶ á
CH2COOH HO-C-COOH CH2COOH
CH 3
• 2.芳醛的缩合反应（普尔金和脑文格反应）
• 三. a,β-不饱和羧酸的反应 • a,β-不饱和羧酸及其衍生物分子中含有共轭双键体系，与 a,β-不饱和醛酮相似，容易起1，4-加成反应。例如：
OHCCOOH
乙醛酸能形成稳定的水合物 (HO) 2CHCOOH
• 丙酮酸由相应的腈水解得到，能还原土伦试剂，用硝 酸氧化则生成草酸，与稀硫酸加热脱酸生成乙醛，与 浓硫酸加热则生成乙酸，这是a-酮酸的特性反应.
O O O
CH 3CCl
O
NaCN
CH 3CCN
H3O+
CH 3CCOOH
Ag(NH3)2+
O H3C C O H CH2 CH3COH + CO2 O H3C O H O CH3CCH3 + CO2 O O
有的多环β –酮酸加热时不脱羧，可能是由于脱羧生成的烯 醇含有张力很大的桥头双键，不容易生成。 β –酮酸酯是稳 定的。
• 三. γ-酮酸 • 4-戊酮酸是最简单的γ-酮酸，加热容易脱水：
2-羟基丙酸 羟基丙酸 乳酸
COOH OH
2-羟基苯甲酸 邻羟基苯甲酸 水杨酸
COOH HO OH OH
3,4,5-三羟基苯甲酸 没食子酸
COOH CHOH CHOH COOH
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COOH CHOH CH2 COOH
2-¶¶¶¶¶ ¶ù á ¶¶¶¶¶ ¶ù á ¶¶¶ á
CH2COOH HO-C-COOH CH2COOH
有机化学课件-不饱和羧酸和取代羧酸
H
H
H
CH3
H3C
CH3 H3C
H
順式在水中溶解度大於反式
Cis isomer is more easily dissolved than trans isomer.
16.1.2 不飽和羧酸的製備 Preparation of Unsaturated Carboxylic Acid （自學）
16.1.3 α,β-不飽和羧酸的反應 ( Reactions of α,β-Unsaturated Carboxylic Acid)
16.3.1 醇酸的製備 Preparation (自學) 16.3.2 醇酸的性質
O H R C C OH
OH
醇酸兼有羥基和羧基 的特性，兩基團相互 影響，具有一些特殊 性質。
1.酸性 Acidity
CH3COOH
HOCH2COOH
pKa
4.76
3.85
羥基的吸電子效應增強了酸性
2.脫水反應
O H2 Cl C C OH
合成中間體
製備
ClHC CCl2
三氯乙烯
H2SO4 H2O
O H2 Cl C C OH
2. 氟乙酸 Fluoroacetic Acid
O H2 F C C OH
含氟乙醯基的化合物或在生物體內能氧 化成氟乙酸的化合物都有劇毒，如：
FCH2COONa FCH2COONH2
曾用於殺蟲劑；毒性大；中毒死亡的動物屍體也有毒性，被稱為 “二次毒藥”
16.2 鹵代酸
Halogenated Acid
命名 Nomenclature
O H2 H H3C C C C OH
Br
α-溴丁酸
O H H2 H3C C C C OH
不饱和羧酸和取代羧酸
O1 C
4
C
3
C
2
OH
+ HL
1,4 加成
OH C L C C C OH L CH C
O OH
HX
XCH2CH2COOH
卤代
H2O CH2 CH COOH HCN
OHCH2CH2COOH
羟基 氰基 氨基
CNCH2CH2COOH
NH3
NH2CH2CH2COOH
CH2
CH COOH + HN(CH2CH2COOH)2
方法改进： 碱性强，位阻大的LDA使烯醇化完全，而其本身又不与酯反应
O CH3COEt + [(CH3)2CH]2NLi
-+
THF
OLi CH2 C OEt
+ [(CH3)2CH]2NH
二异丙氨基锂(LDA) Li
O (CH3)2C CH2
OH
+
O C OEt OLi
O (CH3)2CCH2COEt H2O
3. 羟基睛的水解 分子中同时含有-OH 和-CN, 如何制备？
O CH3CH2CCH3 NaHSO3, NaCN
CH3 CH3CH2C CN OH
H+ CH3 CH3CH2C COOH OH
CH2 CH2 NaCN OH Cl
CH2 CH2 H+ OH CN
CH2CH2COOH OH
4. Reformatsky 反应
COOH OH
COOH
COOH
COOH
>
OH
>
H O O C
>
OH
pKa = 2.69
OH COOH
-
羟基和羧基邻位效应；共轭
4
C
3
C
2
OH
+ HL
1,4 加成
OH C L C C C OH L CH C
O OH
HX
XCH2CH2COOH
卤代
H2O CH2 CH COOH HCN
OHCH2CH2COOH
羟基 氰基 氨基
CNCH2CH2COOH
NH3
NH2CH2CH2COOH
CH2
CH COOH + HN(CH2CH2COOH)2
方法改进： 碱性强，位阻大的LDA使烯醇化完全，而其本身又不与酯反应
O CH3COEt + [(CH3)2CH]2NLi
-+
THF
OLi CH2 C OEt
+ [(CH3)2CH]2NH
二异丙氨基锂(LDA) Li
O (CH3)2C CH2
OH
+
O C OEt OLi
O (CH3)2CCH2COEt H2O
3. 羟基睛的水解 分子中同时含有-OH 和-CN, 如何制备？
O CH3CH2CCH3 NaHSO3, NaCN
CH3 CH3CH2C CN OH
H+ CH3 CH3CH2C COOH OH
CH2 CH2 NaCN OH Cl
CH2 CH2 H+ OH CN
CH2CH2COOH OH
4. Reformatsky 反应
COOH OH
COOH
COOH
COOH
>
OH
>
H O O C
>
OH
pKa = 2.69
OH COOH
-
羟基和羧基邻位效应；共轭
β不饱和羧酸的反应
d β —醇酸易脱水成不饱和酸。
2)与醛反应
a α -和β -醇酸与醛一起加热都生成环状化合物
3) α -和β -醇酸的降解
由羧酸经过α —溴代酸可合成高级醛
4) 醇酸酯的反应
a Reformatsky反应
β —醇酸酯容易脱水而转变为α ，β —不饱和酸酯
O + BrCH2COOC2H5 + Zn
多环β —酮酸加热时不脱羧,
β —酮酸的酯稳定，合成上有重要用途
3 γ —酮酸
六 β —酮酸酯
β —酮酸酯可以在活性亚甲基上起烃化和酰化反应，
从而转变为多种类型的化合物，在合成上有重途。
1 β —酮酸酯合成
1)克莱森缩合 ——是制备β —酮酸酯的重要方法。
2 RCH2COOR'
1) C2H5ONa 2) H+
CH3ONa
ph CH3OOC
COOCH3 O
环化方向 含两种不同-H时, 酸性较大的-H优先被碱夺去。
COOC2H5 O CH3
CH2CH2CH2COOC2H5 CH2CHCOOC2H5 CH3
:B-
CH2CH2CHCOOC2H5 CH2CHCOOC2H5 CH3
3） 酮与酯的缩合 有α —氢的酮在强碱作用下，可以与无α —氢的酯缩合， 则产物为β —酮酸酯或β —二酮：
科尔伯—施密特(Kolbe-Schmidt)反应
水杨酸在加热时脱羧
溴化时，羧基被溴原子取代：
2
对羟基苯甲酸
3
棓 酸 棓酸即 3 ， 4 ， 5—三羧基苯甲酸，熔点： 202℃。加
热时容易脱羧：
五
羰基酸——醛酸和酮酸
1 乙醛酸和丙酮酸
第16章 不饱和羧酸和取代羧酸
16.3.3.2 三氟乙酸 工业上由乙酰氯，氟化氢和氟化钠的混合物电解生 产三氟乙酰氯，再水解得到三氟乙酸。
三氟乙酸为无色液体，沸点：71.8℃。能与水、全氟代烃和多数有机物 混溶，蛋白质和聚酯树脂也能溶于其中。
三氟乙基对许多常用试剂是稳定的。例如：三氟乙酸用氢化铝锂还原， 生成三氟乙醛和三氟乙醇：
O CF3COH 三氟乙酸 1. LiAlH4 2. H2O O CF3CH + CF3CH2OH 三氟乙醛 三氟乙醇
为什 么?
三氟乙酸的酯和酰胺比一般的羧酸酯和酰胺更容易水解 。因
此，三氟乙基可用做氨基和羟基的保护基，反应完毕后容易水解除去。
三氟乙酸和三氟乙酐是有机合成中有用的试剂。例如下面反应中，用三 氟乙酸作试剂，可以使反应在温和的条件下进行。
H (CH2)7CO2H 反油酸 mp: 51℃ HO2C H
HO2C
H CO2H 富马酸 mp: 287℃
H H 马来酸 mp: 130℃
反式异构体分子比顺式异构体能够紧密地排列在晶格中，因此， 一般具有较高的熔点，而顺式异构体在水中的溶解度则大于反式。
16.1.2 不饱和羧酸的制法
饱和羧酸的一些制备方法也适用于不饱和羧酸。例如：
3 4 5
§16.1 不饱和羧酸
不饱和羧酸是分子中含有不饱和键的羧酸，包括烯酸和炔酸。根据羧基 与重键的相对位臵，可分为α,β-不饱和羧酸，β,γ-不饱和羧酸等。
16.1.1 不饱和羧酸的结构
α,β-不饱和羧酸中烯键与羧基组成共轭体系，比β,γ-不饱和羧酸稳定。 一些不饱和羧酸酯的生成热为：
CH2 CH CH2 CO2Et kJ/mol 385.6± 2.6 H H C C CH3 H3C H C C H H H C C Et CO2Et Et H C C H CO2Et
羧酸、羧酸衍生物及取代酸
R O C OH R O C OH R O C OH R C O R C O H O H O C R O H H H O H O H O H O H
三、羧酸的物理性质
室温下，十个碳原子以下的饱和一元脂肪羧酸是有 刺激性或腐败气味的液体，十个碳原子以上的脂肪羧酸是 蜡状固体，饱和二元脂肪羧酸和芳香羧酸在室温下是结晶 状固体。 直链饱和一元羧酸的熔点随分子量的增加而呈锯齿 状变化，偶数碳原子的羧酸比相邻两个奇数碳原子的羧酸 熔点都高，这是由于含偶数碳原子的羧酸碳链对称性比含 奇数碳原子羧酸的碳链好，在晶格中排列较紧密，分子间 作用力大，需要较高的温度才能将它们彼此分离，所以熔 点较高。 羧酸在水中的溶解度比相应的醇大。
HOOC
CH 2
COOH
CH 3COOH + CO 2
丁二酸及戊二酸加热至熔点以上不发生脱羧 反应，而是分子内脱水生成稳定的内酐。
O CH2 COOH CH2 COOH
△
CH2 C O CH2 C O
O
+
H 2O
CH2 COOH H2C CH2 COOH
△
CH2 C H2C CH2 C O O
+
O CH3 C Cl
O CH3CH2
丙酰溴
O
C
Br
苯甲酰氯
C
Cl
乙酰氯
酸酐根据相应的羧酸命名。两个相同羧酸形成的酸酐 为简单酸酐，称为“某酸酐”，简称“某酐”；两个不相 同羧酸形成的酸酐为混合酸酐，称为“某酸某酸酐”，简 称“某某酐”；二元羧酸分子内失去一分子水形成的酸酐 为内酐，称为“某二酸酐”。
4.52
（4）当烃基上连有供电子基团时，基团的供电子 能力越强，羧酸的酸性就愈弱。供电子基团的数目增加， 酸性减弱：
三、羧酸的物理性质
室温下，十个碳原子以下的饱和一元脂肪羧酸是有 刺激性或腐败气味的液体，十个碳原子以上的脂肪羧酸是 蜡状固体，饱和二元脂肪羧酸和芳香羧酸在室温下是结晶 状固体。 直链饱和一元羧酸的熔点随分子量的增加而呈锯齿 状变化，偶数碳原子的羧酸比相邻两个奇数碳原子的羧酸 熔点都高，这是由于含偶数碳原子的羧酸碳链对称性比含 奇数碳原子羧酸的碳链好，在晶格中排列较紧密，分子间 作用力大，需要较高的温度才能将它们彼此分离，所以熔 点较高。 羧酸在水中的溶解度比相应的醇大。
HOOC
CH 2
COOH
CH 3COOH + CO 2
丁二酸及戊二酸加热至熔点以上不发生脱羧 反应，而是分子内脱水生成稳定的内酐。
O CH2 COOH CH2 COOH
△
CH2 C O CH2 C O
O
+
H 2O
CH2 COOH H2C CH2 COOH
△
CH2 C H2C CH2 C O O
+
O CH3 C Cl
O CH3CH2
丙酰溴
O
C
Br
苯甲酰氯
C
Cl
乙酰氯
酸酐根据相应的羧酸命名。两个相同羧酸形成的酸酐 为简单酸酐，称为“某酸酐”，简称“某酐”；两个不相 同羧酸形成的酸酐为混合酸酐，称为“某酸某酸酐”，简 称“某某酐”；二元羧酸分子内失去一分子水形成的酸酐 为内酐，称为“某二酸酐”。
4.52
（4）当烃基上连有供电子基团时，基团的供电子 能力越强，羧酸的酸性就愈弱。供电子基团的数目增加， 酸性减弱：
羧酸羧酸衍生物及取代酸
R C= O OH + O H O
=
C R
P2O5
O
O
=
R C O C R 简单酸酐
用乙酸酐作脱水剂不仅价格便宜，而且它易于吸水 生成乙酸，容易除去，故常用来制备较高级的羧酸酐。 （1）同一羧酸的分子间脱水只适用于制备简单酸酐。
R C= O OH + O H O
=
C R
P2O5
O
R C O C R 单酐
pKa
2.67
2.87
2.90
强
CH3COOH ClCH2COOH Cl2CHCOOH 2.87 1.36
弱
Cl3CCOOH 0.36
pKa
4.76
弱
Cl 2.86 Cl 4.06 Cl
强
CH3CH2CHCOOH CH3CHCH2COOH CH2CH2CH2COOH
pKa
4.52
强
弱
17
CH3COOH CH3CH2COOH (CH3)2CHCOOH
CH3CH2CHCOOH
诱 导 效
应
4.52
Cl 2.84
I
CH3CHCH2COOH
Cl
I
4.06
CH2CH2CH2COOH
Cl
I
CH3CH2CH2COOH(4.82)
15
④在共轭体系中应按照电子效应的总结果排序 COOH 4.57 供电 OH COOH 4.38 CH3 COOH 4.19 Cl pKa1＜pKa2 pKa1 1.23 2.83 4.16 4.34 pKa2 4.19 5.69 5.61 5.41
=
190℃ H2O
C6H5 C NHC6H5 N-苯基苯甲酰胺
=
C R
P2O5
O
O
=
R C O C R 简单酸酐
用乙酸酐作脱水剂不仅价格便宜，而且它易于吸水 生成乙酸，容易除去，故常用来制备较高级的羧酸酐。 （1）同一羧酸的分子间脱水只适用于制备简单酸酐。
R C= O OH + O H O
=
C R
P2O5
O
R C O C R 单酐
pKa
2.67
2.87
2.90
强
CH3COOH ClCH2COOH Cl2CHCOOH 2.87 1.36
弱
Cl3CCOOH 0.36
pKa
4.76
弱
Cl 2.86 Cl 4.06 Cl
强
CH3CH2CHCOOH CH3CHCH2COOH CH2CH2CH2COOH
pKa
4.52
强
弱
17
CH3COOH CH3CH2COOH (CH3)2CHCOOH
CH3CH2CHCOOH
诱 导 效
应
4.52
Cl 2.84
I
CH3CHCH2COOH
Cl
I
4.06
CH2CH2CH2COOH
Cl
I
CH3CH2CH2COOH(4.82)
15
④在共轭体系中应按照电子效应的总结果排序 COOH 4.57 供电 OH COOH 4.38 CH3 COOH 4.19 Cl pKa1＜pKa2 pKa1 1.23 2.83 4.16 4.34 pKa2 4.19 5.69 5.61 5.41
=
190℃ H2O
C6H5 C NHC6H5 N-苯基苯甲酰胺
有机化学第十六章 羧酸衍生物涉及碳负离子的反应及在合成中的应用
-I
-
C(CO2Et) 2 C(CO2Et) 2
CO2Et CO2Et CO2Et CO2Et
二、乙酰乙酸乙酯的烃基化及应用 乙酰乙酸乙酯的α-烷基化、α-酰基化
O
C2H5ONa
O
RCl
O R
RCOCl
O
CH3CCHCOC2H5
CH3CCHCOC2H5
O
O O O CH3CCHCOC2H5
CH3CCH2COC2H5
烯醇式 OH 1.α -H活性 CH3 -C=CH2 2.六员环结构 H
10-4
10-2
的分子内氢键 3.共轭体系
CH3C CH2 C OC2H5
7 76.5
100
O CH3-C
O C-OC2H5
O
O
CH O-H O CH3-C = CH-C-CH3 O H—C = CH-C—H O-H
CH3C CH2 C CH3
OH-
H+
2 CH3COOH + C2H5OH
在合成上的应用
O CH3CCH2COOC2H5 C2H5ONa O CH3CH2CH2Br CH3CCHCOOC2H5
O CH3CCHCOOC2H5 1) C2H5ONa CH2CH2CH3 2) CH3I
OCH3 CH3CCCOOC2H5 CH2CH2CH3
可以形成双钠盐
制备1，4-二官能团化合物
O CH3CCH2Cl + CH2(COOC2H5)2 1) OH 2) H
+ -
C2H5ONa
O CH3CCH2CH(COOC2H5)2
O CH3CCH2CH2COOH
利用丙二酸二乙酯可以制备含有
不饱和羧酸和取代羧酸
第十六章 不饱和羧酸和取代羧酸§1. 不饱和酸酸1. α,β－不饱和羧酸的制法⑴ 卤代酸去卤化氢α－卤代酸酯在碱性试剂存在下脱去卤化氢，生成α,β－不饱和羧酸酯。
例如：CH 3(CH 2)92CH 3CH 3Br160~170C H 3C(H 2C)9HC 2CH 3CH 3⑵ 芳香醛的缩合① Knoevenagel 反应： 芳醛在含少量的六氢吡啶的吡啶催化下，与丙二酸一起回流，直接得到α,β－不饱和羧酸。
b5E2RGbCAP C 6H 5CHO + CH 2(CO 2H)2pyridinepiperidine,110C,1hC 6H 5HC CHCO 2H + CO 2 + H 2O②Perkin 反应：C 6H 5CH=O +C O O H 3C C OCH 332-+C 6H 5HC CHCO 2H2. α,β－不饱和羧酸的反应① 1，4-加成H 2C OHXO2CH 2CO 2H)2② 与共轭二烯烃反应+CO 2CH 2CH 3§2 卤代酸1. 卤代酸的制法①α-卤代酸用郝尔-沃耳霍德-泽林斯基反应制备，例如：CH 2OHBr,NBSCHCCl O CHCOR O Br②β-卤代酸由α,β-不饱和羧酸与卤代氢的加成得到：RHC CHCOH O+ HXRCHCH 2COOH2. 卤代酸的反应α-卤代酸及其衍生物中路原子在羰基的影响下，活性增强，容易与各种亲核亲核试剂起反应，生成α-取代羧酸。
p1EanqFDPw ClCH 2O+ Nu -NuCH 2COR O+ Cl -Nu - = HO - ,-CN , -NHR'§3. 醇 酸羧酸分子中饱和碳原子上有羟基的称谓醇酸。
一般根据其来源命名 如：CH 3CH(OH)COOHC 6H 5CH(OH)COOHHOOCH(OH)CH2COOHHOOCCH(OH)CH(OH)COOHHOOCCH 2COH(COOH)CH 2COOH乳酸扁桃酸苹果酸酒石酸柠檬酸1. 醇酸的性质和反应：醇酸分子中含有两个或两个以上的能参与氢键形成的官能团。
第十六章不饱和羧酸和取代羧酸
CH C COH 3
O O
2 4 CH C COH 3
2 4 CH C COH 3
乙醛酸；存在于未成熟的果实中。
=
O O
O O
=
n=0,1,2……,α,β,γ……
= =
与水混溶
Ag(NH ) 3 2
O
= == == =
CH C OH 还原吐伦试剂 ＋ 2 CO 3
O ＋2 CO CH C H 3
H SO （dil.)
NaCN
O NCCH COH 2
=
=
O O NaCN BrCH COC H NCCH COC H 2 2 5 2 2 5
=
=
=
β－卤代酸
1 ) O H R C H C H C O O H R C H = C H C O O H 2 + 2 ) H B r
脱 HX 成 内 酯
γ ,δ －卤代酸
=
作为配体与过渡金属离子形成络合物 γ - 极易形成内酯
+ H H O C H C H C H C O O H 2 2 2
O
O
δ - 形成内酯，但较难
H O ( C H ) C O O H 2 4
+ H
O
O
O
O
n 1
S b O 2 3 [ ] n H O ( C H ) C O O H n H O ( C H ) C O ( C H ) C O H + H O 2 8 2 8 2 8 2
＝
机理
CH (CO H) 2 2 2
OH
O
＝
N H
PhCH CH(CO H) 2 2
O
COOH PhCH-CH COOH
应化 第十六章 不饱和羧酸和取代酸
§16-4 乙酰乙酸乙酯合成法和丙二酸酯合成法 一、乙酰乙酸乙酯合成法
二、其它-酮酸酯合成法
三、丙二酸二乙酯合成法 四、Michael反应
第十六章 不饱和羧酸和取代酸
§16-1 不饱和羧酸
(Unsaturated Carboxylic acid) 一、不饱和羧酸的结构 1.分子结构
, -不饱和羧酸的交叉共轭体系
2.D-A反应
13
CH2 CHCOOH
HX XCH2CH2COOH
H2O H+
HOCH2CH2COOH
HCN OH-
NCCH2CH2COOH
NH3 H2NCH2CH2COOH
COOCH3 +
COOCH3
四、,-不饱和羧酸的用途(p472)
1.丙烯酸
CH2
CHCH3
O2
催化剂
CH2
CHCHO
O2
3.卤代酸的用途 三氟乙酸的用途： (1)保护氨基和醇羟基 (2)有机合成试剂 例如：
H3C
H3C
H3C OH
CH3
H3C
H3C H
CF3COOH
CH2Cl2
H
H
H3C
CH3
二、醇酸(alcoholic acid )
1.醇酸的命名
CH3CHCOOH
OH
2-羟基丙酸 (乳酸)
HOOCCHCH2COOH OH
O
CH2 CH C X
X：OH，OR，NH2等
..
－H
, -不饱和羧酸的交叉共轭体系
2.顺反异构
H
COOH
CC
H3C
H
H3C
COOH
CC
H
H
二、其它-酮酸酯合成法
三、丙二酸二乙酯合成法 四、Michael反应
第十六章 不饱和羧酸和取代酸
§16-1 不饱和羧酸
(Unsaturated Carboxylic acid) 一、不饱和羧酸的结构 1.分子结构
, -不饱和羧酸的交叉共轭体系
2.D-A反应
13
CH2 CHCOOH
HX XCH2CH2COOH
H2O H+
HOCH2CH2COOH
HCN OH-
NCCH2CH2COOH
NH3 H2NCH2CH2COOH
COOCH3 +
COOCH3
四、,-不饱和羧酸的用途(p472)
1.丙烯酸
CH2
CHCH3
O2
催化剂
CH2
CHCHO
O2
3.卤代酸的用途 三氟乙酸的用途： (1)保护氨基和醇羟基 (2)有机合成试剂 例如：
H3C
H3C
H3C OH
CH3
H3C
H3C H
CF3COOH
CH2Cl2
H
H
H3C
CH3
二、醇酸(alcoholic acid )
1.醇酸的命名
CH3CHCOOH
OH
2-羟基丙酸 (乳酸)
HOOCCHCH2COOH OH
O
CH2 CH C X
X：OH，OR，NH2等
..
－H
, -不饱和羧酸的交叉共轭体系
2.顺反异构
H
COOH
CC
H3C
H
H3C
COOH
CC
H
H
第十六章不饱和羧酸和取代羧酸ppt课件
29
练习：
l O
1.
C H C H C C H 3
C O O C 2 H 5
1 .K O H ,H 2 O
O
2 . H
C H 2 C C H 3
O
O
l
2.
C C H 3
C C C O O C 2 H 5 C H 3 C H 3
1 .K O H ,H 2 O
2 . H
O C H C C H 3 C H 3
14
O
C 2C HC H O + H HX O
C 2 C 2 C H X
C 2C HC H O + H H2O O
C 2 C 2 H C H O OH
C 2C HC H O + H HCN O
C 2 C 2 C H H CN
C 2C HC H O + H NH3
2 2
2
15
2). D–A 反应 +
α,β- 环氧酸酯
26
在合成上的应用：
O
O
E tON
C C 3 + B r C 2 C 2 E H O t H C CHCO2Et
CH3
NaOH H2O
O
C
CHCO2Na H
CH3
O
O
C CH C O H
CH3
CCO HH C3H
C C H C 3 H
27
例：
O ( C 3 ) 3 C H OK
练习： 1.
1. Zn 醚
O + B r C 2 C 2 E H O t
2. H H2O
2. 答案：1.
C + B r C 2 C H 2 E H 1O . Znt 醚 O 1. OH ,H2O
练习：
l O
1.
C H C H C C H 3
C O O C 2 H 5
1 .K O H ,H 2 O
O
2 . H
C H 2 C C H 3
O
O
l
2.
C C H 3
C C C O O C 2 H 5 C H 3 C H 3
1 .K O H ,H 2 O
2 . H
O C H C C H 3 C H 3
14
O
C 2C HC H O + H HX O
C 2 C 2 C H X
C 2C HC H O + H H2O O
C 2 C 2 H C H O OH
C 2C HC H O + H HCN O
C 2 C 2 C H H CN
C 2C HC H O + H NH3
2 2
2
15
2). D–A 反应 +
α,β- 环氧酸酯
26
在合成上的应用：
O
O
E tON
C C 3 + B r C 2 C 2 E H O t H C CHCO2Et
CH3
NaOH H2O
O
C
CHCO2Na H
CH3
O
O
C CH C O H
CH3
CCO HH C3H
C C H C 3 H
27
例：
O ( C 3 ) 3 C H OK
练习： 1.
1. Zn 醚
O + B r C 2 C 2 E H O t
2. H H2O
2. 答案：1.
C + B r C 2 C H 2 E H 1O . Znt 醚 O 1. OH ,H2O
第16章 不饱和羧酸和取代羧酸
第十六章 不饱和羧酸和取代羧酸§1. 不饱和酸酸1. α,β－不饱和羧酸的制法⑴ 卤代酸去卤化氢 α－卤代酸酯在碱性试剂存在下脱去卤化氢，生成α,β－不饱和羧酸酯。
例如：CH 3(CH 2)92CH 3CH 3Br160~170C H 3C(H 2C)9HC 2CH 3CH 3⑵ 芳香醛的缩合① Knoevenagel 反应： 芳醛在含少量的六氢吡啶的吡啶催化下，与丙二酸一起回流，直接得到α,β－不饱和羧酸。
C 6H 5CHO + CH 2(CO 2H)2pyridinepiperidine,110C,1hC 6H 5HC CHCO 2H + CO 2 + H 2O② Perkin 反应：C 6H 5CH=O +C O O H 3C C OCH 332-+C 6H 5HC CHCO 2H2. α,β－不饱和羧酸的反应① 1，4-加成H 2C CHCOHOO2CH 2CO 2H)2② 与共轭二烯烃反应+CO 2CH 2CH 3§2 卤代酸1. 卤代酸的制法① α-卤代酸用郝尔-沃耳霍德-泽林斯基反应制备，例如：CH 2O HBr,NBSCHCCl O CHCOR O② β-卤代酸由α,β-不饱和羧酸与卤代氢的加成得到：RHC O+ HXRCHCH 2COOH2. 卤代酸的反应α-卤代酸及其衍生物中路原子在羰基的影响下，活性增强，容易与各种亲核亲核试剂起S N 2反应，生成α-取代羧酸。
ClCH 2COR O+ Nu -NuCH 2COR O+ Cl -Nu - = HO - ,-CN , -NHR'§3. 醇 酸羧酸分子中饱和碳原子上有羟基的称谓醇酸。
一般根据其来源命名 如：CH 3CH(OH)COOHC 6H 5CH(OH)COOHHOOCH(OH)CH2COOHHOOCCH(OH)CH(OH)COOHHOOCCH 2COH(COOH)CH 2COOH乳酸扁桃酸苹果酸酒石酸柠檬酸1. 醇酸的性质和反应：醇酸分子中含有两个或两个以上的能参与氢键形成的官能团。
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CH2 CH3 C O H C O O
CO2
CH3 C
CH2
O CH3CCH3
14
OH
CH2 CH3 C O HO
CH2 C O
CH3 HO
CH2 C O
CH2 C O
CH
－H2O
CH2 C
CH
CH O
C O
CH3
O + CH C CH3 O
-当归内酯
-当归内酯
§16-3 -酮酸酯
一、-酮酸酯的制备(p375，p637) 1.酯的Claisen缩合反应 O O
COOH OH Δ OH
COOH HO OH
14
HO OH
OH
OH
(3)酚酸的取代反应
OH COOH Br2 Br Br OH Br
OH
HNO3 O2N H2SO4
OH NO2 NO2
COOH
3.酚酸的制备 (1)水杨酸
ONa OH
CO2
工业制法
COONa
P
OH
H3O+
COOH
60％
利用水杨酸制备乙酰水杨酸——阿司匹林
COOH
§16-2 取代酸
一、卤代酸(halo acid) 1.卤代酸的制备 (1)-卤代酸 Hell-Volhard-Zelinsky反应
O
HBr CH2CCl NBS
O CHCCl
O
ROH
Br
CHCOR Br
~100%
14
(2) -卤代酸
O RCH CHCOH
HX
O RCHCH2COH X
CH3C OC2H5 + H CH2C OC2H5
① EtONa/EtOH ②CH3COOH/H2O
O CH3CCH2COOC2H5 + C2H5OH
乙酰乙酸乙酯
O 2CH3CH2COC2H5
① EtONa/EtOH ②CH3COOH/H2O
O
O
CH3CH2CCHCOC2H5 CH3
Claisen 缩合反应机理如下：
2.卤代酸的反应 -卤代酸的SN2反应
O ClCH2COR + Nu
-
O NuCH2COR + Cl-
Nu-=-OH, -CN, -NH2 等
3.卤代酸的用途 三氟乙酸的用途： (1)保护氨基和醇羟基 (2)有机合成试剂 例如：
H3C H3C
CH3
H3C OH
H3C H3C H H H3C H CH3
[(CH3)2CH]2NLi
LDA：见p303第十二章
(4)环酮的氧化 见第十五章过氧酸的反应
15
三、酚酸(phenolic acid ，p484) 1.酚酸的命名
OH COOH
2-羟基苯甲酸 (水杨酸)
COOH
HO OH
OH
3,4,5-三羟基苯甲酸 (五倍子酸)
2.酚酸的性质和反应
(1)酚酸的酸性 (2)酚酸的脱羧反应
CF3COOH
CH2Cl2
二、醇酸(alcoholic acid ) 1.醇酸的命名 HOOCCHCH2COOH CH3CHCOOH OH OH 2-羟基丁二酸 2-羟基丙酸 (苹果酸) (乳酸)
HOOCCH CHCOOH OH OH
2,3-二羟基丁二酸 (酒石酸)
COOH HOOCCH2CCH2COOH OH
R C R' + CH3COOH O
该反应相当于酮与羧酸羟醛缩合反应的逆反应 3.醇酸的制备 (1)卤代酸的水解 制备-和-醇酸 (2)羟基腈的水解
(3)Reformatsky反应
1.Zn BrCH2COC2H5 + C6H5CCH3 2.H O
2
O
O
OH O C6H5CCH2COC2H5
O C2H5O
-
+ H CH2COC2H5
pKa=15
O O CH2 COC2H5 + C2H5OH
CH2COC2H5
pKa=15.9 乙酸乙酯的酸性与乙醇相近，反应生成烯 醇盐的量较小。
O CH3C + CH2
O CH3C
O
-
COC2H5
O
OC2H5
CH2COC2H5
OC2H5
O O
CH3CCH2COC2H5 + C2H5O
O
1
O H CH COC2H5
2'CH2 3' 4'
H2C
4 3
2
COC2H5
H5C2OC HC H O
H5C2OC1' O
O
①EtONa/EtOH ② H3O+
H2C H5C2OOCHC
4
2
3' 4' 1 6 2 CHCOOC
3 2' 4
1
C
2H5
35
C1' O
CH2
(3)α-醇酸的氧化反应
OH RCHCOOH
Tollens
KMnO4
O RCCOOH + Ag
RCHO + CO2 + H2O
KMnO4 RCOOH + H
H+
(4)α-和β-醇酸与醛的反应 相当于生成缩醛的反应
O RCHCOH + R'C O H H O
RCH C O O OH CHO H R'
生物有机化学的研究几乎涉及到生命科学 的所有前沿领域，已经成为现代生命科学研究 中的重要组成部分，主要包括：核酸化学、蛋 白质化学、多糖化学、生物催化体系的模拟、 生物膜化学和信息传递的分子基础、微量及超 微量生理活性物质的分离和分析新方法的研究。 进入生命科学的研究，为其发展做出新的贡献， 同时丰富和发展化学科学本身，这是当前化学 科学发展的一大趋向。
CH CHCOOH + H2O + CO2
肉桂酸
Perkin反应
CHO + (CH3CO)2O
CH
CH3COONa
180℃
CHCOOH
肉桂酸 三、, -不饱和羧酸的反应 1.1,4-加成反应 与, -不饱和醛酮类似 2.D-A反应
13
HX
XCH2CH2COOH
H2O HOCH CH COOH 2 2 + H
) m.p.=51℃ 化学亮点 反式脂肪酸与人体的健康
反式不饱和羧酸（TFAs）在细胞膜中的积 累，会增加血流中低密度脂蛋白的含量；饮食 中的TFAs有增加乳腺癌和心脏病的危险。TFAs 在油炸快餐及烤制型食品中含量较多。
(Z)-丁烯二酸 HOOC COOH C C (失水苹果酸或马来酸) H H m.p.=130℃
(C6H5)3C Na+
CH3 H3C CH3 MgBr
(C6H5)3CH
CH3 H3C CH3
2.交叉Claisen缩合反应
O O HCOC2H5 + CH3COC2H5
① EtONa/EtOH ② H3O+
O
O
HCCH2COC2H5
-丙醛酸乙酯 3.Dieckmann缩合反应 分子内酯缩合反应：己二酸酯和庚二酸酯
H C6H5 C C COOH H
H3C H
C C
COOH H
(Z)-2-丁烯酸(异巴豆酸) m.p.=15℃
C6H5 H
C C
COOH H
(E)-3-苯基丙烯酸 (肉桂酸)m.p.=133℃
(Z)-3-苯基丙烯酸 (异肉桂酸)m.p.=68℃
COOH
(Z)-9-十八碳烯酸(油酸) m.p.=16℃
β-醇酸生成六元环
RCH C O O O CH R'
(5)α-和β-醇酸的降解反应
RCHCOOH OH
R' RCCOOH OH
浓H2SO4
RCHO + CO + H2O
H2SO4/H2O
R
C O
R' + HCOOH
应用：高级脂肪酸 → α-溴代酸→ 高级脂肪醛
R' RCCH2COOH OH
H+(OH-)
COOH
HO OH
OH
内容提要 §16-1 不饱和羧酸 一、 , -不饱和羧酸的结构 二、 , -不饱和羧酸的制备 三、 , -不饱和羧酸的反应 四、 , -不饱和羧酸的用途 §16-2 取代酸 一、卤代酸 二、醇酸 三、酚酸 四、羰基酸
内容提要
§16-3 -酮酸酯 一、 -酮酸酯的制备 二、 -酮酸酯的酮－烯醇平衡 三、 -酮酸酯的反应 §16-4 乙酰乙酸乙酯合成法和丙二酸酯合成法 一、乙酰乙酸乙酯合成法 二、其它-酮酸酯合成法 三、丙二酸二乙酯合成法 四、Michael反应
CH2
CHCOOH
HCN NCCH2CH2COOH OH NH3
H2NCH2CH2COOH
+
COOCH3
COOCH3
四、,-不饱和羧酸的用途(p472) 1.丙烯酸
CH2 CHCH3
O2
催化剂
CH2 CHCHO
CHCOOH
O2 CH2 催化剂
CH2
CHCH3
NH3/O2
催化剂
CH2
CHCN
CHCOOH
喹啉 CH3(CH2)8CHCCOOCH3 160~170℃
CH3
H Br
CH3 CH3(CH2)8CH CCOOCH3 14
2.芳醛的缩合反应 ——Knoevenagel反应(p643) O COOH 吡啶,六氢吡啶 C H + H CH 110℃ COOH
OH H CH C COOH