第11章羧酸衍生物
第十一章羧酸及其衍生物
第十章羧酸及其衍生物【教学重点】羧酸及其衍生物的化学性质、丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯在合成上的应用。
【教学难点】诱导效应、酰基上的亲核取代反应机理。
【教学基本内容】羧酸的结构;羧酸的制备方法;羧酸及其衍生物的物理性质;羧酸的化学性质——羧酸的酸性及影响酸性强度的因素(诱导效应、共轭效应和场效应);羧酸衍生物的生成;羧基的还原反应;脱羧反应;α-氢原子的卤代反应。
羟基酸的制备方法(卤代酸水解、羟基腈水解、Refomatsky反应)、羟基酸的化学性质——酸性、脱水反应、α-羟基酸的分解。
羧酸衍生物的化学性质——酰基上的亲核取代反应(水解、醇解、氨解)及其反应机理;还原反应;与Grignard反应;酰胺氮原子上的反应(酰胺的酸碱性、脱水反应、Hofmann降解反应)。
乙酰乙酸乙酯的制备方法(Claisen酯缩合);乙酰乙酸乙酯的化学性质——酮式-烯醇式互变异构、酸式分解和酮式分解;乙酰乙酸乙酯在合成上的应用。
丙二酸二乙酯的制备及在合成上的应用。
Ⅰ目的要求羧酸是含有羧基(—COOH)的含氧有机化合物,我们平常所说的有机酸就是指的这类化合物。
所谓羧酸衍生物,包括的化合物种类很多,诸如羧酸盐类、酰卤类、酯类(包括内酯、交酯、聚酯等)、酸酐类、酰胺类(包括酰亚胺、内酰胺)等都是羧酸衍生物,有人甚至把腈类也包括在羧酸衍生物的范围之内。
其实,比较常见的而又比较重要的是酰卤、酸酐、酯和酰胺这四类化合物。
羧酸盐与一般无机酸盐在键价类型上没大区别,不作专门介绍。
至于腈类,将放在含氮化合物中加以介绍。
这四类化合物都是羧酸分子中,因酰基转移而产生的衍生物,所以又叫羧酸的酰基衍生物。
羧酸及其衍生物RCOL(L:-OH、-X、-OOCR′、-OR′、-NH2)在许多重要天然产物的构成以及在生物代谢过程中均占有重要地位。
本章将以饱和一元脂肪酸为重点,讨论羧酸及其衍生物的结构和性质。
鉴于乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的重要地位,本章作概括介绍。
11羧酸衍生物
26
不 同点 1 催化剂用量不同。碱大于1 mol,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
18
*1) 碱性水解(又称皂化反应)
O
O
C2H5CO18C2H5 + H2O NaOH CH3CONa + C2H5O18H
同位素跟踪结果表明: 碱性水解时,发生酰氧键断裂。
19
反应机理
O RCOR' + -OH
OR-C-OR'
OH
四面体中间体
是负离子
O RCOH + -OR'
O
O
ROH + RCO- Na+ RCONa
RCOOCOR + H2O
+
H
RCOOR' + H2O
皂化
RCOOR' + NaOH
2 RCOOH
RCOOH + R'OH
RCOONa + R'OH
17
O
H2O
R C NHR'
H+
O
H2O
R C NHR'
OH
O R C OH + H3NR'
O R C O + H2NR'
H+ or OH 的用量均须大于化学计量
《有机化学》第十一章 羧酸及其衍生物的结构与性质
第十一章羧酸及其衍生物的结构与性质引言羧基()是羧酸的官能团,是由羰基和羟基组成的。
由于羰基的碳氧双键与羟基氧原子的共轭效应的作用,使羟基中氧原子电子向羰基转移,羟基的氢易离解而显酸性。
羧基中羟基也能被其它基团取代生成羧酸衍生物。
羧基是吸电子基,α-H具有活性,可以被卤代。
此外羧酸还能被还原和发生脱羧反应。
这里所讨论的羧酸衍生物主要是指羧基中羟基被取代后生成的酰卤(),酸酐(),酯(),酰胺()以及由酰胺脱水后生成的产物腈()。
在羧酸衍生物中羰基与卤素,酰胺基,烷氧基和氨基相连,由于卤素,氧原子和氮原子的负电性以及孤对电子的作用,使羰基碳上正电性不同,因此它们发生亲核反应性质也有差别。
羧酸衍生物还能发生还原反应。
11.1 羧酸的酸性羧酸是弱酸,能与强碱反应生成盐:羧酸酸性的强弱与所连的基团有关,连吸电子基团的羧酸酸性较强,而连供电子基团的酸性相对较弱。
如下列化合物酸性强弱顺序为:11.2 羧酸衍生物的生成羧基中的羟基被卤素、酰胺基、烷氧基和氨基取代形成酰卤、酸酐、酯和酰胺等羧酸衍生物。
1、酰卤的形成羧酸与SO2Cl,PCl5,PCl3等氯化剂直接反应生成酰卤:因为POCl3沸点低易除去,此法可制备高沸点的酰氯。
H3PO3沸点高,可制备低沸点的酰氯。
该法产生的SO2,HCl易除去,因此生成的酰氯纯度高,后处理容易。
2、酸酐的形成羧酸在脱水剂(如乙酰氯、乙酸酐)存在下加热,失去一分子水而生成酸酐。
二元酸可以分子内脱水生成二酸酐:3、酯化反应羧酸和醇在催化剂(H2SO4、HCl或苯磺酸等)作用下回流生成酯:酯化反应由多种机理,在大多数情况下,是羧酸中羟基与醇中羟基氢结合生成水,表观上看是一种亲核取代反应,实际上是一个亲核加成-消除反应的机理:决定反应速度的一步是亲核加成,因此羧基中碳的正电性以及羧基所连的基团大小核亲核试剂R'OH中R'体积大小都影响反应的速度,下列羧酸与甲醇酯化反应的相对速度的快慢顺序为:4、形成酰胺的反应羧酸与氨立即反应生成盐,在加热条件下,脱水生成酰胺,生成酰胺的反应是可逆的,如果把生成的水从反应体系中除去,反应可趋于完全。
11 章 思考题 习题答案
NaBH4
OH O CH3CH2CHCH COCH2CH3
CH3
HCN (5) HC CH
CH2 CHCN
H2O,H+
CH3OH H+
CH2
CHCOOCH3
O
(6)
CH3OH/H+ NaBH4 HO CO2H
CO2CH3
OH
(7)格式试剂与二氧化碳反应 CH3CHCH3 HBr
Mg/醚
1)CO2 CH3CHCOOH
COOC2H5 CH2=CHCH2-C-CH3
COOC2H5
(1) OH-,H2O (2) H3O+
CH2=CHCH2CHCOOH CH3
思考题 11-19 写出反应产物 O + NCCH2COOH CH3COONH4
答案:为活泼亚甲基与酮的 Knoevenagel 反应: O + NCCH2COOH CH3COONH4
CH3CCH3
CH3CHCH3
答案:β-二羰基的互变性。与 2,4-二硝基苯肼反应的为(a)、(b),(a)使 Br2/CCl4
褪色。
思考题 11-17 由乙酰乙酸乙酯合成
O -C-CH3
答案:为乙酰乙酸乙酯合成环状取代丙酮的方法:
OO
OO
CH3CCH2COC2H5
(1)C2H5ONa (2)Br(CH2)4Br
HOCH2CH2CH2CH2OH
思考题 11-15 由对羟基苯胺合成药物泰诺林的有效成分对乙酰氨基酚
答案:为酰胺的制备 HO-
OO -NH2 + CH3COCCH3 吡啶 HO-
O -NH-CCH3
3
思考题 11-16 用化学方法鉴别下列化合物
第十一章 羧酸衍生物
选作母体化合物的优先次序如下:
RCOOH > RSO3H > (RCO) 2O > RCOOR′>
RCOX > RCONHR′> RCN > RCHO > RCOR′> ROH > ArOH > HNRR′> ROR′
2-氯甲酰基苯甲酸
3-甲酰基苯甲酰胺
第二节
物理性质
第三节
化学性质
一、水解、醇解和氨(胺)解反应
邻苯二甲酸酐
phthalic anhydride
乙(酸)丙(酸)酐 acetic propanoic anhydride
(4)酰胺的命名
• 酰胺的命名是在酰基名称后加上“胺”字。 • 当 N 上有取代基时,该取代基用斜体的“N ” 标出。
苯甲酰胺
benzamide
N-甲基苯甲酰胺 N-methylbenzamide
苯甲酰氯 benzyl chloride
4-甲基戊酰溴 4-methylpentanoyl
bromide
(2) 酯的命名
• 由生成酯的酸和醇的名称决定,称为某酸某酯。
内酯命名用内酯代替原来酸的 “酸” 并标明羟基
的位置。
乙酸乙酯 ethyl benzoate
苯甲酸乙酯
ethyl benzoate
3-甲基苯甲酸乙酯 ethyl 3-methylbenzoate
有机化学 Organic Chemistry
主讲 陈明
中国药科大学
Chapter 11 羧酸衍生物
Derivatives of Carboxylic Acids
• 羧酸分子中羧基发生变化所生成的化合物称为羧酸衍生 物。主要有酰卤(acylhalide)、酸酐(anhydride)、 酯(ester)、酰胺(amide)、和腈(nitrile)。
浙江大学有机化学课件讲义11
OH
CH3(CH2)14CO2H 棕榈酸
HO2CCH OH
CHCO2H OH
安息香酸
水杨酸
酒石酸
对于比较复杂的羧酸,常用系统命名法命名。选含有羧基的最长碳链为主链,从羧基碳
原子开始编号,称为“某酸”,如有取代基,将取代基的名称与位次放在前面。例如:
CH3CHCH2CHCH2CO2H CH3 CH2CH3
吸收在 1640 和 1600 cm-1 处,是伯酰胺的另一特征吸收。图 11-1、11-2、11-3 分别是乙酸乙
4
酯、苯甲酸、乙酸酐和 N, N-二甲基甲酰胺(DMF)的红外光谱图。 图 11-1 乙酸乙酯的红外光谱 图 11-2 苯甲酸的红外光谱
5
图 11-3 乙酸酐的红外光谱
图 11-4 N, N-二甲基甲酰胺的红外光谱 羧基上的质子因受羰基的去屏蔽作用以及氧电负性的影响,其化学位移出现在低场δ 10~12ppm 处。伯酰胺和仲酰胺氮上的质子在δ 5~8ppm(通常是一个宽峰)。羧酸及其衍生 物的α-位质子因受羰基的吸电子作用影响,化学位移稍向低场移动,一般在δ 2~3ppm 处。
H
CO2H
CH3
CH2CH3
5-甲基-3-乙基己酸
(E)-2-乙基-2-丁烯酸
环直接与羧基相连称为环烷酸,编号从羧基所连接的碳原子开始,例如:
CO2H
CO2H
CO2H H
CH3
H
CO2H
4-甲基环己烷甲酸
2-环戊烯甲酸
反-1, 3-环戊烷二甲酸
芳香酸则常用苯甲酸作为母体,加上取代基的名称与位置,例如:
酰胺是由酰基和“胺”组成其名称的,如果氮上有取代基,则在取代基名称前加“N”
标出,例如:
有机化学-第六版-第11章-羧酸衍生物
包括酰卤、酸酐、酯和酰胺类的化合物
羧酸衍生物通式
O
(Ar)R C L
-X
卤素
-OR
L
O
OC R
烷氧基 酰氧基
-NH2、-NHR、-NR2 胺基
第一节 羧 酸 衍 生 物 的 命 名
酰
酸分子中
基
去掉 OH
后的基团
O
H3 C C OH
乙酸
O
(Ar)R C
O H3 C C
乙酰基
酰基的命名:某酸
某酰基
O H3C C OH
O C OH
O H3C C
O C
乙酰基 苯甲酰基
OO
OO
HO C C
HO C C OH
草酸
OO CC
酸性草酰基 草酰基
一、酰卤的命名
O H3C C Cl
某酰基 + 卤素 乙酰氯
O C Cl
苯甲酰氯
CH3 O H3C CH C Cl
O CH3CH2 C Br
(一) 氨基甲酸酯
O
ROH
+ C NR
酰胺键
O
H ROCNR
酯键
(二) 胍
NH
H2N
NH2
胍 胍基 脒基
NH H2N C NH2
NH H2N C NH
NH H2N C
水解反应
H2N
NH C NH2
+H2O Ba(OH)2
NH
H2N C NH2 +NH3
(三) 丙二酰脲---丙二酸酯与脲缩合而成
δ+
-OR1
Nu:
-NHR1
I. 亲核取代反应
第十一、十二章 羧酸及其衍生物
酸 + CO2
环酐 + H2O
己、庚二酸
环酮 + H2O+CO2
几种常见的羧酸
甲酸(formic acid) 草酸(dicarboxyl) 乙酸(acetic acid)
苯甲酸(benzoic acid)
O
甲酸的结构 H C OH
醛基
羧基
甲酸
甲酸既具有一般羧酸的通性,还具有还原 性。能和托伦试剂、高锰酸钾等试剂反应 HCOOH+KMnO4+H2SO4
H2C
CH2COOH CH2COOH
O O + H2O O
己二酸和庚二酸受热脱水和二氧化碳
CH2CH2COOH CH2CH2COOH
CH2CH2COOH CH2CH2COOH
O + CO2 + H 2O
H2C
O + CO2 + H 2O
小结:
二元羧酸热解产物与碳链长度有关:
乙、丙二酸
丁、戊二酸
CH2CH2CH2COOH Cl
CH3CH2CHCOOH Cl
CH3CHCH2COOH Cl
pKa
2.86
4.06
4.52
(二) 羧酸衍生物的生成
羧基中的 –OH 被其它原子或基团取代后生成的 化合物称羧酸衍生物(derivatives of carboxylic acid)。
O R C OH
离去基
O C O C O C O C
R
X OCOR OR NH 2
R
O C
R
OH
R R
羧酸衍生物
DHA怎么补?
DHA
DHA,二十二碳六烯酸(docosahexenoic acid ), 俗称脑黄金,是一种对人体非常重要的多不饱和脂肪 酸,属于Omega-3不饱和脂肪酸家族中的重要成员。 DHA是神经系统细胞生长及维持的一种主要元素,是 大脑和视网膜的重要构成成分,在人体大脑皮层中含 量高达20%,在眼睛视网膜中所占比例最大,约占 50%,因此,对胎婴儿智力和视力发育至关重要。
11羧酸及其衍生物
O
O
R
羧基
C OH
O R-C-X
R-C O
R-C O
酰卤
酸酐
O R-C-OR'
酯
O R-C-N2H
酰胺
(R或R'可以是Ar或H)
COOH
OCOCH3
阿司匹林 1
11.1 羧酸的分类、命名和结构
1)羧酸的分类 ① 按烃基不同:
② 按-COOH数目:
一元酸 CH3COOH
、二元酸
拉-( -I>+C)
-NO2, -CN ,-COOH, -SO3H ,-CHO, -COR 等
13
C. 二元酸
二元羧酸可以发生二级电离,通常Ka1 > Ka2
① 酸性:二元酸的酸性>一元酸的酸性; 原因:两个-COOH,且-COOH有较强的-I效应。
② HOOCn-> 2()n1CH-COOHn越小,1越 pK小 a ,酸性
5
CH CHCOOH
3-溴环己基甲酸
3苯基丙烯酸(肉桂酸)
6
11.2 羧酸的物理性质
➢ 物态:C1-C3刺激臭味液体;C4-C9腐败气味油状液体; C10以上羧酸为固体。
➢水溶解度:大于分子量相近的醇、醛、酮; 随R↑,水溶解度↓,C10以上羧酸不溶于水。
原因:羧酸中的羟基H和 O-羰 HO基H O-H 可与水形成氢键C: H3-C-OH
1)一元脂肪酸
• 一元羧酸加热下难以脱羧! 但α-C上有强吸电子基, 或β-C为羰基等不饱和键时,脱羧容易发生。
Cl3C-COO H
CHCl3 + CO2
O
O
CH3C-CH2-C-O H
有机化学:第十一章 羧酸及其衍生物
O18
CH3C-OC(CH3)3 + H2O
由于R3C+易与碱性较强的水结合,不易与羧酸结合,故逆向 反应比正向反应易进行。所以3oROH的酯化反应产率很低。
④ 酯化反应的特殊机理:酰基正离子机理
少量空阻大的羧酸按此反应机理进行。
O
O
+
C-OH
C-OH2
CH3
CH3 H2SO4(浓) CH3
CH3
O
+C CH3CH3ຫໍສະໝຸດ +OCCH3
CH3
CH3
CH3
CH3
OH C-O+ CCHH33
-H+ CH3
O
C-OCH3 CH3
CH3
CH3
反应方式:酸脱羟基醇脱氢。
CH3
CH3
O H+
CH3C-OH
+OH CH3C-OH
加成
HOC2H5
OH
CH3-C-OH
HO +
C2H5
四面体正离子
质子转移
OH
+
CH3-C-OH2
OC2H5
-H2O
+OH
-H+
O
消除 CH3C-OC2H5
CH3C-OC2H5
按加成--消除机制进行反应,是羧酸中羧基的C-OH键断 裂,醇中的O-H键断裂。
③ 酯化反应的特殊机理:碳正离子机制
OH
O RC
OH
O RC
O
O RC
O
O RC
O
p-π共轭, 键长完全平均化
键长平均化
C=O比醛酮中C=O键长(0.123nm)要长; C-O比醇的C-O键长(0.143nm)要短。
2019有机化学第十一章羧酸衍生物
(二)还原反应
酰卤、酸酐、和酯与羧酸相比较易被还 原,还原产物都是伯醇。例如:
O RC X
R
O C
O
O C
R,
O, R COR
LiAlH4 RCH2OH +
HX ,
RCH2OH R,OH
(三)酯缩合反应
酯中的α氢有弱酸性,在醇钠作用下与另 一分子的酯类似于醇醛缩合的反应(负 碳离子进攻羰基碳)。结果是取代了酯 分子中的烷氧基,生成β-酮酸酯,称为 酯缩合反应或克来森(Claisen)酯缩合 反应。例如:
H
OH N HO N
五、碳酸衍生物
(一)尿素
尿素学名脲,从结构上讲是碳酸的二
酰胺。
O
H2N C NH2
1. 弱碱性:
只能与强酸形成复盐而沉淀。
O H 2NCN H 2+H N O 3
O H 2NCN H 2.H N O 3
2. 水解:
O H2N C NH2 + H2O
H+
NH4+ + CO2
大多数情况下,酯化反应是羧基中的羟 基和醇分子中的氢结合成水。例如用含 18O的醇或硫醇与羧酸反应,18O或硫都 在酯分子中:
C 6 H 5 C O O H +C H 3 O 1 8 H C 6 H 5 C O O 1 8H 3 C + H 2 O
C 6 H 5 C O O H + C 2 H 5 S HC 6 H 5 C O S C 2 H 5 + H 2 O
Ph
3. 氨解
酰卤、酸酐、酯都能与氨或胺反应生成 酰胺。(板书)另一产物分别为:HX、 羧酸、醇(交换)。
羧酸衍生物
羧酸衍生物羧酸衍生物是有机化学中最重要的一类化合物,这类化合物由羧酸和其衍生物组成,它们在医药及其他领域有着广泛的应用,是有机化学研究的主要焦点之一。
羧酸衍生物是由羧酸分子和其他不同化学结构的分子组合形成的有机化合物。
羧酸是一种具有一个羧基及以上的有机酸,按照水溶性的大小分为酒精型,醇型,酸型和碱型。
羧酸衍生物的其他分子可以是碳氢化合物、不饱和烃、烃类、碳氮化合物、醛类、酮类等等。
一般来说,羧酸衍生物具有很强的湿润性、高抗蚀性和良好的抗氧化性,可以用于改善纤维素,提高其物理性能以及防止其被氧化老化。
它也具有解吸性能,能够有效溶解纤维素结构,增强其耐受性和抗水性,从而改善纤维素的物理性质。
羧酸衍生物也可以用于保护植物,制备植物类医药剂,减少植物的损害,如光及抗盐的胁迫,从而促进植物的发育健康。
羧酸衍生物还可以用于制备多种医药产品,具有良好的药性,可以用来治疗各种疾病。
它们可以作为抗生素使用,增强机体免疫力,杀灭病原体,防止病原体的复制,从而有效治疗感染性疾病。
此外,它们还可以作为抗炎药使用,降低炎症的发生,减少肿痛,缓解疼痛,从而抑制肿瘤细胞的生长。
羧酸衍生物还可以用于制备抗癌药,有效抑制癌细胞的增殖,降低肿瘤恶化等。
羧酸衍生物还可以用于制造日常用品,如洗发水、洗衣液等。
由于其良好的抗菌性和卫生性,羧酸衍生物可以有效杀灭污染源,减少细菌的滋生,从而维护卫生,保护人们的健康。
羧酸衍生物的应用由于其独特的性质而受到广泛的重视,在有机化学研究中有着重要的地位,经过长期的研究,学者们发现它们具有多种重要的功能,在不同的领域都能发挥重要作用。
未来,羧酸衍生物将在药物研究中发挥更为重要的作用,为人类的健康和生命贡献更多。
有机化学第十一章羧酸衍生物
肪 硬脂酸(十八碳酸)Fra bibliotek酸 花生四烯酸(二十碳酸)
棕榈油酸(9-十六碳烯酸)
结构式 CH3(CH2)10COOH CH3(CH2)12COOH CH3(CH2)14COOH CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)18COOH
CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH
不 油酸(9-十八碳烯酸)
② 酸酐的氨(胺)解 酸酐与胺反应,除产生酰胺外,还有一分子羧 酸,因此反应中经常加入三级胺,以中和反应产生的酸。
③ 酯的氨(胺)解 酯可以与氨或胺反应形成酰胺。氨或胺本身作 为亲核试剂,进攻酯羰基碳。
④ 酰胺的氨(胺)解 酰胺与氨(胺)反应是一个胺的交换反应。
2.异羟肟酸铁盐反应 除酰卤外,酸酐、酯和酰伯胺均能与羟胺反应生成异羟肟酸,异 羟肟酸与三氯化铁作用,得到紫红色的异羟肟酸铁盐,这一反应常用 来鉴别酸酐、酯和酰胺,称为异羟肟酸铁盐反应。
有机化学
第十一章 羧酸衍生物
学习目标
1. 掌握羧酸衍生物的结构特征、分类、命名方法及主要化学性质; 2. 理解不同羧酸衍生物在化学性质上的异同; 3. 了解常见羧酸衍生物的性质和用途; 4. 学会油脂和类脂化合物的鉴别方法。
第十一章 羧酸衍生物
羧酸分子中的羟基被其它原子或基团取代所生成的化合物,主要 有酰卤、酸酐、酯、酰胺,其分子结构中均含有酰基,因而也被称为 酰基化合物。
1.水解反应
在酸、碱或酶的作用下,油脂可发生水解反应。在酸性条件下,
油脂水解生成高级脂肪酸和甘油,该反应为可逆反应。
在碱性条件(如NaOH或KOH)下,油脂水解生成甘油和高级脂肪
酸钠(钾)盐。高级脂肪酸钠盐俗称肥皂。因此,把油脂在碱性溶液
中的水解反应称为皂化反应。
11' 羧酸衍生物
8
11.2 羧酸衍生物的酸性 羧酸衍生物的酸性 衍生物 羧酸衍生物中 的酸性强弱 羧酸衍生物中α-H的酸性强弱: 衍生物 的酸性强弱:
α-H的pKa: 的
CH3COCl ~16 CH3CHO CH3COCH3 CH3CO2CH3 17 20 25
P.275
CH3CONMe2 ~30
强
弱
9
11.3 羧酸衍生物羰基上的亲核加成 消除反应 羧酸衍生物羰基上的亲核加成-消除反应
CH3(CH2)7CH CH(CH2)7COOC2H5
Na / C2H5OH CH3(CH2)7CH CH(CH2)7CH2OH ~ 50%
28
酯缩合反应
O O
C2H5ONa
O
O
CH3C OC2H5 + CH3C OC2H5
CH2CCH2COC2H5 + C2H5OH
——Claisen酯缩合反应 酯缩合反应 反应机理: 反应机理:
P.285
C
O H C CH2
丙醛酸
O C OH
CH3
O C CH2
O C OC2H5
3-丁酮酸乙酯 丁酮酸乙酯 β-丁酮酸乙酯 丁酮酸乙酯 乙酰乙酸乙酯
O CH3
O
O C2H5O C CH2
O C OC2H5
C CH2 C CH3 2,4-戊二酮 戊二酮 β-戊二酮 戊二酮 乙酰丙酮
丙二酸二乙酯
31
16
11.5 酸酐 酸酐的制备
O O R C OH + R C OH
脱水剂
P.277
(P2O5)
O O R C O C R + H2O
O CH2COOH CH2COOH 300 oC -H2O O O
羧酸衍生物
2. CH3CH2CH2ONO2 硝酸丙酯
二乙酸乙二酯 或 乙二醇二乙酸酯
乙二酸二乙酯
O CH 3CH 2O C H
O C OCH 2
甲酸乙酯
苯甲酸苄酯
O CH 3CHCOCH 2CH 3 CH 3
2-甲基丙酸乙酯
低级酯都有芳香味。许多水果的香味就是由酯引起的。许 多酯常被用来调配食品或做化妆品香精。
酯和酰胺的水解需酸,碱催化且加热,反应是可逆反应。 油脂是高级脂肪酸的甘油酯,在碱性条件下水解生成高级脂 肪酸盐是肥皂的主要成分,所以该反应又称皂化反应
(2)醇解
酰氯、酸酐、酰胺和酯与醇或酚作用,主要产物是酯。 酯的醇解需酸,碱催化是可逆反应,酰胺的醇解需要酸催化
反 应 活 性 依 次 减 弱
O RC O RC O RC OR Cl O O CR
§12-5 羧酸衍生物
和取代羧酸
( 酰卤、酸酐、酯、酰胺和羟基酸)
尿素
邻苯二甲酸酐
乙酸酐
一、 羧酸衍生物的定义和命名
1、羧酸衍生物的定义
羧酸衍生物:羧酸中羧基发生变化而产生的有机物统称羧酸衍
生物。(或羧酸中羟基被其他基团取代形成的有机物) 羧酸衍生物主要有:酰卤、酰胺、酸酐、酯等。
2、类别和命名(1)酰卤和酰胺 Nhomakorabea构特点和命名
O R C X酰基
(2)酸酐的命名 [结构特点]
O R C O O C R'
[命名] 由对应的什么酸决定,读“某某酐”或“某酸酐”
O O CH 3C O CCH 3
乙(酸)酐
O O CH 3C O CCH 2CH 3
乙丙(酸)酐
H C C O O
O CH 2 C CH 2 C O O
《有机化学》第11章 羧酸及衍生物
二元酸时选择含有两个羧基在内的最长碳链为主链,称为某二酸。例如: HOOC-COOH 乙二酸
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二、羧酸的物理性质
常温下,C10以下的饱和一元羧酸为液体,具有较强的刺激性气味或难闻 腥臭味;C10以上的饱和一元羧酸为蜡状固体;二元羧酸和芳香族羧酸都是结 晶固体。
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第一节 羧酸
一、羧酸分类和命名 1. 羧酸的分类
⑴ 根据和羧基相连的烃基的不同,可以分为脂肪族羧酸(脂肪酸)、 脂环酸、芳香族羧酸(芳香酸);
⑵ 根据和羧基相连的烃基是否饱和可以分为饱和羧酸、不饱和羧酸; ⑶ 根据分子中羧基的数目,又可以分为一元酸、二元酸、多元酸等。
2. 羧酸的命名 ⑴ 羧酸的俗名
2. 酸酐
酸酐是将羧酸的名称后加“酐”字。例如:
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3. 酯
酯是羧酸和醇经酯化反应而得,命名时,酸的名称在前,醇的名称在后, 再加“酯”字。例如:
二、物理性质
最简单的酰氯为乙酰氯,沸点为52℃。甲酰氯在-60℃以上是不稳定的, 立即分解为一氧化碳和氯化氢。苯甲酰氯的沸点为197℃。
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5. α-H的卤代
脂肪酸中的羧基和羰基一样能使α-H活化,但羧基的致活作用比羰基小得多,要 在催化剂(常用红磷)作用下逐步卤代。例如:
红磷的作用是生成卤化磷(PCl3和PBr3),它与羧酸作用生成酰卤,酰卤的α-H卤代要比羧酸 容易得多。
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第二节 羧酸衍生物
酰氯的沸点比相应的羧酸低,低级酰氯遇水猛烈水解,水解产物能溶于水,
表面上好象是酰氯溶解。酰氯的密度大于1。 乙酐的沸点为140℃,比乙酸高,苯甲酸酐和邻苯二甲酐为固体,熔点为
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烯醇式
紫红色
(缩二脲反应) 缩二脲反应)
NH NH NH NH N H N H
二甲双胍 降血糖药) (降血糖药)
H3C HO
HO
O CH2OH NHCH3 OH
氯已定 或 洗必泰 (消毒防腐药) 消毒防腐药)
链霉素 (抗结核病药) 抗结核病药)
小
结
1. 命名(注意环状酸酐、内酯、内酰胺及 - 命名(注意环状酸酐、内酯、内酰胺及N- 取代酰胺的命名) 取代酰胺的命名) 2. 酰基的亲核取代反应(水解、氨解、醇解) 酰基的亲核取代反应(水解、氨解、醇解) 3. 酸碱性:丙二酰脲(酸性)、脲(弱碱性)、胍(强碱性) 酸碱性: 酸性) 弱碱性) 强碱性) 4. 巴比妥酸(丙二酰脲):酮式 巴比妥酸(丙二酰脲): ):酮式 5. 脲的鉴别: 脲的鉴别:
第十一章 羧酸衍生物
你 知 道 吗 ? 阿司匹林 (aspirin) 复方阿司匹林
(APC)
非那西丁 (phenacetin) 咖啡因 (caffeine)
CH3CH2O NHCOCH3
非那西丁
使用时间最长的解热镇痛药 新用途:治疗心脏病、 新用途:治疗心脏病、冠心 病和老年痴呆症等
亲核取代反应活泼性: 亲核取代反应活泼性: 酰卤 > 酸酐 > 酯 > 酰胺
N
之间,碳氧键比一般
O
H2N C
NH2
H2N
H N
H N
NH2
+
H N
OCN
NCO
DMF, 70oC
H N
H N
H H N C N O
O N C H
n
生成缩二脲和缩二脲反应
肽键
O H O
O
150~160℃ ℃
O
H2N C NH2 + HN C NH2
H2N C NH C NH2 + NH 3
缩二脲
NH3
R C NH2 O
NH3
R C NH2
+ R′ OH
想一想
O O +
NH2
O C NH C OH O
O
小结 酰基的亲核取代反应
水解
羧酸 酯 酰胺 HX 羧酸 醇 氨、胺
酰卤、 酰卤、酸酐 酯、酰胺 酰卤 酸酐 酯 酰胺
醇解 氨解
酰卤>酸酐 酰卤 酸酐 >酯>酰胺 酯 酰胺
水解、醇解、氨解 水解、醇解、 水解、醇解、 水解、醇解、氨解 水解、醇解、 水解、醇解、氨解 水解
3. 胍(gua)
O H2N C NH2
NH H2N C NH
NH
脲
H2N C NH2
NH
胍
胍基
H2N C
脒基
) 强碱性(pKa=13.8)
实例
NH NH NH C NH2 OH O OH OH
CH3 CH3
NH
NH
H2N C NH
H N Cl Cl N H
H N
Hale Waihona Puke H NN C NH C NH2
O CHO O
O O
CuSO4 NaOH
H2N C NH C NH2
缩二脲反应) 紫红色 (缩二脲反应)
反应条件: 反应条件:含两个或两个以上酰胺键
实验
缩二脲的生成和缩二脲反应
加尿素至大试管中
加热后放出的气体使 红色石蕊试纸变蓝
继续加热
加入氢氧化钠
加入硫酸铜
溶液显紫色
2. 丙二酰脲 丙二酰脲的生成
O C Cl H2C C Cl O
O R C Cl
O
O
R C O C R' O R C OR'
O R C NH2
后者不能直接转换成前者
酰卤和酸酐是优良的酰化剂
氨解反应(胺的酰化反应, 氨解反应(胺的酰化反应,比水解容易)
O R C X +
O
NH3
R C NH2 O
+ HX + R′ COOH
O
O
R C O C R′ + O R C O R' +
O H CH2 CHCH2 CH3(CH2)2 CH CH3 C N C C N O H C O
苯巴比妥(长时) 苯巴比妥(长时)
司可巴比妥(短时) 司可巴比妥(短时)
1. 苯巴比妥能发生缩二脲反应吗? 苯巴比妥能发生缩二脲反应吗? 2. 为什么注射用的苯巴比妥钠须制 成粉针剂且临用时才溶解?(1?,2?) 成粉针剂且临用时才溶解?
O NH2 C NH2 + HNO2
与亚硝酸反应——定量测定尿素的常用方法之一 与亚硝酸反应——定量测定尿素的常用方法之一 ——
N2 + CO2 + H2O
脲素的结构
多数动物和人类蛋白质的新陈代谢的最后产物; 最早由人体排泄物中取得的一个纯有机化合物; 然而,其结构目前还有争论: 碳氮键键长介于 C N 和 C 的羰基长,一般以下式表示:
四、碳酸衍生物 1. 脲
O HO C OH 碳酸
O
原碳酸
尿素) H2N C NH2 脲(尿素)
弱碱性(不能使石蕊试纸变色) 弱碱性(不能使石蕊试纸变色) 水解
H2O/HCl
O H2N C NH2
H2O/NaOH 脲酶
CO2↑ + NH4Cl Na2CO3 + NH3↑ NH3 ↑ + CO2 ↑ + H2O
H2N
O C NH C O + HCl C NH O
+
H2N
C O
NaOH
H2C
丙二酰氯
丙二酰脲 巴比妥酸
O C NH C O C NH O
HC C N OH OH C N C OH
酮式-烯醇式互变 酮式 烯醇式互变
H2C
pKa=3.85
镇静催眠药) 巴比妥类药 (镇静催眠药)
O H C2H5 C6H5 C N C C N O H C O