第11章 羧酸衍生物
第十一章羧酸衍生物
三、酯的命名
一元醇与一元酸生成的酯称某酸某（醇
或酚）酯；多元醇酯称为某醇某酸酯；内酯 用希腊字母标明原羟基的位置，称某内酯。
O
COOCH3
CH2-O-Cll -CH3 l
COOH CH2-O-Cll-CH3
H3C
O
O
O
邻苯二甲酸甲酯 乙二醇二乙酸酯 γ-戊内酯
四、酰胺的命名
简单的酰胺是在酰基名称后加“胺”或
（三）酯缩合反应
具有α-H的酯，在醇钠的作用下能发生类 似醇醛缩合反应。——Claisen缩合反应
CH3COOCH2CH3CH3CH2ONa -CH2COOCH2CH3
OCH3C CH2COOCH2CH3
OCH2CH3
CH3CO CH2COOCH2CH3 + CH3CH2O-
COOC2H5 + CH3COOC2H5NaOC2H5 COCH2COOC2H5 + C2H5OH
第十一章 羧酸衍生物
酰卤 酸酐 酯 酰胺
O ll R-C-X
R-OCll -OOlCl R O
RCll -ORˊ
O ll R-C-
O R-Cll -NH2 (-NHR,-NR2)
酰基
第一节 羧酸衍生物的命名
酰基的名称是将其羧酸的名称的“酸” 字改成“酰基”。
O
CH3C OH 乙酸
O
CH3C 乙酰基
交叉Claisen酯缩合反应
三、碳酸衍生物
氨基甲酸酯 脲（尿素） 胍 丙二酰脲
四、尼龙和聚酯
CH3CONH2 + NH2CH3 CH3CONHCH3 + NH3
（二）酰基亲核取代反应的机制
O R-lCl —L+:Nu
羧酸衍生物知识点
羧酸衍生物知识点羧酸衍生物是一类化合物，它们在化学反应和有机合成中有着广泛的应用。
羧酸衍生物的结构中包含一个羧酸基团，它们的化学性质也与羧酸有关。
本文将从羧酸衍生物的性质、合成和应用三个方面进行阐述。
一、羧酸衍生物的性质羧酸衍生物中含有一个羧酸基团(-COOH)，这个基团可以参与许多化学反应。
例如，在碱性条件下，羧酸基团会失去一个质子，形成相应的负离子，即羧酸盐，这种反应叫做羧化反应。
除此之外，羧酸衍生物还能与醇、胺等反应，生成相应的酯、酰胺等衍生物。
二、羧酸衍生物的合成羧酸衍生物的合成方法非常多，下面介绍两种常用的方法：1.羧化反应羧化反应是一种重要的合成羧酸衍生物的方法。
在这种反应中，通常使用羧酸和一定量的碱反应，生成相应的羧酸盐。
羧酸盐再与酸反应，失去一个水分子，形成相应的酯。
这种反应常用的催化剂有酸性离子交换树脂、三氧化硫等。
2.加成反应加成反应是另一种合成羧酸衍生物的方法。
在这种反应中，羧酸衍生物的反应物通常是烯烃或炔烃。
它们与羧酸在催化剂的存在下发生加成反应，生成相应的羧酸衍生物。
加成反应的催化剂有酸性离子交换树脂、钯等。
三、羧酸衍生物的应用羧酸衍生物在有机合成、材料科学、生物化学等领域有着广泛的应用。
1.有机合成羧酸衍生物是有机合成中常用的反应物和中间体。
它们可以通过羧化反应、加成反应等多种方法进行合成。
羧酸衍生物可以与醇、胺等反应，生成相应的酯、酰胺等衍生物。
2.材料科学羧酸衍生物可以与金属离子、聚合物等反应，形成新的材料。
例如，聚丙烯酸可以与铁离子反应，生成Fe3O4/聚丙烯酸复合材料。
这种材料具有磁性，可以应用于磁性材料、制备催化剂等领域。
3.生物化学羧酸衍生物在生物化学中也有着重要的应用。
例如，羧酸基团是许多生物分子的一部分，例如脂肪酸、氨基酸等。
羧酸衍生物还可以用于制备生物活性分子，例如药物、抗生素等。
羧酸衍生物是一类重要的化合物，在化学反应和有机合成中有着广泛的应用。
通过羧化反应、加成反应等方法可以合成羧酸衍生物。
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。
第十一、十二章 羧酸及其衍生物
2. 溶解性(solubility) 低级羧酸与水混溶；高级羧酸不溶；一般二元和 多元酸易溶。
第18页，共109页。
羧酸的物理性质
3．熔点(melting point)
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，立即凝成冰状 结晶，故纯乙酸又称为冰醋酸。
COOH
CHCO2H OH
羧基 连在Ar或R
上都可
羟基酸
C CO2H O
羰基酸
CH COOH NH2
氨基酸
取代羧酸
第1页，共109页。
羧酸分子中烃基上的氢被取代后的产物称取代羧酸。
R CH COOH X
R CH COOH OH
R C COOH O
R CH COOH NH2
取代羧酸
R
O
R
R C OH
R
R
O CX O C OCOR O C OR O C NH2
羧酸衍生物
第2页，共109页。
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
136pm
O···· H
羰基和羟基通过 p-π共轭 构成一个整 体, 故羧基不是羰基和羟基的简单加合。
第15页，共109页。
123pm
127pm
R
136pm 游离羧酸分子中的 p-π 共轭
R
H
127pm 羧酸根负离子的 p-π 共轭
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：
羧酸的衍生物
羧酸的衍生物
工业上，在合成纤维“涤纶”的生产中就利用了酯交换反应。 通过酯交换反应可以从廉价的低级醇来制备高级醇。例如： 酰胺的醇解反应是可逆的，需要过量的醇才能生成酯并释放出氨。
羧酸的衍生物
3. 溶解性
所有羧酸衍生物均能溶于乙醚、氯仿、丙酮、苯等有机 溶剂。酰卤和酸酐遇水就分解，酯在水中的溶解性很低，但 低级的酰胺（如N,N-二甲基甲酰胺）能与水混溶，是优良的 非质子极性溶剂。
部分羧酸衍生物的物理常数列于表11-4。
羧酸的衍生物
表11-4 部分羧酸衍生物的物理常数
羧酸的衍生物
羧酸的衍生物
（2）酸酐的命名
酸酐的名称是由两个羧酸的名称加上“酐”字来命名。相 同羧酸形成的酸酐称为单酐；不同羧酸形成的酸酐称为混酐。 混酐命名时，通常将简单的羧酸写在前面，复杂的羧酸写在 后面。例如：
羧酸的衍生物
（3）酯的命名
酯的名称是由相应的羧酸和醇中的烃基名称组合后加“酯” 字来命名的。例如：
羧酸的衍生物
4. 还原反应
（1）催化加氢
羧酸衍生物在催化加氢条件下都可以被还原，但一般具有制备意 义的是酰卤的选择性还原和酯的还原。
酰卤选择性加氢的催化体系是Pd/BaSO4-硫-喹啉（或硫脲），此 催化体系可使酰卤的加氢反应停止在生成醛的阶段，称为罗森门德 （Rosenmund）反应，这是一种制备醛的方法。
的杂原子（X、O、N）上都具有未共用电子对，它们所占据的p轨道
与羰基的π轨道形成p-π共轭体系，未共用电子对向羰基离域，使C-L
键具有部分双键的性质。因此，羧酸衍生物的C-L键较典型的单键C-L
《羧酸衍生物 》课件
羧酸衍生物可以与醇反应，生成酯类物质，常用于酯化反应的有机合成。
3 加成反应
羧酸衍生物可通过加成反应与其他有机物发生化学反应，生成功能化的有机化合物。
羧酸衍生物的应用领域
1
染料领域
2
羧酸衍生物在染料的合成和染色工艺中
起到重要的作用，用于改善染料的染色
性能和稳定性。
3
食品工业
4
羧酸衍生物在食品工业中可以作为调味 剂、增酸剂和防腐剂等添加剂。
医药领域
羧酸衍生物广泛应用于药物研发领域， 用于合成医药品、制药工艺中的反应催 化剂等。
聚合物领域
羧酸衍生物可作为聚合物的功能单体， 用于合成具有特定性能的聚合物材料。
羧酸衍生物的市场前景
市场需求增长 技术创新推动 环境友好性
羧酸衍生物的应用领域广泛，市场需求稳步增长， 尤其是在医药、染料和聚合物等领域。
酯化反应是将羧酸与醇反应生成酯类产物的方法， 常用酯化剂包括酸、酸酐等。
羰基化反应
羰基化反应是将羧酸与羰基化试剂反应生成酮类产 物的方法，常用羰基化试剂包括酰氯、酸酐等。
特殊制备方法
特定的有机化学反应可用于制备特定的羧酸衍生物， 例如将邻羟基苯甲酸酰化得到苯甲酸。
羧酸衍生物的化学性质
1 酸性性质
羧酸衍生物具有酸性，可以与碱发生中和反应，生成相应的盐和水。
随着科学技术的进步，对羧酸衍生物性能的研究 和改良不断推动着羧酸衍生物市场的发展。
羧酸衍生物具有较好的环境友好性，符合环保趋 势，因此在绿色化学领域具有广阔的市场前景。
总结
通过本课件的学习，我们了解了羧酸衍生物的定义、结构特点、制备方法、 化学性质、应用领域以及市场前景。希望这些知识能够对大家有所启发。
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
有机化学,羧酸衍生物
O R C X 酰卤键
•4
3、酸酐（anhydride）的结构
酸酐有链状酸酐和环状酸酐两大类：
O 链状酸酐 R C O 环状酸酐 O
O C R’ O O
若R=R' R≠R' 丁二酐
单酐 混酐
4、酰胺（amide）的结构
O R C NH 2 酰胺键
•5
5、腈（nitrile）的结构 腈的官能团是氰基，氰基中的N和C都是sp 杂化，腈的结构与炔烃类似。它可用下 面的共振表示：
•13
1、红外光谱 羧酸衍生物（腈除外）在1850—1630cm-1 有强吸收，这是羰基的伸缩震动。 酯：酯的C-O在1050--1300cm-1有两个吸 收峰，可用于酯的鉴定。
•14
乙酸乙酯的红外光谱图
O
υ C=O
H3C C OCH 2CH 3
υC-O
•15
苯甲酰氯的红外光谱图
COCl
υ C=O
丙三醇-1,3-二乙酸酯
O H3C C N C2H5 CH3
顺丁烯二酸酐
O CO CNH2 O
γ -戊内酰胺
N-甲基-N-乙基乙酰胺
邻氨甲酰基苯甲酸苯酯
•10
英文命名
酰基的名称为：乙酸：acetic acid 乙酰基：acetyl（ethanoyl）（去掉 “ic”+“yl” ）苯甲酰基：benzoyl
•12
•二、物理性质
•低级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体，高级的为固体； •低级的酯具有芳香的气味，可作为香料；十四碳酸以下 •的甲酯和乙酯均为液体； •酰胺除甲酰胺外，由于分子内形成氢键，均是固体； •而当酰胺的氮上有取代基时为液体； •羧酸衍生物可溶于有机溶剂； •酰氯和酸酐不溶于水，低级的遇水分解； •酯在水中溶解度很小； •低级酰胺可溶于水。
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一、羧酸衍生物的分类 羧酸衍生物——羧酸分子中-COOH中-OH被其他 基团取代后的产物。
O R C O O R C OH R R C O C O R C NH2(R) OR' O X O C R 酸酐
第11.1节
羧酸衍生物分类与命名
酰卤
酯 酰胺
羧酸衍生物结构共同点：
O R C OR'
酯
羧酸衍生物结构通式：
乙酰氯 乙酰基 苯甲酰基 α-溴丁酰溴
苯磺酸 苯磺酰基
C6H5-SO2OH C6H5-SO2-
苯甲酰氯
草酰氯
2．酸酐的命名 根据生成酸酐的羧酸 名称，当2分子酸相同时， 称为“某酸酐”；
3．酯的命名 根据生成酯的原料羧酸和醇的名称，先酸后 醇，即称为“某酸某(醇)酯”，其中醇字省略。
O
C H 3 C H (C H 3 )C O O C H (C H 3 ) 2
O R C OH
O
+ R'O-
R
C
O-
+ HOR'
羧酸衍生物的水解、醇解和氨解 水解、醇解和氨解反应的活性顺序： 酰卤 酸酐 酯 酰胺
第2步：消除烷氧基，羧基质子转移，形成羧酸负离子和醇
酯的酸性水解
第1步 酯中酰基质子化，增加羰基C正电性，有利于亲核试剂进攻
H or OH O R C OR'' + R'OH 新的酯 新的醇
O R C OR' + R''OH 酯 醇
在医药工业上通过酯交换反应可以将一 些易得的或药用价值较小的酯转变为药用价 值较大的酯。例如：
酯醇解的反应特征： 酯交换反应；需 需 H＋ 或 HO- 催 化；可逆反应，蒸出易挥发的产物，将反应进行到底。 化；可逆反应，
第11章 羧酸衍生物 （ derivatives of carboxylic acid ）
主要内容 羧酸衍生物的分类和命名 羧酸衍生物酰基上的亲核取代反应 羧酸衍生物酰基上的亲核取代反应 羧酸衍生物的亲核取代反应机制
酯缩合反应
学习要求
1. 掌握羧酸衍生物的结构及命名； 2. 掌握羧酸衍生物的化学性质：水解、醇 解、氨解反应及其活性的强弱顺序。 3. 熟悉羧酸衍生物酰基的亲核取代反应机理； 酯的缩合反应及其在生物体内的应用； 4. 了解碳酸衍生物的结构类型及其主要性质。
C 6H 5 CON
CH 3 CH 2CH 3
C
O
C NH
戊内酰胺
O
N-甲基-N-乙基苯甲酰胺
NH
-丁内酰胺
己内酰胺
与医学有关的羧酸衍生物
CH2CONH N O S CH3 CH3 COONa
O H3C CH3 CH3 OH O O CH3 O O OH HO O O
COOH OCCH3 O
乙酰水杨酸（阿司匹 林）（解热镇痛药）
甲胺
N-甲基乙酰胺
★
酰基亲核取代反应的机制
O
羧酸衍生物酰基上的亲核取代反应通式
O Nu L or HNu R O C Nu + L or HL
R C L
羧酸衍生物
+ Nu亲核试剂
亲核 加成
OR C Nu L
负电荷的四面体结构中间体
R
C
第1步：亲核试剂进攻酰基C，发生亲核加成，形成负 电荷的四面体结构中间体 ；
酯
O R C NH 2 (R)
O
H 2O H or OH NH 3 (R)
H 3C C
乙酰氯
+ H2 O
水解
猛烈、 放热反应
Cl
CH 3COOH
+
HCl
酰胺
产生HCl的缘故
4
酸酐的水解
O O O C R O H2O
△
酯的水解
O O H2 O OR' H H2 O R OH O C O R C OH + HOR'
醋酐
乙酸酐
当2分子酸不同时，”简单的羧酸+复杂的羧 酸”——“某某酸酐”。酸字可省略。例如：
H
C
甲酸甲酯
OCH3
异丁酸异丙酯
乙丙酐
乙酸丙酸酐
顺丁烯二酸酐
苯甲酸乙酯
乙酰乙酸乙酯
4．由二元羧酸生成的酯的命名 只有1个-COOH被酯化的称酸性酯；2个 -COOH都被酯化的称中性酯。 多元酸的几个-COOH可以和相同的几分子醇成 酯，也可以和不同的醇成酯，在命名时要加以体 现。
亲核试剂
H 2O R H or O H O R H or O H O R C NHR' C OR' O C OH
反应类型
性质分析
O
水解反应
RCH2
C O
X O O C R
酰基中的-C=O-：可加成至饱和
O R C L R 'O H
醇解反应
RCH2
C O
O RCH C L
L：可被亲核试剂取代
RCH2
C O
O
Δ
+
R C O C R' H OH
O R C OH
羧酸
H+或 OHΔ
R'OH NH 3
(L=X, O C O R'', O R'', N R 2 '')
酰卤
酸酐 酯
酰胺
羧酸衍生物发生水解反应的活性顺序：
羧酸衍生物和醇反应生成酯，称为羧酸衍 生物的醇解（alcoholysis） 。
递减
5
酰氯的醇解反应
COOCH3 + 2HOCH2CH2OH COOCH3
对苯二甲酸二甲酯 乙二醇
COOCH2CH2OH H COOCH2CH2OH
对苯二甲酸二乙二醇酯 甲醇
+ 2CH3OH
对氨基苯甲酸乙酯
N,N-二乙基-2-羟基乙胺
普鲁卡因(局部麻醉剂)
乙醇
酰胺的醇解反应
O H or OH NHR' + R"OH R O C OR" + R'NH2
O C2H5O C O C OH
乙二酸甲乙酯 乙二酸二乙酯
5、酰胺的命名
羧酸分子中-OH 被-NH2或烃氨基取代 后的化合物，称为酰 胺。
(1)酰胺N上没有其它取代基的简单酰胺， 酰基名称 + “胺” —— “某酰胺”。
乙二酸氢乙酯 (ethyl hydrogen ethanedioate)
乙酰胺
乙酰苯胺
沸点
一、羧酸衍生物的物理性质
低级酰卤和酸酐有刺激气味。挥发性酯具有令人愉 快的气味，可用于制造香料。
酰卤、酸酐和酯没有-OH，分 子间不存在氢键，其沸点比 相对分子质量相近的羧酸、 酰胺沸点低得多。
酯在水中的溶解度较小，但能溶于一般的有机溶剂。
二、羧酸衍生物的化学性质
★
酰基的亲核取代反应(Nucleophilic Substitution)
2
(2) 酰胺N上连有取代基时， “N-”或“N,N-” + 取代基 + 某酰胺
取代基直接与N原子相连接
(3) 若同一个N原子上连有2个酰基时，则称为“酰亚 胺”。 O O
C NH C O
C O C NH
丁二酰亚胺 N, NN-二甲基甲酰胺 N, NN-二甲基乙酰胺
邻-苯二甲酰亚胺
(4) 分子的环状结构中含有(-CO-NH-)的酰胺称为内酰 胺。
用于解热、镇痛、抗风湿、促 进痛风患者尿酸的排泄，抗血 小板聚集、肠道蛔虫的治疗
H3C HO H3CH2C H
由链霉菌产生的碱性抗生
N(CH3)2 CH3 OCH3 CH3 OH
素，抗菌谱与青霉素类似，对 军团菌肺炎和支原体肺炎可做 首选药
青霉素G钠（抗生素）
适用于葡萄球菌、链球菌、肺炎 球菌、淋球菌、脑膜炎菌等
R
C
2 R
C
OH
R
C
酸酐活性比酰卤略差，较易反应，需加热。
H3C C H3C C
乙酐
O O O
+ H2 O
水解 △
CH 3COOH
乙酸
+
CH 3 COOH
酯较稳定，水解反应需 需 H＋或 OH－催化，并 催化， － 加热，当 当OH 用量大于化学计量时，反应完全。
乙酸乙酯
乙酸
乙醇
酯水解是醇酯化的逆反应。
生物体内也有酯交换反应:
O CH3
R C
C
S
CoA
+
HOCH2CH2N（CH3）3OH
乙酰辅酶A
O CH3
胆碱
反应相对不易进行 离去能力: 离去能力:
HS CoA
NHR'
C
OCH2CH2N（CH3）3OH
+
<
OR"
乙酰胆碱
辅酶A
合成上意义不大（合成酯类化合物的方法有更 合成上意义不大（合成酯类化合物的方法有更 好的方法）
O R C X H 2O
HX
酰氯的水解
O R C Cl H2O O R C OH
羧酸
O
酰卤
O R C O O C R H or OH or H 2O R C OH O HO C R
+酸酐
O R C OR'
+
H 2O H or OH R O C O HOR'
乙酰氯在潮湿的空气里立即冒白烟？
O R C OR' + H2O H NaOH O R C OH + R'OH 酯化的逆反应