羧酸衍生物的化学性质

羧酸衍生物的化学性质

一、羧酸衍生物的共性反应 （一）“亲核取代”反应 1、“亲核取代”反应概述

体系中的亲核试剂进攻正电性的酰基碳，发生亲核加成反应形成四面体负离子，接着发生消去反应，其结果是亲核试剂取代了L 基团：

R C L O δ+

δ-:Nu

-

亲核加成R C L

O Nu

R C Nu O 结果：亲核取代

2、“亲核取代”反应历程

（1）碱催化(提高试剂的亲核能力或有效浓度)

R

R

R

C

C

C O

O O : B

: L B

L

B

+

-

:L -

（2）酸催化（酰基质子化增加酰基碳的电正性）

L

-

R R C

OH O OH B

L

++

+

B

H:L OH +

H

+

C O R C

L

:B

C

3、“亲核取代”反应活性比较

亲核取代=亲核加成+消除 因此，反应活性与下列因素有关：

（1）酰基C δ+↑、C 周围空间位阻↓，则亲核加成活性↑； （2）离去基团稳定性↑，离去能力↑（越易离去），则消除活性↑，

亲核性越强（即稳定性越小）越不易离去，而亲核性与其碱性强弱一致，可由其共轭酸的酸性来比较得出：酸性：HX > RCOOH > ROH>NH 3

碱性：NH 2->RO ->RCOO ->X -，

则离去能力为：NH 2-﹤RO -﹤RCOO -﹤X -；

羧酸衍生物亲核取代活性分析如下：

①酰卤：R C X O

卤原子具有-I>+C 的电子效应，使C δ+↑↑，亲核活性↑↑；且X -最易离去，消除活性↑↑。

②酰胺：R C NH 2O

氨基（或者是取代氨基）具有+C>-I 的电子效应（相对于氧原子，氮还有+I 效应），使C δ+↓↓，亲核活性↓↓；且NH 2-最难离去，消除活性↓↓。

③酯：O

RCOR(R')

烃氧基具有+C>-I 的电子效应，使C δ+↓，亲核活性↓（给电子能力较氨基弱，因此酯中C δ+比酰胺↑）；且RO -比NH 2-易离去，消除活性较酰胺↑。

④酸酐：O RCOCR(R')O

氧原子同时向两边的酰基给电子（+C >-I ），因此给电子能力比酯弱，使C δ+较酯↑，亲核活性较酯↑；且RCOO -较RO -易离去，消除活性较酯↑。

综上所述，

羧酸衍生物的亲核取代活性：酰卤﹥酸酐﹥酯﹥酰胺 常见的亲核试剂有：水、醇、氨（胺）。反应分别称为水解、醇解、氨（胺）解。

4、羧酸衍生物的亲核取代反应 （1）水解

+ HOH

RCOOH +RCOOCOR'R'COOH

RCOOH RCOCl + HOH

+ HCl RCOOR' + H 2

+-RCONH 2 + H 2O 回流

RCOOH + NH 4+RCONH 2 + H

2O

回流RCOO - + NH 3

注：①酰氯反应剧烈，故酰氯遇湿气冒白烟，可作为判断存在酰氯基团的依据；

②由反应条件的变化可以看出反应活性是酰卤﹥酸酐﹥酯﹥酰胺； ③水解产物均为酸；

④酰胺如果连有大体积烃基，则反应难进行，可用下述反应得到酸（参见酰胺与亚

硝酸的反应）：

NH 2O + HNO 2H 2SO 4

o

OH O

（2）醇解

①酰氯活性大，反应容易进行，常用于制备酯：

COCl + HOC(CH 3)3

COOC(CH 3)3

②开链酸酐醇解可得到酯和酸；

环酐醇解可得开链的酯酸（醇过量可再酯化得到二酯）；

不对称环酐，RO -进攻活性大的酰基碳，得到开链酯酸（醇过量可再酯化得到二酯）：

RCOOR' + RCOOH R'OH

RCO O COR

O

CH 2COOCH 3CH 2COOH

CH 3OH

CH 2COOCH 3O

O

3CH 2COOCH 3

H

3H 3COCCH 2CHCOOH

O CH 3

CH 3OH

H 3COCCH 2CHCOOCH

3

O CH 3

③酯的醇解得到新的酯和新的醇，故又称酯交换反应：

RC OR'O

+ R''OH

RC OR''O

+ R'OH +-

酯交换反应的应用：

（i ）药效弱的酯 药效强的酯

NH 2

COOEt

HOCH 2CH 2NEt 2

NH 2

COOCH 2CH 2NEt 2

+ EtOH

对氨基苯甲酸乙酯

普鲁卡因（局麻剂）

（ii ）二酯化合物的选择性水解

例：

OCCH 3

H 3COC O O OH

H 3COC O

解：

33

OCCH 3

H 3COC

O O OH H 3COC

O + CH 3COOCH 3

分析：要去掉乙酰基而保留甲酯基，考虑选用甲醇进行醇解；酯交换中甲酯仍得甲酯（a

途径），酰基可被交换下来(b 途径)

；选用大量甲醇可使反应近于完全：

3

H 33

OCCH

H 3COC

O O

+ CH OH

OH H 3COC O + CH 3COOCH 3

（iii ）生命体内亦有酯交换反应 CH 3C O

S CoA 乙酰辅酶A + HOCH 2CH 2N +(CH 3)3OH -胆碱

CH 3C O

OCH 2CH 2N +(CH 3)3OH -乙酰胆碱+ HS CoA

辅酶A