不饱和羧酸

2. 卤代酸的水解
CH3CH2CHCOOH Br 1) K2CO3, H2O 2) H+, 69% CH3CH2CHCOOH OH
3. 羟基睛的水解 分子中同时含有 分子中同时含有-OH 和-CN, 如何制备? 如何制备?
O CH3CH2CCH3 NaHSO3, NaCN
CH3 CH3CH2C CN OH
CHCH3
2). β- 醇酸:分子内脱水生成 醇酸:分子内脱水生成α,β-不饱和酸 不饱和酸
CH2 HO CH CH2OOH H CH2 CHCOOH + H2O
3). γ- 醇酸受热易发生分子内的脱水反应,生成内酯 醇酸受热易发生分子内的脱水反应 受热易发生分子内的脱水反应,
CH2CH2CH2C OH OH O
O (CH3)2CCH2COEt OH
+
(CH3)2C CH2 C OEt
OLi
OH CHCO2CH3 CH3
?
O (1) LDA, THF, -78°C CH3(CH2)4COCH3 (2) CH3I
O CH3(CH2)3CHCOCH3 CH3
5. 环酮的氧化
O CH3
O
O CF3COOH
O
H
NaOH, C2H5OH O+
二烯
COOCH3
亲二烯体
四. 不饱和羧酸的用途
丁炔二酸是良好的亲二烯体,可以用来合成结构特殊的化合物. 丁炔二酸是良好的亲二烯体,可以用来合成结构特殊的化合物. 是良好的亲二烯体
O HO O (1) KOH, CH3OH (2) H3O
+
C CH CH C OH Br Br
O HO C C
O C C OH
O O NaOH HOCH2CH2CH2COONa
3. 与醛的反应: α- 和β- 醇酸与醛一起加热,生成环状化合物 与醛的反应: 醇酸与醛一起加热 与醛一起加热,
O RCHC OH OH + R'CHO RCH C O O CH R'
O RCH=CHC OH + HX X O RCHCH2C
OH
二. 卤代酸的反应
卤代酸具有卤代烃和羧酸的双重反应.由于卤素的影响, 卤代酸具有卤代烃和羧酸的双重反应.由于卤素的影响,卤代酸的 酸性比相应的羧酸强 上卤原子的累积使羧基更容易失去了 羧基更容易失去了; 酸性比相应的羧酸强. α- C 上卤原子的累积使羧基更容易失去了; 在羧基的影响下,卤原子的性质也有一些变化,卤素更容易被取代了. 在羧基的影响下,卤原子的性质也有一些变化,卤素更容易被取代了. 如:
β 卤 代 β 羟 基 β氰基 β氨基
H2O CH2 CH COOH HCN
OHCH2CH2COOH
CNCH2CH2COOH
NH3
NH2CH2CH2COOH
CH2
CH COOH + HN(CH2CH2COOH)2
N(CH2CH2COOH)3
2. Diels-Alder 反应: 反应:
CH2 CH COOCH3 +
Perkin 反应:醛作为受者,酸酐以负离子的形式作为给者,亲和 醛作为受者,酸酐以负离子的形式作为给者, 加成,脱去一分子羧酸. 加成,脱去一分子羧酸.
CHO + (CH3CO)2O CH3CO2Na
5h
HC CH
COOH
CHO + (CH3CH2CO)2O
CH3CO2Na
HC C CH3
COOH
m.p. 15℃) ℃
CO2H H
C
(肉桂酸 肉桂酸
m.p. 133℃) ℃
(异肉桂酸 异肉桂酸
m.p. 68℃) ℃
反式比顺式能更紧密地排列在晶格中,所以其熔点较高. 反式比顺式能更紧密地排列在晶格中,所以其熔点较高.
不饱和羧酸的制备: 二. 不饱和羧酸的制备:
1. 水解法
H2C CH CH3
H2C CH CN H2O H2C CH COOH
O OR + Nu O CH2C Nu OR + Cl-
CH2C Cl
双分子亲核取代
O RCHCH2CH2COH X
O Br(CH2)5C OH
Nu = -OH, -CN,
五元环内酯最稳定
O O + HO(CH2)5C OH
H2O, AgO
6- 己内酯
第三节. 第三节 醇 酸
三. 不饱和羧酸的反应
分子中含有共轭双键体系,容易起 加成反应和 分子中含有共轭双键体系,容易起1, 4 加成反应和 Diels-Alder 反应 1. 1, 4 加成反应: 加成反应:
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
H2O
CH3 C6H5C OH
O
+
C OEt CH2
C OEt
CH2COEt
请问: 反应中,能否用金属镁代替锌? 请问:在Reformataky 反应中,能否用金属镁代替锌?
反应中, 生成烯醇盐的一步并不完全. 在Reformataky 反应中, 生成烯醇盐的一步并不完全.如果用活性较高 的镁代替锌,生成的烯醇镁盐不仅可以和活性高的醛, 的镁代替锌,生成的烯醇镁盐不仅可以和活性高的醛,酮分子中的羰基反 应,甚至还会与溶液中的原料酯反应,影响产物的纯度和产率. 甚至还会与溶液中的原料酯反应,影响产物的纯度和产率.
NH3+O2
Mg H2C CH CH2Br H2C CH CH2MgBr 1) CO2 2) H3O
+
NBS
H2C
CH
COOH
2. 卤代酸酯去卤化氢
CH3 CH3(CH2)9C Br CO2CH3 喹啉 CH3 CH3(CH2)8CH N C CO2CH3
3. 芳环的缩合反应:类似于羟醛缩和反应 芳环的缩合反应:
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 使烯醇化完全, 方法改进: 碱性强,位阻大的 使烯醇化完全
O CH3COEt + [(CH3)2CH]2NLi
-+
THF
OLi CH2 C OEt
+ [(CH3)2CH]2NH
二异丙氨基锂(LDA) 二异丙氨基锂 Li
O O
O (CH3)2CCH2COEt H2O
根据不饱和键和羧基相对位置的不同, 根据不饱和键和羧基相对位置的不同, 不饱和羧酸可分为 α,β- 和β,γ-不饱和羧酸, 我们主要讨论羧基和烯键直 不饱和羧酸, 我们主要讨论羧基和烯键直 不饱和羧酸 接相连的 α, β-不饱和羧酸. 不饱和羧酸. 不饱和羧酸
一. 不饱和羧酸的结构
O R C C H H C OH
Knoevenagel 反应: 有机碱催化,较低温度下进行,产率较高. 反应: 有机碱催化,较低温度下进行,产率较高.
+
CHO + CH2(COOH)2 N N
NO2
1h
CH CH COOH + CO2 + H2O
NO2
4. Witting 反应
Ph3P + BrCH2COOC2H5 Ph3P+CH2COOC2H5Br_ C2H5ONa C2H5OH Ph3P CHCOOC2H5 PhCHO PhCH CHCOOC2H5 + Ph3P=O
O CH3 CH Br CH Br C OH
O BrCH2CH2CH2C OH
2, 3 – 二溴丁酸 α, β -二溴丁酸 二溴丁酸
4 – 溴丁酸 ω - 溴丁酸
一. 卤代酸的合成
1. α - 卤代酸的合成: 卤代酸的合成:
1). Hell-Volhard-Zelinski 反应:反应可能是通过酰卤进行的 反应:
Hf (KJ/mol)
-387.7
-389.4
不饱和羧酸有顺反异构体: 一些 α, β-不饱和羧酸有顺反异构体: 不饱和羧酸有顺反异构体
H3C H H C C CO2H H3C H C C CO2H H
(巴豆酸 巴豆酸
C6H5 C H
m.p. 72℃) ℃
H C CO2H
(异巴豆酸 异巴豆酸
C6H5 C H
CH3(CH2)3CH2COOH + Br2 PCl3 CH3(CH2)3CHCOOH Br Br2 Br CH3(CH2)3CCOOH Br
89%
2).
O NBS HBr
O C6H5CHC Cl Br ROH
O C6H5CHC OR Br (100%)
C6H5CH2C Cl
2. β - 卤代酸的合成: 卤代酸的合成:
O O BrCH2COEt + C6H5CCH3 1) Zn 2) H2O CH3 C6H5C OH
OZnBr CH2 C OEt
O
CH2COEt
反应机理
O BrCH2COEt + Zn
Br O C6H5 H3C C Zn O
- O δ CH2COEt + δ ZnBr Br
Zn O C6H5 H3C C CH2 O
O CH3CH(CH2)4COH OH
CH3 H3
练习
CH3O CHCO2H OH
CH3O
O O
CHO
CH3O
CHCN OH
HOCH2(CH2)4COOH
HOCH2(CH2)4COOC2H5
二. 醇酸的性质和反应
1. 酸性:醇酸含有羟基和羧基两种官能团,由于羟基具有吸电子效 酸性:醇酸含有羟基和羧基两种官能团,由于羟基具有吸电子效 并能生成氢键 醇酸的酸性较母体羧酸强 水溶性也较大. 氢键, 应并能生成氢键,醇酸的酸性较母体羧酸强,水溶性也较大.羟基 离羧基越近,其酸性越强. 离羧基越近,其酸性越强.
羧酸分子中饱和碳原子上有羟基的酸成为醇酸. 羧酸分子中饱和碳原子上有羟基的酸成为醇酸.除 IUPAC 的命名法则外,醇酸可根据羟基与羧基的相对位置称 的命名法则外, 羟基酸.与卤代酸一样,羟基连在碳链末端时, 为α-,β- 和γ- 羟基酸.与卤代酸一样,羟基连在碳链末端时, 称为ω–羟基酸. 称为 羟基酸.由于许多醇酸做为生化过程的中间体而存在 羟基酸 与天然产物中,所以,在生物科学中, 俗名命名也很常见. 与天然产物中,所以,在生物科学中,以俗名命名也很常见. 也很常见
CH3CH2COOH CH3CHCOOH OH CH2CH2COOH OH
4.51
pKa: :
4.86
3.87
2. 脱水反应 1).α- 醇酸:两分子相互酯化,生成六元环交酯 醇酸:两分子相互酯化,
CH3CHOH O C OH HO HO C O CH3CH O C O O C O
+ 2H2O
CHCH3
第十六章
不饱和羧酸和取代羧酸
Unsaturated and Substituted Carboxylic Acid
第一节 不饱和羧酸
不饱和羧酸包括烯酸和炔酸, 不饱和羧酸包括烯酸和炔酸, 就是分子内含有烯键和炔键 的羧酸.分子内含有两类官能团, 的羧酸.分子内含有两类官能团,即:= ,≡ 和 –COOH. .
OH CH3CHCOOH
CH2COOH HO C COOH
CH2COOH
2-羟基丙酸 羟基丙酸 α- 羟基丙酸 乳酸
3-羟基 羧基戊二酸 羟基-3-羧基戊二酸 羟基 β-羟基 羧基戊二酸 柠檬酸 羟基-β-羧基戊二酸 羟基
一. 醇酸的合成
1. 二元醇的控制氧化
HOCH2CH2OH HNO3, H2O O HOCH2COH
C6H5 C COOH COOH
C6H5 COOH O COOH C6H5 C6H5 COOH C6H5 C6H5 O C6H5 O C6H5 COOH
+ O
C C6H5 C6H5 COOH O COOH C6H5 C6H5
+
O
第二节 卤代酸
本节只讨论卤素在碳链上的卤代酸.卤代酸我们并不陌生. 本节只讨论卤素在碳链上的卤代酸.卤代酸我们并不陌生. 例如: 是工业上常用的合成中间体. 例如:ClCH2COOH 是工业上常用的合成中间体. FCH2COONa 是一种威力极大的杀鼠剂等. 是一种威力极大的杀鼠剂等. 人们习惯于用希腊字母来表示卤素在碳链上的位置.如: 人们习惯于用希腊字母来表示卤素在碳链上的位置. α,β- 卤代酸.卤素在羧基另一端的,称为 - 卤代酸. 卤素在羧基另一端的,称为ω 卤代酸.
由于羟基氧原子上的P 电子已与 C=O 共轭, 使其不再与烯键共轭,而使稳定性增加的 不是十分显著. 交叉共轭体系 (π, π共轭和 P,π共轭)
H C C H CH2 CO2Et H CH3 Et C C CO2Et H
β, γ-不饱和羧酸酯 不饱和羧酸酯 不饱和羧酸
α, β-不饱和羧酸酯 不饱和羧酸酯
H+
CH3 CH3CH2C COOH OH
CH2 CH2 NaCN OH Cl
CH2 CH2 H+ OH CN
CH2CH2COOH OH
4. Reformatsky 反应
合成β- 羟基酸酯和β合成 羟基酸酯和 羟基酸的重要方法
α- 卤代酸酯与醛或酮的混合物在乙醚,苯,甲苯等惰性溶剂中 卤代酸酯与醛或酮的混合物在乙醚, 与锌粉反应产物水解后得到β与锌粉反应产物水解后得到 醇酸酯