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第十三章 羧酸衍生物

92.5% 成酮分解和成酸分解:
OHO
H
O
O
CH3 C CH C OC2H5
C
C
7.5%
CH3
CH OC2H5
O
O
O
O
CH3C CH2 COC2H5 CH3C CH2 COC2H5
成酮分解
成酸分解
OO 稀 NaOH
CH3CCH2COC2H5 -C2H5OH
OO
H+
CH3CCH2CONa
OO CH3CCH2COH
COOC2H5
1) C2H5ONa 2) CH3I
COOC2H5 1) OHCH3CH2C CH3 2) H+
COOC2H5
COOH CH3CH2CCH3 -CO2 CH3CH2CHCOOH
COOH
CH3
CH2(COOC2H5)2 2 C2H5ONa Br(CH2)4Br
1) OH2) H+
COOH
酰氯、酸酐和酯都能进行醇解,所得主要产物是酯。酯的醇解也叫酯交换,即醇分子中 的烷氧基取代了酯中的烷氧基,酯交换反应是可逆的。
(3)、氨解 酰氯、酸酐和酯都能进行氨解,主要产物是酰胺:
羧酸衍生物的水解、醇解、氨解以及羧酸中羟基的置换反应历程都是相似的,它们都 属 亲核取代反应,反应历程可用以下通式表示(讲时可以与羰基的亲核加成反应对比):
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潘英明:《基础有机化学》教案(化学系)
在合成上的应用:
O
O
CH3CCH2COOC2H5
C2H5ONa
CH3CCHCOOC2H5
CH3CH2CH2Br
O
OCH3
CH3CCHCOOC2H5 1) C2H5ONa CH3CCCOOC2H5
CH2CH2CH3 2) CH3I
CH2CH2CH3
1) 稀OH-
COOC2H5 COOC2H5
五、自然界的羧酸衍生物 酰氯和酸酐在自然界是很少见的。但是一些羧酸和磷酸形成的混合酸酐如乙酰磷酸酯是
生物体代谢中的重要物质,并且它也可以作为生物体中的乙酰转移剂,将乙酰基转移给辅酶 A,形成乙酰辅酶 A,这就相当于酸酐的醇解。
酯广泛分布于自然界。如水果的香味,是由多种酯和一些其它物质组成的,其中的酯是 由相对分子质量不太大的醇和酸形成的。例如,由菠萝取得的香精油中含有乙酸乙酯、戊酸 甲酯、异戊酸甲酯、异己酸甲酯和辛酸甲酯等。动物脂肪和植物油是高级脂肪酸与甘油形成 的酯。蜡是高级脂肪酸与高级醇的酯。十二碳—7—烯—1—醇的醋酸酯是梨小禽心虫的性外 激素。
潘英明:《基础有机化学》教案(化学系)
第十三章 羧酸衍生物
酰氯、酸酐、酯和酰胺都是羧酸分子中的羟基被不同基团取代的产物,统称为羧酸的衍 生物。它们在化学性质上有很多相似处。 一、命名 (1)酰氯和酰胺的命名:酰氯和酰胺的命名相同,都是以它们所含的酰基命名的,例如:
(2)酸酐的命名:酸酐是根据来源的酸命名的,例如:
酰氯和酸酐遇水则分解为酸。酯由于没有缔合性能所以在水中溶解度比相应的酸低。低 级酰胺易溶于水。 三、化学性质
酰氯相当于羧酸与氯化氢形成的酸酐,所以它和酸酐的性质有一定的相似性。
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潘英明:《基础有机化学》教案(化学系) 1. 亲核取代 (1)、水解
四种羧酸衍生物在化学性质上的一个主要共同点是,它们都能水解生成相应的羧酸。
A
2)H+ 3)
1) 浓OH-
B
2)H+ 3)
O A CH3CCHCH2CH2CH3
CH3
B CH3COOH + CH3CHCOOH CH2CH2CH3
2、丙二酸酯的性质及应用
COOC2H5 CH2
C2H5ONa
COOC2H5
COOC2H5
_ CH
CH3CH2Br
COOC2H5
COOC2H5 CH3CH2CH
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潘英明:《基础有机化学》教案(化学系)
六、碳酸衍生物
二氧化碳溶于水便形成如下的平衡体系,其中含有碳酸。
碳酸很不稳定,不能以游离状态存在(一个碳原子上连有两个羟基的化合物一般说来是 不稳定的)。虽然碳酸只能在二氧化碳溶于水时瞬间产生,但是这个反应对于动物体来说是 很重要的,因为它在动物体中起了输送二氧化碳的作用,并且由此维持不同体液的 pH 值。 碳酸虽然不稳定,但碳酸的一些衍生物,如碳酸的二酰氯、二酯或二酰胺等,是相当稳定的, 而且是比较重要的有机合成原料,它们的性质与羧酸衍生物也极为相似。 1、光气
但四种衍生物的活性不同,酰氯和酸酐容易水解,低级酰氯或酸酐都能较快地被空气中 的水分水解,尤其酰氯的作用更快。酯和酰胺的水解都需要酸或碱作催化剂,并且还需加热。
酯在酸催化下的水解,是酯化的逆反应。在碱作用下水解时,产生的酸可与碱生成盐而 从平衡体系中除去,所以在足够量碱的存在下,水解可以定量进行。酯在碱溶液中的水解又 叫皂化,因为肥皂就是高级脂肪酸的钠盐。 (2)、醇解
4. Reformatsky,S.(瑞福马斯基)反应 β-羟基酸酯
醛或酮、α-卤代酸酯、锌,在惰性溶剂中反应。
O
BrZnO
+ BrCH2COOC2H5 + Zn 苯
CH2COOC2H5
HO
H2O
CH2COOC2H5
BrCH2COOC2H5 + Zn
BrZ+nC- H2COOC2H5
O CH3CH2C H
2) H2O
CH3CH=CHCH2CH2OH + CH3OH
O
CN(CH3)2
LiAlH4
H2O
CH2N(CH3)2
CH2CN LiAlH4
H2O
CH2CH2NH2
2) Na-ROH 酯→伯醇
Na CH3CH CHCH2CH2COOC2H5
C2H5OH
CH3CH CHCH2CH2CH2OH
3) 羧酸酯的还原缩合反应
O CH3CCH3
OO 浓 NaOH
CH3CCH2COC2H5
H+ 2 CH3COOH + C2H5OH
OO OH-
CH3CCH2COC2H5
O- O CH3C-CH2COC2H5
OH
O CH3COOH + -CH2COC2H5
O CH3COO- + CH3COC2H5
OH-
H+ 2 CH3COOH + C2H5OH
(3)酯的命名:酯的命名和酸酐相似,按照形成它的酸和醇,叫做某酸某酯。
二、物理性质 酰氯和酸酐都是对粘膜有刺激性的物质。而大多数酯却有愉快的香气。许多水果的香气
就是由酯引起的,例如,乙酸异戊酯有香蕉香,正戊酸异戊酯有苹果香,所以许多酯被用来 调配食品或化妆晶香精。
酰氯、酸酐和酯由于分子中没有酸性氢原子,因而分子间没有缔合作用,所以它们的沸 点比相对分子质量相近的羧酸要低很多。如乙酸(相对分子质量 60)沸点为 117.9℃,乙酰氯 的相对分子质量(78.5)比乙酸大,而沸点为 50.9℃;乙酸酐(相对分子质量 102)沸点 139℃, 相对分子质量与乙酸酐相同的戊酸沸点为 187℃;乙酸乙酯(相对分子质量 88)沸点 77℃,相 对分子质量与其相同的丁酸的沸点为 166.5℃。酰胺由于分子间可以通过氨基上的氢原子形 成氢键而缔合,所以沸点相当高,一般多为固体,只有氨基上的氢原子被烷基取代的酰胺由 于失去缔合作用,而为液体。如乙酰胺的沸点为 221.2℃,熔点 82.3℃,而 N,N 二甲基 乙酰胺为沸点 165℃的液体。
O R C R'
R'
1,R'MgX 2,H2O
OH R C R'
R'
甲酸酯与格氏试剂作用得到对称仲醇,其它羧酸酯与格氏试剂作用得到对称叔醇。
酸酐和酰胺也能与格氏试剂作用。
四、酯的烯醇负离子反应 1、乙酰乙酸乙酯的性质及应用
酮式-烯醇式互变异构 (具有酮和烯醇的双重反应性)
O CH3CCH2COOC2H5
光气相当于碳酸的二酰氯,是剧毒的气体。光气很容易水解,也能进行醇解及氨解。光 气经醇解生成氯甲酸酯或碳酸酯,经氨解即得尿素:
2、尿素 尿素也叫脲,最初是由尿中取得的。它是哺乳动物体内蛋白质代谢的最终产物,成人每
天可随尿排出约 30g,,尿素是白色结晶,熔点 135℃,易溶于水和乙醇,强热时,分解成氨 和二氧化碳。它除可用作肥料外,也是有机合成的重要原料,用于合成医药、农药、塑料等。
CH2 CHCH2CH3 + CH3COOH
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潘英明:《基础有机化学》教案(化学系)
O
H
C ph
D
OCCH3
C H
ph
ph
H
C C + CH3COOH
D
ph
O
OCCH3
500oC
CH3CHCH2CH2CH3
CH2=CHCH2CH2CH3 + CH3CH=CHCH2CH3
57%
43%
产物以酸性大、位阻小的 β-H 消除为主。
除虫菊酯是存在于除虫菊花中有杀虫效力的成分。自发现了除虫菊酯的杀虫效力以后, 许多国家先后合成了—系列其类似物,统称为拟除虫菊酯,因为这类化合物杀虫效力高,而 对人畜毒性比较低,残留少,对环境污染小,所以这是一类很有前途的农药。
自然界分布最广的酰胺就是蛋白质。此外,某些抗菌素,如青霉素、头孢菌素、四环素 等都属酰胺类化合物。
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潘英明:《基础有机化学》教案(化学系)
7、羧酸衍生物与有机金属化合物的反应 1)、酰卤与有机金属化合物的反应
RCOCl + R'MgX(1mol)
OMgX R C Cl H2O
R'
2)、酯与有机金属化合物的反应
RCOR' 产率不高
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