第十二章第十二章 羧羧 酸酸 衍衍 生生 物物取代羧酸取代羧酸羧酸衍生物羧酸衍生物羟基羧酸、羰基酸羟基羧酸、羰基酸酰卤、酯、酸酐、酰胺酰卤、酯、酸酐、酰胺羧酸羧酸12.0 羧酸衍生物的结构和命名羧酸衍生物的结构和命名12.0.1 羧酸衍生物的结构羧酸衍生物的结构 电负性差异电负性差异 吸电子诱导作用吸电子诱导作用l 酰基碳的电子云密度是酰基碳的电子云密度是，还是，还是，取决于这两种，取决于这两种l 效应的相对大小效应的相对大小:l 给电子共轭给电子共轭 吸电子诱导吸电子诱导 电子云密度电子云密度给电子共轭给电子共轭 吸电子诱导吸电子诱导 电子云密度电子云密度 给电子共轭效应给电子共轭效应p- 共轭共轭12.0.2 羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名 1.酰卤的命名酰卤的命名: 可作为酰基的卤化物；可作为酰基的卤化物； 酰基名称加上卤素名称即可，某酰卤酰基名称加上卤素名称即可，某酰卤 -溴丁酰溴溴丁酰溴 或或 2-溴丁酰溴溴丁酰溴苯甲酰氯苯甲酰氯4 3 2 12. 2. 酸酐的命名：根据其来源命名酸酐的命名：根据其来源命名酸酐的命名：根据其来源命名酸酐的命名：根据其来源命名 醋酸酐醋酸酐或乙或乙(酸酸)酐酐乙丙乙丙(酸酸)酐酐丁二酸酐丁二酸酐：在二元酸的名称后加酐字。：在二元酸的名称后加酐字。单酐单酐：在羧酸的名称后加酐字；：在羧酸的名称后加酐字；混酐混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；环酐环酐3. 3. 酯的命名酯的命名酯的命名酯的命名 -丁内酯丁内酯羧酸名称羧酸名称+醇烃基的名称醇烃基的名称+酯酯乙酸苯甲酯或乙酸苄酯乙酸苯甲酯或乙酸苄酯邻苯二甲酸二甲酯邻苯二甲酸二甲酯l 内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置 4. 酰胺的命名：似酰卤酰胺的命名：似酰卤 酰基名称酰基名称 + 胺基名称胺基名称 内酰胺内酰胺-戊戊5. 腈腈(含含-CN的化合物的化合物)的命名补充）的命名补充） -甲基戊腈甲基戊腈或或3-甲基戊腈甲基戊腈氰作官能团：把氰作官能团：把CN中的碳原子计算在内中的碳原子计算在内, 并从此碳开始编号并从此碳开始编号氰作取代基：主链碳原子总数不包括氰基碳原子在内氰作取代基：主链碳原子总数不包括氰基碳原子在内5 4 3 2 1 4 3 2 1己二腈己二腈 -氰基丁酸氰基丁酸或或2-氰基丁酸氰基丁酸12.1 羧酸衍生物的物理性质羧酸衍生物的物理性质低级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体；低级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体；低级的酯具有芳香的气味，可作为香料低级的酯具有芳香的气味，可作为香料气味：气味：沸点沸点:酰氯、酸酐和酯的沸点比相应的酸低酰氯、酸酐和酯的沸点比相应的酸低酰胺的沸点则比相应的酸要高酰胺的沸点则比相应的酸要高分子间氢键分子间氢键溶解性溶解性:酰氯和酸酐酰氯和酸酐 酯酯 低级的酰胺低级的酰胺 不溶于水不溶于水 水中的水中的s很小很小 可溶于水可溶于水 水溶性水溶性 加强加强密度密度:酯酯 112.2 羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物化学性质分析羧酸衍生物化学性质分析（碱性）（碱性）反应机理：反应机理： 亲核加成亲核加成消除消除P377，381）12.2.1 酰基上的亲核取代反应酰基上的亲核取代反应 本质：亲核加成本质：亲核加成 + 消除消除方式：亲核取代方式：亲核取代酰基上的亲核取代反应通式：酰基上的亲核取代反应通式： 用模型表示如下：亲核亲核亲核亲核加成加成加成加成消除消除消除消除从两方面进行分析（从两方面进行分析（ 即分别考虑加成和消除二步）即分别考虑加成和消除二步） ：1、由羰基的正电性分析亲核加成步骤）、由羰基的正电性分析亲核加成步骤）羰基的正电性与亲核试剂的反应活性次序：羰基的正电性与亲核试剂的反应活性次序：亲核取代反应活性顺序：亲核取代反应活性顺序：2、由离去基团的性质分析、由离去基团的性质分析(消除步骤消除步骤)离去集团碱性越弱，越易离去离去集团碱性越弱，越易离去离去能力：离去能力：3.4 3.2 3.01、羧酸衍生物的水解反应、羧酸衍生物的水解反应皂化反应皂化反应用于羧酸的制备用于羧酸的制备酰胺水解应用：根据水解产物，推断酰胺的结构酰胺水解应用：根据水解产物，推断酰胺的结构腈腈腈腈 水水水水 解解解解( (补充补充补充补充) )2、羧酸衍生物的醇解反应、羧酸衍生物的醇解反应（1酰氯的醇解反应酰氯的醇解反应l 优点：反应完全，产率好。优点：反应完全，产率好。l 运用：用于制备酸醇直接反应不易得到的酯运用：用于制备酸醇直接反应不易得到的酯(如：酚酯如：酚酯)l 碱的作用碱的作用: 吸收产生的吸收产生的 HCl 和和 催化催化羧酸酯羧酸酯（2酸酐的醇解反应酸酐的醇解反应（合成上用于制备酯）（合成上用于制备酯）羧酸酯羧酸酯（3酯的醇解反应酯的醇解反应l 反应可逆，用过量的醇反应可逆，用过量的醇 ROH 和除去生成的醇和除去生成的醇 ROH或酯或酯 l 使反应进行完全。使反应进行完全。l 酸或碱对反应是必需的酸或碱对反应是必需的（酯交换反应）（酯交换反应）低级醇低级醇 的酯的酯高级醇高级醇的酯的酯蒸醇蒸醇蒸酯蒸酯的确良、涤纶的确良、涤纶二元酯二元酯 二元醇二元醇CH3CN+C2H5OH CH3COOC2H5HClH3O+（4酰胺的醇解反应酰胺的醇解反应（5腈的醇解反应腈的醇解反应例如：丙二酸二乙酯、例如：丙二酸二乙酯、例如：丙二酸二乙酯、例如：丙二酸二乙酯、 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯酰酰氯氯3、羧酸衍生物的氨解反应、羧酸衍生物的氨解反应l 酰氯和酸酐的氨解是制备酰胺的主要方法酰氯和酸酐的氨解是制备酰胺的主要方法酸酸酐酐吡啶吡啶吡啶吡啶吸收生成的酸吸收生成的酸吸收生成的酸吸收生成的酸酯酯酰酰胺胺l123羧酸衍生物的相互转换关系羧酸衍生物的相互转换关系P381）1. 酰胺的酸碱性酰胺的酸碱性弱弱酸酸性性12.2.2 酰胺的特殊反应酰胺的特殊反应 氮原子氮原子-与羰基与羰基p-共轭共轭酰胺碱性减弱 CH3CH3 CH2=CH2 NH3 CH CH C2H5OH H2O pKa 50 40 34-35 25 16 15.715.1近中性pka 9.6 7.4酰亚胺酰亚胺丁丁丁丁二二二二酰酰酰酰亚亚亚亚胺胺胺胺邻邻邻邻苯苯苯苯二二二二甲甲甲甲酰酰酰酰亚亚亚亚胺胺胺胺2. Hofmann(霍夫曼霍夫曼)降解反应降解反应 酰胺与卤素酰胺与卤素X2的碱溶液作用，脱去羰基生成比的碱溶液作用，脱去羰基生成比原料少一个碳的伯胺的反应，称为霍夫曼降解反应。原料少一个碳的伯胺的反应，称为霍夫曼降解反应。 2甲基3苯基丙酰胺 苯异丙胺安非他明）留意：此反应只适用于酰伯胺，取代酰胺无此反应。留意：此反应只适用于酰伯胺，取代酰胺无此反应。运用：制备高纯度的伯胺，而且收率也很好运用：制备高纯度的伯胺，而且收率也很好2OP53. 脱水反应脱水反应 酰胺与强的脱水剂如酰胺与强的脱水剂如 P2O5 P2O5、PCl5PCl5、SOCl2SOCl2、(CH3CO)2O(CH3CO)2O共热可脱水生成腈共热可脱水生成腈, ,这是制备腈的方这是制备腈的方法之一。法之一。12.2.3 与格氏试剂的反应与格氏试剂的反应亲核加成亲核加成亲核加成亲核加成消消 除除 * * * * 控制一定实验条件可以得到中间产物酮控制一定实验条件可以得到中间产物酮控制一定实验条件可以得到中间产物酮控制一定实验条件可以得到中间产物酮 * * * * 反应特点：终产物醇反应特点：终产物醇反应特点：终产物醇反应特点：终产物醇连有两个连有两个连有两个连有两个RMgXRMgXRMgXRMgX中的中的中的中的R R R R醇醇酮酮 反应机理：反应机理：酰酰 氯氯羰基活性羰基活性强于酮强于酮酸酸 酐酐羰基活性弱于酮羰基活性弱于酮 酯酯羰基活性羰基活性 弱于酮弱于酮 腈腈酰胺酰胺在有机合成中，由酯与格利雅试剂反应得到仲醇与叔醇在有机合成中，由酯与格利雅试剂反应得到仲醇与叔醇活波氢活波氢活波氢活波氢产率低产率低产率低产率低.运用：运用：运用：运用：腈水解制酮腈水解制酮腈水解制酮腈水解制酮罗森孟德反应罗森孟德反应1. 催化氢化还原催化氢化还原 在催化加氢还原条件下，四种羧酸衍生物都可被还原；但有制备意义的是酰氯的控制加氢还原和酯的加氢还原。u似炔烃的部分催化氢化成烯烃似炔烃的部分催化氢化成烯烃主要得到醇和胺主要得到醇和胺12.2.4 还原反应还原反应特点：两分子醇特点：两分子醇 酯的催化氢化反应可用于合成高碳脂肪醇2. LiAlH4 复原复原四种羧酸衍生物都可被四种羧酸衍生物都可被LiAlH4还原还原溶剂：无水乙醚或溶剂：无水乙醚或THF反应特点：酰卤、酯和酸酐反应特点：酰卤、酯和酸酐伯醇伯醇 酰胺酰胺胺伯、仲、叔）胺伯、仲、叔）lNaBH4只能还原高活性的只能还原高活性的RCOX3. 金属钠体系还原金属钠体系还原(P384)反应特点：用反应特点：用Na/C2H5OH还原酯，可保留还原酯，可保留 -羥基酮羥基酮 12.3.0 12.3.0 酯缩合反应酯缩合反应酯缩合反应酯缩合反应定义：具有定义：具有 -氢的酯，在强碱一般用乙醇钠的作用氢的酯，在强碱一般用乙醇钠的作用下，两分子酯相互作用，失去一分子醇，生成下，两分子酯相互作用，失去一分子醇，生成-羰基酯羰基酯的反应。的反应。1. 克莱森酯缩合反应克莱森酯缩合反应12.3 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯蒸出乙醇，加快反应速度蒸出乙醇，加快反应速度活波氢活波氢羧酸酯酰基上的亲核取代反应羧酸酯酰基上的亲核取代反应反应机理：反应机理：含含-H的酯的酯H+2. 交叉克莱森酯缩合反应交叉克莱森酯缩合反应当其中一个酯分子没有当其中一个酯分子没有HP386）的交叉酯缩合反应有制备意义的交叉酯缩合反应有制备意义六元环状酮酸酯六元环状酮酸酯五元环状酮酸酯五元环状酮酸酯3. 分子内克莱森酯缩合分子内克莱森酯缩合狄克曼反应狄克曼反应u 运用运用: : 合成五元六元环状合成五元六元环状酮酸酯方法酮酸酯方法合成环戊酮和环己酮的方法合成环戊酮和环己酮的方法，脱羧，脱羧，脱羧，脱羧4. 酮与酯的缩合酮与酯的缩合有有-H的酮的酮无无-H的酯的酯有有-H的酯的酯无无-H的醛的醛有有-H的酮的酮有有-H的酯的酯似似似似 羟醛缩合羟醛缩合羟醛缩合羟醛缩合谁提供谁提供谁提供谁提供-H-H？pKa 16 17 20 25 30有有-H的酮的酮有有-H的酯的酯-H+-H+ 12.3.1 12.3.1 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 的的的的 合合合合 成成成成克莱森酯缩合反应克莱森酯缩合反应乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酯 活性亚甲基活性亚甲基 具有酸性具有酸性 pKa 11,比醇和水强比醇和水强C2H5H3C吸电子基吸电子基吸电子基吸电子基 酮式酮式 烯醇式烯醇式 沸点：沸点： 41(267Pa) 33(267Pa) 分子内氢键分子内氢键p-共轭共轭-共轭共轭使烯醇式稳定使烯醇式稳定使烯醇式稳定使烯醇式稳定 1. 1. 酮式酮式酮式酮式- -烯醇式间的互变异构烯醇式间的互变异构烯醇式间的互变异构烯醇式间的互变异构能与羟胺和苯肼生成肟和苯腙能与羟胺和苯肼生成肟和苯腙还原得到羟基酸酯还原得到羟基酸酯水解得到丁酮酸水解得到丁酮酸能与能与Na作用放出氢气作用放出氢气能使能使Br2/CCl4溶液褪色溶液褪色能使能使FeCl3水溶液显紫红色水溶液显紫红色与与PCl5作用得到作用得到3-氯氯-2-丁烯丁烯酸酸乙酯乙酯运用：运用：运用：运用：-二羰基化合物的鉴别二羰基化合物的鉴别二羰基化合物的鉴别二羰基化合物的鉴别丙酮丙酮 具有具有-二羰基化合物的反应基于活性二羰基化合物的反应基于活性-H的反应）的反应） 特殊反应：酮式分解、酸式分解特殊反应：酮式分解、酸式分解（a酮式分解 乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物与稀碱作用，水解生成-羰基酸，受热后脱羧生成甲基酮。故称为酮式分解。 反应特点：稀碱；活泼亚甲基与酯基间的键断裂，保留羰基反应特点：稀碱；活泼亚甲基与酯基间的键断裂，保留羰基 2. 2. 乙酰乙酸乙酯的性质乙酰乙酸乙酯的性质乙酰乙酸乙酯的性质乙酰乙酸乙酯的性质生成乙酸或取代乙酸，故称为酸式分解。生成乙酸或取代乙酸，故称为酸式分解。反应特点：浓碱；活泼亚甲基与羰基间的键断裂，保留酯基反应特点：浓碱；活泼亚甲基与羰基间的键断裂，保留酯基(b) 酸式分解酸式分解 浓碱条件下浓碱条件下总总 结结SN2（c c） 乙酰乙酸乙酯活泼亚甲基的酸性乙酰乙酸乙酯活泼亚甲基的酸性乙酰乙酸乙酯活泼亚甲基的酸性乙酰乙酸乙酯活泼亚甲基的酸性强的亲核试剂强的亲核试剂1） 烃基化反应烃基化反应用于l 有机合成中用于增长碳链有机合成中用于增长碳链迈克尔加成反应迈克尔加成反应RX+烃基化反应烃基化反应,-不饱和化合物不饱和化合物酰基化反应酰基化反应RCOCl+SN2注：注： RX最好用最好用1卤代烃；不能用卤代烃；不能用3卤代烃易消除）卤代烃易消除） 2） 酰基化反应酰基化反应酰基化试剂：酰卤、酸酐和酯酰基化试剂：酰卤、酸酐和酯l制备制备1,3-二羰基化合物的重要方法二羰基化合物的重要方法3. 乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用：乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用：亚甲基上的取代亚甲基上的取代酮式分解酮式分解酸式分解酸式分解制备甲基酮和烷制备甲基酮和烷基取代的乙酸基取代的乙酸酸式分解时，酸式分解时，常伴有酮式常伴有酮式分解产物。分解产物。-二酮二酮uu 乙酰乙酸乙酯和多亚甲基二卤代烃反应，乙酰乙酸乙酯和多亚甲基二卤代烃反应，乙酰乙酸乙酯和多亚甲基二卤代烃反应，乙酰乙酸乙酯和多亚甲基二卤代烃反应， 得到不同的二酮得到不同的二酮得到不同的二酮得到不同的二酮uu （两分子）（两分子）（两分子）（两分子） （一分子）（一分子）（一分子）（一分子） ( (两次烃基化反应两次烃基化反应两次烃基化反应两次烃基化反应+ +酮式分解酮式分解酮式分解酮式分解) )-卤代羧酸酯卤代羧酸酯卤代羧酸酯卤代羧酸酯-酮酸酮酸酮酸酮酸uu 可用来制备高级酮酸可用来制备高级酮酸可用来制备高级酮酸可用来制备高级酮酸 12.3.2 12.3.2 丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯CH2(COOC2H5)2丙丙丙丙 二二二二 的的的的 合合合合 成成成成氯乙酸钠氯乙酸钠氯乙酸钠氯乙酸钠水解和酯化同时进行水解和酯化同时进行水解和酯化同时进行水解和酯化同时进行腈的醇解腈的醇解腈的醇解腈的醇解能否用丙二酸和乙醇直接酯化能否用丙二酸和乙醇直接酯化否否亲核取代亲核取代丙二丙二丙二丙二 酸二乙酯的化学性质酸二乙酯的化学性质酸二乙酯的化学性质酸二乙酯的化学性质 具有具有-二羰基化合物的反应基于活性二羰基化合物的反应基于活性-H的反应）的反应）强的亲核试剂强的亲核试剂吸电子基吸电子基吸电子基吸电子基活泼亚甲基活泼亚甲基活泼亚甲基活泼亚甲基 酸性酸性酸性酸性烃基化反应烃基化反应烃基化反应烃基化反应酰基化反应酰基化反应酰基化反应酰基化反应丙二酸二乙酯在有机合成上的应用：丙二酸二乙酯在有机合成上的应用：l 广泛用于合成各种类型的羧酸广泛用于合成各种类型的羧酸l （取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧酸等）（取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧酸等）（1制备取代乙酸制备取代乙酸 丙二酸二乙酯与卤代烃反应，水解脱羧丙二酸二乙酯与卤代烃反应，水解脱羧 丙二酸二乙酯及其取代衍生物水解脱羧反应丙二酸二乙酯及其取代衍生物水解脱羧反应丙二酸丙二酸 取代乙酸取代乙酸u 反应特点：脱掉一个酯基，另一酯基变为羧基反应特点：脱掉一个酯基，另一酯基变为羧基丙二酸二乙酯水解脱羧丙二酸二乙酯水解脱羧 乙酸；乙酸；丙二酸二乙酯与一个卤代烷丙二酸二乙酯与一个卤代烷 一取代乙酸一取代乙酸丙二酸二乙酯与两个卤代烷丙二酸二乙酯与两个卤代烷 二取代乙酸二取代乙酸（2制备二元酸制备二元酸丙二酸二乙酯与卤代酸酯或二卤代烃亲核取代丙二酸二乙酯与卤代酸酯或二卤代烃亲核取代1,2-二溴乙烷二溴乙烷-氯代乙酸乙酯氯代乙酸乙酯（3制备环烷基甲酸制备环烷基甲酸丙二酸二乙酯与二卤代烃亲核取代丙二酸二乙酯与二卤代烃亲核取代12.4 其他含活泼亚甲基的化合物其他含活泼亚甲基的化合物特点：都可与碱作用可生成具有亲核性的碳负离子，特点：都可与碱作用可生成具有亲核性的碳负离子，与与RX、酰卤等发生亲核反应，形成新的碳碳键，、酰卤等发生亲核反应，形成新的碳碳键，这在有机合成中非常重要。这在有机合成中非常重要。 吸电子基吸电子基似乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯的烃基化反应似乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯的烃基化反应TM乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯的性质及其在合成上的应用。 ExampleExample：由乙酸乙酯、丙烯腈制备：由乙酸乙酯、丙烯腈制备：由乙酸乙酯、丙烯腈制备：由乙酸乙酯、丙烯腈制备5-5-己酮酸：己酮酸：己酮酸：己酮酸： 甲基酮甲基酮BrCH2CH2COOHCH2=CH-CN迈克尔加成反应迈克尔加成反应Example：用丙二酸二乙酯和：用丙二酸二乙酯和C4以下的烃为原料以下的烃为原料 合成合成乙乙 酸酸烃基化反应烃基化反应引入引入