医用有机化学第章-羧酸及衍生物.ppt

药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学分类分类一元羧酸一元羧酸二元羧酸二元羧酸脂脂肪肪族族羧羧酸酸饱和羧饱和羧酸酸CH2COOHHOOC-COOH乙酸（乙酸（醋酸醋酸）乙二酸（乙二酸（草酸草酸）不饱和不饱和羧酸羧酸CH2=CH-COOHHOOCCH=CHCOOH丙烯酸丙烯酸丁烯二酸丁烯二酸脂环族羧酸脂环族羧酸环已基甲酸环已基甲酸1,2-环戊基二甲酸环戊基二甲酸芳香族羧酸芳香族羧酸苯甲酸苯甲酸邻苯二甲酸邻苯二甲酸1.羧酸的分类和命名羧酸的分类和命名药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（1）简单羧酸）简单羧酸（可用希腊字母可用希腊字母标位）标位）命名命名（与醛相似与醛相似）2,3-二甲基戊酸二甲基戊酸(,-二甲基戊酸二甲基戊酸)5-甲基甲基-4-乙基己酸乙基己酸(-甲基甲基-乙基己酸乙基己酸)（2）不饱和羧酸）不饱和羧酸2-甲基甲基-3-戊烯酸戊烯酸药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（3）脂肪族二元酸或多元酸：）脂肪族二元酸或多元酸：主链含两羧基，称主链含两羧基，称“某二酸某二酸”。3-羧基羧基-3-羟基戊二酸羟基戊二酸(柠檬酸柠檬酸)药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（4）脂环族和芳香族羧酸：环作为取代基脂环族和芳香族羧酸：环作为取代基1,2-环戊基二甲酸环戊基二甲酸邻苯二甲酸邻苯二甲酸（5）俗名：）俗名：一般据最初来源一般据最初来源HCOOH甲酸甲酸（蚁酸蚁酸）3-苯基丙烯酸苯基丙烯酸药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学2.羧酸的结构羧酸的结构v羧基碳羧基碳sp2杂化，杂化，平面结构平面结构，键角约，键角约120v形成形成p-共轭体系共轭体系，氧的电子云移向羰基，使，氧的电子云移向羰基，使O-H极性增大，极性增大，弱酸性弱酸性v电子云平均化，降低羰基电子云平均化，降低羰基C的正电性，的正电性，失去典型羰失去典型羰基性质基性质，不利亲核加成，不利亲核加成药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学9.1.2羧酸的物理性质羧酸的物理性质2、沸点：、沸点：羧酸羧酸醇、酚醇、酚醛、酮醛、酮烷、醚烷、醚（相对分子质量相近）（相对分子质量相近）原因：原因：羧酸分子间以羧酸分子间以两个氢键形成双分子缔合体两个氢键形成双分子缔合体，比醇分子间氢键更稳定。比醇分子间氢键更稳定。1、水溶性：、水溶性：(了解）了解）低级脂肪酸低级脂肪酸易溶于水，易溶于水，芳香羧酸芳香羧酸不溶于水不溶于水药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学四、羧酸的化学性质（四、羧酸的化学性质（P218)药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学1.羧酸的酸性羧酸的酸性vp-共轭体系，氧的电子云移向羰基，使共轭体系，氧的电子云移向羰基，使O-H极极性增大，性增大，酸性酸性v形成的负离子由于共轭体系，使负电荷分散而稳形成的负离子由于共轭体系，使负电荷分散而稳定，定，反应向右反应向右进行进行v多数的羧酸是多数的羧酸是弱酸弱酸，pKa约为约为4-5v酸性：酸性：无机强酸无机强酸羧酸羧酸碳酸碳酸酚酚H2O醇醇药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学影响羧酸酸性的因素影响羧酸酸性的因素v与羧基直接或间接的原子团对酸性的影响与羧基直接或间接的原子团对酸性的影响:酸性：酸性：酸性：酸性：a abbcdv练习：比较下列化合物的酸性大小练习：比较下列化合物的酸性大小练习：比较下列化合物的酸性大小练习：比较下列化合物的酸性大小1 1、二元羧酸酸性增强，二元羧酸酸性增强，-COOH是吸电子基，是吸电子基，酸性酸性药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学酸性：酸性：酸性：酸性：c bba ad2 2、3 3、两个羧基间的两个羧基间的距离越近距离越近，羧基吸电子的诱导效应影响越大，羧基吸电子的诱导效应影响越大，酸性越强酸性越强。药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（4）酸性酸性（重要重要，补充补充）强吸强吸弱吸弱吸弱斥弱斥强斥强斥共共轭轭+诱诱导导药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学2.羧基中的羟基被取代的反应羧基中的羟基被取代的反应酰基酰基酰基酰基v羧酸中的羟基可以被其它原子或原子团取代，生羧酸中的羟基可以被其它原子或原子团取代，生成成羧酸衍生物羧酸衍生物。羧酸分子中去掉羧基上的羟基后，。羧酸分子中去掉羧基上的羟基后，余下的原子团叫做余下的原子团叫做酰基。酰基。药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（1）形成酰卤的反应）形成酰卤的反应v用用SOCl2制备酰卤，制备酰卤，副产物都是气体副产物都是气体，便于处理，便于处理及提纯。及提纯。v羧酸与羧酸与PCl3，PCl5，SOCl2等等卤化剂作用，羧基卤化剂作用，羧基中的羟基被卤原子取代，生成酰卤。中的羟基被卤原子取代，生成酰卤。药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（2）形成酸酐的反应）形成酸酐的反应v一元羧酸与一元羧酸与脱水剂（脱水剂（P2O5）共热生成共热生成酸酐酸酐邻苯二邻苯二甲酸酐甲酸酐丁二酸酐丁二酸酐v具有五元或六元的环状酸酐，可由二元酸受热具有五元或六元的环状酸酐，可由二元酸受热分子分子内脱水内脱水而得，可不加脱水剂而得，可不加脱水剂药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（3）酯化反应）酯化反应v羧酸与醇羧酸与醇脱水脱水生成酯的反应叫做生成酯的反应叫做酯化酯化反应，该反应反应，该反应是是可逆可逆的，逆反应为的，逆反应为酯的水解。酯的水解。v反应速率很慢，需用反应速率很慢，需用硫酸作催化剂硫酸作催化剂1818v羧酸一般发生羧酸一般发生酰氧键酰氧键断裂，证明：断裂，证明：同位素跟踪实验同位素跟踪实验v提高产率：提高产率：移走酯或水；移走酯或水；增加一种反应物增加一种反应物v反应机理和反应活性反应机理和反应活性（不作要求不作要求）药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v羧酸与羧酸与氨或胺氨或胺作用形成作用形成羧酸的铵盐羧酸的铵盐。v将固体的羧酸铵加热，分子内失去一分子水生成将固体的羧酸铵加热，分子内失去一分子水生成酰胺酰胺。（4）形成酰胺的反应）形成酰胺的反应v反应可逆反应可逆，蒸出产生的水，可提高酰胺的产率，蒸出产生的水，可提高酰胺的产率药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学3.脱羧反应脱羧反应v脱羧反应：脱羧反应：羧酸分子中脱去羧基并放出羧酸分子中脱去羧基并放出CO2的反应。的反应。ACH2COOHACH3+CO2v一元羧酸很难直接脱羧，一元羧酸很难直接脱羧，若若-C上连有上连有强吸电子基，强吸电子基，即即A=（-COOH，-CN，-C=O，-NO2，-X）时，时，加热加热即可脱羧即可脱羧；v芳香羧酸的脱羧反应较脂肪族容易（芳香羧酸的脱羧反应较脂肪族容易（不作要求不作要求）Cl3CCOOHCHCl3+CO250v生物体内的脱羧反应在生物体内的脱羧反应在脱羧酶脱羧酶的催化下进行的催化下进行药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学CH2=CH-CH2-CH2OHCH2=CH-CH2-COOHLiAlH44.羧酸还原反应羧酸还原反应vLiAlH4：把羧基还原成羟基把羧基还原成羟基，不还原双键。，不还原双键。vNaBH4：不能使羧基还原：不能使羧基还原，不还原双键，不还原双键。vH2/Pt：不还原羧基，还原双键。：不还原羧基，还原双键。CH3CH2CH2COOHCH2=CH-CH2-COOHH2/Pt药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学5.脂肪酸脂肪酸-H的卤代反应的卤代反应v羧基能活化羧基能活化-H，其致活作用比羰基小得多。其致活作用比羰基小得多。-H卤卤代反应较慢，需代反应较慢，需三卤化磷三卤化磷或或红磷红磷等催化。等催化。v-卤代酸卤代酸是重要的合成中间体是重要的合成中间体v可合成可合成-羟基酸、羟基酸、-氨基酸等氨基酸等多种多种-取代酸取代酸（反反应式不作要求应式不作要求）6.脂肪酸的脂肪酸的-氧化反应氧化反应（不作要求不作要求）药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学7.二元羧酸的受热反应二元羧酸的受热反应v二元酸受热时，随二元酸受热时，随两个羧基间距不同两个羧基间距不同而发生而发生不同的不同的反应反应（1）乙二酸和丙二酸：）乙二酸和丙二酸：脱羧生成一元羧酸脱羧生成一元羧酸药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（2）丁二酸和戊二酸：）丁二酸和戊二酸：脱水成环酐脱水成环酐丁二酸酐丁二酸酐戊二酸酐戊二酸酐邻苯二邻苯二甲酸酐甲酸酐药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（3）己二酸和庚二酸：）己二酸和庚二酸：脱水脱羧成环酮脱水脱羧成环酮v更长碳链的二元羧酸更长碳链的二元羧酸：分子间脱水成聚酸酐分子间脱水成聚酸酐药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学9.2羧酸衍生物羧酸衍生物v羧酸衍生物羧酸衍生物：羧基中的羟基被其它原子团取代；：羧基中的羟基被其它原子团取代；v共同点共同点：均含有酰基：均含有酰基。1.羧酸衍生物的结构羧酸衍生物的结构L=X,RO-,RCOO-,-NH2(-NHR,-NR2)9.2.1羧酸衍生物的结构和命名羧酸衍生物的结构和命名药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学1、酰卤：、酰卤：“某酰卤某酰卤”乙酰氯乙酰氯丙烯酰氯丙烯酰氯草酰氯草酰氯苯甲酰溴苯甲酰溴2.羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名2、酸酐：、酸酐：“某（酸）酐某（酸）酐”或或“某某（酸）酐某某（酸）酐”。乙（酸）酐乙（酸）酐乙丙（酸）酐乙丙（酸）酐邻苯二甲（酸）酐邻苯二甲（酸）酐药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学3、酯：、酯：“某酸某酯某酸某酯”乙酸甲酯乙酸甲酯乙二酸氢乙酯乙二酸氢乙酯（酸性酯酸性酯）苯甲酸苄酯苯甲酸苄酯（苯甲酸苯甲酯苯甲酸苯甲酯）乙二酸甲乙酯乙二酸甲乙酯（中性酯中性酯）乙酸乙烯酯乙酸乙烯酯vv塑化剂主要是邻苯二甲酸酯，邻苯二甲酸二塑化剂主要是邻苯二甲酸酯，邻苯二甲酸二塑化剂主要是邻苯二甲酸酯，邻苯二甲酸二塑化剂主要是邻苯二甲酸酯，邻苯二甲酸二2 2乙基己酯乙基己酯乙基己酯乙基己酯vv塑化剂（了解）塑化剂（了解）塑化剂（了解）塑化剂（了解）药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学乙酰胺乙酰胺N-苯基乙酰胺苯基乙酰胺（乙酰苯胺乙酰苯胺）v连在连在N上的基团用上的基团用“N”标出。标出。苯甲酰胺苯甲酰胺4 4、酰胺：、酰胺：、酰胺：、酰胺：“某酰胺某酰胺某酰胺某酰胺”N,N二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v若同一个氮原子上连有两个酰基时，则称为若同一个氮原子上连有两个酰基时，则称为“酰亚胺酰亚胺”。丁二丁二酰亚胺酰亚胺邻苯二甲酰亚胺邻苯二甲酰亚胺药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学9.2.2羧酸衍生物的物理性质羧酸衍生物的物理性质(了解）了解）1、低级酯、低级酯具有香味具有香味2、沸点（、沸点（bp)：酰卤、酸酐和酯酰卤、酸酐和酯酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学1、水解、水解v一产物一产物是是羧酸羧酸；v另一产物另一产物：酰卤酰卤生成生成卤化氢卤化氢，酸酐酸酐生成另一分生成另一分子子羧酸羧酸，酯酯得到得到醇，醇，酰胺酰胺得到得到氨氨。v酯的酸性水解是酯化的逆反应。酯的酸性水解是酯化的逆反应。药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学2、醇解、醇解v羧酸衍生物的醇解与水解相似，但产物为羧酸衍生物的醇解与水解相似，但产物为酯酯：v酯的醇解，称酯的醇解，称酯交换反应酯交换反应v在有机合成中，常用低级醇的酯通过酯交换反应在有机合成中，常用低级醇的酯通过酯交换反应来来制备高级醇的酯制备高级醇的酯药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学3、氨解、氨解v与与氨氨（或（或胺胺）发生氨解产物是）发生氨解产物是酰胺酰胺；都；都可不加催可不加催化剂。化剂。v酰胺的氨解反应是比较困难酰胺的氨解反应是比较困难药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v羧酸衍生物的水解、醇解和氨解可以看成羧酸衍生物的水解、醇解和氨解可以看成羧酸衍生物的水解、醇解和氨解可以看成羧酸衍生物的水解、醇解和氨解可以看成HH2 2OO、ROHROH和和和和NHNH3 3分子中的分子中的分子中的分子中的HH被被被被酰基取代酰基取代酰基取代酰基取代的反应。的反应。的反应。的反应。v引入酰基的反应称为引入酰基的反应称为引入酰基的反应称为引入酰基的反应称为酰化反应酰化反应酰化反应酰化反应，能提供酰基称，能提供酰基称，能提供酰基称，能提供酰基称酰化剂酰化剂酰化剂酰化剂v酰卤和酸酐是常用的酰化剂酰卤和酸酐是常用的酰化剂酰卤和酸酐是常用的酰化剂酰卤和酸酐是常用的酰化剂酰化反应酰化反应v酰化活性酰化活性：酰卤酰卤酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺酰化反应酰化反应药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学4、羧酸衍生物亲核取代反应机理、羧酸衍生物亲核取代反应机理v亲核取代反应亲核取代反应v不是不是SN1，SN2，而是而是亲核加成亲核加成消除机理消除机理v活性由活性由亲核加成活性亲核加成活性和和消去活性消去活性共同决定的。共同决定的。v活性活性：酰卤酰卤酸酐酸酐酯酯酰胺（为什么？）酰胺（为什么？）药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学v亲核亲核加成活性：加成活性：v羰基羰基C上的正电荷越多，空间位阻越小，越易反应上的正电荷越多，空间位阻越小，越易反应v共轭和诱导冲突时，共轭共轭和诱导冲突时，共轭诱导（除卤素）诱导（除卤素）v活性活性：酰卤酰卤酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺v消去活性：消去活性：（不作要求不作要求）（）（p231)v碱性越小，越易离去；碱性顺序：碱性越小，越易离去；碱性顺序：NH2-RO-RCOO-Cl-，离去能力是离去能力是Cl-RCOO-RO-NH2-亲核取代的活性亲核取代的活性