有机化学第李景宁羧酸衍生物.pptx
第一节命名与光谱性质第一节命名与光谱性质一、命名一、命名二、光谱性质二、光谱性质第二节羧酸衍生物的化学性质第二节羧酸衍生物的化学性质一、取代反应一、取代反应二、羧酸衍生物与金属试剂反应二、羧酸衍生物与金属试剂反应三、还原反应三、还原反应四、酰胺的其他反应四、酰胺的其他反应第三节羧酸衍生物的水解、氨解第三节羧酸衍生物的水解、氨解及醇解反应历程及醇解反应历程一、酯水解历程一、酯水解历程二、羧酸衍生物的水解、氨解及醇解二、羧酸衍生物的水解、氨解及醇解第四节酯缩合反应及其有机合成应用第四节酯缩合反应及其有机合成应用一、同酯缩合一、同酯缩合二、交叉酯缩合二、交叉酯缩合三、酮酯缩合三、酮酯缩合四、狄克曼缩合四、狄克曼缩合第五节油脂和合成洗涤剂第五节油脂和合成洗涤剂第六节乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯第六节乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用在有机合成上的应用一、互变异构现象一、互变异构现象二、乙酰乙酸乙酯二、乙酰乙酸乙酯三、丙二酸二乙酯三、丙二酸二乙酯四、四、C-烷基化和烷基化和O-烷基化烷基化第七节碳酸衍生物第七节碳酸衍生物第八节有机合成路线第八节有机合成路线一、碳胳的形成一、碳胳的形成二、官能团的引入及相互转换二、官能团的引入及相互转换三、官能团的保护三、官能团的保护四、立体构型的要求四、立体构型的要求五、有机合成路线设计技巧五、有机合成路线设计技巧第1页/共103页羧酸衍生物羧酸分子中的羟基被其他原子或基团取代后的化合物 羧酸衍生物。酰卤酰卤 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺 第2页/共103页一、命名某酰某某酰某乙酰氯乙酰氯酰基名称+卤素名称1.酰卤的命名第一节 命名与光谱性质第3页/共103页（R=R）某酐）某酐（RR）某某酸酐）某某酸酐乙酸酐乙酸酐（乙酐）（乙酐）乙丙酸酐乙丙酸酐（乙丙酐）（乙丙酐）顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐（顺酐）（顺酐）邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐（苯酐）（苯酐）2.酸酐的命名第4页/共103页某酸某酯某酸某酯乙酸乙酯乙酸乙酯3.酯的命名第5页/共103页某酰胺某酰胺N-某基某酰胺某基某酰胺N,N-二某基某酰胺二某基某酰胺N,N-二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺（DMF）己内酰胺己内酰胺邻苯二甲酰亚胺邻苯二甲酰亚胺4.酰胺的命名第6页/共103页二、光谱性质1.IR C=O CO NH酰卤 1800cm-1 酸酐 1820cm-1 1100cm-1 1760cm-1酯 1740cm-1 11001300cm-1酰胺 1680cm-1 33003500cm-1（尖）第7页/共103页注意：酰卤X的-I强，降低C=O的极性，增加双键性，故波数高；酸酐有两个C=O，双峰；酯与酮的羰基峰接近，但酯有2个CO伸缩振动；共轭使C=O下降；NH和OH峰的区别：前者尖，后者宽。第8页/共103页酰胺：酰胺：-H：2.NMR酯：第9页/共103页第二节 羧酸衍生物的化学性质一、取代反应一、取代反应1.水解水解第10页/共103页水解活性：酰卤酸酐酯酰胺第11页/共103页2.醇解第12页/共103页醇解的应用：酯交换反应制备酯例如：例如：用于涤纶（用于涤纶（PET）单体）单体对二苯甲酸乙二醇对二苯甲酸乙二醇酯的合成酯的合成第13页/共103页以前的方法（酯交换法）现在直接法聚合需要单体的纯度高，否则难以聚合！赶走不需要的宠物（PET）生物降解性能选自汪朝阳，等绿色化学通用教程.北京：中国纺织出版社，2007.低级烃基低级烃基高沸点醇高沸点醇第14页/共103页 用酸酐作酰化剂反应不产生腐蚀性HCl第15页/共103页3.氨解第16页/共103页氨解的用途：制备酰胺思考 归纳羧酸衍生物相互转化的反应；由丁二酸酐合成：第17页/共103页二、羧酸衍生物与金属试剂反应1.酰卤 因为活性：酰卤酮因为活性：酰卤酮所以控制用量，慢加可以控制反应停留于酮阶段所以控制用量，慢加可以控制反应停留于酮阶段问题：如何使反应控制在生成酮？酸酐与RMgX反应生成什么？第18页/共103页其他酰卤制备酮的方法：利用酰卤与铜锂试剂反应生成酮利用酰卤与有机镉试剂反应生成酮（上册内容）第19页/共103页2.酯与格氏试剂的反应 活性：活性：酮酯（故反应难控制，一般会继续生酮酯（故反应难控制，一般会继续生成成对称的叔醇对称的叔醇，但位阻大的酯可停留在酮阶段）。，但位阻大的酯可停留在酮阶段）。第20页/共103页 内酯反应得到二醇反应的本质是一样的！第21页/共103页三、还原反应回忆、复习上学期的内容（醛酮的制备）！1.酰卤第22页/共103页2.酯的还原（1）催化加氢（2）化学还原）化学还原 第23页/共103页3.酰胺的还原催化氢化不易，但氢化锂铝可还原催化氢化不易，但氢化锂铝可还原第24页/共103页四、酰胺的其他反应1.酸碱性碱性减弱，酸性加强碱性减弱，酸性加强第25页/共103页2.脱水相互转化关系：第26页/共103页 应用：制备比原料少应用：制备比原料少1个碳的伯胺。个碳的伯胺。机理：涉及重排，后面还会详细讲。机理：涉及重排，后面还会详细讲。3.Hofmann降级反应第27页/共103页要解决的问题：要解决的问题：断键方式；断键方式；单分子历程还是双分子历程。单分子历程还是双分子历程。第三节 羧酸衍生物的水解、氨解及醇解反应历程一、酯水解历程第28页/共103页（1）断键方式：）断键方式：酰氧键断裂（同位素结果）酰氧键断裂（同位素结果）（2）反应历程：）反应历程：双分子历程（相关数据）双分子历程（相关数据）v=kRCOOROH-1.碱性水解碱性水解实验事实：实验事实：第29页/共103页加成-消除：如果是如果是SN2，当反应尚未完全时，未水解的酯中，当反应尚未完全时，未水解的酯中18O相对酯的含量相对酯的含量应不变，但实际测得其含量减应不变，但实际测得其含量减少，说明发生了少，说明发生了18O的交换。的交换。假设两种可能的历程：第30页/共103页故不是故不是SN2，而是，而是BAC2（碱催化、（碱催化、酰氧键断裂、双分子历程）酰氧键断裂、双分子历程）18O的交换第31页/共103页因为因为 碱性：碱性：所以不易夺取醇中的氢质子，所以不易夺取醇中的氢质子，碱催化水解碱催化水解反应不可反应不可逆，可进行到底。逆，可进行到底。BAC2历程：第32页/共103页2.酸性水解（1）断键方式：酰氧键断裂酰氧键断裂第33页/共103页（2）反应历程第34页/共103页AAC2（酸催化、酰氧键断裂、双分子历程）酯水解就是酯化反应的逆过程。（3）特殊结构的酯水解酰基中R位阻大，按AAC1历程烷氧基中R为3，按AAL1历程=k RCOOCH3H+第35页/共103页二、羧酸衍生物的水解、氨解、醇解 反应活性反应活性：酰卤酸酐酯酰胺：酰卤酸酐酯酰胺推而广之，都是推而广之，都是加成加成-消除消除历程历程。第36页/共103页活性顺序的原因：羰基碳的正电性 与羰基相连的基团-I越强，活性越大。离去基团的稳定性 L越稳定，越易形成，离去活性越大。稳定性：第37页/共103页一、同酯缩合（Claisen缩合）注意与醛、酮的羟醛缩合比较注意与醛、酮的羟醛缩合比较第四节 酯缩合反应及其有机合成应用第38页/共103页Claisen缩合反应历程：生成乙酰乙酸乙酯促使平衡移动生成乙酰乙酸乙酯促使平衡移动第39页/共103页具有2个-H的酯易缩合，例：具有具有1个个-H的酯难缩合，需用的酯难缩合，需用强碱强碱：Claisen缩合反应：第40页/共103页不同酯的Claisen缩合反应：对都具有-H的酯：无合成意义无合成意义第41页/共103页二、交叉酯缩合对一种无-H的酯：1.用甲酸酯可在用甲酸酯可在有有-H酯的酯的 位引入甲位引入甲酰基（酰基（CHO）第42页/共103页2.用乙二酸酯可在用乙二酸酯可在有有-H酯的酯的 位引入酯基位引入酯基（COOR）第43页/共103页3.用苯甲酸酯可在用苯甲酸酯可在有有-H酯的酯的位引入苯甲位引入苯甲酰基（酰基（COPh）交叉酯缩合可在酯的 位引入甲酰基、苯甲酰基和酯基。第44页/共103页三、酮酯缩合-H的活性：的活性：酮酯酮酯第45页/共103页练习：完成下列酯缩合反应。第46页/共103页四、狄克曼（dieckmann）缩合用途：合成用途：合成五元、六元环酮五元、六元环酮第47页/共103页练习：完成下列酯缩合反应。第48页/共103页自学提纲（1）1.什么叫油脂？液态油和固态脂在组成上各有什么特点？2.深海鱼油中含有丰富的增强大脑功能的DHA，其名称是什么？3.奶油的主要成分是什么？为什么可用棉子油和菜油生产人造奶油？第五节 油脂和合成洗涤剂第49页/共103页自学提纲（2）4.肥皂是如何制造的？它的去污原理是什么？有什么缺点？5.指出合成洗涤剂的去污原理。普通洗衣粉带来何种污染？6.指出磷脂与油脂的结构特点。第50页/共103页乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯1,3-二羰基化合物结构特点：二羰基化合物结构特点：含有活泼的亚甲基氢（双羰基的含有活泼的亚甲基氢（双羰基的-I I效应影响），效应影响），强碱下可形成稳定的碳负离子（强碱下可形成稳定的碳负离子（p-共轭）。共轭）。第六节 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用第51页/共103页一、互变异构现象 羰基试剂 NaHSO3 HCN Na Br2/CCl4 FeCl3反应性+（羰基）（羰基）（烯醇式（烯醇式 C=C-OH）第52页/共103页两种异构体之间发生可逆异构化作用，通常伴有H原子及双键的位置转移。烯醇式的比例由其稳定性决定。93%7%第53页/共103页强碱条件下，可产生碳负离子和氧负离子两个反应中心：C-烃基化烃基化O-烃基化烃基化第54页/共103页二、乙酰乙酸乙酯1.酮式分解和酸式分解酮式分解：-酮酸酮酸酯水解继而脱羧酯水解继而脱羧制备甲基酮制备甲基酮CH3COCHR第55页/共103页酸式分解：制备羧酸制备羧酸分解形式分解形式条件条件产物产物酮式分解酮式分解稀碱稀碱甲基酮甲基酮酸式分解酸式分解浓碱浓碱羧酸羧酸应用：在乙酰乙酸乙酯分子中引入不同基团，再应用：在乙酰乙酸乙酯分子中引入不同基团，再进行不同条件的分解，可得到各种化合物。进行不同条件的分解，可得到各种化合物。脱乙酰基、酯水解脱乙酰基、酯水解第56页/共103页2.亚甲基的烃基化亚甲基的烃基化第57页/共103页3.亚甲基的酰基化亚甲基的酰基化第58页/共103页 产物的结构单元：产物的结构单元：酮式分解产物：酮式分解产物：酸式分解产物：酸式分解产物：烃基化、酰基化的各种注意事项：若引入基团为若引入基团为2个个（引入后再酮式或酸式分解）（引入后再酮式或酸式分解）：基团相同：一步引入基团相同：一步引入基团不同：先大后小基团不同：先大后小第59页/共103页 烷基化时试剂要求烷基化时试剂要求烃基化时碱为醇钠即可，但酰基化时要碱性更强的氢化钠。第60页/共103页思路思路：找出目标产物的结构单元，确定烷基化试：找出目标产物的结构单元，确定烷基化试剂或酰基化试剂，确定分解方式。剂或酰基化试剂，确定分解方式。乙酰乙酸乙酯提供，酸式分解乙酰乙酸乙酯提供，酸式分解引入：引入：例题：乙酰乙酸乙酯合成丁二酸第61页/共103页从乙酰乙酸乙酯出发制备：从乙酰乙酸乙酯出发制备：练习：第62页/共103页三、丙二酸二乙酯1.制备特点：特点：易水解脱羧易水解脱羧 活泼亚甲基易被烃基或酰基取代活泼亚甲基易被烃基或酰基取代第63页/共103页2.丙二酸二乙酯的应用（1）制备一元羧酸：第64页/共103页（2）用卤代酯制备二元羧酸练习：练习：从丙二酸二乙酯和从丙二酸二乙酯和1,2-二溴乙烷制备己二酸二溴乙烷制备己二酸第65页/共103页（3）用二卤代物制备环状化合物思路思路：找出目标产物的结构单元，确定烷基化：找出目标产物的结构单元，确定烷基化试剂或酰基化试剂试剂或酰基化试剂例：制备第66页/共103页具体反应式:第67页/共103页（4）制备环状化合物 例:用丙二法制备：分析：注意：注意：Br(CH2)nBr n：37第68页/共103页（5）丙二酸二乙酯的其他反应与应用A.丙二与,-不饱和化合物发生迈克尔加成第69页/共103页B.亚甲基碳上引入酰基的反应第70页/共103页C.克诺文盖尔（Knoevenagel）缩合反应第71页/共103页总结：乙酰乙酸乙酯主要制备甲基酮等酮类；丙二酸二乙酯主要制备酸类。具有被双活化的亚甲基化合物均可形成较稳定的碳负离子，进行类似的反应。第72页/共103页四、C-烷基化和O-烷基化碳负离子碳负离子氧负离子氧负离子两可负离子两可负离子，可发生，可发生C-烷基化或烷基化或O-烷基化。烷基化。第73页/共103页两者比例受反应物结构、试剂结构、溶两者比例受反应物结构、试剂结构、溶剂性质、碱的性质等因素影响。剂性质、碱的性质等因素影响。第74页/共103页一般规律：1.-H酸性大，烯醇式含量高，易发生O-烷基化；注意：酚是烯醇式！谁是酮式？注意：酚是烯醇式！谁是酮式？第75页/共103页（DMF）（DMSO）2.质子溶剂中，易发生质子溶剂中，易发生C-烷基化烷基化 非质子溶剂中，易发生非质子溶剂中，易发生O-烷基化烷基化 原因：原因：质子溶剂质子溶剂中，氧溶剂化（形成中，氧溶剂化（形成氢键氢键），），降低氧的活性；降低氧的活性；非质子溶剂非质子溶剂中，氧不被溶剂化而中，氧不被溶剂化而暴暴露露，成为反应中心，使，成为反应中心，使O-烷基化易发生。烷基化易发生。第76页/共103页溶剂极性影响的实例：第77页/共103页自学提纲1.了解光气的危害与用途2.了解尿素的性质（双缩脲反应）与应用（三聚氰胺，2008下半年“三鹿乳业”）3.了解氨基甲酸酯与异氰酸酯的性质与用途（取自汪朝阳.绿色化学通用教程.北京：中国纺织出版社，2007.）第七节 碳酸衍生物第78页/共103页归纳总结1.归纳形成碳骼的反应（碳链的增长和减短、碳环的合成）2.归纳引入官能团的方法（引入基团的类型、特定位置、官能团的相互转换和移去）3.归纳各种官能团（如OH、C=O、COOH等）的保护方法4.归纳立体选择性反应第八节 有机合成路线第79页/共103页一、碳骼的形成1.碳链的增长 碳负离子的亲核取代三乙、二乙的亚甲基取代；有机金属化合物的反应（炔钠的反应；铜锂试剂反应；武兹反应）；卤代烃腈化（增加1个碳）。第80页/共103页 碳负离子的亲核加成缩合反应：羟醛缩合、酯缩合、其他缩合迈克尔加成醛、酮的氢氰酸加成有机金属化合物与羰基的反应（格氏试剂、有机锂、铜锂试剂）Wittig试剂反应 芳香烃的傅-克烷基化和酰基化反应第81页/共103页2.碳链的缩短甲基酮的卤仿反应；酰胺的Hofmann降级反应；脱羧反应；不饱和键的氧化断键反应3.利用重排反应改变碳骼第82页/共103页4.碳环的合成 小环（三元、四元环）的合成-消除、-消除：第83页/共103页碳烯对双键的加成（卡宾反应）：乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯的反应保持原双键的构型保持原双键的构型第84页/共103页 五元、六元环的合成D-A反应；二元酸脱水、脱羧；分子内酯缩合；分子内的傅-克酰基化反应；乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯反应；迈克尔加成-羟醛缩合（实例见下页）第85页/共103页例1：第86页/共103页例2：第87页/共103页二、官能团的引入及相互转换1.引入基团的类型（各类化合物的制备）2.引入的位置（C=C的加成位置、消除规则、芳环上的亲电取代定位效应等）第88页/共103页三、官能团的保护选择保护基团反应的原则：易与被保护基团反应；保护基团必须耐受在保护阶段中的各种反应或化学环境；保护基团易于脱去第89页/共103页1.羟基的保护四氢吡喃醚四氢吡喃醚三、官能团的保护第90页/共103页2.羰基的保护3.羧基的保护羧基的保护第91页/共103页四、立体构型的要求1.顺反构型要求（以构型式表示）第92页/共103页第93页/共103页2.不对称合成第94页/共103页五、有机合成路线设计技巧设计的基本原则(1)原料易得；(2)产率高、副反应少、易纯化；(3)反应步骤少；(4)实验操作方便安全。第95页/共103页逆合成法（retrosynthesis）前体前体a（precursor）前体前体b前体前体x起始物（起始物（starting material，SM）目标分子（目标分子（target molecule，TM）SM前体前体x前体前体b前体前体aTM第96页/共103页逆合成法步骤1.分析产物与原料结构特点，找出目标分子中“不寻常”的结构信息；2.将产物分子分割成若干小的部分分割技巧 与官能团相接处；拐点处（有支链处）；碳原子和杂原子处；利用目标分子的对称性切断。第97页/共103页3.倒推出可能的前体4.写出合成反应式写出合成反应式例例1：第98页/共103页例例2：例例3：逆合成法实例第99页/共103页1.2.C3的有机物合成的有机物合成逆合成法思考题：（提示：例10基础上的原料深入）（提示：例6基础上的后续路线变化）第100页/共103页本章思考题：1.总结增加1个碳、2个碳和多个碳的方法；2.总结合成三元环、四元环、五元环和六元环的方法；3.总结具有立体选择性、立体专一性的反应；4.总结保护羟基、羰基、羧基的方法。第101页/共103页5.画出下列物质的转化思路构图：画出下列物质的转化思路构图：第102页/共103页感谢您的观看！第103页/共103页
