北京大学裴伟伟有机化学讲义Chapter12.ppt
《北京大学裴伟伟有机化学讲义Chapter12.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《北京大学裴伟伟有机化学讲义Chapter12.ppt(65页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第十二章第十二章第十二章第十二章 羧酸羧酸羧酸羧酸exit第一节第一节 羧酸的分类和命名羧酸的分类和命名第二节第二节 羧酸的物理性质羧酸的物理性质第三节第三节 羧酸的光谱特征羧酸的光谱特征第四节第四节 羧酸的结构和酸性羧酸的结构和酸性第五节第五节 羧酸的制备羧酸的制备第六节第六节 羧酸的反应羧酸的反应第七节第七节 卤代酸的合成和反应卤代酸的合成和反应第第八八节节 羟基酸羟基酸的合成和反应的合成和反应本章提纲本章提纲本章提纲本章提纲第一节第一节 羧酸的分类和命名羧酸的分类和命名一元酸一元酸 系统命名系统命名 普通命名普通命名HCOOH 甲酸甲酸 蚁酸蚁酸CH3COOH 乙酸乙酸 醋酸醋酸CH3C
2、H2COOH 丙酸丙酸 初油酸初油酸CH3CH2CH2COOH 丁酸丁酸 酪酸酪酸CH3(CH2)16COOH 十八酸十八酸 硬脂酸硬脂酸 只含有一个羧基的羧酸称为一元酸。最常见的酸,只含有一个羧基的羧酸称为一元酸。最常见的酸,可根据它的来源命名。可根据它的来源命名。二元酸二元酸 系统命名系统命名 普通命名普通命名HOOCCOOH 乙二酸乙二酸 草酸草酸HOOCCH2COOH 丙二酸丙二酸 缩苹果酸缩苹果酸HOOC(CH2)2COOH 丁二酸丁二酸 琥珀酸琥珀酸(Z)-HOOCCH=CHCOOH 顺丁烯二酸顺丁烯二酸 马来酸马来酸(E)-HOOCCH=CHCOOH 反丁烯二酸反丁烯二酸 富马酸
3、富马酸含有二个羧基的羧酸称为二元酸。含有二个羧基的羧酸称为二元酸。第二节第二节 羧酸的物理性质羧酸的物理性质低级脂肪酸是液体,可溶于水,具有刺鼻的气味。低级脂肪酸是液体,可溶于水,具有刺鼻的气味。中级脂肪酸也是液体,部分地溶于水,具有难闻的气味。中级脂肪酸也是液体,部分地溶于水,具有难闻的气味。高级脂肪酸是蜡状固体。无味,在水中溶解度不大。高级脂肪酸是蜡状固体。无味,在水中溶解度不大。液态脂肪酸以二聚体形式存在。所以液态脂肪酸以二聚体形式存在。所以羧羧酸的沸点比相对分子质量相当的烷烃高。酸的沸点比相对分子质量相当的烷烃高。所有的二元酸都是结晶化合物。所有的二元酸都是结晶化合物。第三节第三节 羧
4、酸的光谱特征羧酸的光谱特征1HNMRR2CHCOOH H:1012 HCR2COOH H:22.6羧酸中的羧酸中的C=O:单体单体 二缔合体二缔合体RCOOH 17701750cm-1 1710cm-1CH2=CHCOOH 1720 cm-1 1690cm-1ArCOOH 1700-1690cm-羧酸中的羧酸中的OH:3550 cm-1 3000 2500cm-羧酸中的羧酸中的C-O 1250 cm-1 IR光谱光谱两个碳氧键两个碳氧键不等长,部不等长,部分离域。分离域。两个碳氧两个碳氧键等长,键等长,完全离域。完全离域。第四节第四节 羧酸的结构和酸性羧酸的结构和酸性1.361.231.27醇
5、中醇中C-O单键键长为单键键长为1.43一一 羧酸和羧酸根的结构比较羧酸和羧酸根的结构比较2 多数的羧酸是弱酸,多数的羧酸是弱酸,pKa约为约为4-5 (大部分的羧酸是以未解离的分子形式存在)大部分的羧酸是以未解离的分子形式存在)1 羧酸根比较稳定,所以羧酸的氢能解离羧酸根比较稳定,所以羧酸的氢能解离 而表现出酸性。而表现出酸性。(1)电子效应的影响:)电子效应的影响:吸电子取代基使酸性增大,给电子取代基使酸性减少吸电子取代基使酸性增大,给电子取代基使酸性减少.HCOOH C6H5-COOH CH3COOH pka 3.37 4.20 4.733 取代基对羧酸酸性的影响取代基对羧酸酸性的影响(
6、3)分子内的氢键也能)分子内的氢键也能使羧酸的酸性增强。使羧酸的酸性增强。(2)空间效应:)空间效应:利于利于H+离解的空间结构酸离解的空间结构酸性强,不利于性强,不利于H+离解的空间离解的空间结构酸性弱结构酸性弱.4 芳香羧酸的情况分析芳香羧酸的情况分析取代基具有吸电子共轭效应时,酸性强弱顺序为:取代基具有吸电子共轭效应时,酸性强弱顺序为:邻邻 对对 间间取代基具有给电子共轭效应时,酸性强弱顺序为:取代基具有给电子共轭效应时,酸性强弱顺序为:邻邻 间间 对对具体分析:具体分析:邻邻 位(诱导、共轭、场、氢键效应、空间效应位(诱导、共轭、场、氢键效应、空间效应 均要考虑。)均要考虑。)对对 位
7、(诱导很小、共轭为主。)位(诱导很小、共轭为主。)间间 位(诱导为主、共轭很小。)位(诱导为主、共轭很小。)实实 例例诱导吸电子作用大、诱导吸电子作用大、共轭给电子作用大、共轭给电子作用大、氢键效应吸电子作用大。氢键效应吸电子作用大。邻邻 位位 间位间位 对位对位诱导吸电子作用中、诱导吸电子作用中、共轭给电子作用小共轭给电子作用小。诱导吸电子作用小、诱导吸电子作用小、共轭给电子作用大。共轭给电子作用大。pka 2.98 pka 4.08 pka 4.57苯甲酸的苯甲酸的pka 4.20一一 氧化法氧化法第五节第五节 羧酸的制备羧酸的制备RC NO2/V2O5500oCH2O二二 羧酸衍生物的水
8、解反应(参见十三章)羧酸衍生物的水解反应(参见十三章)醇、醛、芳烃、炔、烯、酮(卤仿反应)的氧化醇、醛、芳烃、炔、烯、酮(卤仿反应)的氧化特点:特点:产物比反应物卤代烷多一个碳,与产物比反应物卤代烷多一个碳,与RCN同。同。反应式反应式 RX +NaCN RCN RCOOH H2OH+or HO-醇醇 反应注意事项反应注意事项 1 应用于一级应用于一级RX制腈,产率很好。制腈,产率很好。2 芳香卤代烷不易制成芳腈。芳香卤代烷不易制成芳腈。3 如用卤代酸与如用卤代酸与NaCN反应制二元酸时,卤代酸应先制成羧酸盐反应制二元酸时,卤代酸应先制成羧酸盐。ClCH2COOH ClCH2COONa NCC
9、H2COONa HOOCCH2COOHNaOHNaCNNaOHH2OH+R-C NR-C NHR-C=NHH+H2O-H+H+H2O+-NH3-H+RCOOH互变异构互变异构H腈酸性水解的机理腈酸性水解的机理腈碱性水解的机理腈碱性水解的机理H2O互变异构互变异构-OHRCOOH +NH2-RCOO-+NH3H+RCOOH(1)1oRX、2oRX较好,较好,3oRX需在加压条件下反应需在加压条件下反应 (否则易消除)否则易消除)(2)ArI、ArBr易制成格氏试剂易制成格氏试剂、ArCl较较难难。(3)产物比产物比RX多一个碳原子。多一个碳原子。三三 有机金属化合物的反应有机金属化合物的反应1
10、格氏试剂和格氏试剂和CO2的反应的反应RX RMgX RCOOMgX RCOOHCO2H2OMg 无水醚无水醚讨讨 论论2 有机锂试剂和有机锂试剂和CO2的反应的反应RLi +CO2 RCOOLi RCOOH RLi H2OH2O讨论:讨论:(1)(2)(3)同格氏试剂。同格氏试剂。(4)(注意:投料比对产物的影响)注意:投料比对产物的影响)实实 例例n-C4H9Li/Et2O-50 至至-60oCCO2H2O3 利用金属有机化合物的烃基化反应利用金属有机化合物的烃基化反应RCH2COOH +2LiN(i-C3H7)2RRCHCOOHRCHCOO-Li+Li+RXH2O(CH3)2CHCOOH
11、 +2LiN(i-C3H7)2THF,C6H14,0oC(CH3)2CLiCOOLiBr(CH2)nBrH2O实例一和实例二实例一和实例二:从羧酸合成:从羧酸合成-取代羧酸取代羧酸实例一实例一实例二实例二LDA/THF-78oCCH3(CH2)3BrH2OCO2-78oCH2O实例三实例三从一元羧酸合从一元羧酸合成成二元羧酸二元羧酸从羧酸合成从羧酸合成取代羧酸取代羧酸一一 羧酸的结构和反应羧酸的结构和反应二二 羧基中氢的反应羧基中氢的反应 三三 羧酸羧酸-H的反应的反应 (赫尔赫尔-乌尔哈乌尔哈-泽林斯基反应泽林斯基反应)四四 羧羰基的反应羧羰基的反应 五五 脱羧反应脱羧反应第六节第六节 羧酸
12、的反应羧酸的反应一一 羧酸的结构和反应羧酸的结构和反应-活泼活泼H的反应的反应酸性酸性羰基的亲核加成,然羰基的亲核加成,然后再消除(表现为羟后再消除(表现为羟基的取代)。基的取代)。羰基的亲核羰基的亲核加成,还原。加成,还原。二二 羧基中氢的反应羧基中氢的反应1 酸碱反应酸碱反应 强无机酸强无机酸 羧酸羧酸 碳酸碳酸 酚酚pKa 45 6.35 10RCOOH +NaHCO3 RCOO-Na+CO2 +H2O 羧酸可以和碳酸氢钠反应羧酸可以和碳酸氢钠反应ArONa +CO2 +H2O ArOH +NaHCO3 酚不能和碳酸氢钠反应酚不能和碳酸氢钠反应*1.羧酸盐是固体羧酸盐是固体*2.羧酸盐的
13、溶解度羧酸盐的溶解度 钠、钾、銨钠、钾、銨 盐可溶于水,重金属盐不溶于水。盐可溶于水,重金属盐不溶于水。*3.羧酸根具有碱性和亲核性羧酸根具有碱性和亲核性 羧酸盐能与活泼卤代烷反应(见下页)羧酸盐能与活泼卤代烷反应(见下页)2 羧酸盐的若干性质羧酸盐的若干性质 是是SN2反应。反应。只适用于只适用于1o RX和活泼和活泼RX。常用的是钠盐。常用的是钠盐。(有时也用有时也用Ag盐,优点:速率快。缺盐,优点:速率快。缺 点:太贵。点:太贵。)体系中双键不受影响。体系中双键不受影响。RCOO-+RX RCOOR +X-SN2+CH3COO-Na+HOAc 120oC讨论讨论3 羧酸与重氮甲烷的反应羧
14、酸与重氮甲烷的反应(1)重氮甲烷的共振式)重氮甲烷的共振式:(2)反应机理)反应机理正性极强,易发生正性极强,易发生SN2反反应,是最好的离去基团。应,是最好的离去基团。+N2SN2 重氮甲烷是甲基化重氮甲烷是甲基化试剂试剂.羧酸和酚能用重氮羧酸和酚能用重氮甲烷甲基化,醇不能。甲烷甲基化,醇不能。(3)实)实 例例优点:反应条件温和,产率高(几乎定量)缺点:贵、毒、易爆炸。优点:反应条件温和,产率高(几乎定量)缺点:贵、毒、易爆炸。CH2N2 25oC三三 羧酸羧酸-H的反应的反应 赫尔赫尔-乌尔哈乌尔哈-泽林斯基反应泽林斯基反应 在三氯化磷或三溴化磷等催化剂的作在三氯化磷或三溴化磷等催化剂的
15、作用下,卤素取代羧酸用下,卤素取代羧酸-H的反应称为的反应称为 赫尔赫尔-乌尔哈乌尔哈-泽林斯基反应。泽林斯基反应。RCH2COOH +Br2PBr3-HBr RCHCOOHBr1 定义定义 催化剂的作用是将羧酸转化为酰催化剂的作用是将羧酸转化为酰卤,酰卤的卤,酰卤的-H具有较高的活性而易具有较高的活性而易于转变为烯醇式,从而使卤化反应发于转变为烯醇式,从而使卤化反应发生。所以用生。所以用10%30%的乙酰氯或乙的乙酰氯或乙酸酐同样可以起催化作用。酸酐同样可以起催化作用。控制卤素用量可得一元控制卤素用量可得一元或多元卤代酸。或多元卤代酸。碘代酸由碘代酸由-氯(或溴)氯(或溴)代酸与代酸与KI反
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 北京大学 裴伟伟 有机化学 讲义 Chapter12
限制150内