有机化学第十三章羧酸衍生物课件.ppt
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1、第第十二十二章章 羧酸衍生物羧酸衍生物 2/17/2023教学要求1、掌握酰卤、酸酐、酯、酰胺的化、掌握酰卤、酸酐、酯、酰胺的化学性质及相互间的转化关系。学性质及相互间的转化关系。2 2、熟悉酯缩合反应,霍夫曼降级反、熟悉酯缩合反应,霍夫曼降级反应等重要人名反应。应等重要人名反应。3 3、熟悉酯的水解反应历程。、熟悉酯的水解反应历程。4 4、掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙、掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用。酯在有机合成上的应用。5 5、了解油脂的组成和性质;合成表、了解油脂的组成和性质;合成表面活性剂的类型及去污原理。面活性剂的类型及去污原理。2/17/2023教学内容教学内容
2、羧酸衍生物是羧酸分子中的羟基被取代羧酸衍生物是羧酸分子中的羟基被取代后的产物,重要的羧酸衍生物有以下四种类后的产物,重要的羧酸衍生物有以下四种类型:酰卤,酸酐,酯,酰胺。型:酰卤,酸酐,酯,酰胺。13-1 羧酸衍生物的分类、结构和命名羧酸衍生物的分类、结构和命名 一、类型(分类)一、类型(分类)1 1、酰卤:、酰卤:RCOX(X=Cl、Br、I)羧)羧酸中的羟基被卤素原子取代的化合物叫做羧酸中的羟基被卤素原子取代的化合物叫做羧酸衍生物。它们分别叫做酰氯、酰溴、酰碘酸衍生物。它们分别叫做酰氯、酰溴、酰碘 2 2、酸酐:、酸酐:(RCO)2O,它分为混酐、,它分为混酐、单酐。单酐。2/17/202
3、3 3 3、酯:、酯:RCOOR,其中,其中R、R可以相同、可以相同、也可以不同。也可以不同。4 4、酰胺:、酰胺:RCONH2、RCONHR、RCONR2 二、羧酸衍生物的结构二、羧酸衍生物的结构 羧酸衍生物在结构上的共同特点是都含羧酸衍生物在结构上的共同特点是都含有酰基,酰基与其所连的基团都能形成有酰基,酰基与其所连的基团都能形成P-共轭体系。共轭体系。2/17/2023三、命名三、命名 1 1、酰卤的命名:、酰卤的命名:把相应的羧酸名称的把相应的羧酸名称的酸字改为酸字改为“酰卤酰卤”二字。例如:二字。例如:2 2、酸酐的命名:在相应的羧酸名称后加、酸酐的命名:在相应的羧酸名称后加“酐酐”
4、字。例如:字。例如:乙酸酐乙酸酐 乙酸丙酸酐乙酸丙酸酐 邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐 苯甲酸酐苯甲酸酐2/17/2023 3 3、酯的命名:根据羧酸和醇的名称命名、酯的命名:根据羧酸和醇的名称命名为某酸某酯。例如:为某酸某酯。例如:但对多元醇酯的命名,一般称为某醇某但对多元醇酯的命名,一般称为某醇某酸酯。例如:酸酯。例如:2/17/2023 4 4、酰胺的命名:将相应羧酸名称中的酸、酰胺的命名:将相应羧酸名称中的酸字改为酰胺二字。例如字改为酰胺二字。例如 但但对对于于取取代代酰酰胺胺,即即在在N原原子子上上有有取取代代基的酰胺,在名称前标明取代基。例如基的酰胺,在名称前标明取代基。例如2/17/2
5、023 13-2 羧羧酸衍生物的化学性酸衍生物的化学性质质 羧酸衍生物中含有羰基,因此其化学性羧酸衍生物中含有羰基,因此其化学性质比较活泼,可以发生加成质比较活泼,可以发生加成-消除反应:消除反应:一、羧酸衍生物的水解一、羧酸衍生物的水解 2/17/2023注意:注意:A、水解产物均为羧酸,这是制备羧、水解产物均为羧酸,这是制备羧酸的方法酸的方法 B、水解的难易程度:、水解的难易程度:RCOCl(RCO)2O RCOOR RCONH2C、反反应应条条件件:酰酰卤卤/常常温温;酸酸酐酐/加加热热;酯酯和酰胺和酰胺/在加热,加酸或加碱催化下进行。在加热,加酸或加碱催化下进行。2/17/2023 酯
6、在酸催化下进行的水解为可逆水解:酯在酸催化下进行的水解为可逆水解:酯在碱催化下进行的水解为不可逆水解:酯在碱催化下进行的水解为不可逆水解:因此,在碱性下水解反应更为彻底,其因此,在碱性下水解反应更为彻底,其碱性水解称为皂化,即为工业上制造肥皂的碱性水解称为皂化,即为工业上制造肥皂的原理。原理。2/17/2023 酰胺在酸催化下进行的水解:酰胺在酸催化下进行的水解:酰胺在碱性催化下进行的水解:酰胺在碱性催化下进行的水解:2/17/2023二、衍生物的醇解二、衍生物的醇解 注意:注意:A、醇醇解解产产物物为为酯酯,特特别别是是芳芳香香醇醇酯酯。其其它它方方法法制制备备芳芳香香醇醇酯酯较较困困难难,
7、可可用用该该方方法法制制备备。例如,苯甲酰氯与苯酚在吡啶催化下的反应:例如,苯甲酰氯与苯酚在吡啶催化下的反应:2/17/2023 B、利用酯的醇解即酯交换反应,可以制、利用酯的醇解即酯交换反应,可以制备高级醇。例如备高级醇。例如 C、醇解的难易程度:、醇解的难易程度:RCOCl(RCO)2O RCOORRCONH22/17/2023 D、醇解的条件:、醇解的条件:酰卤、酸酐在常温下进行;酯在酸或碱酰卤、酸酐在常温下进行;酯在酸或碱催化下;酰胺在酸、碱催化下且醇过量。催化下;酰胺在酸、碱催化下且醇过量。三、衍生物氨解三、衍生物氨解注意:注意:2/17/2023 A、氨解产物是酰胺。、氨解产物是酰
8、胺。B、氨解的难易程度、氨解的难易程度 RCOCl(RCO)2ORCOORRCONH2 C、酰胺自身不氨解。、酰胺自身不氨解。从从衍衍生生物物水水解解、醇醇解解、氨氨解解的的活活性性看看,水水解解醇醇解解氨氨解解。羧羧酸酸及及其其衍衍生生物物之之间间可可以以相互转化。相互转化。四、衍生物与四、衍生物与RMgX作用作用 2/17/2023 1 1、酰卤与、酰卤与RMgX作用作用 酰氯与格氏试剂作用可以得到酮或叔醇。酰氯与格氏试剂作用可以得到酮或叔醇。反应可停留在酮的一步,但产率不高。反应可停留在酮的一步,但产率不高。2/17/2023 由由于于酰酰卤卤活活性性大大于于酮酮的的活活性性,因因此此通
9、通过过控控制制RMgX的的用用量量可可以以制制备备酮酮和和醇醇。只只有有当当酰酰卤卤与与格格氏氏试试剂剂作作用用完完之之后后,多多余余的的格格氏氏试试剂剂才才与与酮酮作作用用。所所以以书书写写反反应应时时请请注注意意格格氏氏试试剂是否过量。例如:剂是否过量。例如:2/17/2023 从从产产物物的的结结构构看看,得得到到结结构构较较为为对对称称的的叔叔醇醇。若若使使用用HCOCl为为原原料料,得得到到结结构构对对称称的仲醇。的仲醇。2 2、酯与、酯与RMgX作用作用 酯酯与与格格氏氏试试剂剂反反应应生生成成酮酮,由由于于格格氏氏试试剂剂对对酮酮的的反反应应比比酯酯还还快快,反反应应很很难难停停
10、留留在在酮酮的阶段,故产物是第三醇。的阶段,故产物是第三醇。2/17/2023 从从产产物物的的结结构构看看,格格氏氏试试剂剂与与酯酯作作用用是是合合成成具具有有两两个个相相同同烃烃基基的的叔叔醇醇的的最最有有效效方方法法。例如:例如:2/17/2023 当当使使用用HCOOR与与RMgX作作用用,可可以以制制备备结构对称的仲醇。例如结构对称的仲醇。例如 具有位阻的酯可以停留在酮的阶段。例如:具有位阻的酯可以停留在酮的阶段。例如:3 3、酸酐与、酸酐与RMgX作用:与酰卤相似。作用:与酰卤相似。4、酰酰胺胺与与RMgX作作用用:由由于于NH2中中有有活活泼氢,不能与泼氢,不能与RMgX作用。作
11、用。2/17/2023 五、羧酸衍生物的还原五、羧酸衍生物的还原 羧羧酸酸衍衍生生物物的的还还原原比比羧羧酸酸更更容容易易,还还原原的的方法较多,下面分别讨论。方法较多,下面分别讨论。1、酰卤的还原酰卤的还原2/17/2023 2 2、酯的还原、酯的还原 酯比羧酸易还原,可用多种方法(催化酯比羧酸易还原,可用多种方法(催化氢化、氢化、LiAlH4、Na+C2H5OH等还原剂)还等还原剂)还原。还原产物为两分子醇。原。还原产物为两分子醇。在未使用在未使用LiAlH4作还原剂之前,酯的还作还原剂之前,酯的还原使用原使用Na/C2H5OH,其还原结果是:羧酸,其还原结果是:羧酸部分为伯醇,醇部分保留
12、不变。部分为伯醇,醇部分保留不变。2/17/2023 LiAlH4 是酯还原成伯醇的通用试剂。是酯还原成伯醇的通用试剂。2/17/2023 酯酯在在金金属属(一一般般为为钠钠)和和非非质质子子溶溶剂剂中中发生醇酮缩合,生成酮醇。发生醇酮缩合,生成酮醇。这是用二元酸酯合成大环化合物很好的方这是用二元酸酯合成大环化合物很好的方法。法。2/17/2023 3 3、酸酐的还原、酸酐的还原 酸酐的活性不如酰卤,酸酐的活性不如酰卤,但酸酐可以被但酸酐可以被LiAlH4、NaBH4还原成醇。还原成醇。4、酰胺的还原、酰胺的还原 酰胺在酰胺在LiAlH4 作用下作用下还原成伯胺。还原成伯胺。2/17/2023
13、 NaBH4不能还原酰胺。不能还原酰胺。羧酸及其衍生物的还原由易到难的顺序羧酸及其衍生物的还原由易到难的顺序为:酰卤为:酰卤酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺羧酸。羧酸。12-3 酰胺和酯的特殊反应酰胺和酯的特殊反应 一、酰胺的特殊反应一、酰胺的特殊反应 由于酰胺由于酰胺N原子上有活泼的原子上有活泼的H原子,因此原子,因此酰胺具有特殊的化学性质。酰胺具有特殊的化学性质。2/17/2023 1、酸酸性性:酰酰胺胺N原原子子上上的的H原原子子具具有有酸酸性性,因因氮氮原原子子上上的的未未共共用用电电子子对对与与碳碳氧氧双双键键形成形成P-共轭共轭 Pka=15。邻苯二甲酰胺邻苯二甲酰胺N原子上的原子上的H原子的
14、酸性更原子的酸性更强,强,Pka=8.3。2/17/2023 盖布瑞尔法,制备伯胺的有效方法。盖布瑞尔法,制备伯胺的有效方法。2、脱水反应:、脱水反应:酰酰胺胺既既可可以以水水解解成成酸酸、又又可可以以脱脱水水成成氰氰。常常用用的的脱脱水水剂剂为为P2O5、POCl3、SOCl2、酸酸酐等。酐等。酰胺与铵盐和睛的关系如下:酰胺与铵盐和睛的关系如下:从羧酸制备同碳数的腈。例如:从羧酸制备同碳数的腈。例如:2/17/2023 3、霍夫曼(、霍夫曼(Hofmann)降解反应)降解反应 Hofmann等人发现酰胺与次卤酸钠溶液等人发现酰胺与次卤酸钠溶液 NaOX(X=Cl Br)作用可以得到少一个碳原
15、子作用可以得到少一个碳原子的伯胺。其通式为:的伯胺。其通式为:2/17/2023注意:注意:A、发生霍夫曼(、发生霍夫曼(Hofmann)降解反应)降解反应的酰胺必须是一级酰胺。即所用酰胺必须是的酰胺必须是一级酰胺。即所用酰胺必须是N原子上无取代基的酰胺,原子上无取代基的酰胺,RCONHR、RCONR2不能发生霍夫曼(不能发生霍夫曼(Hofmann)降解)降解反应。反应。B、霍夫曼(、霍夫曼(Hofmann)降解反应是从羧)降解反应是从羧酸制备少一个碳原子的伯胺的好方法。例如酸制备少一个碳原子的伯胺的好方法。例如 2/17/2023 二、酯的特殊反应二、酯的特殊反应-酯缩合反应酯缩合反应 1
16、1、酯缩合反应的概念、酯缩合反应的概念 在某些强碱性试剂如醇钠作用下,一分在某些强碱性试剂如醇钠作用下,一分子酯的子酯的-H与另一分子酯作用失去一分子醇,与另一分子酯作用失去一分子醇,生成生成-酮基酯(酮基酯(-羰基酯)的反应称为酯羰基酯)的反应称为酯缩合反应。缩合反应。2/17/2023 2 2、实例:、实例:由乙酸乙酯在醇钠或钠作用下所发生的由乙酸乙酯在醇钠或钠作用下所发生的酯缩合反应生成乙酰乙酸乙酯的反应称为克酯缩合反应生成乙酰乙酸乙酯的反应称为克莱森缩合(莱森缩合(Claisen 缩合),克莱森缩合具有缩合),克莱森缩合具有特定的含义。特定的含义。2/17/20233 3、历程:以克莱
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