《医学有机化学教学课件》第八章羧酸及衍生物.ppt

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1、药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学第八章第八章羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学羧酸羧酸：可以看作是烃分子中的氢原子被：可以看作是烃分子中的氢原子被：可以看作是烃分子中的氢原子被：可以看作是烃分子中的氢原子被羧基羧基羧基羧基（-COOH-COOH）取代后生成的化合物）取代后生成的化合物）取代后生成的化合物）取代后生成的化合物通式：通式：通式：通式：RCOOHRCOOH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第一节第一节羧酸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分类分类分类分类一元羧酸一

2、元羧酸一元羧酸一元羧酸二元羧酸二元羧酸二元羧酸二元羧酸脂脂脂脂肪肪肪肪族族族族羧羧羧羧酸酸酸酸饱和饱和饱和饱和羧酸羧酸羧酸羧酸CHCH2 2COOHCOOHHOOC-COOHHOOC-COOH乙酸（乙酸（乙酸（乙酸（醋酸醋酸醋酸醋酸）乙二酸（乙二酸（乙二酸（乙二酸（草酸草酸草酸草酸）不饱不饱不饱不饱和羧和羧和羧和羧酸酸酸酸CHCH2 2=CH-COOH=CH-COOHHOOCCH=CHCOOHHOOCCH=CHCOOH丙烯酸丙烯酸丙烯酸丙烯酸丁烯二酸丁烯二酸丁烯二酸丁烯二酸脂环族羧脂环族羧脂环族羧脂环族羧酸酸酸酸环环环环己己己己基甲酸基甲酸基甲酸基甲酸（环己烷羧酸环己烷羧酸环己烷羧酸环己烷羧酸

3、）1,2-1,2-环戊基二甲酸环戊基二甲酸环戊基二甲酸环戊基二甲酸（1,2-1,2-环戊烷二羧酸环戊烷二羧酸环戊烷二羧酸环戊烷二羧酸）芳香族羧芳香族羧芳香族羧芳香族羧酸酸酸酸苯甲酸苯甲酸苯甲酸苯甲酸邻苯二甲酸邻苯二甲酸邻苯二甲酸邻苯二甲酸一、羧酸的分类、命名和结构一、羧酸的分类、命名和结构（一）羧酸的分类（一）羧酸的分类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 1）简单羧酸）简单羧酸）简单羧酸）简单羧酸（可用希腊字母可用希腊字母可用希腊字母可用希腊字母标位）标位）标位）标位）（二）羧酸的命名（二）羧酸的命名（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)

4、5-甲基甲基-4-乙基乙基己酸己酸(-甲基甲基-乙基乙基己酸己酸)（2）不饱和羧酸）不饱和羧酸2-甲基甲基-3-戊烯酸戊烯酸2,4-戊二烯酸戊二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 3）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（4 4）脂肪族二元酸或多元酸：）脂肪族二元酸或多元酸：）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，称主链含

5、两羧基，称主链含两羧基，称“某二酸某二酸某二酸某二酸”。3-羧基羧基-3-羟基戊二酸羟基戊二酸（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）药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（三）（三）羧酸的结构（羧酸的结构（p110）v羰基碳羰基碳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，不利亲核加成反应。，不利亲核加成反应。药学院化

6、学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学二、羧酸的物理性质二、羧酸的物理性质2 2、沸点：、沸点：、沸点：、沸点：羧酸羧酸羧酸羧酸 醇、酚醇、酚醇、酚醇、酚 醛、酮醛、酮醛、酮醛、酮 烷、醚烷、醚烷、醚烷、醚（相对分子质量相（相对分子质量相（相对分子质量相（相对分子质量相近）近）近）近）原因：原因：原因：原因：羧酸分子间以羧酸分子间以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。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：低级脂肪酸低级脂肪酸易溶于水，易

7、溶于水，芳香羧酸芳香羧酸不溶于水不溶于水分子量增加，溶解度减小分子量增加，溶解度减小药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学三、羧酸的化学性质三、羧酸的化学性质药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（一）羧酸的酸性（一）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

8、室药学院化学教研室有机化学有机化学a、卤原子的电负性，电负性卤原子的电负性，电负性越强越强，酸性，酸性b、卤原子数目卤原子数目越多越多，酸性，酸性c、卤原子与羧基的距离卤原子与羧基的距离越近越近，酸性，酸性-氯丁酸氯丁酸 -氯丁酸氯丁酸 -氯丁酸氯丁酸举例：举例：（1）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（3）酸性：酸性：v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v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。pKa3.774.764.90（2）酸性：酸性：药

9、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）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CH2=CH-CH2-CH2OHCH2=CH-CH2-COOHLiAlH4（二）羧酸的还原反应（二）羧酸的还原反应vNaBH4：不能使羧基还原：不能使羧基还原，不还原碳碳不饱和键，不还原碳碳不饱和键。vLiAlH4：羧基还原成醇羟基，不还原碳碳不饱和键。：羧基还原成醇羟基，不还原碳碳不饱和键。vH2/Pt：羧基不还原，但还原：羧基不还原，但还原碳碳不饱和键碳碳不饱和键。CH3CH2CH2COOHCH2=CH-CH2-COOHH

10、2/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（三）羧酸衍生物的生成（三）羧酸衍生物的生成v羧酸中的羧酸中的羧酸中的羧酸中的羟基羟基羟基羟基可以被其它原子或原子团取代，生可以被其它原子或原子团取代，生可以被其它原子或原子团取代，生可以被其它原子或原子团取代，生成成成成羧酸衍生物羧酸衍生物羧酸衍生物羧酸衍生物。v羧酸分子中去掉羧基上的羟基后，余下的原子团羧酸分子中去掉羧基上的羟基后，余下的原子团羧酸分子中去掉羧基上的羟基后，余下的原子团羧酸分子中去掉羧基上的羟基后，余下的原子团叫做叫做叫做叫做酰基酰基酰基酰基。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.酰卤的生成酰卤的生成v用

11、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作用，羧基中的羟基作用，羧基中的羟基被卤原子取代，生成酰卤。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.酸酐的生成酸酐的生成v一元羧酸与一元羧酸与一元羧酸与一元羧酸与脱水剂（脱水剂（脱水剂（脱水剂（P P2 2OO5 5）共热生成共热生成共热生成共热生成酸酐酸酐酸酐酸酐邻苯二甲酸酐邻苯二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

12、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.酯的生成（酯的生成（酯化反应酯化反应）v羧酸与醇羧酸与醇羧酸与醇羧酸与醇脱水脱水脱水脱水生成酯的反应叫做生成酯的反应叫做生成酯的反应叫做生成酯的反应叫做酯化酯化酯化酯化反应，该反应反应，该反应反应，该反应反应，该反应是是是是可逆可逆可逆可逆的，逆反应为的，逆反应为的，逆反应为的，逆反应为酯的水解。酯的水解。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

13、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在羧酸与在羧酸与在羧酸与在羧酸与氨或胺氨或胺氨或胺氨或胺作用形成作用形成作用形成作用形成羧酸的铵盐羧酸的铵盐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酰胺酰胺。v反应可逆反应可逆反应可逆反应可逆，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，蒸出产生的水，可提高酰胺的产率，蒸出产

14、生的水，可提高酰胺的产率4.酰胺的生成酰胺的生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（四）（四）-H被取代（被取代（卤代反应卤代反应）v羧基能活化羧基能活化羧基能活化羧基能活化-H-H，其致活作用比羰基小得多。，其致活作用比羰基小得多。，其致活作用比羰基小得多。，其致活作用比羰基小得多。-H-H卤卤卤卤代反应较慢，需代反应较慢，需代反应较慢，需代反应较慢，需三卤化磷三卤化磷三卤化磷三卤化磷或或或或红磷红磷红磷红磷等催化。等催化。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

15、求应式不作要求）药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学（五）脱羧反应（五）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。（2）一元羧酸的）一元羧酸的-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，加加热即可脱羧热即可脱羧。Cl3CCOOHCHCl3+CO250（1）一元羧酸的脱羧反应较困难，低级）一元羧酸的脱羧反应较困难，低级羧酸的钠盐羧酸的钠盐及及芳香族羧酸的钠盐与芳香族羧酸的钠盐与碱石灰（碱石灰（NaOH-CaO）加热）加热，发生，发生脱羧反应脱羧反应。药学院化学教研室药

16、学院化学教研室有机化学有机化学（六）二元羧酸的受热时的特殊反应（六）二元羧酸的受热时的特殊反应v二元酸受热时，随二元酸受热时，随二元酸受热时，随二元酸受热时，随两个羧基间距不同两个羧基间距不同两个羧基间距不同两个羧基间距不同而发生而发生而发生而发生不同的不同的不同的不同的反应反应反应反应（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 2）丁二酸和戊二酸：）丁二酸和戊二酸：）丁二酸和戊二酸：）丁二酸和戊二酸：脱水成环酐脱水成环酐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甲酸酐邻苯二甲酸酐药学院化学教研室

17、药学院化学教研室有机化学有机化学（3 3）己二酸和庚二酸：）己二酸和庚二酸：）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第二节第二节羧酸衍生物羧酸衍生物v羧酸衍生物羧酸衍生物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；：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共同点共同点共同点共同点：均含有酰基：均含有酰基：均含有酰基：均含有酰基。羧酸衍生物的结构羧酸衍生物的结

18、构L=X,RO-,RCOO-,-NH2(-NHR,-NR2)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、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）酐一、羧酸衍生物的分类和命名一、羧酸衍生物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

19、酯（乙二酸甲乙酯（中性酯中性酯）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连在连在连在连在N N上的基团用上的基团用上的基团用上的基团用“N”N”标出。标出。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”。丁二酰亚胺丁二酰亚胺邻苯二甲酰亚胺邻苯二甲酰亚胺v环状结构中含（环状结构中含（CONH）的酰胺，）的酰胺，则称

20、则称为为“内酰胺内酰胺”（了解了解）。）。-己内酰胺己内酰胺 药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学二、二、羧酸衍生物的物理性质羧酸衍生物的物理性质1 1、低级酯、低级酯、低级酯、低级酯具有香味，大多低级酰氯和低级酸酐强烈刺具有香味，大多低级酰氯和低级酸酐强烈刺具有香味，大多低级酰氯和低级酸酐强烈刺具有香味，大多低级酰氯和低级酸酐强烈刺激性气味。激性气味。激性气味。激性气味。2 2、沸点（、沸点（、沸点（、沸点（bp)bp)：酰卤、酸酐和酯酰卤、酸酐和酯酰卤、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羧酸衍生物亲核取代反应机制羧酸衍生

21、物亲核取代反应机制v亲核取代反应亲核取代反应亲核取代反应亲核取代反应v不是不是不是不是S SN N1 1，S SN N2 2，而是，而是，而是，而是亲核加成亲核加成亲核加成亲核加成消除反应消除反应消除反应消除反应v活性由活性由亲核加成反应活性亲核加成反应活性和和消除反应活性消除反应活性共同决定。共同决定。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亲核加成反应活性：亲核加成反应活性：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

22、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消除反应活性：消除反应活性：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-亲核取代活性的原因（亲核取代活性的原因（补充，了解补充，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1、水解、水解v一产物一产物一产物一产物是是是是羧酸羧酸羧酸羧酸；v另一产物另一产物另一产物另一产物：酰卤酰卤酰卤酰卤生成生成生成生成卤化氢卤化氢卤化氢卤化氢，酸酐酸酐酸酐酸酐生成另一分生成另一分生成另一分生成另一分子子子子羧酸羧酸羧酸羧酸，酯酯酯酯得到得

23、到得到得到醇，醇，醇，醇，酰胺酰胺酰胺酰胺得到得到得到得到氨氨氨氨。v酯的酸性水解是酯化反应的逆反应。酯的酸性水解是酯化反应的逆反应。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，但产物为酯酯酯酯：v酯的醇解，称酯的醇解，称酯交换反应（了解）酯交换反应（了解）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

24、与与氨氨氨氨（或（或（或（或胺胺胺胺）发生氨解产物是）发生氨解产物是）发生氨解产物是）发生氨解产物是酰胺酰胺酰胺酰胺；v酰胺的氨解反应比较困难酰胺的氨解反应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

25、化反应酰化反应酰化反应，羧酸衍生物称，羧酸衍生物称，羧酸衍生物称，羧酸衍生物称酰酰酰酰化剂化剂化剂化剂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1、下列物质中酸性最强的是（、下列物质中酸性最强的是（）A、甲酸、甲酸B、乙酸、乙酸C、苯甲酸、苯甲酸D、乙二酸、乙二酸2、酸性从大到小顺序正确的是（、酸性从大到小顺序正确的是（）a、丁酸、丁酸b、-氯丁酸氯丁酸c、-氯丁酸氯丁酸A、abcB、cabC、acbD、bca3

26、、酰化能力从大到小顺序正确的是（、酰化能力从大到小顺序正确的是（）A、酸酐、酸酐酰卤酰卤酯酯B、酰卤、酰卤酯酯酸酐酸酐C、酰卤、酰卤酸酐酸酐酯酯D、酯、酯酸酐酸酐酰卤酰卤练习：练习：DDC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、沸点由高到低顺序正确的是（、沸点由高到低顺序正确的是（）a、乙醚、乙醚b、丁醛、丁醛c、正丁醇、正丁醇d、丙酸、丙酸A、abcdB、dcbaC、dcabD、cdba5、最不易发生被氧化的是（、最不易发生被氧化的是（）A、乙醇、乙醇B、乙醛、乙醛C、甲酸、甲酸D、乙酸、乙酸6、酸性从大到小顺序正确的是（、酸性从大到小顺序正确的是（）a、乙醇、乙醇b、苯酚、苯酚c、对甲基苯甲酸、对甲基苯甲酸d、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸A、d c b aB、d b c aC、b d c aD、c d b aBDA