羧酸及其衍生物--有机化学..优秀PPT.ppt
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1、1阿司匹林阿司匹林第第11 11章章 羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物羧基211.1 11.1 羧酸的分类、命名和结构羧酸的分类、命名和结构 按按COOHCOOH数目:数目:按烃基不同:按烃基不同:1 1)羧酸的分类)羧酸的分类32 2)羧酸的命名)羧酸的命名(2)(2)系统命名法系统命名法 选主链:选择含有羧基的最长碳链作主链。选主链:选择含有羧基的最长碳链作主链。编号:从羧基中的碳原子起先编号。编号:从羧基中的碳原子起先编号。留意事项:若分子中含有重键,则选含有羧基和重键的留意事项:若分子中含有重键,则选含有羧基和重键的最长碳链为主链,称最长碳链为主链,称“某烯(炔)酸某烯(炔)酸”。俗名俗名
2、:依据来源命名依据来源命名 化合物化合物 甲酸甲酸 乙酸乙酸 丁酸丁酸 苯甲酸苯甲酸 乙二酸乙二酸 俗名俗名 蚁酸蚁酸 醋酸醋酸 酪酸酪酸 安眠香酸安眠香酸 草酸草酸 43 3苯基丙烯酸(苯基丙烯酸(肉桂酸肉桂酸)3-溴环己基甲酸溴环己基甲酸511.2 11.2 羧酸的物理性质羧酸的物理性质 物物 态:态:C C1 1C C3 3刺激臭味液体;刺激臭味液体;C C4 4C C9 9腐败气味油状液体;腐败气味油状液体;C C1010以上羧酸为固体。以上羧酸为固体。缘由:缘由:水溶解度:大于分子量相近的醇、醛、酮;水溶解度:大于分子量相近的醇、醛、酮;随随RR,水溶解度水溶解度,C10C10以上羧
3、酸不溶于水。以上羧酸不溶于水。沸点:高于分子量相近的醇。沸点:高于分子量相近的醇。缘由:缘由:6IR IR 谱图特征:谱图特征:羰基羰基羟基羟基 例:戊酸的红外光谱图例:戊酸的红外光谱图7NMR NMR 谱图特征:谱图特征:戊酸的核磁共振谱(戊酸的核磁共振谱(1 1 H NMRH NMR)d=9-13d=9-13ppmppmR RC CO O H HO O去屏蔽和去屏蔽和H H键缔合键缔合811.3 11.3 羧酸的化学性质羧酸的化学性质-COOH中中C为为sp2与与-OH p-p-共轭共轭与与-H-超共轭超共轭9(一一)羧酸的酸性羧酸的酸性 1)1)羧酸的结构与羧酸酸性羧酸的结构与羧酸酸性羧
4、酸的结构羧酸的结构使使RCOOH健减弱,氢原子酸性增加,羧酸具有酸性;健减弱,氢原子酸性增加,羧酸具有酸性;RCOO中负电荷匀整地分布在两个氧原子上,稳定性中负电荷匀整地分布在两个氧原子上,稳定性。p-p-共轭的结果:共轭的结果:羧酸根羧酸根10酸性比较:酸性比较:生成的盐为强碱弱酸盐,遇强酸则得到原羧酸。生成的盐为强碱弱酸盐,遇强酸则得到原羧酸。无机强酸无机强酸羧酸羧酸H2CO3酚酚H2O醇醇炔炔NH311羧酸盐具有盐类的一般性质,是离子型化合物,可溶羧酸盐具有盐类的一般性质,是离子型化合物,可溶于水。因此,利用羧酸的酸性,可分别提纯有机物。于水。因此,利用羧酸的酸性,可分别提纯有机物。应应
5、 用用12取代基对酸性的影响取代基对酸性的影响稳定稳定CO键长键长1.23,CO键长键长1.34,两个两个CO键长均为键长均为1.27吸吸给给Pka1.084.764.87吸电子基团能稳定酸根负吸电子基团能稳定酸根负离子,使酸性增加。离子,使酸性增加。给电子基团使酸根负离给电子基团使酸根负离子不稳定,使酸性减弱。子不稳定,使酸性减弱。13GCH2COOHG=HIBrClFPka4.763.182.942.862.57Pka2.864.054.524.82电负性增大,诱导效应增强,酸性增强。电负性增大,诱导效应增强,酸性增强。诱导效应随着距离的增加迅速减小。诱导效应随着距离的增加迅速减小。诱导效
6、应具有加和性,相同性质的基团越多对酸性影响越大。诱导效应具有加和性,相同性质的基团越多对酸性影响越大。Pka4.762.861.260.64A A:脂肪酸脂肪酸(诱导效应)诱导效应)14B.B.芳香酸芳香酸 (综合考虑诱导和共轭效应)(综合考虑诱导和共轭效应)酸性:酸性:HCOOHCHCOOHC6 6H H5 5COOHCOOHCHCH3 3COOHCOOH芳环上有吸电子基时,芳环上有吸电子基时,ArCOOHArCOOH酸性增加。酸性增加。芳环上有斥电子基时,芳环上有斥电子基时,ArCOOHArCOOH酸性减弱。酸性减弱。COO推电子推电子:+I如如R吸电子吸电子:I如如X,NO2,CN,CO
7、OH,OH推电子推电子:+C如如R,X,OR,NH2,OH吸电子吸电子:C如如NO2;CN;SO3H;COOH;CHO;COR;COOR;CONH215C.C.二元酸二元酸 二元羧酸二元羧酸可以可以发生二级电离,通常发生二级电离,通常KaKa1 1 KaKa2 2 酸性:酸性:pKa1pKa1一元酸的一元酸的pKapKa;缘由:两个COOH,且COOH有较强的I效应。草酸草酸16比较下列化合物的酸性大小:比较下列化合物的酸性大小:乙酸乙酸 草酸草酸 丙二酸丙二酸 甲酸甲酸 (1)(2)(3)17(二二)-氢原子的反应氢原子的反应 所以,羧酸所以,羧酸H H的卤代反应须要少量红磷催化:的卤代反应
8、须要少量红磷催化:生成的生成的-卤代酸可以转化成各种取代酸卤代酸可以转化成各种取代酸(-(-OH,-NHOH,-NH2 2,-CN,-CN等等)18(三三)脱羧反应脱羧反应 羧酸羧酸(盐)在确定条件下分解放出二氧化盐)在确定条件下分解放出二氧化碳,称为脱羧或脱羧反应。碳,称为脱羧或脱羧反应。19一元羧酸加热下难以脱羧一元羧酸加热下难以脱羧!但但-C-C上有强吸电子基,上有强吸电子基,或或-C-C为羰基等不饱和键时,脱羧简洁发生。为羰基等不饱和键时,脱羧简洁发生。1)一元脂肪酸一元脂肪酸202)2)二元酸加热脱羧规律:二元酸加热脱羧规律:2122可用作鉴别可用作鉴别鉴别下列化合物:鉴别下列化合物
9、:a.a.甲酸甲酸 b.b.草酸草酸 c.c.丙二酸丙二酸 d.d.丁二酸丁二酸a.a.甲酸甲酸 b.b.草酸草酸 c.c.丙二酸丙二酸 d.d.丁二酸丁二酸Ag(NH3)2OHAgXXXKMnO4XXXCO2褪色褪色23(四四)羧基被还原羧基被还原 一般还原剂不能将一般还原剂不能将COOHCOOH还原,如还原,如NaBHNaBH4 4可还可还原醛酮中的羰基而无法还原羧基。强还原剂原醛酮中的羰基而无法还原羧基。强还原剂LiAlHLiAlH4 4才才可将羧酸还原为伯醇可将羧酸还原为伯醇 24(五五)羧酸衍生物的生成羧酸衍生物的生成 酰卤酰卤 酸酐酸酐 羧酸酯羧酸酯 酰胺酰胺 羧酸中的羟基可以被一
10、些亲核的基团取羧酸中的羟基可以被一些亲核的基团取代代(亲核加成亲核加成-消退消退),生成羧酸衍生物。,生成羧酸衍生物。25(1)1)酰氯的生成酰氯的生成 例:例:26(2)2)酸酐的生成酸酐的生成某些二元酸只需某些二元酸只需加热加热便可生成五元或六元环的酸酐。便可生成五元或六元环的酸酐。27(3)3)酰胺的生成酰胺的生成28(4)4)酯的生成酯的生成酯化反应在常温下进行得很慢,可接受以下措施提高酯的产量酯化反应在常温下进行得很慢,可接受以下措施提高酯的产量:酸催化剂:硫酸、磷酸、盐酸、苯磺酸、酸催化剂:硫酸、磷酸、盐酸、苯磺酸、强酸性阳离子交换树脂。强酸性阳离子交换树脂。反应可逆反应可逆 增加
11、某个反应物的浓度增加某个反应物的浓度;把生成的产物除去把生成的产物除去;加催化剂加催化剂一般状况:酸去羟基醇去氢。一般状况:酸去羟基醇去氢。羧酸与醇的反应是制备羧酸与醇的反应是制备酯酯最常用的方法。最常用的方法。酰卤或酸酐的醇解、酯交换的反应都是生成酰卤或酸酐的醇解、酯交换的反应都是生成酯酯的方法。的方法。羧酸衍生物的氨解反应,是制备各类羧酸衍生物的氨解反应,是制备各类酰胺酰胺的常用方法。的常用方法。29(2)(2)伯醇或醛氧化伯醇或醛氧化1.氧化法氧化法11.4 11.4 羧酸的制法羧酸的制法 烃的氧化烃的氧化 302.2.腈水解腈水解 由腈(由腈(R RCNCN)水解是合成羧酸的水解是合成
12、羧酸的重要方法之一。重要方法之一。重要方法之一。重要方法之一。v可由卤代烃制备增加一个碳原子的羧酸。可由卤代烃制备增加一个碳原子的羧酸。v卤代烃不能是卤代烃不能是3oRX和乙烯式,和乙烯式,为什么为什么?313.3.GrignardGrignard试剂与试剂与COCO2 2作用作用 格氏试剂与格氏试剂与COCO2 2(干冰)反应,酸化、水解干冰)反应,酸化、水解后得到羧酸。反应机理是典型的后得到羧酸。反应机理是典型的亲核加成:亲核加成:亲核加成:亲核加成:32举例:举例:4C5C33 羧酸衍生物系指酰卤、酸酐、酯、酰胺等含羧酸衍生物系指酰卤、酸酐、酯、酰胺等含有酰基的化合物,它们经简洁水解后都
13、得到羧酸有酰基的化合物,它们经简洁水解后都得到羧酸11.6 11.6 羧酸衍生物的羧酸衍生物的命名命名和和结构结构34酰卤依据酰基称为某酰卤。酰卤依据酰基称为某酰卤。一一.酰卤酰卤:CH3CH2CClO 丙酰氯丙酰氯丙烯酰溴丙烯酰溴对溴苯甲酰溴对溴苯甲酰溴通式:通式:环己基甲酰氯环己基甲酰氯命命 名名 35由相应的羧酸加由相应的羧酸加“酐酐”字字 乙酸酐(乙酸酐(单酐单酐)顺丁烯二酸酐(顺丁烯二酸酐(内酐内酐)二酸酐二酸酐通式通式:乙丙酸酐(乙丙酸酐(混酐混酐)邻苯二甲酸酐(邻苯二甲酸酐(内酐内酐)酸酐由羧酸脱水而来,以其来源的酸命名:酸酐由羧酸脱水而来,以其来源的酸命名:36三酯三酯 通式通
14、式:酸和酸和一元醇一元醇形成的酯称为形成的酯称为“某酸某酯某酸某酯”甲酸乙酯甲酸乙酯乙二醇二乙酸酯乙二醇二乙酸酯苯甲酸异丙酯苯甲酸异丙酯酸和酸和多元醇多元醇形成的酯称为形成的酯称为“某醇某酸酯某醇某酸酯”苯甲酸苄酯苯甲酸苄酯乙酸烯丙酯乙酸烯丙酯丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯37四四.酰胺酰胺通式:通式:“某酰胺某酰胺”(”(与酰卤的命名相像与酰卤的命名相像)(1 1)非取代酰胺)非取代酰胺乙酰胺乙酰胺苯甲酰胺苯甲酰胺戊内酰胺戊内酰胺丁二酰亚胺丁二酰亚胺两个酰基连在同一氮原子上形成酰两个酰基连在同一氮原子上形成酰亚胺亚胺亚胺亚胺。由分子内的氨基和酰基形成的酰胺称为由分子内的氨基和酰基形成的酰胺称为内酰胺内
15、酰胺内酰胺内酰胺。38(2 2)取代酰胺)取代酰胺R1OCNH R2氮原子上所连的烃基作为取代基,写名称时用氮原子上所连的烃基作为取代基,写名称时用“N N”表示其位表示其位次次 通式:通式:N N乙基乙酰胺乙基乙酰胺N,N二甲基甲酰胺(简称二甲基甲酰胺(简称DMF)N甲基苯甲酰胺甲基苯甲酰胺乙酰苯胺乙酰苯胺N溴代丁二酰亚胺溴代丁二酰亚胺NBS39拉拉增加羰基活性增加羰基活性给给减弱羰基活性减弱羰基活性L反应活性:酰氯酸酐酯酰胺反应活性:酰氯酸酐酯酰胺11.8 11.8 羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物的化学性质(P313)羰基的亲核加成反应活性与羰基碳原子上的正电荷密度有关羰基的亲核加成反应活
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