清华大学有机化学李艳梅老师课件第十六章不饱和羧酸和取代羧酸.ppt
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- 清华大学 有机化学 李艳梅 老师 课件 第十六 不饱和 羧酸 取代
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1、第十六章第十六章不饱和羧酸和取代羧酸不饱和羧酸和取代羧酸Organic Chemistry A (2)By Prof. Li Yan-MeiTsinghua University16.1 不饱和羧酸不饱和羧酸 Unsaturated Carboxylic Acid16.2 卤代酸卤代酸 Halogenated Acid16.3 醇酸醇酸 Hydroxyl Alcoholic Acid16.4 酚酸酚酸 Phenolic Acid16.5 羰基酸羰基酸 Carbonyl Acid16.6 -酮酸酯酮酸酯 -Keto Acid EsterContent16.1 16.1 不饱和羧酸不饱和羧酸Uns
2、aturated Carboxylic Acid不饱和羧酸不饱和键的类型羧基与不饱和键的相对位置烯 酸炔 酸, 不饱和羧酸 , 不饱和羧酸16.1.1 ,-不饱和羧酸的结构不饱和羧酸的结构(Structure of ,-Unsaturated Carboxylic Acid)一定的共轭稳定作用由于羟基氧原子上的p电子已与 C=O 共轭,使其不再与烯键共轭,而使稳定性增加得不是十分显著。OOHR CCCHHAcross Conjugated System交叉共轭体系生成热值生成热值 (Heat of Formation)CH2CHCH2COOEtHCH3HCOOEtH3CHH 390.2 2.9
3、387.7 3.8385.6 2.6kJ/molCOOEtHHCOOHHCOOHH顺顺/反异构体反异构体 (Trans/Cis Isomers)(E)-3-苯基丙烯酸苯基丙烯酸(E)-3-phenylacrylic acid肉桂酸肉桂酸Cinnamic acidM.P. 133oC(Z)-3-苯基丙烯酸苯基丙烯酸(Z)-3-phenylacrylic acid异肉桂酸异肉桂酸Isocinnamic acidM.P. 68oC反式比顺式能更紧密地排列在晶格中反式比顺式能更紧密地排列在晶格中, ,因此具有较高的熔点因此具有较高的熔点. . 顺式在水中溶解度大于反式顺式在水中溶解度大于反式 Cis
4、isomer is more easily dissolved than trans isomer.HH3CHCH3HH3CCH3H16.1.216.1.2 不饱和羧酸的制备不饱和羧酸的制备 Preparation of Unsaturated Carboxylic Acid (自学)(自学) 16.1.3 ,-不饱和羧酸的反应不饱和羧酸的反应( Reactions of ,-Unsaturated Carboxylic Acid)(1). 1,4-1,4-加成反应加成反应 亲核加成亲核加成 1234 类似于类似于,-不饱和醛酮不饱和醛酮 CC COOH NuEC CCOEOHNuC CCOO
5、HNu+Eeg.H2CCHOOH+HXH2CHCCOOHXHH2CCHOOH+HOHH2CHCCOOHOHHH2CCHOOH+HCNH2CHCCOOHCNHH2CCHOOH+NH3H2CHCCOOHNH2H形式上为形式上为3,4-加成,实际上为加成,实际上为1,4-加成。加成。(2). DielsAldel 反应反应+COOEt+COOHCOOH亲双烯体亲双烯体OC6H5C6H5+CCCOOHCOOHOC6H5C6H5COOHCOOHOC6H5C6H5COOHCOOHOC6H5C6H5OC6H5C6H5OC6H5C6H5COOHCOOH+ 16.1.4 重要的重要的 ,-不饱和羧酸及其应用不饱
6、和羧酸及其应用 Important ,-Unsaturated Carboxylic Acids and Their Applications (自学自学)16.2 16.2 卤代酸卤代酸 Halogenated Acid命名命名 Nomenclature -溴丁酸溴丁酸-溴丁酸溴丁酸-溴戊酸溴戊酸H2CH2CH2CCOOHH3CHCH2CCOOHH3CH2CHCCBrOOHBrBrH2CH2CH2CCOOHH2CBr*卤原子在碳链的末端羧基的另一端16.2.1 卤代酸的制备卤代酸的制备 (自学自学)16.2.2 卤代酸的反应卤代酸的反应1. -卤代酸卤代酸 -Halogenated Acid
7、 CH2COOHCl+Nu-CH2COOHNu+Cl-Nu = -OH, -CN, -NHR卤原子受羰基影响,反应活性增强,因此易与各种卤原子受羰基影响,反应活性增强,因此易与各种亲核试剂发生亲核试剂发生SN2反应,生成反应,生成-取代羧酸取代羧酸2. -, -, -卤代酸卤代酸 -, -, - Halogenated Acid Br(CH2)5COOHH2O, Ag2OOO+HO(CH2)5COOH1,6-1,6-己内酯在碱作用下,易生成内酯在碱作用下,易生成内酯 -卤代酸卤代酸H2CCH2ClCOOHH2CHCCOOH16.2.3 16.2.3 重要的卤代酸及用途重要的卤代酸及用途 Imp
8、ortant Halogenated Acids and Their Applications1. 氯乙酸氯乙酸 Chloroacetic Acid ClH2CCOOHClH2CCOOHClHCCCl2H2SO4H2O 合成中间体合成中间体制备制备三氯乙烯2. 氟乙酸氟乙酸 Fluoroacetic Acid 含氟乙酰基的化合物或在生物体内能氧含氟乙酰基的化合物或在生物体内能氧化成氟乙酸的化合物都有剧毒,如:化成氟乙酸的化合物都有剧毒,如:FH2CCOOHFCH2COONaFCH2COONH2曾用于杀虫剂;毒性大;中毒死亡的动物尸体也有毒性,被称为曾用于杀虫剂;毒性大;中毒死亡的动物尸体也有毒
9、性,被称为 “二次毒药二次毒药”ClCH2COOEtKFFCH2COOEtNaOHFCH2COONaHHFCH2COOH制备制备邱满囤是无极县郝庄乡陈村农民,后在陕西大荔县东七乡观音渡村定居。1981年 ,河北无极县农民邱满囤宣布研究“邱氏诱鼠剂”获得成功。许多新闻媒体一轰而上,把这件事炒得火热。一本无极之路1990年出版,一部53集电视报告 文学无极之路1992年先后在17个省市播映,据不完全统计,中外几百家媒体对邱满囤进行 了报道。 1992年4月,汪诚信 、原农业部全国植保总站高级农艺师赵桂芝等5位中国植保协会鼠害防治专业委员会的主要成员、全国鼠害防治专家,联合撰写文章呼吁新闻媒介要科学
10、灭鼠,先后在健康报、 沧州日报、中国乡镇企业报等报刊发表。他们收集到的11个邱氏鼠药样品经军事医学科学院微生物流行病研究所分析,均含有国家明令禁用的氟乙酰胺等剧毒药品。 1992年8月12日,邱满囤向北京市海淀区人民法院起诉汪诚信等5位专家侵犯名誉权。 9月10日,河北省联合调查组将4种样品送国家农药质检中心化验,均未验出氟乙酰胺。 10月14日,海淀区法院开庭审判此案。12月29日, 海淀区法院一审判决邱满囤胜诉。 12月31日,5专家召开几十家首都新闻单位记者座谈会,宣布诱鼠剂风波难平。 1994年1月10日,汪诚信等5专家向北京市中级人民法院提出上诉。1月11日,5专家再次召开了记者座谈
11、会。中国青年报等10余家报纸刊出记者座谈会报道。 1994年12月26日,北京市中级法院开庭二审。 1995年1月18日 300多位两院院士评出1994年中国十大科技新闻,其中第二条是:“邱氏鼠药案”一审判决5位科学家败诉,在科技界引起强烈反响。朱光亚等200多位 政协委员呼吁,严禁非法生产销售使用剧毒灭鼠药物。卢嘉锡等14位院士呼吁:维护科学尊严,确保执法公正,建议建立科 技陪审团制度。1995年2月22日北京市中级人民法院二审做出终审判决。二审认为,5位专家文章并未侵害邱满囤的名誉权。其上诉理由成立,应予支持。原判不当,应予纠正。 邱氏鼠药案邱满囤败诉。 1995年4月,国务院办公厅专门下
12、 文查禁邱氏鼠药。 人民日报1995年4月12日报道:国务院办公厅日前发出通知,同意化工部等5个部门联合调查组对邱氏鼠药厂违章生产鼠药的意见,并责成国家工商局和国家技术监督局通知各地,没收和销毁正在市场上销售的邱氏鼠药。“四二四”C4S2N4思考:写出“四二四”的结构(提示:没有不饱和键)3. 三氟乙酸三氟乙酸 Trifluoroacetic Acid Notes:l 三个吸电子基,酸性类似于无机酸三个吸电子基,酸性类似于无机酸 (pKa = 0.23)l 三氟乙酸的酯及酰胺比一般羧酸酯和酰胺更易三氟乙酸的酯及酰胺比一般羧酸酯和酰胺更易水解,因此可用于水解,因此可用于NH2及及OH的保护基的保
13、护基FCCOOHFFNH2CH2COOHCF3COOHCF3CONHCH2COOHH2O / OH or HCF3COOH + NH2CH2COOH例如酸性强弱酸性强弱C2H6 C2H4 NH3 CHCH CH3COCH3 ROH H2O H2CO3 RCOOH H3PO4 F3CCOOHOHpKa 50 44 34 25 20 15.9 15.74pKa 10 6.5 45 2.1 0.2316.3 16.3 醇酸醇酸 Hydroxyl Alcoholic AcidCH3CHCOOHOHCOOHCH3HHOCOOHCH3OHH(S) (R)乳酸 Lactic Acid 醇酸醇酸 烃链上有羟基
14、的羧酸烃链上有羟基的羧酸 来源:酸奶等来源:酸奶等用途用途: : 医药及食品工业医药及食品工业HOOCCH2CH2COOHCOOHCH2COOHHHOCOOHCH2COOHOHH(S) (R)苹果酸 Malic Acid来源:苹果来源:苹果 HOOCCHCHCOOHOHOHCOOHCOOHOHHHHOCOOHCOOHOHHHHOCOOHCOOHOHHHHO酒石酸 Tartaric Acid来源:酒等来源:酒等用途用途: : 食品工业食品工业CCH2COOHCOOHCH2COOHHO柠檬酸柠檬酸 Citric Acid来源:柠檬及其它水果来源:柠檬及其它水果 或是人乳及血中或是人乳及血中用途用途
15、: : 食品工业食品工业 16.3.2 16.3.2 醇酸的性质醇酸的性质RHCOHCOOH醇酸兼有羟基和羧基醇酸兼有羟基和羧基的特性,两基团相互的特性,两基团相互影响,具有一些特殊影响,具有一些特殊性质。性质。16.3.1 16.3.1 醇酸的制备醇酸的制备 Preparation (自学)1.1.酸性酸性 AcidityCH3COOHHOCH2COOHpKa4.763.85羟基的吸电子效应增强了酸性羟基的吸电子效应增强了酸性2.2.脱水反应脱水反应 - -羟基酸羟基酸 羟基酸受热或与脱水剂共热时,由于羟基和羟基酸受热或与脱水剂共热时,由于羟基和羧基的相对位置不同,脱水产物亦不同。羧基的相对
16、位置不同,脱水产物亦不同。 H3CHCCOOOHHCH3CHCOOOHHCHOCCHOOOCH3H3CCHOCHCOHOOCH3H3COH半交酯两分子间相互酯化脱水。交酯- -羟基酸羟基酸分子内脱水,生成分子内脱水,生成, , - -不饱和酸。不饱和酸。RHCCHCOHOHOHH(d) or OH(d)RHCCHCOHO酸性较强酸性较强- 与与 -羟基酸羟基酸分子内脱水,生成分子内脱水,生成五元、六元环的内酯。五元、六元环的内酯。CH2CH2CH2COOHOH OONaOHHOCH2CH2CH2COONaOOHOHOO- 丁内酯-戊内酯羟基与羧基相隔五碳以上的羟基酸羟基与羧基相隔五碳以上的羟基
17、酸 加热后发生分子间脱水,生成链状结构的聚酯。加热后发生分子间脱水,生成链状结构的聚酯。n 5m HO(CH2)nCOOHO(CH2)nCOOHHOm+(m-1) H2O3. 3. 与醛反应与醛反应当当 - - 或或 - - 醇酸与醛一起加热时,均生成环状化合物醇酸与醛一起加热时,均生成环状化合物-羟基酸羟基酸 RHCCOOHOH+RCHORHCCOOOCHRHCH2CCOOH+RCHORCHCOOOCHRROHH2C类似于缩醛的结构-羟基酸羟基酸4.4.- -醇酸与金属离子成螯合物醇酸与金属离子成螯合物 Reactions between -Hydroxyl Acids and metal
18、ironsRHCCOOHOH2+ Cu2+OH-OOORCuOOOR螯合物5.- 5.- 和和 - -醇酸的降解醇酸的降解 - -醇酸醇酸H2SO4 (稀稀)H2SO4 (浓浓)RCCOOHOHRROR+ HCOOHRCCOOHOHRROR+ H2O + CO2H2SO4 (稀)H2SO4 (浓)用途用途: 由羧酸经过由羧酸经过溴代、水解后合成少一个碳的醛或酮溴代、水解后合成少一个碳的醛或酮。RH2COOHPBr3, Br2RHCOOHBrOH-H2ORHCOOHOHH2SO4RCHO + HCOOH- -醇酸醇酸RORRCH2CCOHOHOH or OHR+ CH3COOH可视为羟醛缩合的逆
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