十二章羧酸衍生物ppt课件.ppt
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1、 主要内容主要内容第一节第一节 羧酸衍生物的结构和命名羧酸衍生物的结构和命名第二节第二节 羧酸衍生物的物理性质羧酸衍生物的物理性质第三节第三节 羧酸及其衍生物的化学反应羧酸及其衍生物的化学反应第四节第四节 羧酸衍生物的制备羧酸衍生物的制备第五节第五节 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯第六节第六节 丙二酸二乙酯在合成上的应用丙二酸二乙酯在合成上的应用第七节第七节 碳酸及原酸衍生物碳酸及原酸衍生物RCOOHRCOXRCOORCOORRCONH2(R)CRO酰卤酸酐酯酰胺第一节第一节 羧酸衍生物的结构和命名羧酸衍生物的结构和命名(一一)分类与结构分类与结构(1)分类分类 碳碳-杂原子键具杂原子键具 某些双键
2、性质某些双键性质(2)结构结构RCOL(X、O、N)sp2RCOLRCO-L+RCO-L+HCNH2 CH3ONH2 HCOCH3 CH3OOHCN:137.6 147.4ppm CO:133.4 143.0ppm 1 酰卤的命名酰卤的命名:在命名时可作为酰基的卤化物,在酰基后加卤素的名称即可。在命名时可作为酰基的卤化物,在酰基后加卤素的名称即可。普通命名法:普通命名法:-溴丁酰溴溴丁酰溴 对氯甲酰苯甲酸对氯甲酰苯甲酸IUPAC 命名法:命名法:2-溴丁酰溴溴丁酰溴 4-氯甲酰苯甲酸氯甲酰苯甲酸(二二)羧酸衍生物的命名羧酸衍生物的命名CH3CH2CHCBr HOOCBr OCOCl2-Brom
3、obutyryl bromide 4-Chlorocarbonylbezioc acid 2 酸酐的命名酸酐的命名单酐:在羧酸的名称后加酐字;单酐:在羧酸的名称后加酐字;混酐:将简单的酸放前面,复杂的酸放后面再加酐字;混酐:将简单的酸放前面,复杂的酸放后面再加酐字;环酐:在二元酸的名称后加酐字。环酐:在二元酸的名称后加酐字。CH3COCCH3 CH3COCCH2CH3O OO OOOOAcetic anhydride Aceticpropionic anhydride Succinic anhydride 普通命名法:普通命名法:醋酸酐醋酸酐 乙丙酸酐乙丙酸酐 丁二酸酐丁二酸酐IUPAC 命名
4、法:命名法:乙酸酐乙酸酐 乙丙酸酐乙丙酸酐 丁二酸酐丁二酸酐3 酯的命名酯的命名 酯可看作将羧酸的羧基氢原子被烃基取代的产物。命酯可看作将羧酸的羧基氢原子被烃基取代的产物。命名时把羧酸名称放在前面,烃基的名称放在后面,再加一名时把羧酸名称放在前面,烃基的名称放在后面,再加一个酯字。内酯命名时,用内酯二字代替酸字并标明羟基的个酯字。内酯命名时,用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置。位置。普通命名法:普通命名法:醋酸苯甲酯醋酸苯甲酯 -甲基甲基-丁内酯丁内酯IUPAC 命名法:命名法:乙酸苯甲酯乙酸苯甲酯 2-甲基甲基-4-丁内酯丁内酯CH3COCH2C6H5OOOH3CBenzyl acetate
5、 2-Methyl-4-butyrolactone4 酰胺的命名酰胺的命名命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可;命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可;普通命名法:普通命名法:异丁酰胺异丁酰胺 N,N,-二甲基戊酰胺二甲基戊酰胺IUPAC 命名法:命名法:2-甲基丙酰胺甲基丙酰胺 N,N,3-二甲基戊酰胺二甲基戊酰胺(CH3)CHCNH2 CH3CH2CHCH2CN(CH3)2OO2-Methylpropanamide N,N,3-dimethylpentanamide5 腈的命名腈的命名腈命名时要把腈命名时要把CN中的碳原子计算在内,并从此碳原子开中的碳原子计算在内,并
6、从此碳原子开始编号;氰基作为取代基时,氰基碳原子不计在内。始编号;氰基作为取代基时,氰基碳原子不计在内。CH3CH2CHCH2CN CH3CH2CHCOOH NC(CH2)4CNCH3CN3-Methylpentanenitrile 2-Cyanobutanoic acid 1,6-Hexanedinitrile普通命名法:普通命名法:-甲基戊甲基戊腈腈 -氰基丁酸氰基丁酸 己二己二腈腈IUPAC 命名法:命名法:3-甲基戊甲基戊腈腈 2-氰基丁酸氰基丁酸 己二己二腈腈第二节第二节 羧酸衍生物的物理性质羧酸衍生物的物理性质低级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体,高级的为固体;低级的酰氯和酸酐是有刺
7、鼻气味的液体,高级的为固体;低级的酯具有芳香的气味,可作为香料;十四碳酸以下低级的酯具有芳香的气味,可作为香料;十四碳酸以下的甲酯和乙酯均为液体;的甲酯和乙酯均为液体;酰胺除甲酰胺外,由于分子内形成氢键,均是固体;酰胺除甲酰胺外,由于分子内形成氢键,均是固体;而当酰胺的氮上有取代基时为液体;而当酰胺的氮上有取代基时为液体;羧酸衍生物可溶于有机溶剂;羧酸衍生物可溶于有机溶剂;酰氯和酸酐不溶于水,低级的遇水分解;酰氯和酸酐不溶于水,低级的遇水分解;酯在水中溶解度很小;酯在水中溶解度很小;低级酰胺可溶于水。低级酰胺可溶于水。羧酸衍生物化学性质分析羧酸衍生物化学性质分析(I)酰基上的亲核取代酰基上的亲
8、核取代RCOLNuRCONu+L取代过程:取代过程:RCOLNuRCONu+LRCONuL亲核加成消除亲核取代的速度:亲核取代的速度:RCOXRCOORCOORRCONH2(R)CRO从两方面进行分析(从两方面进行分析(即分别考虑加成和消除二步)即分别考虑加成和消除二步):1、由羰基的亲电性分析(亲核加成步骤)、由羰基的亲电性分析(亲核加成步骤)RCOXRCOORCOORRCONH2(R)CRO羰基的亲电性(与亲核试剂的反应活性)次序:羰基的亲电性(与亲核试剂的反应活性)次序:RCOL电负性:Cl O N 诱导作用XOORNH2(R)CRORCOORRCOORRCONH2RCONH2RCOXR
9、COX(贡献较小)(贡献较大)共轭作用羰基的亲电能力减小2、由离去基团的性质分析(消除步骤)、由离去基团的性质分析(消除步骤)羧酸衍生物酰基上的亲核取代反应羧酸衍生物酰基上的亲核取代反应RCOLRCOOHH2OH+or OH水解反应ROHH+or ORRNH2RMLiHAl(OPri)3或 其它试剂醇解反应胺解反应还原反应RCOORRCONHRRCORRCOH酯酸酰胺酮醛一定条件1、羧酸衍生物的水解反应、羧酸衍生物的水解反应RCOOHH2OH+or OHRCOL+HL酰氯酸酐酯酰胺易反应,直接与水反应较易反应,H+或 OH 催化更快需 H+或 OH 催化,OH 用量 化学计量时,反应进行完全需
10、使用化学计量的 H+或 OH(1)酰氯的水解)酰氯的水解RCOOHH2O+HClRCOClH2ORCOClH2ORCOClOHRCOHClRCOHOH-Cl-HClRCOOH易进行 Cl机理:机理:RCOOHH+or OHRCOOCROH2O2使反应加快(2)酸酐的水解)酸酐的水解(3)酯的水解)酯的水解RCOOHH+or OHRCOORH2OHOR+酯的酸性水解机理(羧酸酯化反应的逆反应)酯的酸性水解机理(羧酸酯化反应的逆反应)机理机理(a):H2ORCOHORH2ORCOHORRCOHOH-HORRCOOHRCOOR-HHHORCOHORH机理机理(b);RCHOOHORRCOOHRCOO
11、RHRRR烯烃 如何证明这两种可能的机理?如何证明这两种可能的机理?这两种机理分别适合于何种结构的酯类?这两种机理分别适合于何种结构的酯类?酯的碱性水解机理(皂化反应)酯的碱性水解机理(皂化反应)RCOOHRCOORRCOORHOROHRCOO+OR OH碱用量碱用量 化学计量,反应可进行完全。化学计量,反应可进行完全。(4)酰胺的水解)酰胺的水解RCOOHRCONHRH2OH3NR+H+or OH 的用量均须大于化学计量H+RCOORCONHRH2OH2NR+OHRCOHOHRCOOHHORCOHNHRHNH2R+NH3RH2ORCOHNHRH2ORCOHNHRRCONHRHH酰胺的酸性水解
12、机理酰胺的酸性水解机理酰胺的碱性水解机理酰胺的碱性水解机理RCOOHRCONHRH2NROHRCOO+NHRRCONHR OH RNH-的离去能力比的离去能力比OH-差,但反应仍能进行完全,差,但反应仍能进行完全,试说明原因。试说明原因。2、羧酸衍生物的醇解反应、羧酸衍生物的醇解反应(1)酰氯的醇解反应(用于通过酰氯制备酯)酰氯的醇解反应(用于通过酰氯制备酯)ROHRCOORRCOCl+Et3N or 吡啶Et3NHClNHClor优点:反应完全,产率好。优点:反应完全,产率好。ROHRCOORRCOClEt3N or 吡啶RCOOHSOCl2 碱的作用碱的作用:吸收产生的吸收产生的 HCl
13、和和 催化催化(2)酸酐的醇解反应(合成上用于制备酯)酸酐的醇解反应(合成上用于制备酯)RCOOHRCOOCROROHRCOOR+C2H5OHSCH2OH(CH3CO)2OCH3COONaSCH2OC CH3OOOOCOOEtCOOH二酸单酯COOEtCOOEt(3)酯的醇解反应(酯交换反应)酯的醇解反应(酯交换反应)RCOORRCOORROHH+or RO+ROH 反应可逆,用过量的醇反应可逆,用过量的醇 R”OH 和除去生成的醇和除去生成的醇 ROH 使反应进行完全。使反应进行完全。酸或碱对反应是必需的酸或碱对反应是必需的 反应机理?(参考酯的水解机理)反应机理?(参考酯的水解机理)H2C
14、CH COOCH3n-BuOHTsOHH2CCH COOBun+CH3OH蒸 除OCOHOCH3NaOCH3CH3OOHCOCH3OCH3COOCH3+CHCH2CHCH2OAcOAcnCH3OHOHCHCH2CHCH2OHOHn聚乙烯醇不溶于水,不能直接水解选择性酯交换CCH3O例:例:(4)酰胺的醇解反应)酰胺的醇解反应RCOORRCONHRROHH+or RO+RNH2NHR的离去能力比OR差)合成上意义不大(合成酯类化合物的方法有更好的方法)*反应相对不易进行(因为3、羧酸衍生物的胺解反应、羧酸衍生物的胺解反应(1)酰氯的胺)酰氯的胺(氨氨)解解RNH2RCONHRRCOCl+Et3N
15、 or 其它碱Et3NH Cl(2)酸酐的胺)酸酐的胺(氨氨)解解RCOOHNEt3RCOOCRORNH2RCONHR+Et3N or其它叔胺 酰氯和酸酐的胺解是制备酰胺的主要方法酰氯和酸酐的胺解是制备酰胺的主要方法 比较比较:直接由羧酸制备酰胺直接由羧酸制备酰胺RCONHRRNH2RCOONH3RRCOOH-H2O反应产率较差反应产率较差ArNH2CH3COClor (CH3CO)2OArNHCOCH3氨基的保护例例:(3)酯的胺)酯的胺(氨氨)解解RNH2RCONHRRCOOR+HOR条件:无水、过量胺(4)酰胺的胺解)酰胺的胺解RNH2RCONHRRCONHR+HNHR胺的交换羧酸衍生物
16、的相互转换关系羧酸衍生物的相互转换关系RCOOHRCOORRCONHRRCOClRCOOCROH2OSOCl2RCOOHROHP2O5H2ORNH2ROHNH2RRNH2,H2O,H+or OH-ROH,H+RNH2ROHH2O,H+or OH-(二二)羧酸衍生物与金属有机试剂的反应羧酸衍生物与金属有机试剂的反应RMgXRCORRCOLRMgXRCOHRR酮叔醇(1 mol RMgX)(2 mol RMgX)(1)与与 RMgX(活泼金属有机试剂活泼金属有机试剂)的反应:的反应:反应能否控制在中间体酮?反应能否控制在中间体酮?反应机理:反应机理:RRCOLMgXRRCOLMgXRCORRMgX
17、RRCORMgXH2ORRCOHRAB如何控制至酮?如何控制至酮?*利用酰氯羰基的活性利用酰氯羰基的活性 *利用反应中间体利用反应中间体 A 的一定的稳定性的一定的稳定性H2ORCORRRCOHL(2)与与 R2Cd 和和 与与 R2CuLi(不活泼金属试剂)的反应不活泼金属试剂)的反应RCOClH2ORCORR2CdR2CuLiH2OR2CuLiRCORRCOORR2Cdor不反应or(三三)羧酸衍生物的羧酸衍生物的 还原反应还原反应RCOLRCH2OHLiAlH4RCONH2H2O酰氯,酸酐,酯LiAlH4RCH2NH2RCOHLiAlH4伯 醇伯 胺(1)LiAlH4 及其衍生物及其衍生
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