第十章羧酸及其衍生物课件.ppt

1、exit第一节第一节 羧酸及其衍生物的结构与物理性质羧酸及其衍生物的结构与物理性质-活泼活泼H的反应的反应酸性酸性羟基的取代羟基的取代羰基的亲核羰基的亲核加成，还原加成，还原 羧基是吸电子的，其电子效应反映羧基是吸电子的，其电子效应反映在化学性质方面，在化学性质方面，如羰基碳原子的亲核加成反应活性如羰基碳原子的亲核加成反应活性远小于醛、酮。远小于醛、酮。羟基被取代的反应活性也不如醇。羟基被取代的反应活性也不如醇。羧酸的羧酸的H的活性也不如醛、酮中的活性也不如醛、酮中的的 H。羧基中的羧基中的O一一H键的极性大为增加，键的极性大为增加，使羧酸具有明显的酸性使羧酸具有明显的酸性二、物理性质二、物理

2、性质低级脂肪酸是液体，可溶于水，具有刺鼻的气味。低级脂肪酸是液体，可溶于水，具有刺鼻的气味。中级脂肪酸也是液体，部分地溶于水，具有难闻的气中级脂肪酸也是液体，部分地溶于水，具有难闻的气味。味。高级脂肪酸是蜡状固体。无味，在水中溶解度不大。高级脂肪酸是蜡状固体。无味，在水中溶解度不大。液态脂肪酸以二聚体形式存在。所液态脂肪酸以二聚体形式存在。所以以羧酸的沸点比相对分子质量相当羧酸的沸点比相对分子质量相当的烷烃高。的烷烃高。所有的二元酸都是结晶化合物。所有的二元酸都是结晶化合物。低级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体，低级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体，高级的为固体；高级的为固体；低级的酯具有芳香的气

3、味，可作为香料；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；十四碳酸以下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，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均是固体；而当酰胺的氮上有取代基时为液体；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。两个碳氧键两个碳氧键不等长，部不等长，部分离域。分离域。两个碳氧两个碳氧键等长，键等长，完全离域。完全离域。第二节第二节 羧

4、酸的化学性质羧酸的化学性质HCOOHCOO-HCOO HHCOO H1.361.231.27醇中醇中C-O单键键长为单键键长为1.43一一 酸性酸性2 多数的羧酸是弱酸，多数的羧酸是弱酸，pKa约为约为3-5 （大部分的羧酸是以未解离的分子（大部分的羧酸是以未解离的分子形式存在形式存在）讨论讨论1 羧酸根比较稳定，所以羧酸的氢能解离羧酸根比较稳定，所以羧酸的氢能解离 而表现出酸性。而表现出酸性。（1）电子效应的影响：）电子效应的影响：吸电子取代基使酸性增大，给电子取代基使酸性减少吸电子取代基使酸性增大，给电子取代基使酸性减少.HCOOH C6H5-COOH CH3COOH pka 3.37 4

5、.20 4.733 取代基对羧酸酸性的影响取代基对羧酸酸性的影响OHOOH（3）分子内的氢键也能）分子内的氢键也能使羧酸的酸性增强。使羧酸的酸性增强。（2）空间效应：）空间效应：利于利于H+离解的空间结构离解的空间结构酸性强，不利于酸性强，不利于H+离解的空离解的空间结构酸性弱间结构酸性弱.4 芳香羧酸的情况分析芳香羧酸的情况分析取代基具有吸电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：取代基具有吸电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：邻邻 对对 间间取代基具有给电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：取代基具有给电子共轭效应时，酸性强弱顺序为：邻邻 间间 对对具体分析：具体分析：邻邻 位（诱导、共轭、场、氢键效应、空间

6、效应位（诱导、共轭、场、氢键效应、空间效应 均要考虑。）均要考虑。）对对 位（诱导很小、共轭为主。）位（诱导很小、共轭为主。）间间 位（诱导为主、共轭很小。）位（诱导为主、共轭很小。）邻位效应（电子、立体、场、氢键效应）COOHCOOHpKa=2.89COOCOOHCOOCOOHpKa=5.41HCOOCOOH实实 例例诱导吸电子作用大、诱导吸电子作用大、共轭给电子作用大、共轭给电子作用大、氢键效应吸电子作用大。氢键效应吸电子作用大。邻邻 位位 间位间位 对位对位诱导吸电子作用中、诱导吸电子作用中、共轭给电子作用小共轭给电子作用小。诱导吸电子作用小、诱导吸电子作用小、共轭给电子作用大。共轭给电

7、子作用大。pka 2.98 pka 4.08 pka 4.57苯甲酸的苯甲酸的pka 4.20C=CHHHOOCCOOHC=CHCOOHHHOOCpKa1pKa21.926.593.034.54二、羧酸衍生物的生成（一）酸卤的生成（一）酸卤的生成（二）酸酐的生成（二）酸酐的生成（三）酯的生成（三）酯的生成（四）酰胺的生成（四）酰胺的生成 一、酰卤的制备一、酰卤的制备实实 例例OCClOCOHOCH3CH2CClOCH3CH2COHOCH3(CH2)6COHOCH3(CH2)6CClSOCl2(bp 77oC)PCl3(bp 74.2oC)(160oC升华升华)PCl5+SO2 +HCl+H3P

8、O3+POCl3(bp 197oC)(bp 80oC)(bp 196oC)(bp 107oC)(200oC分解分解)说明：说明：（i）反应原料是羧酸，反应试剂是反应原料是羧酸，反应试剂是SOCl2、PCl3、PCl5。（ii）反应需在无水条件下进行。反应需在无水条件下进行。（iii）产物酰卤通常都通过蒸馏方法提纯，所以试剂、产物酰卤通常都通过蒸馏方法提纯，所以试剂、副产物与产物的沸点要有较大的差别。副产物与产物的沸点要有较大的差别。（iv）反应机制与醇的卤代类似。反应机制与醇的卤代类似。亲核取代亲核取代各类卤化反应的归纳总结各类卤化反应的归纳总结卤化反应的类别卤化反应的类别卤化试剂卤化试剂反应

9、条件及催化剂反应条件及催化剂反应机理反应机理烷烃的卤化烷烃的卤化X2光照光照自由基取代自由基取代芳烃的卤化芳烃的卤化X2路易斯酸路易斯酸 FeX3NBS*1或或X2+光照光照自由基取代自由基取代醇的卤化醇的卤化SOCl2 PCl5 PCl3 PBr3 HX(HIHBrHCl)X-X2PX3烯醇化烯醇化 加成加成羧酸羟基的卤化羧酸羟基的卤化SOCl2 PCl5 PCl3*2亲核取代亲核取代烯烃、炔烃的加成烯烃、炔烃的加成X2，HX，HOX亲电加成亲电加成二二 酸酐的制备酸酐的制备1.混合酸酐法（酰卤和羧酸盐的反应）混合酸酐法（酰卤和羧酸盐的反应）2.羧酸的脱水（甲酸除外）羧酸的脱水（甲酸除外）-

10、制备单纯的羧酸制备单纯的羧酸ORCCl +RCOOH +OORCOCR +NNH+Cl-OCH3CClOOCH3COCH3 +NaClOCH3CONa +THF0oCCOOH(CH3CO)2OC)2OO+CH3COOH（4.乙酸酐的特殊制法乙酸酐的特殊制法OCH3COHOCH3CCH3OOCH3COCCH3OCH2=COCCH3HOCH2=C=OCH3COO-H700-800oC700-740oCAlPO4乙烯酮乙烯酮互变异构互变异构3.芳烃的氧化芳烃的氧化CH3CH3OOOV2O5400oC+3 O2（空气）（空气）三、酯的生成三、酯的生成 （1）定义：羧酸与醇在酸的催化作用下失去）定义：羧

11、酸与醇在酸的催化作用下失去一分子水而生成酯的反应称为酯化反应。一分子水而生成酯的反应称为酯化反应。CH3COOH +C2H5OH CH3COOC2H5 +H2O投料投料 1 ：1 产率产率 67%1 ：10 97%酯化反应是一个可逆的反应，为了使正反应有利，酯化反应是一个可逆的反应，为了使正反应有利，通常采用的手段是：通常采用的手段是：使原料之一过量。使原料之一过量。不断移走产物（例如除水，乙酸乙酯、乙不断移走产物（例如除水，乙酸乙酯、乙 酸、水可形成三元恒沸物酸、水可形成三元恒沸物 bp 70.4）H+（常用的催化剂有盐酸（常用的催化剂有盐酸 、硫酸、苯磺酸等），、硫酸、苯磺酸等），（2）酯

12、化反应的机制）酯化反应的机制*1 加成加成-消除机制消除机制OCH3C-OHH+OHCH3C-OHHOC2H5CH3-C-OHOHHOC2H5+双分子反应一双分子反应一步活化能较高步活化能较高质子转移质子转移加成加成消除消除四面体正离子四面体正离子CH3-C-OH2OHOC2H5+-H2O-H+OHCH3C-OC2H5OCH3C-OC2H5按加成按加成-消除消除机制进行反应，机制进行反应，是酰氧键断裂是酰氧键断裂该反应机制已为：该反应机制已为：同位素跟踪实验同位素跟踪实验 羧酸与光活性醇的反应实验所证实。羧酸与光活性醇的反应实验所证实。酯化反应机制的证明酯化反应机制的证明 3oROH按此反应机

13、制进行酯化。按此反应机制进行酯化。由于由于R3C+易与碱性较强的水结合，不易与羧酸结合，易与碱性较强的水结合，不易与羧酸结合，故逆向反应比正向反应易进行。所以故逆向反应比正向反应易进行。所以3oROH的酯化的酯化 反应产率很低。反应产率很低。*2 碳正离子机制碳正离子机制属于属于SN1机制机制该反应机制也该反应机制也从同位素方法从同位素方法中得到了证明。中得到了证明。(CH3)3C-OHH+(CH3)3COH2+-H2OOR-C-OC(CH3)3+OHR-C-OC(CH3)3(CH3)3C+O=C-ROH-H+按按SN1机制进机制进行反应，是烷行反应，是烷氧键断裂氧键断裂OCH3C-O18H+

14、(CH3)3COHO18CH3C-OC(CH3)3+H2O仅有少量空阻大的羧酸按此反应机理进行。仅有少量空阻大的羧酸按此反应机理进行。*3 酰基正离子机制酰基正离子机制CH3CH3CH3C-OHOCH3CH3CH3C-OH2O+CH3CH3CH3C-OCH3OCH3CH3CH3C-OCH3O+HCH3CH3CH3CO+CH3CH3CH3CO+H2SO4(浓浓)-H+属于属于SN1机制。机制。78%1OROH，2OROH酯化时按加成酯化时按加成-消除机制进行，消除机制进行，且反应速率为：且反应速率为：CH3OHRCH2OHR2CHOH HCOOHCH3COOHRCH2COOHR2CHCOOHR3

15、CCOOH四、酰胺的生成四、酰胺的生成羧酸羧酸NH3铵盐铵盐酰胺酰胺100o200oC -H2OH2O 40o50oC -H2OH2O(1)羧酸铵盐的失水羧酸铵盐的失水(2)腈的水解腈的水解腈腈一一 氧化法氧化法五、五、羧酸的制备羧酸的制备R-C-XOR-C-O-C-ROOR-C-OROR-C-NH2ORC NCOOHCOOHOOOO2/V2O5500oCH2O二二 羧酸衍生物的水解反应羧酸衍生物的水解反应醇、醛、芳烃、炔、烯、酮（卤仿反应）的氧化醇、醛、芳烃、炔、烯、酮（卤仿反应）的氧化特点：特点：产物比反应物卤代烷多一个碳，与产物比反应物卤代烷多一个碳，与RCN同。同。腈的水解腈的水解反应

16、式反应式 RX +NaCN RCN RCOOH H2OH+or HO-醇醇 反应注意事项反应注意事项 1 应用于一级应用于一级RX制腈，产率很好。制腈，产率很好。2 芳香卤代烷不易制成芳腈。芳香卤代烷不易制成芳腈。3 如用卤代酸与如用卤代酸与NaCN反应制二元酸时，卤代酸应先制成羧酸盐反应制二元酸时，卤代酸应先制成羧酸盐。ClCH2COOH ClCH2COONa NCCH2COONa HOOCCH2COOHNaOHNaCNNaOHH2OH+(1)1oRX、2oRX较好，较好，3oRX需在加压条件下反应需在加压条件下反应 （否则易消除）否则易消除）(2)ArI、ArBr易制成格氏试剂、易制成格氏

17、试剂、ArCl较难。较难。(3)产物比产物比RX多一个碳原子。多一个碳原子。三三 有机金属化合物的反应有机金属化合物的反应1 格氏试剂和格氏试剂和CO2的反应的反应RX RMgX RCOOMgX RCOOHCO2H2OMg 无水醚无水醚讨讨 论论三、羧酸的还原三、羧酸的还原羧酸能用羧酸能用LiAlH4还原还原RCOOHRCH2OHLiAlH4or B2H6H2O*1.反应不能得到醛，因为醛在此条件下比酸更易还原。反应不能得到醛，因为醛在此条件下比酸更易还原。*2.用用LiAlH4还原时，常用无水乙醚、四氢呋喃做溶剂。还原时，常用无水乙醚、四氢呋喃做溶剂。*3.用钌作催化剂时，也可以用催化氢化法

18、还原。用钌作催化剂时，也可以用催化氢化法还原。LiAlH4还原还原反应机理反应机理RCOOH +LiAlH4RCOOLi +H2 +AlH3OR-COLiAlH2HOR-CHAlH2HR-CHOAlH2O-Li+-LiOAlH2R-CH=OAlH3RCH2OAlH2RCH2OHH2O四四 脱羧反应脱羧反应羧酸在适当条件下，一般都能发生脱羧反应羧酸在适当条件下，一般都能发生脱羧反应RCOOHRCOOXRCOOMRCOO-CO2RRR-R能提供能提供X 的试剂的试剂X2RX1.特殊条件下的脱羧反应特殊条件下的脱羧反应它们的反应过程可归结为：它们的反应过程可归结为：珀脱法珀脱法特殊脱羧反应特殊脱羧反

19、应柯尔伯法柯尔伯法汉斯狄克法汉斯狄克法克利斯脱法克利斯脱法 柯齐法柯齐法适用范围适用范围反应名称反应名称反反 应应 式式2CH3COONaC2H6+CO2+NaOH+H22H2O电解电解RCH2COOHRCH2COOAgRCH2BrAgNO3 KOHBr2 CCl4RCH2COOHRCH2COOHgRCH2BrHgOBr2 CCl4RCOOHRCOOPb(OAc)3Pb(OAc)4 I2LiCl C6H6RClRCOOHRIPb(OAc)4 I2 Cl4 光光 10C左右的羧酸左右的羧酸产率产率1oRX最好，最好，2oRX之之,3oRX最低。最低。产率产率1oRX最好最好产率产率1o、2o、3

20、oRX均很好均很好。2.通常的脱羧反应通常的脱羧反应 一般的脱羧反应不用特殊的催化剂，而是在以下一般的脱羧反应不用特殊的催化剂，而是在以下的条件下进行的。的条件下进行的。（1）加热）加热 （2）碱性条件）碱性条件 （3）加热和碱性条件共存）加热和碱性条件共存（1）反应一般式）反应一般式A-CH2-COOHACH3 +CO2当当A为吸电子基团，如：为吸电子基团，如：A=COOH，CN，C=O，NO2，CX3，C6H5等时等时。失羧反应极易进行。失羧反应极易进行。加热加热 碱碱实实 例例*1 HOOCCH2COOH CH3COOH +CO2*2 O2NCH2COOH O2NCH3 +CO2*3 N

21、CCH2COOH NCCH3 +CO2*4 CH2=CH-CH2COOH CH2=CHCH3 +CO2*5 RCH=CH-CH2COOH RCH2CH=CH2 +CO2*1 环环 状状 过过 渡渡 态态 机机 理理（2）机）机 理理当当-碳与不饱和键相连时，一般都通过环状过渡态机理失羧。碳与不饱和键相连时，一般都通过环状过渡态机理失羧。OHOCH2CCORORCCH2COHO ORCCH3CH2RCOH-CO2互变异构互变异构 酸性很强的酸易通过负离子机理脱羧酸性很强的酸易通过负离子机理脱羧。*2 羧酸负离子机理羧酸负离子机理Cl3CCOOHOCl3C-C-O-H+H2OCl3C-+CO2+H

22、+Cl3CH强酸强酸,在水中完全在水中完全电离（电离（pka=6.6)R-C-C-O-HO OR-C-C-O-O O-H+H2OH+R-C-H +CO2OOCOOHOHH+C-O-H+OHHOC-O-+OHH-H+-CO2OH实实 例例（2）强的芳香酸不需要催化剂，在）强的芳香酸不需要催化剂，在H2O中加热即可脱羧。中加热即可脱羧。3 芳香羧酸脱羧的几点说明芳香羧酸脱羧的几点说明（1）羧基邻对位有给电子基团的芳香羧酸，在强酸作用）羧基邻对位有给电子基团的芳香羧酸，在强酸作用 下按负离子机理脱羧。下按负离子机理脱羧。（3）一般芳香羧酸脱羧需要用石灰或）一般芳香羧酸脱羧需要用石灰或Cu做催化剂。做

23、催化剂。4 二元羧酸受热后的反应二元羧酸受热后的反应失水要加失水剂失水要加失水剂Ag2O、P2O5、乙酰氯、乙酸酐、三氯氧磷等、乙酰氯、乙酸酐、三氯氧磷等失羧要加碱：失羧要加碱：Ba(OH)2、Ca(OH)2等等失水失水 失羧失羧 (-CO2)乙二酸、丙二酸（失羧）乙二酸、丙二酸（失羧）160丁二酸、戊二酸（失水）丁二酸、戊二酸（失水）300已二酸、庚二酸（失羧、失水）已二酸、庚二酸（失羧、失水）300辛二酸以上为分子间失水辛二酸以上为分子间失水五五 羧酸羧酸-H的反应的反应 在三氯化磷或三溴化磷等催化剂的作在三氯化磷或三溴化磷等催化剂的作用下，卤素取代羧酸用下，卤素取代羧酸-H的反应称为的反

24、应称为 赫尔赫尔-乌尔哈乌尔哈-泽林斯基反应。泽林斯基反应。RCH2COOH +Br2PBr3-HBr RCHCOOHBr1 定义定义 催化剂的作用是将羧酸转化为酰催化剂的作用是将羧酸转化为酰卤，酰卤的卤，酰卤的-H具有较高的活性而易具有较高的活性而易于转变为烯醇式，从而使卤化反应发于转变为烯醇式，从而使卤化反应发生。所以用生。所以用10%30%的乙酰氯或乙的乙酰氯或乙酸酐同样可以起催化作用。酸酐同样可以起催化作用。控制卤素用量可得一元控制卤素用量可得一元或多元卤代酸。或多元卤代酸。碘代酸由碘代酸由-氯（或溴）氯（或溴）代酸与代酸与KI反应来制备。反应来制备。2 反应机理反应机理RCH2COO

25、HPBr3RCH2CBrO互变异构互变异构RCH=CBrOHBr-BrRCH-CBrBr+OH+Br-HBrRCH-CBrBrORCHCOOH +RCH2CBrBrORCH2COOH这步反应这步反应不会逆转不会逆转卤代酸的合成和反应卤代酸的合成和反应1-卤代酸的合成卤代酸的合成 (赫尔赫尔-乌尔哈乌尔哈-泽林斯基反应泽林斯基反应)一一 卤代酸的合成卤代酸的合成2 -卤代酸的合成卤代酸的合成RCH=CH-COOH +HBrRCHCH2COOH BrCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH 二二 卤代酸的反应卤代酸的反应1 -卤代酸的反应卤代酸的反应R-CH

26、-COOHBrR-CH-COOHR-CH-COOHR-CH-COONaR-CH(COOH)2NaOHH2OH+NH3 NaHCO3 NaCNOHNH2CNH3O+H+2 -卤代酸的反应卤代酸的反应有有 -H，在碱作用下，生成，在碱作用下，生成 ,-不饱和酸不饱和酸 无无 -H，在碱性，在碱性CCl4溶液中，生成溶液中，生成-丙内酯，丙内酯，在碱水中，在碱水中，-丙内酯开环。丙内酯开环。CH3CH2CHBrCH2COOHCH3CH2CH=CHCOOHCH3CH2CH=CHCOONaNaOH-H2OH+CH3-C-COOHCH3CH2BrCH3-C-COONaCH3CH2OHCH3COC=OCH3

27、H2ONaOHNaOHCCl4第三节 羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物的结构和反应性能羧酸衍生物的结构和反应性能R CH C WHO氧的碱性氧的碱性-H的活性的活性羰基的活性羰基的活性离去基团离去基团RCH2 C WORCH2CX RCH2COCR RCH2CH RCH2CR RCH2COR RCH2CNH2OO OOOOO-H的活性减小（的活性减小（-H的的 pka 值增大）值增大）羰基的活性减小（取决于综合电子效应）羰基的活性减小（取决于综合电子效应）W的离去能力减小（离去基团的稳定性减小）的离去能力减小（离去基团的稳定性减小）反应机制反应机制 羧酸衍生物的羰基的亲核加成羧酸衍生物的羰基的亲

28、核加成-消除反应消除反应该取代反应需要在碱或酸的催化作用下进行。该取代反应需要在碱或酸的催化作用下进行。碱性催化的反应机制为：碱性催化的反应机制为：取代反应取代反应催化剂催化剂这是一个可逆反应，要使反应向右方进行，其条件是：这是一个可逆反应，要使反应向右方进行，其条件是：（1）羰基的活性）羰基的活性（2）离去基团的活性）离去基团的活性 W-Nu-（3）改变影响平衡移）改变影响平衡移 动的其它因素。动的其它因素。RCWO RCNuO酸催化的反应机制为：酸催化的反应机制为：一、酰氯的化学反应水解、醇解、氨解、酸解与过氧化钠作用酰氯与过氧化钠作用，生成过氧酰化合物。是自由基反应的引发剂二、酸酐的化学

29、反应酸酐的氨解反应容易发生三、酯的化学反应OOC2H5CO18C2H5 +H2OCH3CONa +C2H5O18HNaOH同位素跟踪结果表明：同位素跟踪结果表明：碱性水解时，发生酰氧键断裂。碱性水解时，发生酰氧键断裂。1.碱性水解（又称皂化反应）碱性水解（又称皂化反应）2.酸性水解酸性水解同位素跟踪结果表明：酸性水解时，也发生酰氧键断裂。同位素跟踪结果表明：酸性水解时，也发生酰氧键断裂。H+CH3COH +C2H5O18HOCH3CO18C2H5 +H2OO酯的酸性水解和碱性水解的异同点酯的酸性水解和碱性水解的异同点相同点相同点 1 都是经过加成消除机理进行的，增大空阻，对反应都是经过加成消除

30、机理进行的，增大空阻，对反应不利。不利。2 都发生酰氧键断裂都发生酰氧键断裂不不 同同 点点 1 催化剂用量不同。碱大于催化剂用量不同。碱大于1 mol，酸只需要催化量。，酸只需要催化量。2 碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。3 吸电子取代剂对碱性催化有利。对酸性催化没有吸电子取代剂对碱性催化有利。对酸性催化没有明显的影响。明显的影响。4 碱性催化：碱性催化：1oROH 2oROH 3oROH 酸性催化：酸性催化：3oROH 1oROH 2oROH酯交换酯交换OCH3COC2H5 +ROHOCH3C-OR+C2H5OH（1）酯交换用酸（）酯交换

31、用酸（HCl,H2SO4,对甲苯磺酸）和碱对甲苯磺酸）和碱 （RONa）等催化均可。）等催化均可。（2）3oROH的酯交换比较困难（因空阻太大）。的酯交换比较困难（因空阻太大）。（3）常应用于一个低沸点醇的酯转化为高沸点醇的）常应用于一个低沸点醇的酯转化为高沸点醇的 酯，反应过程中将低沸点醇不断蒸出，可移动酯，反应过程中将低沸点醇不断蒸出，可移动 平平 衡。衡。酯缩合反应酯缩合反应1.克莱森缩合反应克莱森缩合反应 （1）定义：具有）定义：具有-活泼氢的酯，在碱的作活泼氢的酯，在碱的作用下用下,两分子酯相互作用，生成两分子酯相互作用，生成-羰基酯羰基酯,同时失同时失去一分子醇的反应。去一分子醇的

32、反应。C2H5OHCH3COONaCH3COOHOOCH3CCH2COC2H5+Na+OOCH3CCHCOC2H5C2H5ONaC2H5O-OCH3COC2H5OC2H5O-CH2COC2H5C2H5ONaOCH3CCH2COC2H5OOOCH3COC2H5OCH3CCH2COC2H5-+在酯缩合反应过程中的最后一个平衡式中，由于乙酰乙酸乙酯负离子的形成具有更大的共振稳定性，使整个反应的平衡移动趋向于生成产物，而最后的酸化一步使反应终止。只有一个只有一个-H，必须用强碱作催化剂，才能，必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。使反应进行。交叉的酯缩合反应中，当其中一个酯分子没有交叉的酯缩合反应中，当

33、其中一个酯分子没有H时，有制备意义时，有制备意义酰胺的化学反应水解和氨解水解和氨解在有机合成中，氨基的酰化再水解，多用于氨基的保护在有机合成中，氨基的酰化再水解，多用于氨基的保护脱水反应酰胺与强脱水剂混合共热，分子内脱水生成腈类酰胺与强脱水剂混合共热，分子内脱水生成腈类脱羰反应（霍夫曼降级反应）反应机理反应机理制备高纯度的伯胺，而且收率也很好制备高纯度的伯胺，而且收率也很好酰胺的酸碱性酰胺的酸碱性 CH3CH3 CH2=CH2 NH3 CH CH C2H5OH H2OpKa 50 40 34-35 25 16 15.7SO2NH2NHOONHOOpka 10 9.62 8.3中性中性弱酸性弱酸

34、性碱性碱性Br2KOHHBr +丁二酰亚胺丁二酰亚胺N-溴代丁二溴代丁二酰亚胺酰亚胺丁二酰亚胺丁二酰亚胺的钾盐的钾盐酸碱反应酸碱反应取代反应取代反应NBrOON-K+OO羧酸衍生物的还原(一)催化加氢在催化加氢还原条件下，四种羧酸衍生物都可被还原；但有制备意义的是酰氯的控制加氢还原和酯的加氢还原。在实验室中，若将酯还原成醇，可以采用在实验室中，若将酯还原成醇，可以采用金属钠金属钠乙醇还原体系，而且对不饱和碳乙醇还原体系，而且对不饱和碳碳双键不发生作用可用于不饱和脂肪酸碳双键不发生作用可用于不饱和脂肪酸酯的选择性还原酯的选择性还原LiAlH4可以还原羧酸衍生物，酰氯、酯及酸酐的还原产物都是醇（二

35、）用（二）用LiAlH4还原还原酰胺还原酰胺还原ORCNH2ORCNHRORCNR2LiAlH4LiAlH4LiAlH4LiAlH4LiAlH4LiAlH4H2OH2ORCH=NHRCH=NRRCH=NR2+RCH2NH2RCH2NHRRCH2NR2H2OH2OH2ORCH=ORCH=ORCH=O(好控制）好控制）(不好控制）不好控制）(不好控制）不好控制）加成加成-消除消除加成加成加成加成-消除消除 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应羧酸衍生物与有机金属化合物的反应羰基化合物与有机金属化合物的反应归纳羰基化合物与有机金属化合物的反应归纳R1MgXR1LiRCOOHRCOOMgRRC=ORCOX

36、RR12C-OHRRC=ORRC=ORRC=ORR12C-OH(RCO)2O*1RCHO1oROH2oROH3oROHR2C=ORCOOR”RCNRCONH2*2同左同左同左同左2oROH3oROH同左同左同左同左羟基酸的合成和反应羟基酸的合成和反应一一 羟基酸的合成羟基酸的合成1.-羟基酸的合成羟基酸的合成 （1）由羰基化合物加由羰基化合物加HCN，然后水解合成。，然后水解合成。（2）由由-卤代酸合成。卤代酸合成。2-羟基酸的合成羟基酸的合成(1)醛醛 -羟基醛羟基醛 -羟基酸羟基酸(2)-氯醇与氯醇与NaCN反应，再水解。反应，再水解。(3)用用-羰基酯还原，水解合成。羰基酯还原，水解合成

37、。羟醛缩合羟醛缩合选择性氧化选择性氧化 将二元酸单酯的酯基还原成醇将二元酸单酯的酯基还原成醇3-羟基酸的合成羟基酸的合成HOOC(CH2)nCOOC2H5HOOC(CH2)nCH2OHNa+C2H5OHor LiBH4H2O（1）-羟基酸羟基酸 1 羟基酸的受热反应（在羟基酸的受热反应（在H+中进行）中进行）二二 羟基酸的反应羟基酸的反应2 RCHCOOHOH-H2OH+OORROO交酯交酯分分 子子 间间 的的 酯酯 化化 反反 应应-羟基酸羟基酸-羟基酸羟基酸*若无若无-H，则形，则形成成-丙内酯丙内酯-羟基酸羟基酸-羟基酸羟基酸(C9)在极稀溶液内，可形成大环内酯。在极稀溶液内，可形成大

38、环内酯。-丁内丁内酯酯-戊内戊内酯酯（2）分）分 子子 内内 的的 酯酯 化化 反反 应应2、氧化和分解反应羟基酸用浓硫酸加热处理时，发生分解用稀硫酸或用用稀硫酸或用HCI加热处理，则分解为醛或酮加热处理，则分解为醛或酮和甲酸和甲酸-羟基酸特有用于鉴别二、羰基酸二、羰基酸 羰基酸也称氧代酸，有醛酸和酮酸之分。在羰基酸中，羰基与羧基的距离不同，酸性也不同。（一）-羰基酸1、醛酸（乙醛酸）2、酮酸合成方法：分解反应是制取减少一是制取减少一 个碳原子的羧酸的方法个碳原子的羧酸的方法(二)酮酸及其酯酮酸 最简单而很重要的酮酸是乙酰乙酸即3丁酮酸。酮酸在受热或在酶的作用下容易脱羧为甲基酮：酮酸酯酮酸酯是

39、稳定的化合物，它在有机合成中有重要应用，可以通过克莱森酯缩合反应制得。乙酰乙酸乙酯；乙酰丙酮；丙二酸二乙酯都是典型的二羰基化合物-二羰基化合物的酸性及判别二羰基化合物的酸性及判别化合物化合物 pKa 烯醇式含量烯醇式含量CH3COCH3 20 1.510-4(痕量痕量)H2O 16ROH 15EtO2CCH2CO2Et 13.3 7.710-3NCCH2CO2Et 9 2.510-1CH3COCH2CO2Et 10.3 7.3(纯液态纯液态)，气态，气态46.1%,水水0.4%CH3COCH2COCH3 9 76.5C6H5COCH2COCH3 99 100*表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶

40、剂）下测定。表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。OCHO碳负离子可以写出三个共振式碳负离子可以写出三个共振式 (1)(2)(3)CH3CCH2COC2H5OO+NaOHC2H5OHCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3CCHCOC2H5OOCH3CCH=COC2H5OO-Na+酮式（酮式（92.5%）41oC/2.66barmp-39oC烯醇式（烯醇式（7.5%）32oC/2.66barCH3CCH2COC2H5OOCH3C=CHCOC2H5OOHOCH3CHOHOOC2H5乙酰乙酸乙酯的酮式分解乙酰乙酸乙酯的酮式分解CH3C-CH2-COC2H5OO乙酰乙酸乙酯的乙酰乙酸乙酯的C

41、H3C-CH2-C-OC2H5O-O-OHOHH+-CO2CH3C-CH3OCH3C-CH2-COHOO-OH（稀）（稀）乙酰乙酸乙酯的酸式分解乙酰乙酸乙酯的酸式分解CH3C-CH2-COC2H5OOCH3C-CH2-C-OC2H5O-O-OHOHCH3-COHO+-CH2-COH +C2H5O-OH2OH2OCH3-COHOC2H5OH-OH（浓）（浓）乙酰乙酸乙酯的乙酰乙酸乙酯的-烷基化、烷基化、-酰基化酰基化CH3C-CH-COC2H5OOCOCH3CH3CCHCOC2H5OOCH3CCHCOC2H5OOCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3C=CHCOC2H5OO-OCH3COCCH

42、3O OCH3COOC2H5C2H5ONa-C2H5OHNa+CH3INaH-H2Na+CH3COClCH3CCH2COC2H5OOCH3C-CH-COC2H5OOCH3 以乙酸乙酯为原料合成以乙酸乙酯为原料合成4-苯基苯基-2-丁酮丁酮CH3CCH2CH2C6H5O -二羰基化合物在合成中的应用实例二羰基化合物在合成中的应用实例CH3CCHCOOC2H5ONa+CH3CCHCOOC2H5OCH2C6H5CH3CCHCOOHOCH2C6H5CH3CCH2CH2C6H5OCH3COOC2H5RONa(1mol)C6H5CH2Cl1 稀稀OH-2 H+-CO2 选用不超过选用不超过4个碳的合适原料

43、制备个碳的合适原料制备CCH3OCH3CCHCOOC2H5O(CH2)4BrBrCH3CCCOOC2H5O2 CH3COOC2H5C2H5ONaCH3CCHCOOC2H5ONa+C2H5ONaCH3COCOOC2H5CH3COCOOHBr(CH2)4Br分子内的亲核取代分子内的亲核取代 稀稀-OHH+-CO2CCH3O 制备制备 CH3CH2CH2CHCOOHCH3CH3CCH2COOEtOCH3CH2CH2CHCOOHCH3H+NaOEtEtOHNaOEtEtOHCH3ICH3CH2CH2BrOH-（浓）（浓）酸式分解酸式分解选用合适的原料制备下列结构的化合物选用合适的原料制备下列结构的化合

44、物CH3CCH2CH2CH2COHOOCH3CCH2CH2CH2COHOOCH3CCH2COEtOOEtO-ClCH2CH2COEtOCH3C-CH-COO EtOCH2CH2COOC2H5OH-H+H2O-CO2CH3CCH2CH2CH2CCH3OOCH3CCH2CH2CH2CCH3 +CH3COOHOOCH3CCH2COEtOOEtO-ClCH2CH2CCH3OCH3C-CH-COO EtOCH2CH2CCH3OH-H+H2O-CO2O合成螺环化合物合成螺环化合物CH2(CO2Et)22EtO-EtOHBrCH2(CH2)nCH2BrOH-H+-CO2SOCl2CH2(CO2Et)22EtO-还原还原用简单的有机原料合成用简单的有机原料合成COOHCOOH2 CH2(CO2Et)22 EtO-BrCH2CH2CH2BrCH(CO2Et)2CH(CO2Et)22 EtO-COOHCOOHH+I2OH-(COOEt)2(COOEt)2用简单的有机原料合成用简单的有机原料合成CO2HHO2C(螺环二元羧酸螺环二元羧酸)2 CH2(COOEt)2 +BrBrBrBrCO2EtCO2EtEtO2CEtO2CCO2HHO2C-CO2EtO-HO-H+