第十五章羧酸衍生物课件.ppt
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- 第十五 羧酸 衍生物 课件
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1、第十五章第十五章 羧酸衍生物羧酸衍生物本本 章章 目目 录录第一节第一节 结构和命名结构和命名第二节第二节 物理性质及波谱性质物理性质及波谱性质第三节第三节 羧酸衍生物的取代反应及相互转化羧酸衍生物的取代反应及相互转化第四节第四节 亲核取代反应机理和反应活性亲核取代反应机理和反应活性第五节第五节 与金属试剂的反应与金属试剂的反应第六节第六节 还原反应还原反应第七节第七节 酯的热消去反应酯的热消去反应 第一节第一节 结构和命名结构和命名离去基团离去基团R CH C WHO氧的碱性氧的碱性-H的的活性活性羰基的活性羰基的活性RCOX R COOCOR R COOR R CONH2(R)RCN 酰卤
2、 酸酐 酯 酰胺 腈 结构与反应性:结构与反应性:1.酰卤(酰卤(-yl halide取代酸中的取代酸中的-ic acid)2-溴丁酰溴溴丁酰溴 4-(氯甲酰氯甲酰)苯甲酸苯甲酸命命 名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。CH3CH2CHCBr HOOCBr OCOCl2-Bromobutyryl bromide 4-Chlorocarbonylbezioc acid 2.酸酐(酸酐(anhydride)COCO OCH3COCCH2CH3O OHOOCHOOCCOCOO 苯甲苯甲(酸酸)酐酐 乙丙酐乙丙酐(benzoi
3、c anhydride)1,2,3,4-环己烷四羧酸环己烷四羧酸 -1,2-酐酐单酐: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。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,再加一个酯字。内酯酸名称放在前面,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位置。命名时,用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置。3.
4、酯(酯(去掉去掉-ic acid,换成,换成 ate,并在前面加上烃基名称,并在前面加上烃基名称)-氯丙酸苯酯氯丙酸苯酯-甲基甲基-丁内酯丁内酯(3-甲基甲基-4-丁内酯丁内酯)ClCH2CH2COOC6H5OH3COOOOHOHHCHOHOH2C Vitamin C4.酰胺(酰胺(amide)CH3CH2CHCH2CNHCH3CH3OHCN-CH3OCH3COOHNHCOCH3 N,3-二甲基戊酰胺二甲基戊酰胺 N,N-二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺 (DMF)4-乙酰氨基乙酰氨基-1-萘甲酸萘甲酸 氮原子上有取代基氮原子上有取代基,在取代基名称前加在取代基名称前加N标出。标出。-内酰胺内酰胺 青
5、霉素青霉素(penicillin)NHORR-C-NHONOSCH3CH3COOHR=C6H5CH2-(penicillin G)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:5.腈(腈(alkanenitrile)CH3CN CH3(CH2)CN Br(CH2)5CN 乙腈乙腈etanenitrile 丁腈丁腈butanenitrile 6-溴己腈溴己腈6-bromo hexanenitrile腈命名时要把腈命名时要把CN中的碳原子计算在内,并从此碳原子开始编中的碳原子计算在内,并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号;
6、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-Hexanedinitrile3-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 物理性质及波谱性质物理性质及波谱性质1.1.酰卤酰卤 具刺激气味的液体具刺激气味的液体 低于相应酸低于相应酸2.2.酸酐酸酐 具刺激气味的液体具刺激气味的液体 低于相应酸低于相应酸3.3.酯酯 具愉快气味的液体具愉快气味的液体 低于相应酸低于相应酸4.4.酰胺酰胺 除甲酰胺外除甲酰胺
7、外为固体为固体 高于相应酸高于相应酸性状性状沸点沸点 溶解性溶解性均能溶于苯均能溶于苯,乙乙醚醚,丙酮等有机丙酮等有机溶剂,溶剂,6C6C的酰的酰胺能溶于水胺能溶于水(可可与水形成氢键与水形成氢键)酰卤和酯不存在氢键,沸点比相应的酸低很多,酰胺的沸点酰卤和酯不存在氢键,沸点比相应的酸低很多,酰胺的沸点较酸还高,一般为固体,酰胺上的氢被烃基取代后沸点降低。较酸还高,一般为固体,酰胺上的氢被烃基取代后沸点降低。酰胺由于分子间可以通过氨基上的酰胺由于分子间可以通过氨基上的H原子形成氢键而缔合,原子形成氢键而缔合,故沸点很高,一般多为固体;氨基上的故沸点很高,一般多为固体;氨基上的H被烃基取代时,由于
8、被烃基取代时,由于缔合程度减少,沸点降低;缔合程度减少,沸点降低;2个个H都被取代时都被取代时,失去缔合作用失去缔合作用,沸点降低很多,一般为液体。沸点降低很多,一般为液体。5973 73Mmp()pb()82.328 -61221.2204 165对下述化合物的熔、沸点现象加以分析对下述化合物的熔、沸点现象加以分析.CH3CONH2CH3CONHCH3H CON(CH3)2酰氯的羰基吸收峰由于诱导效应移向高波数,在酰氯的羰基吸收峰由于诱导效应移向高波数,在1800cm-1左右。左右。二、波谱性质(二、波谱性质(IR,1HNMR)酸酐中有两个羰基吸收峰,分别在酸酐中有两个羰基吸收峰,分别在17
9、401780cm-1 和和18001850cm-1左右。左右。酯的羰基吸收峰与醛相似,在酯的羰基吸收峰与醛相似,在1735cm-1左右。左右。酰胺的羰基吸收峰由于共轭效应移向低波数,在酰胺的羰基吸收峰由于共轭效应移向低波数,在1680 1630cm-1左右。左右。羧酸衍生物中羧酸衍生物中质子共振吸收受吸电子基团影响向低质子共振吸收受吸电子基团影响向低场移动场移动,23ppm.酰胺酰胺:1HNMR5 58ppm,8ppm,峰形宽而平峰形宽而平1)水解水解 酸、碱催化酸、碱催化生成相应的羧酸。生成相应的羧酸。CH3CClO+H2O-20oC1min.CH3COOH(CH3CO)2O +H2OCH3
10、COOHCH3COOC2H5 +H2OOH-CH3COOH +C2H5OHCH2CONH235%HCl回流CH2COOH +NH4Cl第三节第三节 羧酸衍生物的取代反应及相互转化羧酸衍生物的取代反应及相互转化 一、羧酸衍生物的亲核取代反应一、羧酸衍生物的亲核取代反应(较强烈条件下反应缓慢)(较强烈条件下反应缓慢)+RCNH2OH+or OH-RCONH2RCOOHH+or OH-2)醇解醇解(CH3)3CCOHOSOCl2(CH3)3CCClOC2H5OH吡啶(CH3)3CCOC2H5O+NHClOOO+2 CH3OCH2CH2OHH2SO4COOCH2CH2OCH3COOCH2CH2OCH3
11、 酯的醇解(酯交换)酯的醇解(酯交换)酸酐醇解(生成酯)酸酐醇解(生成酯)酰氯醇解(生成酯)酰氯醇解(生成酯)用于制备高级醇的酯用于制备高级醇的酯CH3OOCCOOCH3HOCH2CH2OHH+HOCH2CH2OOCCOOCH2CH2OHHOCH2CH2OHCCOOCH2CH2OOnCH3OO CCOOCH3涤纶(n=80130)*酯交换反应:酯交换反应:(1)酯交换用酸()酯交换用酸(HCl,H2SO4,对甲苯磺酸对甲苯磺酸)和碱)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
12、的酯,反)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,可移动平衡。应过程中将低沸点醇不断蒸出,可移动平衡。OCH3CNH2 +ROHOCH3C-OR+NH3酸酸催化为主催化为主催化剂催化剂 酰胺醇解(生成酯,较困难)酰胺醇解(生成酯,较困难)CH3C NOCH3C-OR+ROH+NH4酸酸催化催化催化剂催化剂 腈醇解(生成酯)腈醇解(生成酯)COOHCOOHCOOC4H9-nCOOC2H5BrCOOHCOOH-H2OOOOC2H5OHCOOHCOOC2H5SOCl2COClCOOC2H5Br2COClCOOC2H5Brn-C4H9OHCOOC4H9-nCOOC2H
13、5Br-H活性:活性:酰卤酰卤醛醛酮酮酯酯腈腈酰胺酰胺羧酸负离子羧酸负离子完成转化:完成转化:ClCH2COOHNa2CO3H2OClCH2COONaNaCNNCCH2COONaC2H5OHH+H5C2OOCCH2COOC2H5(1)反应只能碱催化,不能酸催化。反应只能碱催化,不能酸催化。(2)溶于水的酰卤可用溶于水的酰卤可用NaOH水溶液催化,不溶于水的酰卤须水溶液催化,不溶于水的酰卤须用有机碱催化。用有机碱催化。(3)3o胺不能发生酰基化反应。胺不能发生酰基化反应。3)氨氨(胺胺)解解ClCClONCH2COOHCH3H3COH+CONCH2COOHCH3H3COCl 酰氯胺解(生成酰胺)
14、酰氯胺解(生成酰胺)SClONSOH2NHHCOOHOONSOHNHHCOOHOOSOOOONHOONH2OO+NH3NH3OOOHNH2OOONH4NH2+-NH3-OH-H+酸酐胺解(生成酰亚胺)酸酐胺解(生成酰亚胺)酯的氨解反应较为缓慢酯的氨解反应较为缓慢+CH3CHCOOC2H5OHNH3CH3CHCONH2OH25 C。24h+。CO2C2H5CO2C2H5CH2H2NC=OH2NC2H5O-110 CONNOO巴比土酸(1)羧酸铵盐的失水羧酸铵盐的失水(2)腈的水解腈的水解酰胺的其它制备方法:酰胺的其它制备方法:CH2CN35%HCl40o50oCCH2CNH2OCH3COOHNH
15、3CH3COO-NH4+CH3CONH2100 C。RCClORCOHO SOCl2 or PX3 or PX5H2ORCOCRO ORCOOHor RCOONaRCNH2ORCORORCNRCOROROHNH3(R)二、二、羧酸衍生物的相互转化羧酸衍生物的相互转化第四节第四节 亲核取代反应机理和反应活性亲核取代反应机理和反应活性一、亲核取代反应机理一、亲核取代反应机理(加成(加成消除,总结果:亲核取代)消除,总结果:亲核取代)RCLO+Nu:-RCLO-NuRCNuO+L-RCORO+OH-RCORO-OHRCOHO+-ORRCOO-+ROH如酯的碱催化水解:如酯的碱催化水解:碱性催化的反应
16、机制为:碱性催化的反应机制为:酸催化的反应机制为:酸催化的反应机制为:ORCW +H+ORCWH+NuR C WOHNu-W-ORCNuH+-H+O RCNu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。如酯的酸催化水解:如酯的酸催化水解:RCOROH+RCOR+OHH2ORCOROH+OH2RCOROHOH+H:-ROHRCOH+OH-H+RCOOH酯水解反应,键的断裂发生在酰氧键还是烷氧键?酯水解反应
17、,键的断裂发生在酰氧键还是烷氧键?RCORORCORO大多数大多数1o和和 2o 醇的羧酸酯水解发生酰氧键断裂;醇的羧酸酯水解发生酰氧键断裂;3o醇的羧酸酯的水解发生烷氧键断裂。醇的羧酸酯的水解发生烷氧键断裂。酰氯和酸酐可不用酸碱催化,加成消除机理酰氯和酸酐可不用酸碱催化,加成消除机理RCOC(CH3)3OH+RC OOHC(CH3)3+RCO+C(CH3)OH+C(CH3)3+H2OH2OC(CH3)3+-H+(CH3)3COH3o醇的羧酸酯水解:醇的羧酸酯水解:SN1机制机制COOCHCH2CH3CH3COOCCH2CH2CH3CH2CH3CH3(A)(B)试写出化合物试写出化合物(A)和
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