中医药大学有机化学课件JC整理-取代羧酸.ppt

1、第一节第一节 卤代酸卤代酸一、一、卤代酸的命名卤代酸的命名 二、二、卤代酸的制备卤代酸的制备1、卤代羧酸卤代羧酸CH3CHCOOHCCH3CCH2COOHClCll2-氯丙酸，氯丙酸，-3，3-二氯丁酸，二氯丁酸，-氢的反应氢的反应Cl2P(CH3)2CHCH2CH2COOHBr2,PCl36366(CH3)2CHCH2CHCOOHBrCH3COOHClCH2COOH(2)(2)卤素取代卤素取代RCHCOOHCl+KIRCHCOOHI卤代酸的制备卤代酸的制备RCH=CH COOH+HXRCHCH2COOHX三、卤代羧酸的性质三、卤代羧酸的性质 主要讨论诱导效应的影响主要讨论诱导效应的影响.诱导

2、效应的表示诱导效应的表示HCR3XCR3YCR3标准标准-I 效应效应X的电负性大的电负性大于于H,吸电子吸电子.Y的电负性小的电负性小于于H,供电子供电子.+I 效应效应三、卤代羧酸的性质三、卤代羧酸的性质YCOO 1.1.酸性酸性_吸电基使负离子稳定吸电基使负离子稳定 酸性增强酸性增强 RCHCOOHXFCH2COOHClCH2COOHBrCH2COOH ICH2COOHpKa2.662.812.873.31Cl3CCOOHCl2CHCOOHClCH2COOHCH3COOHpKa0.701.292.814.75 不同原子不同原子不同数目不同数目CH3CH2CHCOOHClCH3CHCH2C

3、OOHClCH2CH2CH2COOHClCH3CH2CH2COOHpKa2.864.04.524.82不同距离不同距离 2、水解水解2、卤代羧酸卤代羧酸 CH2CHCOOHHCCH2=CHCOOH HCl+lCH3CHCOOHCl+H2O5%NaOHCH3CHCOOHOH1、卤代羧酸卤代羧酸 3、,卤代羧酸卤代羧酸-丁内酯丁内酯CH2CH2CH2COOHXNa2CO3CH2CH2CH2COOHOH-H2OOONa2CO3-H2OCH2CH2CH2CH2COOHXCH2(CH2)3COOHOHOO-戊内酯第二节第二节 羟基酸羟基酸二、二、醇酸的性质与制备醇酸的性质与制备三、三、酚酸的性质和制备酚

4、酸的性质和制备一、一、分类和命名分类和命名羟基酸羟基酸羧酸中烃基上的氢原子被羟基取代而生成的化合羧酸中烃基上的氢原子被羟基取代而生成的化合物称为羟基酸。物称为羟基酸。2-羟基丙酸羟基丙酸-羟基丙酸羟基丙酸3-羟基羟基-3-羧基戊二酸羧基戊二酸-羟基羟基-羧基戊二酸羧基戊二酸（柠檬酸）柠檬酸）2-羟基苯甲酸羟基苯甲酸CH2COOHCH2COOHCCOOHHOOHCOOHCH3CHCOOHOH邻羟基苯甲酸邻羟基苯甲酸（水扬酸）（水扬酸）或或或或或或(乳酸乳酸)二、醇酸的化学性质二、醇酸的化学性质具有羟基和羧基的各种反应具有羟基和羧基的各种反应,由于两个官能团相由于两个官能团相互影响互影响,还具有一

5、些特性还具有一些特性.(甲甲)酸性酸性CH3CHCOOHOHOHCH2CH2COOHpKaCH3CH2COOH3.874.514.86(乙乙)脱水反应脱水反应-羟基酸羟基酸:两分子相互酯化两分子相互酯化,生成六元环的交酯生成六元环的交酯.吸电基吸电基CH3CHC OHOHO HOHOCH3CHCOCH3CH3C O CC O COO+2H2O-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OHCH2CHCOOHHH2CCOOHCH-和和-羟基酸羟基酸:生成五元环和六元环的内酯生成五元环和六元环的内酯CH2CH2CH2CH2C OOHOHOO-戊内酯戊内酯-羟基丙酸羟基丙酸丙交酯

6、丙交酯-羟基戊酸羟基戊酸 三、醇酸的制法三、醇酸的制法CH3CH2CHCOOHBrOHCH3CH2CHCOOH+HK2CO3,H2O,10069,（乙）羟基晴水解（乙）羟基晴水解CH3CH2COCH3CH3CH2CCH3OHCNCH3CH2CH3C COOHOHHCNHCl稀1、-羟基酸羟基酸（甲）卤代酸水解（甲）卤代酸水解（）羟基晴水解（）羟基晴水解NaCN80CH2CH2OHCNHCl稀7580COOHCH2CH2OHCH2CH2OHCl2-羟基酸羟基酸CH2COOCH2CH3BrOZnOCH2COOCH2CH3ZnBr苯CH2COOCH2CH3OHH2O,H+ZnCH2COOCH2CH3

7、ZnBrO是制备是制备-羟基酸酯和羟基酸酯和-羟基酸的重要方法之一羟基酸的重要方法之一.（）（）Reformatsky反应反应三、三、酚酸的酚酸的性质与性质与制备制备1、性质性质酚酸合成酚酸合成Kolbe-Schmidt反应反应 工业上是在加热加温下，由苯酚钠和二氧化碳作工业上是在加热加温下，由苯酚钠和二氧化碳作用生成邻羟基苯甲酸用生成邻羟基苯甲酸.ONaCO2OHCOONaH2O,HOHCOOH90%0.5MPa150-160oCOHCOOKHH2OOHCOOHOKCO22.02MPa180-190oC第三节第三节 羰基酸羰基酸一、一、分类和命名分类和命名二、二、羰基酸的化学性质羰基酸的化学

8、性质三三、乙酰乙酸乙酯的互变异构乙酰乙酸乙酯的互变异构四四、乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯的制备及应用的制备及应用R C CH2C ROOR C CH2C OROORO C CH2C OROO 二酮 酮酸酯丙二酸二酯-二羰基化合物二羰基化合物:指两个羰基被一个碳原子隔开的一类化合物。指两个羰基被一个碳原子隔开的一类化合物。酮式酮式 烯醇式烯醇式 沸点：沸点：41(267Pa)33(267Pa)CCHCOHOOC2H5CH3CH3C CHOHCOC2H5OCH3C CH2COOC2H5OCH3COHCHCOOC2H5分子内氢键分子内氢键 p-共轭共轭 使烯醇式稳定使烯醇式稳定某些化合物中烯醇式含量某些

9、化合物中烯醇式含量CH3COC2H5OCH3CHOCH3CCH3OCH2COC2H5OHCH2CHOHCH2CCH3OHC2H5OCCH2COC2H5OOC2H5OCCHOCOC2H5OHCH3CCH2COC2H5OOCH3CCH2CCH3OOC6H5CCH2CCH3OOCH3C CHCOC2H5OHOCH3C CHCCH3OHOC6H5C CHCCH3OHO000.00150.17.576.090.0 酮式酮式 烯醇式烯醇式 烯醇式含量烯醇式含量/%共振杂化体共振杂化体CH3C CHOCOOC2H5CH3C CH C OC2H5OO-互变异构互变异构CH3C CH2COOC2H5OCH3CO

10、HCHCOOC2H5共振杂化体与互变异构本质区别！共振杂化体与互变异构本质区别！（二）乙酰乙酸乙酯的合成及应用（二）乙酰乙酸乙酯的合成及应用2CH3COOC2H5C2H5NaCH3COCHCOOC2H5 Na+-H+CH3COCH2COOC2H5(75%)Claisen酯缩合机理酯缩合机理:RCH2COOC2H5RCH COOC2H5-RCH COOC2H5-+C2H5OHC2H5O-RCH2COOC2H5+-RCHCOOC2H5RCH2COOCHCOOC2H5RC2H5-RCH2C CHCOOC2H5RO-OC2H5-RCH2C CCOOC2H5ORRCH2C CCOOC2H5OR-C2H5

11、OH交叉交叉Claisen酯缩合：酯缩合：HCOOC2H5CH3COOC2H5OC2H5-HCOCH2COOC2H5+CH3COCH2COOC2H5+C2H5OHCOOC2H5COOC2H5CH3COOC2H5OC2H5-COOC2H5COCH2COOC2H5CH3COCH2COOC2H5+C2H5OH可否得到一个主产物？可否得到一个主产物？分子内分子内Claisen 酯缩合（酯缩合（Dieckmann缩合缩合）CH2CH2COOC2H5CH2CH2COOC2H5OHCOOC2H5 NaOC2H5,苯,80 H+，80%用于制备五元和六元环用于制备五元和六元环-酮酸酯酮酸酯乙酰乙酸乙酯的工业制

12、法乙酰乙酸乙酯的工业制法CH2C CH2O C O+C2H5OHH2SO4CH3C CH2OC OC2H5O（甲）酮式分解（甲）酮式分解CH3COCH2COOC2H55%NaOHCH3COCH2COO-H+CH3COCH3CO2OCCH3CH2COOHCCH3CH2COOHOOCCH3CH2HOCOCH3COCH3（2）乙酰乙酸乙酯的性质）乙酰乙酸乙酯的性质（乙）酸式分解（乙）酸式分解OCH3C CH2COOC2H540%NaOH2CH3CONaO+C2H5OHCCH3CH2COOC2H5OOH-OHOCCH3CH2COOC2H5CH3COOHCH2COOC2H5-+CH3COOC2H5+CH

13、3COO-2 CH3COO-OH-+C2H5OH酸式分解的机理：酸式分解的机理：乙酰乙酸乙酯与伯卤代烷的亲核取代反应：乙酰乙酸乙酯与伯卤代烷的亲核取代反应：CH3COCH2COOC2H5C2H5ONaCH3COCHCOOC2H5 Na+-CH3COCHCOOC2H5RRX(CH3)3COKCH3COCCOOC2H5RNa+-CH3COCCOOC2H5RRRX（3）乙酰乙酸乙酯在合成上的应用）乙酰乙酸乙酯在合成上的应用制备甲基酮：制备甲基酮：CH3COCH2COOC2H5 C2H5ONa CH3CH2CH2BrCH3COCHCOOC2H5CH2CH2CH3 C2H5ONa CH3ICH3COCC

14、OOC2H5CH3CH2CH2CH3酮式分解酸式分解CH3COCCOOC2H5CH3CH2CH2CH3-稀OH ,H+,40%OH ,H+,-CH3COCHCH2CH2CH3CH3CH3CH2CH2CHCOOHCH3收率不高收率不高制备各种二酮：制备各种二酮：CH3COCHCOOC2H5CH2CHCOOC2H5CH3CO2CH3COCHCOOC2H5 Na+-CH2Cl2CH3COCH2CH2CH2COCH3酮式分解-稀OH ,H+,2CH3COCHCOOC2H5 Na+-I22NaI-CH3COCHCOOC2H5CHCOOC2H5CH3COCH3COCH2CH2COCH3酮式分解-稀OH ,

15、H+,2,6-庚二酮庚二酮2,5-己二酮己二酮1-苯基苯基-1,3-丁二酮丁二酮CH3COCH2COOC2H5+NaHCH3COCHCOOC2H5 Na+-+H2CH3COCHCOOC2H5 Na+-+C6H5COClCH3COCHCOOC2H5COC6H5CH3COCH2COC6H5酮式分解-稀OH ,H+,CH3COCHCOOC2H5 Na+-Br(CH2)4CHCOCH3COOC2H5Br(CH2)4Br制备环烷基酮：制备环烷基酮：C2H5ONaCOCH3COOC2H5C CH3O酮式分解-稀OH ,H+,制备高级酮酸：制备高级酮酸：CH3COCHCOOC2H5 Na+-+Br(CH2)

16、nCOOC2H5CH3COCHCOOC2H5CH2)nCOOC2H5(CH3COCH2(CH2)nCOOH酮式分解-稀OH ,H+,（三）丙二酸二乙酯的合成及应用（三）丙二酸二乙酯的合成及应用CH2COONaClCH2COOC2H5COOC2H5NaCNCH2COONaCNC2H5OHH2SO4（甲）制备（甲）制备CH2(COOC2H5)2C2H5ONaNa+CH(COOC2H5)2-CH3CH2BrCH3CH2CH(COOC2H5)2 C2H5ONa CH3ICH3CH2C(COOC2H5)2CH3 NaOH,H2O H+CCOOHCOOHCH3CH2CH3CH3CH2CHCOOHCH3CO

17、2-（乙）应用（乙）应用制备取代乙酸：制备取代乙酸：CH2BrCH2Br2Na+CH(COOC2H5)2-+CH2CH(COOC2H5)2CH2CH(COOC2H5)2 NaOH,H2O H+，CH2CH2COOHCH2CH2COOHNa+CH(COOC2H5)2-CH2COOC2H5Cl+CH(COOC2H5)2CH2COOC2H5CH2COOHCH2COOH NaOH,H2O H+，制备二元酸：制备二元酸：制备环烷酸：制备环烷酸：C2H5ONa Br(CH2)4BrCH2(COOC2H5)2Br(CH2)4CH(COOC2H5)2C2H5ONa分子内SN2Br-BrCH2CH2CH2CH2

18、C(COOC2H5)2-COOC2H5COOC2H5 NaOH,H2O H+，COOH三、三、互变异构（一）酮烯醇互变异构（一）酮烯醇互变异构CH3C CH2COOC2H5ONaBH4H2NYY=OH,NH Ph等HCNCH3C CH2COOC2H5N YCH3C CH2COOC2H5OHCNCH3C CH2COOC2H5OHHCH3COHCHCOOC2H5PCl5CH3COClCH3CClCHCOOC2H5CH3COCOCH3CHCOOC2H5室温室温第四节第四节 氨基酸氨基酸 （1）氨基酸的结构、命名和分类氨基酸的结构、命名和分类 （2）氨基酸的性质氨基酸的性质 氨基酸氨基酸:分子中同时含

19、有氨基和羧基的一类化合物。分子中同时含有氨基和羧基的一类化合物。（1）氨基酸的结构、命名和分类）氨基酸的结构、命名和分类从自然界获得的氨基酸都是从自然界获得的氨基酸都是-氨基酸氨基酸；除甘氨酸外，除甘氨酸外，-碳原子都具有碳原子都具有手性手性。（甲）结构（甲）结构氨基酸的构型标记采用氨基酸的构型标记采用相对构型相对构型标记法：标记法：L-丝氨酸丝氨酸(Serine)L-蛋氨酸蛋氨酸(Methionine)L-组氨酸组氨酸(Histidine)COOHCH2OHH2NHCOOHCH2SCH3H2NHCOOHCH2NNH2NHH手持编号为手持编号为1 1的碳原子，让碳链自然下垂，氨基写在的碳原子，

20、让碳链自然下垂，氨基写在碳链两侧，当碳链两侧，当手性氨基手性氨基在碳链在碳链左侧左侧时为时为L-L-构型构型。自然界获得氨基酸基本都是自然界获得氨基酸基本都是L-L-型型。4-甲基甲基-2-氨基戊酸氨基戊酸 亮氨酸亮氨酸(Leucine)(CH3)2CHCH2CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CHCOOHNH22,6-二氨基己酸二氨基己酸赖氨酸赖氨酸(Lysine)2-氨基戊二酸氨基戊二酸 谷氨酸谷氨酸(Glutamic acid)H2NCH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2氨基酸的系统命名以氨基酸的系统命名以羧酸羧酸作为母体，作为母体，氨基氨基作为作为取代基，不过由自然界蛋白质水解得

21、到氨基酸取代基，不过由自然界蛋白质水解得到氨基酸都是都是-氨基酸氨基酸，都有，都有俗名。俗名。（乙）命名（乙）命名酸性氨基酸：酸性氨基酸：羧基数目比碱性氨基多，等电点羧基数目比碱性氨基多，等电点PI7(共有共有4个个)。COOHCH2CH2CH2CH2NH2H2NHCOOHCH2CH2CHCH2NH2OHH2NHCOOHCH2CH2CH2NHCNHNH2H2NHL-精氨酸精氨酸(Arginine)L-羟基赖氨酸羟基赖氨酸(Hydroxylysine)中性氨基酸：中性氨基酸：碱性氨基与羧基数目相等，碱性氨基与羧基数目相等，PI=5-7(共共17个个)。L-丝氨酸丝氨酸(Serine)L-蛋氨酸蛋

22、氨酸(Methionine)COOHCH2OHH2NHCOOHCH2SCH3H2NHCOOHCH2NH2NHHCOOHCH2CH2CNH2OH2NHL-谷酰胺谷酰胺(Glutamine)L-色氨酸色氨酸(Tryptophan)（2）、氨基酸的制法）、氨基酸的制法(甲甲)-卤代酸的氨解卤代酸的氨解此反应容易导致仲胺和叔胺衍生物生成此反应容易导致仲胺和叔胺衍生物生成,不易纯化不易纯化CH3CHCOOHBrNH3oC25H2OCH3CHCOOHNH256%CH3CHCOOHCH3CHCOOHNHCH3CHCOOHCH3CHCOOHNCHCH3COOH副产物副产物:(乙乙)Gabriel法法此反应容易

23、获得较纯的氨基酸此反应容易获得较纯的氨基酸CH2COOC2H5ClNKOODMF97%NCH2COOC2H5OOKOH,H2OHClCOOHCOOHH2NCH2COOH(丙丙)Strecker合成法合成法这是工业上制备这是工业上制备-氨基酸常用方法氨基酸常用方法PhCH2CHONH3HCNPhCH2CHCNNH2NaOHH2OH+PhCH2CHCOOHNH274%苯丙氨酸苯丙氨酸（3）、氨基酸的性质）、氨基酸的性质多数氨基酸易溶于水，具有较高熔点。多数氨基酸易溶于水，具有较高熔点。氨基酸具有氨基和羧基的典型化学性质氨基酸具有氨基和羧基的典型化学性质（甲）羧基的反应（甲）羧基的反应-氨基酸具有羧

24、酸化学性质，可以与碱、五氨基酸具有羧酸化学性质，可以与碱、五氯化磷、氨、醇、氢化铝锂等反应。氯化磷、氨、醇、氢化铝锂等反应。RCHCOOHNH2PCl5POCl3,HClPhCH2OHH2ORCHCNH2ClORCHCNH2OOCH2Ph活化羧基活化羧基保护羧基保护羧基（乙）、（乙）、氨基氨基的反应的反应-氨基酸还具有典型的伯胺化学性质；如氨基酸还具有典型的伯胺化学性质；如能与酸、亚硝酸、烃基化试剂、酰基化试能与酸、亚硝酸、烃基化试剂、酰基化试剂、甲醛、过氧化氢等反应。剂、甲醛、过氧化氢等反应。氨基酸测定氨基酸测定保护羧基保护羧基RCHCOOHNH2HNO2RCHCOOHOHN2HFNO2O2

25、NFPhCH2OCOClHClRCHCOOHNHCOOCH2PhRCHCOOHNHNO2O2N（丙）、氨基酸的两性和等电点（丙）、氨基酸的两性和等电点偶极离子（偶极离子（I）负离子负离子(II)在强碱溶液中主在强碱溶液中主要存在形式，在要存在形式，在电场中移向正极电场中移向正极RCHCOONH3+H+H+OH-OH-RCHCOONH2RCHCOOHNH3+正离子正离子(III)在强酸溶液中主在强酸溶液中主要存在形式，在要存在形式，在电场中移向负极电场中移向负极当当PH适中时，适中时，II和和III的浓度相等，氨基酸净的浓度相等，氨基酸净电荷为零，在电场中不移动，该电荷为零，在电场中不移动，该PH值定义为值定义为该氨基酸的等电点。该氨基酸的等电点。（丁）、与水合茚三酮的显色反应（丁）、与水合茚三酮的显色反应 用于氨基酸的定性与定量鉴定用于氨基酸的定性与定量鉴定OOOHOHRCHCOOHNH22OOHOONRCHO水合茚三酮水合茚三酮蓝紫色蓝紫色