《止于至善》PPT課件.ppt

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1、第十五章 羧酸衍生物,,exit,,第一節(jié) 羧酸衍生物的命名、物性和光譜性質(zhì) 第二節(jié) 羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性能 第三節(jié) 羧酸及其衍生物的制備 第四節(jié) 羧酸衍生物的其它反應(yīng) 第五節(jié) 與酯縮合 、酯的烷基化、 酰基化反應(yīng) 第六節(jié) -二羰基化合物的特性及應(yīng)用,本章提綱,,第一節(jié) 羧酸衍生物的命名、物性和光譜性質(zhì),1 酰鹵的命名: 在命名時(shí)可作為?；柠u化物，在?；蠹欲u素的名稱即可。,普通命名法： -溴丁酰溴 對氯甲酰苯甲酸 IUPAC 命名法： 2-溴丁酰溴 4-氯甲酰苯甲酸,常用英文命名,一 羧酸衍生物的命名,,,2 酸酐的命名 單酐：在羧酸的名稱后加酐字；

2、 混酐：將簡單的酸放前面，復(fù)雜的酸放后面再加酐字； 環(huán)酐：在二元酸的名稱后加酐字。,普通命名法： 醋酸酐 乙丙酸酐 丁二酸酐 IUPAC 命名法： 乙酸酐 乙丙酸酐 丁二酸酐,,,,3 酯的命名 酯可看作將羧酸的羧基氫原子被烴基取代的產(chǎn)物。命名時(shí)把羧酸名稱放在前面，烴基的名稱放在后面，再加一個(gè)酯字。內(nèi)酯命名時(shí)，用內(nèi)酯二字代替酸字并標(biāo)明羥基的位置。,普通命名法： 醋酸苯甲酯 -甲基--丁內(nèi)酯 IUPAC 命名法： 乙酸苯甲酯 2-甲基-4-丁內(nèi)酯,,,,4 酰胺的命名 命名時(shí)把羧酸名稱放在前面將相應(yīng)的酸字改為酰胺即可；,普通命名法： 異

3、丁酰胺 N,N-二甲基戊酰胺 IUPAC 命名法： 2-甲基丙酰胺 N,N-二甲基戊酰胺,,,,N,N-,5 腈的命名 腈命名時(shí)要把CN中的碳原子計(jì)算在內(nèi)，并從此碳原子開始編號；氰基作為取代基時(shí)，氰基碳原子不計(jì)在內(nèi)。,普通命名法： -甲基戊腈 -氰基丁酸 己二腈 IUPAC 命名法： 3-甲基戊腈 2-氰基丁酸 己二腈,,,,二 羧酸衍生物的物性,低級的酰氯和酸酐是有刺鼻氣味的液體，高級的為固體； 低級的酯具有芳香的氣味，可作為香料；十四碳酸以下 的甲酯和乙酯均為液體； 酰胺除甲酰胺外，由于分子內(nèi)形成氫鍵，均是固體； 而當(dāng)酰胺的氮上有

4、取代基時(shí)為液體； 羧酸衍生物可溶于有機(jī)溶劑； 酰氯和酸酐不溶于水，低級的遇水分解； 酯在水中溶解度很??； 低級酰胺可溶于水。,,,,三 羧酸衍生物的光譜性質(zhì),見核磁共振和紅外光譜一章,,,第二節(jié) 羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性能,,,,氧的堿性,-H的活性,羰基的活性,離去基團(tuán),,,,,,,,,,-H的活性減?。?-H的 pka 值增大）,羰基的活性減小（取決于綜合電子效應(yīng)）,W的離去能力減?。x去基團(tuán)的穩(wěn)定性減?。?,,一 羧酸衍生物的羰基的親核加成--消除機(jī)理 二 羧酸及衍生物的關(guān)系 三 酰鹵的制備 四 酸酐的制備 五 羧酸的制備 六 酯的制備 七 酰胺的酸堿性及制備 八 腈的制備

5、,,第三節(jié) 羧酸及其衍生物的制備,,該取代反應(yīng)需要在堿或酸的催化作用下進(jìn)行。,堿性催化的反應(yīng)機(jī)制為：,取代反應(yīng),,,一 羧酸衍生物的羰基的親核加成-消除反應(yīng),催化劑,,,,酸催化的反應(yīng)機(jī)制為：,這是一個(gè)可逆反應(yīng)，要使反應(yīng)向右方進(jìn)行，其條件是： （1）羰基的活性 （2）離去基團(tuán)的活性 W - Nu - （3）改變影響平衡移 動(dòng)的其它因素。,,,,二 羧酸及其衍生物的轉(zhuǎn)換關(guān)系概貌,腈,,,,芳烴,氧化,酸酐,羧酸,酰鹵,,酸酐,酯,酯,酰胺,,,,H2O,羧酸,RX,,NaCN,+,,RMgX,+,CO2,,,,,,三 酰鹵的制備,實(shí) 例,說明： （i） 反應(yīng)原料是羧酸，反應(yīng)試劑是SOCl

6、2、PCl3、PCl5。 （ii） 反應(yīng)需在無水條件下進(jìn)行。 （iii） 產(chǎn)物酰鹵通常都通過蒸餾方法提純，所以試劑、 副產(chǎn)物與產(chǎn)物的沸點(diǎn)要有較大的差別。 （iv） 反應(yīng)機(jī)制與醇的鹵代類似。,,SOCl2 (bp 77oC),,,PCl3 (bp 74.2oC),(160oC升華),PCl5,+ SO2 + HCl,+ H3PO3,+ POCl3,(bp 197oC),(bp 80oC),(bp 196oC),(bp 107oC),(200oC分解),,,,,,親核取代,各類鹵化反應(yīng)的歸納總結(jié),,,,,,,,,,,,,鹵化反應(yīng)的類別,鹵化試劑,反應(yīng)條件及催化劑,反應(yīng)機(jī)理,烷烴的鹵化,X2,

7、光照,自由基取代,芳烴的鹵化,X2,路易斯酸 FeX3,親電取代（加成消除）,烯丙位苯甲位的鹵代,NBS *1,或X2+光照,自由基取代,醇的鹵化,SOCl2 PCl5 PCl3 PBr3 HX (HIHBrHCl),X-,醛、酮、酸的-H鹵化,X2,PX3,烯醇化 加成,羧酸羥基的鹵化,鹵代烴中鹵素的交換,*3 醇能用HX取代， 羧酸不行,SOCl2 PCl5 PCl3 *2,親核取代,漢斯狄克法 、克利斯脫法、珀脫法 、柯齊反應(yīng),烯烴、炔烴的加成,X2， HX， HOX,親電加成,自由基反應(yīng),羧酸的脫羧鹵化,,,,,,四 酸酐的制備,1. 混合酸酐法（酰鹵和羧酸鹽的反應(yīng)）,2. 羧酸的脫水

8、（甲酸除外）--制備單純的羧酸,,,,4. 乙酸酐的特殊制法,,,,,700-800oC,700-740oC,AlPO4,乙烯酮,互變異構(gòu),3. 芳烴的氧化,,V2O5,400oC,,,,+ 3 O2（空氣）,五 羧酸的制備,1. 氧化法 2. 金屬有機(jī)化合物與二氧化碳的反應(yīng) 3. 羧酸衍生物的水解反應(yīng),,,,HCl,NH3,NH3,,,室溫,加熱,長時(shí)間回流,請同學(xué)考慮： 反應(yīng)是否需要催化劑？需要什么催化劑？為什么？,（1） 水解反應(yīng)的一般情況,,,,,,,,,3. 羧酸衍生物的水解反應(yīng),,*1.,HNO2,-H+,CH3COOH,,H2SO4，H2O,35oC,,亞硝酸在酰胺制酸中的作用,

9、,,,（2） 酯的水解反應(yīng),*1. 堿性水解（又稱皂化反應(yīng)）,同位素跟蹤結(jié)果表明： 堿性水解時(shí)，發(fā)生酰氧鍵斷裂。,,,,四面體中間體 是負(fù)離子,反應(yīng)機(jī)理,慢,快,,,,堿性水解的討論,1. 堿性水解速率與 -OH成正比。 2. 羰基活性越大，-C空阻越小，酯基空阻越小， 反應(yīng)速率越快。,CH3COOCMe3 Me3CCOOEt CH3COOEt ClCH2COOEt V相對 0.002 0.01 1 296,3. 形成的四面體中間體能量越低，反應(yīng)速度越快。 （能分散負(fù)電荷的取代基對反應(yīng)是有利的） 4. 酯的堿性水解是不可逆的。 5

10、. 堿的用量要超過催化量。,,,,*2. 酸性水解,同位素跟蹤結(jié)果表明：酸性水解時(shí)，也發(fā)生酰氧鍵斷裂。,反應(yīng)機(jī)理,四面體中間體是正離子,,,,,1. 酸在反應(yīng)中的作用有二： 活化羧基 使OH、OR形成 鹽而更易離去。,2 在酯 （RCOOR）中，R有吸電子基團(tuán)雖能活化 羧羰基，但會(huì)使關(guān)鍵中間體正離子能量升高，R 為給電子基團(tuán)亦有兩種相反的作用，故表現(xiàn)不出 明顯的影響。,酸性水解的討論,,,,3. 酯的酸性水解和酯化反應(yīng)互為逆反應(yīng)，平衡的 移動(dòng)取決于反應(yīng)的條件。體系中有大量水存在， 發(fā)生酯的水解。若有大量醇存在，并采取去水 措施，則有利于酯化反應(yīng)。,,,,4. 在RCOOR1中， R

11、對速率的影響是： 一級 二級 三級 R1對速率的影響是： 三級 一級 二級,CH3COOR1在鹽酸中，于25OC時(shí)水解的相對速率v的 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： R1： CH3 C2H5 CH(CH3)2 C(CH3)3 v： 1 0.97 0.53 1.15(機(jī)理不同),,,,*3 酯的酸性水解和堿性水解的異同點(diǎn),不 同 點(diǎn) 1 催化劑用量不同。堿大于1 mol，酸只需要催化量。 2 堿催化反應(yīng)是不可逆的，酸催化反應(yīng)是可逆的。 3 吸電子取代劑對堿性催化有利。對酸性催化沒有明顯的影響。 4 堿性催化：1oROH 2oROH 3oROH 酸性催化：3oROH 1oROH

12、 2oROH,相同點(diǎn) 1 都是經(jīng)過加成消除機(jī)理進(jìn)行的，增大空阻，對反應(yīng)不利。 2 都發(fā)生酰氧鍵斷裂,3oROH的水解只能用新的機(jī)理來解釋。,,,,*4 3o醇酯的酸性水解歷程,通過同位素跟蹤可以證明上述反應(yīng)機(jī)制,反應(yīng)式,反 應(yīng) 機(jī) 理,,,關(guān)鍵中間體,,,,A 制備羧酸和醇 B 測定酯的結(jié)構(gòu),*5 酯水解的應(yīng)用,,,,六 酯的制備,1. 酯化反應(yīng) 2. 羧酸鹽+鹵代烷 3. 羧酸+重氮甲烷,參見羧酸一章,4. 羧酸對烯、炔的加成： （1） 酸催化 （2） 親電加成反應(yīng)機(jī)制 （3） 可以制備各種醇的酯 5. 羧酸衍生物的醇解反應(yīng),,,,,eg3., -丁內(nèi)酯（主要產(chǎn)物）,-丙內(nèi)酯（次

13、要產(chǎn)物）,eg2.,CH3COOH + HCCH,CH3COOCH=CH2,,H+, HgSO4,75-80oC,（醋酸乙烯酯，維尼綸的單體）,eg1.,CH2(COOH)2 + 2(CH3)2C=CH2,CH2(COOCMe3)2,,濃H2SO4,室溫,58 % -60%,4. 羧酸對烯、炔的加成,,,,5. 羧酸衍生物的醇解反應(yīng),,酯交換,酸催化為主,酸催化,肖特-鮑曼條件,吡啶、三乙胺、N , N-二甲苯胺等弱有機(jī)堿反應(yīng)條件稱為肖特-鮑曼條件,,,,,,,,,,,催化劑,催化劑,催化劑,催化劑,催化劑,,,,,,,酯交換的討論： （1）酯交換用酸（HCl, H2SO4, 對甲苯磺酸）

14、 和堿（RONa）等催化均可。 （2）3oROH的酯交換比較困難（因空阻太大）。 （3）常應(yīng)用于一個(gè)低沸點(diǎn)醇的酯轉(zhuǎn)化為高沸 點(diǎn)醇的酯，反應(yīng)過程中將低沸點(diǎn)醇不斷蒸 出，可移動(dòng)平 衡。,*RCN醇解的反應(yīng)機(jī)制,,,,H+,亞胺酯的鹽，無水條件下能得到。,,,反 應(yīng) 實(shí) 例,實(shí)例一：,CHCH + CH3COOH,,H+,CH3COOCH=CH2,,聚合,,,CH3OH,CH3O-,CH2O,維尼綸,實(shí)例三：,實(shí)例二：,將乙醇不斷蒸出。,+ CH3CH2CH2OH,CH3CH2CH2O-,,CH3CH(OH)CH2CH2COOCH2CH2CH3,,,,實(shí)例五：,ClCH2COONa,ClC

15、H2COOH,,,NCCH2COONa,C2H5OOCCH2COOC2H5,,Na2CO3,H2O低溫,NaCN,,C2H5OH,H2SO4,ClCH2COOH,H2SO4,,C2H5OH,ClCH2COOC2H5,,NaCN,NCCH2COOC2H5,丙二酸二乙酯,氰乙酸乙酯,實(shí)例四:,實(shí)例六：,,CH3O-,,,,,,七 酰胺的酸堿性和制備,1. 酰胺的酸堿性,CH3CH3 CH2=CH2 NH3 CHCH C2H5OH H2O pKa 50 40 34-35 25 16 15.7,pka 10 9.62 8.3,15.1,,,,中性,弱酸

16、性,堿性,,,,,,Br2,KOH,+ H2O,HBr +,丁二酰亞胺,N-溴代丁二酰亞胺,丁二酰亞胺的鉀鹽,酸堿反應(yīng),取代反應(yīng),,,,(1) 羧酸銨鹽的失水 (2) 腈的水解,羧酸,,NH3,銨鹽,,酰胺,100o200oC -H2O,H2O 40o50oC,-H2O,,腈,,,,H2O,,2. 酰胺的制備,,,,利用OOH具有強(qiáng)親核性,eg 3.,,CH3COOH + NH3,CH3COO-NH4+,+ H2O,,35% HCl,40o50oC,eg 1.,eg 2.,+ H2O2,,6N NaOH, C2H5OH,40o50oC, 4小時(shí),+ O2,100oC,,,,3. 羧酸衍生物的氨

17、（胺）解（堿催化）,(1) 反應(yīng)只能堿催化，不能酸催化。 (2) 不溶于水的酰鹵可用NaOH水溶液催化，溶于水 的酰鹵須用有機(jī)堿催化。 (3) 3o胺不能發(fā)生?；磻?yīng)。,,,,(4) 酰胺交換注意平衡移動(dòng),請寫出酸酐氨解 的反應(yīng)機(jī)理。,(5) 酸酐氨解的應(yīng)用,,,,八 腈的制備,1 用鹵代烴和氫氰酸鹽制備(參見鹵代烴） 2 酰胺失水(參見酰胺的制備）,,,一 羧酸衍生物與有機(jī)金屬化合物的反應(yīng) 二 羧酸衍生物的還原反應(yīng) 三 酰鹵-氫的鹵化 四 烯酮的制備和反應(yīng) 五 瑞佛馬斯基反應(yīng) 六 酯的熱裂 七 酯縮合反應(yīng) 八 酯的?；磻?yīng) 九 酯的烷基化反應(yīng),,第四節(jié) 羧酸衍生物的其它

18、反應(yīng),,一 羧酸衍生物與有機(jī)金屬化合物的反應(yīng),,,eg 1:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,R1MgX,R1Li,R12CuLi,R2Cd,RCOOH,RCOOMg,RRC=O,RCOX,RR12C-OH,RRC=O,RRC=O,RRC=O,RRC=O,RRC=O,RR12C-OH,(RCO)2O*1,RCHO,1oROH,2oROH,3oROH,R2C=O,RCOOR”,RCN,RCONH2*2,,,同左,同左（慢）,同左（慢）,同左,同左（慢）,同左（慢）,2oROH,3oROH,同左,,,同左,,,羰基化合物與有機(jī)金屬化合物的反應(yīng)歸納,,,,91%,eg 3:,88%,eg 2:

19、,,,,,,,,二 羧酸衍生物的還原反應(yīng),1. 一般還原反應(yīng)的歸納：,還原試劑,反應(yīng)物,反應(yīng)條件,產(chǎn)物,（1）反應(yīng)式：,（2）各類化合物還原反應(yīng)的總結(jié),（3）幾點(diǎn)補(bǔ)充說明：,*1 關(guān)于酸酐還原的說明,,+ NaBH4,0-25oC,DMF, 1h,,,,*2 關(guān)于酰胺還原的說明,,,,,,,,,LiAlH4,LiAlH4,LiAlH4,LiAlH4,LiAlH4,LiAlH4,H2O,H2O,RCH=NH,RCH=NR,RCH=NR2,+,RCH2NH2,RCH2NHR,RCH2NR2,,,,,,,H2O,H2O,H2O,RCH=O,RCH=O,RCH=O,(好控制）,(不好控制）,(不好控制

20、）,加成-消除,加成,加成-消除,,,,2. 特 殊 還 原 法,（1）酯的單分子還原：鮑維特--勃朗克還原,*1 定義：用金屬鈉和無水乙醇將酯還原成一級醇的反應(yīng)稱為鮑維特--勃朗克還原。,RCOOR1,RCH2OH + R1OH,,Na-無水乙醇,,,,*2 酯單分子還原的反應(yīng)機(jī)理,,,,,（2）酯的雙分子還原：酮醇反應(yīng)（偶姻反應(yīng)）,,,Na,惰性溶劑,H2O,*1 定義：在惰性溶劑中，用金屬鈉將脂肪酸酯還原成-羥基酮的反應(yīng)稱為酮醇反應(yīng)。,,,,+ 2Na,,,,,,2Na,-2RO-,,H2O,偶聯(lián),偶合,互變異構(gòu),,*2 酯雙分子還原的反應(yīng)機(jī)理,,,,*3.酯雙分子還原反應(yīng)的應(yīng)用,A 制

21、備-羥基酮 B 制備-羥基環(huán)酮,C 制備索烴,,,,,,三 酰鹵-氫的鹵化,請完成下列轉(zhuǎn)換,反應(yīng)機(jī)理：（將赫爾-烏爾哈-澤林斯基反應(yīng)頭尾除去）,,,,,,,KMnO4,(CH3CO)2O,,C2H5OH,SOCl2,C2H5OH,Br2,,,,,四 烯酮的制備和反應(yīng),最簡單的烯酮是乙烯酮。,CH2=C=O (乙)烯酮 CH3CH=C=O 甲基(乙)烯酮,2 烯酮的制備方法：,（1） -溴代酰溴脫溴,,RCH=C=O + ZnBr2,Zn,,,,1 定義 羧酸分子內(nèi)失水后的生成物稱為烯酮。,,（3） 甲基酮脫甲烷,（2） 羧酸的脫水,CH3COOH,,,,AlPO4, 700oC,CH2

22、=C=O,RCH2COOH,AlPO4, 700oC,-H2O,-H2O,RCH2=C=O,700-800oC,700-800oC,CH2=C=O,-CH4,-CH4,,RCH2=C=O,,,,,,3. 烯酮的反應(yīng),(2) 發(fā)生羰基的一般反應(yīng)。 （兩個(gè)鍵成正交，互不共軛，可各自進(jìn)行反應(yīng)）,CH2=C=O +,H-OH H-X HOOCR,,,,CH3COOH,CH3COX,互變異構(gòu),互變異構(gòu),互變異構(gòu),(1) 形成亞甲基卡賓的反應(yīng),,h,:CH2 + CO,,,,氫加在氧上，其余部分加在碳上。,,,,,CH3COOR,CH3CONH2,互變異構(gòu),互變異構(gòu),互變異構(gòu),H2O,H-OR H-NH

23、2 RMgBr,CH2=C=O +,,,,這也是乙烯酮的儲存方式。,（3） 烯酮和甲醛的反應(yīng)和乙烯酮的二聚,*1 乙烯酮與甲醛反應(yīng)形成-丙內(nèi)酯,*2 乙烯酮二聚形成取代的-丙內(nèi)酯,,ZnCl2,或AlCl3,,,,,*3 -丙內(nèi)酯的開環(huán)反應(yīng),在中性或弱酸性條件下，通過烷氧鍵斷裂開環(huán)（發(fā)生SN2反應(yīng)），烷氧鍵斷裂開環(huán)得到-取代羧酸。,CH3OH,+,,,,,NaCl,HCl,NaSH,NH3,H2O,H2O,CH3OH,CH3CN,ClCH2CH2COOH (91%),HSCH2CH2COOH (81%),H2NCH2CH2COOH,CH3OCH2CH2COOH (73%),,,,在堿性或強(qiáng)酸性

24、條件下，通過酰氧鍵斷裂開環(huán)（加成消除機(jī)制），生成-取代羧酸衍生物。,H+,,,,,,五 瑞佛馬斯基反應(yīng),醛或酮、-溴(鹵)代酸酯、鋅在惰性溶劑中互相作用，得到-羥基酸酯的反應(yīng)稱為瑞佛馬斯基反應(yīng)。,,Zn,,,1 定義：,,說 明 1 反應(yīng)需在惰性溶劑中進(jìn)行； 2 不能用BrMgCH2CO2Et代替BrZnCH2CO2Et； 3 -溴代酸酯的-碳上的取代基空阻太大時(shí)， 反應(yīng)不能進(jìn)行。 4 該反應(yīng)定向性好。,,,,2 反應(yīng)機(jī)理,,,,H2O,+,,,,,,反應(yīng)主要用來制備： 1. -羥基酸酯, 2. -羥基酸 , 3. , -不飽和酸酯 4. ,-不飽和酸以及由它們衍生的化合物。,,

25、,3 反應(yīng)的應(yīng)用,,應(yīng)用不超過4個(gè)碳的醇合成,實(shí) 例,,,,,,,,,,,六 酯的熱解（裂）,酯在400500的高溫進(jìn)行熱裂，產(chǎn)生烯和 相應(yīng)羧酸的反應(yīng) 稱為酯的熱解。,CH3COO-CH2CH2-H,CH3COOH + CH2=CH2,,400-500oC,,,,（1）定義：,1 酯的熱解,,,,*1 消除反應(yīng)是通過一個(gè)六中心過渡態(tài)完成的。,,,CH3COOH +,六中心過渡態(tài),*2 反應(yīng)機(jī)理說明：消除時(shí)，與-C相連的酰氧鍵和與-C相連的H處在同一平面上，發(fā)生順式消除。,,,,（2） 反應(yīng)機(jī)理：,,eg 1.,,,順式消除,順式消除,500oC,500oC,,主要 產(chǎn)物,全重疊式,部分重疊式,

26、*3 部分重疊式構(gòu)象比全重疊式構(gòu)象穩(wěn)定，因此以部分重疊 式構(gòu)象進(jìn)行順式消除而得到的反型產(chǎn)物占多數(shù)。,,,,CH2=CHCH2CH2CH3 + CH3CH=CHCH2CH3,eg 2.,,500oC,*4 當(dāng)-c兩側(cè)都有-H時(shí)，以空阻小，酸性大的-H被消除為主要產(chǎn)物.,,主要產(chǎn)物,,,,以 為起始原料，制備 和,eg 3.,,,,,CH3COCl,,,,-H+,500oC,H+,重排,+ CH3COOH,環(huán)外雙鍵,環(huán)內(nèi)雙鍵,,,,,eg 4. 以CH3CH2CH2CH2OH為原料合成CH3CH2CH=CH2,,CH3CH2CH2CH2OH,CH3CH=CHCH3,CH3CH2

27、CH=CH2,,,,HOAc,CH3COOCH2CH2CH2CH3,500oC, 100%,末端烯烴,,H+,,,,,合成：,,,,,,,,NaOC2H5,PhCH2Cl,NaOC2H5,H+,H+,,NaOC2H5,,CH3I,,,eg 5.,,,（1） 碳酸及其衍生物； （2） 原（某）酸及其衍生物簡解； （3） 黃原酸酯及其衍生物。,2 碳酸，原(某)酸和黃原酸及其衍生物,,,,保留一個(gè)羥基的碳酸衍生物均不穩(wěn)定，易分解。,,,,CO2 + HCl,CO2 + EtOH,CO2 + NH3,碳酸,,（1） 碳酸及其衍生物,,,,,,,,,,,,,,,-HCl,ROH,,NH3,ROH,RN

28、H2,RN=C=O,RNH2,(C2H5)3N,C6H5SO2Cl,RN=C=NR,NH3,-HCl,O=C=NH,HO-CN,NH3,碳二亞胺,光氣,氰酸,異氰酸,異氰酸酯,CCl4 + 2SO3,,碳酸衍生物的制備及介紹,,,,二個(gè)羥基均被取代的碳酸衍生物十分有用。,（2）原（某）酸及其衍生物簡解,碳酸 原碳酸 甲酸 原甲酸 原(某)酸 原(某)酸 三酰氯 三甲酯,,原甲酸 三乙酯的制備和應(yīng)用,HCOOC2H5 + 2C2H5OH,HCCl3 + 3C2H5ONa,,,,,,H3O+,R2C(OC2H5)2 +

29、HCOOC2H5,RCH2CH(OC2H5)2 +C2H5OMgX,RCH2MgX,,R2C=O,縮醛,縮酮,,,,（3）黃原酸酯及其衍生物,黃原酸 烷基黃原酸鹽 烷基黃原酸甲酯,*2黃原酸酯的制備,ROH + CS2 + NaOH,,,CH3I,,,,,*1黃原酸酯及其衍生物,,*3 黃原酸酯的熱裂,,170oC,,,CH3SH + O=C=S,順式消除,,+,,,,*4 實(shí) 例,,,,堿,1. 克萊森縮合反應(yīng),（1）定義：具有-活潑氫的酯，在堿的作用下,兩分子酯相互作用，生成-羰基酯,同時(shí)失去一分子醇的反應(yīng)。,七 酯縮合反應(yīng),,,,,,（2）反應(yīng)機(jī)理,,,,（3）在強(qiáng)堿作用下的酯縮

30、合反應(yīng),只有一個(gè)-H，必須用強(qiáng)堿作催化劑，才能使反應(yīng)進(jìn)行。,,,,在強(qiáng)堿作用下酯縮合的反應(yīng)機(jī)制,,,,,2. 混合酯縮合,（1）甲酸酯,醛基,,,,,,,,,,RO-,NaH,0-25oC,H2O,NaBH4,C2H5OH 25oC,,*1. 甲酸酯中含有醛基、催化劑堿性不能太強(qiáng)，產(chǎn)率不高. *2. 是在分子中引入甲?；暮梅椒? *3. 如果用一個(gè)環(huán)酯和甲酸酯縮合，不能用RO-做催化劑， 否則會(huì)發(fā)生酯 交換而開環(huán).,討 論,,,,*1. 一個(gè)酯羰基的誘導(dǎo)效應(yīng)，增加了另一個(gè)酯羰基的活性， 反應(yīng)順利，產(chǎn)率好。 *2. 羰基活性好，所以催化劑的堿性不用太強(qiáng)。 *3. 在合成上用來制備 丙

31、二酸酯或-取代的丙二酸酯。 -羰基酸。,（2）草酸酯,丙二酸酯,-羰基酸,,,,*1. 羰基活性差，選用強(qiáng)一些堿作催化劑。 *2. 在合成上用來制備丙二酸酯或-取代的丙二酸酯。,(3) 碳酸酯,,,,*1. 羰基活性差，選用強(qiáng)堿作催化劑。 *2. 在合成上，主要用于在-C上引入苯甲?；?。,(4) 苯甲酸酯,,,,（5）實(shí) 例 剖 析,eg 1. 選用合適原料制備,eg 2. 選用合適的原料制備,合成二：,HCOOEt + C6H5CH2COOEt,,EtONa,70%,,合成一：,EtOOC-COOEt + C6H5CH2COOEt,,,EtONa,-CO,175oC,+

32、C6H5CH2COOEt,,EtONa,,,,,,,,,合成：,eg 3. 選用合適的原料合成,逆合成分析,,,,,,,-CO2,,EtO-,H+,H+,OH-,,,,,,eg 4. 選用合適的原料合成,逆合成剖析：,具體合成：,,,,,,,3 酮 酯 縮 合,從理論上分析，有可能生成四種化合物。,,,,,,,,,,,,,NaH,EtO-,EtO-,NaH,H2O,H2O,H2O,H2O,-CO,,,,,,,,,酮酯縮合,實(shí) 例,實(shí)例 1. 選用合適的原料合成,酯縮合,C6H5COOC2H5 + CH3COOC2H5,,,,,,,1NaH,1NaH,2H+,2H+,-CO,NaH,,,,,,

33、,,,實(shí)例 2,,NaH/Et2O,40-55oC,酸性大，空阻小對動(dòng)力學(xué)有利。,穩(wěn)定性好，對熱力學(xué)有利。,,,51%,9%,,,,4 狄 克 曼 酯 縮 合 反 應(yīng),二元酸酯若分子中的酯基被四個(gè)以上的碳原子隔開時(shí)，就發(fā)生分子中的酯縮合反應(yīng)，形成五員環(huán)或更大環(huán)的酯，這種環(huán)化酯縮合反應(yīng)稱為狄克曼酯縮合。,實(shí)例 1,,,,,,實(shí)例 2,實(shí)例 3,,,,實(shí)例 4,實(shí)例 5,發(fā)生分子內(nèi)酮酯縮合時(shí), 總是傾向于形成五元環(huán)、六元環(huán)。,,,,八 酯的?；磻?yīng),反應(yīng)在無質(zhì)子溶劑中進(jìn)行。,一元酸酯在強(qiáng)堿作用下，可與酰氯或酸酐進(jìn)行反應(yīng)，而在-C上引入?；?，這稱為酯的酰基化反應(yīng)。,,,,,,,一元酸酯在強(qiáng)堿作用下

34、，與鹵代烷發(fā)生反應(yīng)， 在-C上引入烷基，這稱為烷基化反應(yīng)。,九 酯的烷基化反應(yīng),,反應(yīng)在無質(zhì)子溶劑中進(jìn)行。,,,,第五節(jié) 與酯縮合、酯的烷基化、?；囝愃频姆磻?yīng),一 酮的類似反應(yīng)總述 二 酮的烴基化反應(yīng) 三 酮的?；磻?yīng) 四 酮經(jīng)烯胺烷基化、?；?五 醛的烴基化反應(yīng),,,一 酮的類似反應(yīng)總述,,,,,,,,RX,,B:,,RCOOC2H5,親核加成,親核取代,醇醛縮合,酮的烷基化反應(yīng),酮的酰基化反應(yīng),,,,二 酮的烴基化反應(yīng),eg 2,1. 只有一種-H的酮的烴基化反應(yīng),*1. 為了在反應(yīng)中抑制aldol反應(yīng)，使用足夠強(qiáng)的堿（如NaNH2、 Ph3CNa、NaH）將反應(yīng)物迅速地全部變?yōu)?/p>

35、碳負(fù)離子 *2. 反應(yīng)要在非質(zhì)子溶劑中進(jìn)行。 *3. 烷基化反應(yīng)主要在碳端發(fā)生（C親核性強(qiáng)，軟-軟）,eg 1,,,,2. 有兩種-H的不對稱酮的烴基化反應(yīng),(1) 用LDA處理，得動(dòng)力學(xué)控制產(chǎn)物,,,,(2) 用三甲基氯硅烷和鋰鹽處理，得熱力學(xué)控制產(chǎn)物,ROH + Me3SiCl,ROSiMe3,ROH + Me3SiOH,,-HCl,Et3N,,25oC,H3O+,,DMF 回流,Et3N Me3SiCl,78%,22%,,,,,蒸餾分離,CH3Li,-Me4Si,RX,,,,,三 酮的酰基化反應(yīng),1. 酮酯縮合是可逆的，酮與酰鹵、酸酐的反應(yīng)是不可逆的。 2. 酸酐、酰鹵和空阻大的酯要用

36、強(qiáng)堿催化，在非質(zhì)子溶劑 中進(jìn)行反應(yīng)。 3. 烯醇負(fù)離子是兩位負(fù)離子，要使?；磻?yīng)在碳端發(fā)生， 烯醇負(fù)離子必須過量。 4. 對于不對稱酮，有熱力學(xué)控制與動(dòng)力學(xué)控制兩種?；? 產(chǎn)物，通常，空阻大的堿、強(qiáng)堿、低溫、非質(zhì)子溶劑有 利于動(dòng)力學(xué)產(chǎn)物產(chǎn)生。,,,,四 酮經(jīng)烯胺烷基化、酰基化,含有下邊結(jié)構(gòu)的化合物稱為烯胺，N上有氫的 烯胺是不穩(wěn)定的， N上沒氫的烯胺是穩(wěn)定的。,,,,1 烯胺結(jié)構(gòu)：,,（1）不對稱酮形成烯胺時(shí)，雙鍵總是在取代基較少的地方形成。,（2）能形成共軛體系時(shí)，雙鍵在共軛處形成。,五原子重疊，空阻大。,,,,穩(wěn)定的烯胺是含-H的酮與二級胺在酸催化下反應(yīng)來制備的。,2 烯胺制備：

37、,,3. 烯胺的反應(yīng),烯胺具有雙位反應(yīng)性能,,（1 ） 烯胺的烴基化反應(yīng),,,,互變異構(gòu),使用活潑鹵代烷如碘甲烷、烯丙型鹵化物、苯甲型鹵代物等主要發(fā)生碳烴基化產(chǎn)物。,烴基化反應(yīng)既可以在氮上發(fā)生也可以在碳上發(fā)生。,,,,?；磻?yīng)一般在碳上發(fā)生,（2）烯胺的?；磻?yīng),,,,,溶劑不同，產(chǎn)物不同，在非質(zhì)子溶劑中得一取代產(chǎn)物，在質(zhì)子溶劑中得二取代產(chǎn)物。,（3）與,-不飽和酸、酯、腈等發(fā)生反應(yīng),C2H5OH,+,,H+,,,,,,,CH2=CH-COOCH3,H3O+,2CH2=CH-COOCH3,H3O+,二氧六環(huán),,,,,（4）烯胺在合成中的應(yīng)用實(shí)例,*1. 制備長鏈脂肪酸,,,,,,*2. 制

38、備長鏈的二元羧酸,,,,五 醛的烴基化反應(yīng),但如能在反應(yīng)前將醛基予以保護(hù)，則烷基化反應(yīng)還是可以發(fā)生的。,醛在堿性條件下，易發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)，所以很難使它通過負(fù)碳離子直接發(fā)生烷基化、?；磻?yīng)。,RR”CHCH=NR,RCH2CHO,RCH2CH=NR,RCHCH=NR,RR”CHCHO,,,,,H+,RNH2,C2H5MgX,or LDA,R”X,,,,第六節(jié) -二羰基化合物的特性及應(yīng)用,一 -二羰基化合物的酸性及判別 二 -二羰基化合物的烷基化、?；?三 -二羰基化合物的酮式分解和酸式分解 四 -二羰基化合物在合成中的應(yīng)用實(shí)例,,,,一 -二羰基化合物的酸性及判別,化合物 pKa

39、 烯醇式含量 CH3COCH3 20 1.510-4(痕量) H2O 16 ROH 15 EtO2CCH2CO2Et 13.3 7.710-3 NCCH2CO2Et 9 2.510-1 CH3COCH2CO2Et 10.3 7.3(純液態(tài))，氣態(tài)46.1%, 水0.4% CH3COCH2COCH3 9 76.5 C6H5COCH2COCH3 99 100,*表中的烯醇式含量均在純凈液態(tài)（無溶劑）下測定。,,,,,,,,,,,,碳負(fù)離子可

40、以寫出三個(gè)共振式,(1) (2) (3),,,酮式（92.5%） 41oC/2.66bar mp -39oC,烯醇式（7.5%） 32oC/2.66bar,,,在極強(qiáng)堿的作用下，可以形成很不穩(wěn)定的雙負(fù)離子,,,,二 -二羰基化合物的烷基化、酰基化,1 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、 -?；? 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、 -?；? -二酮的-烷基化、-?；?,,,1 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、 -酰基化,,,,,,CH3COOC2H5,C2H5ONa,-C2H5OH,,Na+,,CH3I,NaH,-H2,,Na+,,,,CH3COCl,,,,,,,,-二羰基化合物的Na鹽在

41、非質(zhì)子溶劑中不溶，為了改善鹽的溶解性能，用可溶性的鎂鹽代替不溶性的鈉鹽。,方法一：,方法二：,C2H5OH + Mg + CH2(COOC2H5)2,C2H5OMg + -CH(COOC2H5)2,,,CCl4,C2H5COCl,,,,,,2 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、-酰基化,or 用RLi，惰性溶劑,,NH3(液),NaNH2,Na+,,NaNH2,NH3(液),,,,1mol RX,1mol RX,,,,,,,1mol RCOX,1mol,1mol RCOOEt,1mol RCOX,,,,,,NH4Cl or H2O,,,,,3 -二酮的-烷基化、-酰基化,*烷基化用NaNH2-NH3(l

42、)，?；肦Li-惰性溶劑 其它的-二羰基化合物(如-二酮)也能發(fā)生同樣的反應(yīng)。 例如:,,,,H3O+,2 NaNH2,NH3(l),n-C4H9Br,,,,,對于不對稱的-二酮，有兩個(gè)位，反應(yīng)總是在質(zhì)子酸性較大的r位發(fā)生。例如：,,,,,2 NaNH2,NH3(l),NH4Cl,RX,,,,三 -二羰基化合物的酮式分解和酸式分解,1 乙酰乙酸乙酯的酯縮合逆反應(yīng) 2 乙酰乙酸乙酯的酮式分解 3 乙酰乙酸乙酯的酸式分解,,,,1 乙酰乙酸乙酯的酯縮合逆反應(yīng),+,,,,C2H5O-,,,,2 乙酰乙酸乙酯的酮式分解,乙酰乙酸乙酯的,,,H+,-CO2,,-OH（?。?,,,,3 乙酰乙酸乙酯

43、的酸式分解,,,H2O,H2O,C2H5OH,-OH（濃）,,,,,四 -二羰基化合物在合成中的應(yīng)用實(shí)例,eg 1: 以乙酸乙酯為原料合成4-苯基-2-丁酮,CH3COOC2H5,,RONa (1mol),,,,C6H5CH2Cl,1 稀OH -,2 H+,-CO2,,,,,,,eg 2: 選用不超過4個(gè)碳的合適原料制備,2 CH3COOC2H5,,C2H5ONa,,C2H5ONa,,,,,,Br(CH2)4Br,分子內(nèi)的親核取代,稀-OH,H+,,-CO2,,,,,,eg 3: 乙酰乙酸乙酯與BrCH2CH2CH2Br在醇鈉作用下反應(yīng)， 主要得到 而不是 。請解釋原因。,

44、,吡喃衍生物（主要產(chǎn)物）,有張力,無張力,慢,主要,稀,,,,,eg 4: 制備,,,,,,,H+,NaOEt,EtOH,NaOEt,EtOH,CH3I,CH3CH2CH2Br,OH-（濃）,+ CH3COOH,,,酸式分解,,,,,,eg 5: 選用合適的原料制備下列結(jié)構(gòu)的化合物。,,,,,,,,eg 6: 如何實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)換,,,,,,,,,,(CH3)3SiCl,蒸餾分離,1mol n-C4H9Br,CH3Li,n-C4H9Br,,C2H5ONa,HCOOC2H5,(2mol) KNH2,NH3(l),OH-,,引入醛基的目的是幫助定向。,, -烷基化,,,,eg 7: 如何實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)換,

45、合成一：,合成二：,+,對甲苯磺酸,,,,,H3O+,LDA,THF -70oC,,,,,,*1. 引入醛基的目的是為了使反應(yīng)能定向進(jìn)行。 *2. 若-二羰基化合物中的一個(gè)羰基是醛基，則在稀堿 存在下，也能發(fā)生酮式分解。,合成三：,,,,,,,,CO2 + H2,,C2H5ONa,HCOOC2H5,1mol KNH2,NH3(l),OH-,OH-,+ HCOOH,,-,,,ROH,,,ROH,,,,CH2(CO2Et)2,,2EtO-,EtOH,,BrCH2(CH2)nCH2Br,,,,,,,,,OH-,H+,-CO2,,SOCl2,CH2(CO2Et)2,2EtO-,eg 8：合成螺環(huán)化

46、合物,還原,,,,I2在 eg 9中的作用,2 CH2(CO2Et)2,,2 EtO-,BrCH2CH2CH2Br,CH(CO2Et)2,CH(CO2Et)2,,,,,2 EtO-,H+,I2,OH-,,Eg 9： 用簡單的有機(jī)原料合成,,,,,CH3CHO + 3CH2O,,2 CH2(COOEt)2 +,,,,,,,(螺環(huán)二元羧酸),(HOCH2)3C-CHO,,,,-CO2,EtO-,HO-,H+,,HO-,HO-,HBr,eg 10 用簡單的有機(jī)原料合成,濃,,,,Eg 11 用簡單的有機(jī)原料合成,CH2(CO2Et)2,,EtO-,,,,,,分子內(nèi)酯交換,EtO-,分子內(nèi)酯交換,,,,本章重點(diǎn),1 羧酸衍生物的命名、分類 2 羧酸衍生物的反應(yīng)：水解反應(yīng)、醇解、酸解、胺解 3 羧酸衍生物的其它反應(yīng)： 與金屬試劑的反應(yīng)、還原反應(yīng)、 4 過酸的反應(yīng),作業(yè) ：習(xí)題 1，2，3，4,