羧酸及其衍生物三稿藥學(xué)課件

第10章羧酸及其衍生物10.1羧酸的結(jié)構(gòu),命名,分類,物性p296羧基

－COOH136pm123pm醇的C—O

143pm2鄧健制作李柱來審校游離羧酸的p-π共軛羧酸根負(fù)離子的p-π共軛127pm127pm136pm123pm3人民衛(wèi)生電子音像出版社羧酸的IUPAC命名法與醛相似。簡單脂肪酸用α、β、γ表示取代基的位次；羧基作為C-15432 1

g ba3-甲基戊酸β-甲基戊酸432 1gba2-甲基-4-溴丁酸α-甲基-γ-溴丁酸5人民衛(wèi)生電子音像出版社2-甲基-3-丁烯酸3-硝基-4-氯苯甲酸鄰苯二甲酸(酞酸)反-1,4-環(huán)己烷二甲酸α-萘甲酸1-萘甲酸命名舉例：6鄧健制作李柱來審校二十

四烯酸己二酸5,8,11,14-(花生四烯酸)3-羧甲基>10C

的不飽和酸在碳數(shù)后加“碳”字！碳命名舉例：7人民衛(wèi)生電子音像出版社

CH3CH3-C-CO2HC2H5-CO2HCO2HClClCOOHCH2H—C—CO2HCH—OHCH2CO2H1.2.3.4.2,2-二甲基丁酸環(huán)丙基甲酸2,4-二氯苯甲酸12453-羧基-4-羥基己二酸命名下列化合物8鄧健制作李柱來審校一元酸系統(tǒng)命名(IUPAC)普通命名HCOOH甲酸蟻酸CH3COOH乙酸醋酸CH3CH2COOH丙酸初油酸CH3CH2CH2COOH丁酸酪酸CH3(CH2)16COOH十八酸硬脂酸

二元酸系統(tǒng)命名(IUPAC)普通命名HOOCCOOH乙二酸草酸HOOCCH2COOH丙二酸縮蘋果酸HOOC(CH2)2COOH丁二酸琥珀酸(Z)-HOOCCH=CHCOOH順丁烯二酸馬來酸(E)-HOOCCH=CHCOOH反丁烯二酸富馬酸10.2羧酸的化學(xué)性質(zhì)p341*3.α-H的反應(yīng)1.酸

性2.親核加成-消除13人民衛(wèi)生電子音像出版社

HCOOHC6H5-COOHCH3COOHpka

3.374.204.7310.2.1羧基中氫的反應(yīng)

10.2.1.1酸性p341Pka

2.98

4.08

4.57苯甲酸pka4.20取代基:-C時，酸性鄰>對>間取代基:+C時，酸性鄰>間>對+CH3COO-Na+HOAc120oC+N2SN2反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高（定量）貴、毒、易爆炸CH2N225oC1．酰鹵的生成p348mp.112℃bp.197℃bp.77℃21鄧健制作李柱來審校2．酸酐的生成p349

羧酸(除甲酸外)在脫水劑(如乙酰氯、乙酸酐、P2O5等)作用下或加熱，分子間失去一分子水生成酸酐(acidanhydride)。甲酸與脫水劑共熱，分解為一氧化碳和水：酐鍵22人民衛(wèi)生電子音像出版社馬來酸

馬來酸酐

5、6員環(huán)的環(huán)狀酸酐易通過加熱相應(yīng)二元羧酸得到23鄧健制作李柱來審校機理(1)加成--消除

p347-H2O-H+26鄧健制作李柱來審校(2)碳正離子機理p348(CH3)3C-OHH+(CH3)3COH2+-H2O-H++(CH3)3COH+H2O(2)形成酰胺和腈p350室溫-H2OP2O5RCN+H2O機理-H2O-H2ORCN尼龍66nHO2C(CH2)4COOH+nH2N(CH2)6NH2270oC1MPa+nH2O例1.通常的脫羧

（1）加熱（2）堿性（3）加熱和堿性A-CH2-COOHACH3+CO2A=COOH，CN，C=O，NO2，CX3，C6H5時，易失羧加熱,堿10.2.3脫羧反應(yīng)

p352*(1)環(huán)狀T.S機理機理-CO2互變異構(gòu)

RCH=CH-CH2COOHRCH2CH=CH2+CO2(2)羧酸負(fù)離子機理Cl3CCOOH-H+H2OCl3C-+CO2+H+Cl3CHpka=6.610.2.3脫羧反應(yīng)p353RCOOHRCOOXRCOOMRCOO?-CO2R?R?R-R能提供X?的試劑①X2②RX2.特殊條件下的脫羧特殊脫羧反應(yīng)KolbeHunsdieckerCristolKochi名稱反應(yīng)式2CH3COONaC2H6+CO2+NaOH+H22H2O電解RCH2COOHRCH2COOAgRCH2BrAgNO3KOHBr2CCl4RCH2COOHRCH2COOHgRCH2BrHgOBr2CCl4RCOOHRCOOPb(OAc)3Pb(OAc)4I2LiClC6H6RClHOOC(CH2)4COOHCH3OOC(CH2)4COOAgBr2CCl4CH3OOC(CH2)4Br例CH3OH,H+AgNO3KOH10.2.4羧酸與有機金屬化合物的反應(yīng)RCOOMgX+R’HRCOOLiH2OH2ORCOOHRCH2OHLiAlH4orB2H6H2O10.2.5羧酸的還原*反應(yīng)不能得到醛(1)用LiAlH4還原機理RCOOH+LiAlH4RCOOLi+H2+AlH3-LiOAlH2R-CH=OAlH3RCH2OAlH2RCH2OHH2O10.2.5羧酸的還原（2）用乙硼烷還原

RCOOH+BH3機理反應(yīng)活性-BH2(OH)RCHOBH3RCH2OBH2H2ORCH2OH-COOH>C=O>-CN>-COOR>-COClCH2=CH-CH2-COOHCH2=CH-CH2-CH2OHCH2=CH-CH2-COOHCH3CH2CH2CH2OHB2H6H2OH2OLiAlH410.2.6羧酸α-H的反應(yīng)p351

——Hell-Volhard-Zelinsky反應(yīng)RCH2COOH+Br2PBr3

RCHCOOHBr機理RCH2COOHPBr3+Br--HBrRCH2COOHKa1 5.9×10-2 1.6×10-3 6.8×10-5Ka2 4.0×10-5 1.4×10-6 2.3×10-610.3二元羧酸的性質(zhì)10.3.1酸性47人民衛(wèi)生電子音像出版社10.3.2

二元羧酸的熱分解

p354HOOC-CH2-COOHCH3COOH+CO2↑△HOOC-COOHHCOOH+CO2↑160～180℃OCH2-C=CH2COOHCH2COOH-CH2-C=O+H2O300℃

OCH2=CH2-COOHCH2-COOH△CH2CH2-CCH2-CO=+H2OOOCH2-CH2-COOHCH2-CH2-COOH-△CH2-CH2CH2-CH2C=O+CO2↑+H2O△CH2CH2CH2CH2CH2C=O+CO2↑+H2OCH2CH2COOHCH2CH2CH2COOH（1）氧化法10.4羧酸的制備p355RCN（2）羧酸衍生物的水解烯、炔、芳烴、醇、醛、酮（鹵仿反應(yīng)）的氧化（3）有機金屬化合物的反應(yīng)RXRMgXRCOOMgXRCOOHCO2H2OMg無水醚RLi+CO2RCOOLiRCOOH

RLi

H2OH2OLDA/THF-78oCCH3(CH2)3BrH2OCO2-78oCH2O

酰鹵

?；欲u素普通命名

-溴丁酰溴對氯甲酰苯甲酸IUPAC

2-溴丁酰溴4-氯甲酰苯甲酸10.5羧酸衍生物的命名

p368

酸酐

p369羧酸+酐普通命名醋酸酐乙丙酸酐丁二酸酐IUPAC乙酸酐乙丙酸酐丁二酸酐酯

p369羧酸名+烴基名+酯字內(nèi)酯:用“內(nèi)酯”代替酸字,并標(biāo)明羥基的位置普通命名

醋酸苯甲酯

-甲基--丁內(nèi)酯IUPAC

乙酸苯甲酯

2-甲基-4-丁內(nèi)酯

酰胺

p368羧酸名放在前,將相應(yīng)的酸字改為酰胺普通命名

異丁酰胺N,N-二甲基戊酰胺IUPAC

2-甲基丙酰胺N,N-二甲基戊酰胺(CH3)CHCNH2

CH3CH2CHCH2CN(CH3)2OO2-Methylpropanamide

dimethylpentanamideN,N-

腈

p369普通命名

-甲基戊腈-氰基丁酸己二腈IUPAC

3-甲基戊腈2-氰基丁酸己二腈10.6羧酸衍生物的反應(yīng)p373氧的堿性-H的活性羰基的活性離去基團W的離去能力減小羰基的活性減小-H的活性減小羧酸及其衍生物的轉(zhuǎn)換關(guān)系腈酸酐羧酸酰鹵酸酐酯酯酰胺H2O羧酸堿催化機理：10.6.1羰基的親核加成-消除(?；磻?yīng)）

p374

催化劑10.6

羧酸衍生物的反應(yīng)酸催化機理可逆反應(yīng)HClNH3NH3}}室溫加熱長時間回流（1）羧酸衍生物的水解反應(yīng)HNO2-H+CH3COOHH2SO4，H2O35oC酯的水解反應(yīng)p375

*1.堿性水解機理:BAc2p375慢快

CH3COOCMe3Me3CCOOEtCH3COOEtClCH2COOEtV相對

0.0020.011296*2.酸性水解:AAc2p377機理在RCOOR1中，R對速率的影響：一級>二級>三級R1對速率的影響：三級>一級>二級CH3COOR1在HCl中，25OC時水解

R1CH3C2H5CH(CH3)2C(CH3)3v10.970.531.15酯的酸性水解和堿性水解的異同點不同點:1.堿催化不可逆，酸催化可逆2.吸電基對堿催化有利。對酸催化沒有明顯的影響3.堿性催化：1oROH>2oROH>3oROH酸性催化：3oROH>1oROH>2oROH相同點:1.加成消除機理2.酰氧鍵斷裂3oROH的水解:新的機理*3.3o醇酯的酸性水解歷程---AAL1p377(2)羧酸衍生物的醇解p379}酸催化為主酸催化Cat:吡啶、三乙胺、N,N-二甲苯胺,等Cat.Cat.Cat.Cat.Cat.*RCN醇解p380H+亞胺酯的鹽例例1：CHCH+CH3COOHH+CH3COOCH=CH2聚合CH3OHCH3O-CH2O維尼綸例3：例2：將乙醇不斷蒸出。+CH3CH2CH2OHCH3CH2CH2O-CH3CH(OH)CH2CH2COOCH2CH2CH3(3)羧酸衍生物的氨（胺）解（堿催化）3o胺不能發(fā)生?；磻?yīng)10.6.2羧酸衍生物與有機金屬化合物的反應(yīng)p384R1MgXR1LiR12CuLiR2CdRCOOHRCOOMgRR’C=ORCOXRR12C-OHRR’C=ORR’C=ORR’C=ORR’C=ORR’C=ORR12C-OHRCHO1oROH2oROH3oROHR2C=ORCOOR”RCN同左同左（慢）同左（慢）同左同左（慢）同左（慢）2oROH3oROH同左同左羰基化合物與有機金屬化合物的反應(yīng)91%88%10.6.3羧酸衍生物的還原反應(yīng)

1.一般還原反應(yīng)(1)酸酐還原+NaBH40-25oCDMF,1h(2)酰胺還原LiAlH4LiAlH4LiAlH4LiAlH4LiAlH4LiAlH4H2OH2ORCH=NHRCH=NRRCH=NR2+RCH2NH2RCH2NHRRCH2NR2H2OH2OH2ORCH=ORCH=ORCH=O(好控制）(不好控制）(不好控制）(3)酰氯的還原---K.W.Rosenmund2.特殊還原法

（1）酯的單分子還原---Bouveault-BlancRCOOR1RCH2OH+R1OHNa-無水乙醇酯單分子還原機理（2）酯的雙分子還原：酮醇反應(yīng)（偶姻反應(yīng)）Na惰性溶劑H2O2Na2NaH2O

酯雙分子還原機理酯雙分子還原反應(yīng)的應(yīng)用

制備α-羥基酮

10.6.4酰胺的特殊反應(yīng)

(1)

酰胺的酸堿性

CH3CH3CH2=CH2NH3CHCHC2H5OHH2OpKa

~50~40~34-35~25~16~15.7pka

~109.628.3~15.1弱酸性Br2KOH+H2OHBr+羧酸NH3銨鹽酰胺100o~200oC-H2OH2O40o~50oC-H2O腈H2O(2)酰胺的脫水（3）Hoffmann重排p387機理異氰酸酯胺基甲酸酰基氮賓氮賓(Nitrene)例10.6.5酯的熱消除反應(yīng)CH3COO-CH2CH2-HCH3COOH+CH2=CH2400-500oC1.酯的熱消除CH3COOH+

機理500oC500oC(主)CH2=CHCH2CH2CH3+CH3CH=CHCH2CH3500oC(主)eg.CH3COCl-H+500oCH+重排+CH3COOH2.黃原酸酯的熱消除黃原酸烷基黃原酸鹽烷基黃原酸甲酯

制備ROH+CS2+NaOHCH3I黃原酸酯的熱消除(Chugaev)170oCCH3SH+O=C=S

+1.Claisen縮合反應(yīng)

10.6.6酯縮合反應(yīng)

機理2.混合酯縮合

（1）甲酸酯3.酮酯縮合egNaH/Et2O40-55oC51%9%4.Dieckmann酯縮合反應(yīng)5.Reformatsky反應(yīng)Zn機理H2O+用不超過4個碳的醇合成例10.7.1酰鹵的制備SOCl2PCl3PCl5+SO2+HCl+H3PO3+POCl310.7羧酸衍生物的制備10.7.2酸酐的制備(2)混合酸酐法(1)羧酸的脫水（甲酸除外）---制備單純的羧酸COOH(CH3CO)2OC)2OO+

CH3COOH（(4)乙酸酐的特殊制法700-800oC700-740oCAlPO4(3)芳烴的氧化V2O5400oC+3O2（空氣）10.7.3酯的制備1).酯化反應(yīng)2).羧酸鹽+鹵代烷3).羧酸+重氮甲烷4).羧酸對烯、炔的加成（1）酸催化（2）親電加成反應(yīng)機制5).羧酸衍生物的醇解CH3COOH+HCCHCH3COOCH=CH2H+,HgSO475-80oCCH2(COOH)2+

2(CH3)2C=CH2CH2(COOCMe3)2濃H2SO4室溫58%-60%4).羧酸對烯、炔的加成(1)羧酸銨鹽的失水(2)腈的水解羧酸NH3銨鹽酰胺100o~200oC-H2OH2O40o~50oC-H2O腈H2O

10.7.4酰胺的制備CH3COOH+NH3CH3COO-NH4+35%HCl40o~50oC100oC(2)氨（胺）解10.7.5腈的制備1)用鹵代烴和氫氰酸鹽制備2)酰胺失水CH3COOHAlPO4,700oCCH2=C=ORCH2COOHAlPO4,700oCRCH=C=O

制備10.7.6烯酮的制備和反應(yīng)

烯酮的反應(yīng)CH2=C=O

+H-OHH-XHOOCRCH3COOHCH3COXh:CH2+COCH3COORCH3CONH2H2OH-ORH-NH2RMgBrCH2=C=O+

儲存方式β-丙內(nèi)酯ZnCl2OrAlCl310.8取代酸

羧酸中烴基氫被取代后的產(chǎn)物取代羧酸羧酸衍生物129鄧健制作李柱來審校10.8.1鹵代酸的反應(yīng)CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOHεα1.-鹵代酸的反應(yīng)R-CH-COOHBrR-CH-COOHR-CH-COOHR-CH-COONaR-CH(COOH)2NaOHH2OH+NH3①

NaHCO3②

NaCNOHNH2CNH3O+H+2.β-鹵代酸的反應(yīng)CH3CH2CHBrCH2COOHCH3CH2CH=CHCOOHCH3CH2CH=CHCOONaNaOH-H2OH+10.8.2羥基酸命名：分類:

醇酸(α,β,γ,δ…);酚酸俗名:乳酸(Lacticacid)蘋果酸(Malicacid)IUPAC：2-羥基丙酸2-羥基丁二酸133人民衛(wèi)生電子音像出版社酒石酸(Tartaricacid)檸檬酸枸櫞酸(Citricacid)2,3-二羥基丁二酸3-羧基-3-羥基戊二酸俗名:IUPAC：水楊酸(salicylicacid)鄰-羥基苯甲酸沒食子酸(gallicacid)3,4,5-三羥基苯甲酸俗名:IUPAC：134鄧健制作李柱來審校羥基酸的化學(xué)性質(zhì)羥基：氧化,鹵代,脫水,成酯,等酚羥基：與FeCl3顯色,等羧基：酸性，成鹽，成酯,等相互影響:受熱脫水,易于氧化,等135鄧健制作李柱來審校1.醇酸的脫水反應(yīng)（1）α-醇酸的脫水：受熱后，兩個醇酸分子間的羥基和羧基交叉脫水，生成較穩(wěn)定的六元環(huán)交酯(lactide)。α-羥基丙酸丙交酯交酯多為結(jié)晶物質(zhì),在酸或堿存在下易水解成原來的醇酸。136鄧健制作李柱來審校（2）β-醇酸的脫水：生成α,β-不飽和羧酸。137人民衛(wèi)生電子音像出版社

（3）γ、δ-醇酸的脫水：在常溫下可自動脫水,生成穩(wěn)定的五元環(huán)內(nèi)酯(lactone)。游離的γ-醇酸很難存在,通常以γ-醇酸鹽的形式保存。(麻醉劑)138鄧健制作李柱來審校

δ-醇酸發(fā)生分子內(nèi)的脫水反應(yīng)，生成六元環(huán)δ-內(nèi)酯，但沒有五元環(huán)內(nèi)酯那樣容易生成。δ-戊內(nèi)酯易開環(huán),常溫即可水解,生成δ-戊醇酸。139人民衛(wèi)生電子音像出版社ω-羥基酸β-羥基酸γ-羥基酸δ-羥基酸(C>9)極稀溶液內(nèi)，形成大環(huán)內(nèi)酯α-羥基酸2．酚酸的脫羧反應(yīng)

o-或p-羥基苯甲酸的特性：加熱到熔點以上時發(fā)生脫羧141鄧健制作李柱來審校3.酮酸醛酸和酮酸乙醛酸α-丙酮酸β-丁酮酸142人民衛(wèi)生電子音像出版社酮酸的命名CH3COCH2CH2COOHγ-戊酮酸(4-戊酮酸)丁酮二酸(草酰乙酸)

α-酮戊二酸2-氧代戊二酸143鄧健制作李柱來審校

β-羥基丁酸、β-丁酮酸、丙酮------酮體