有機化學：取代羧酸

取代羧酸SubstitutedCarboxylicAcid第一節(jié)鹵代酸

本節(jié)只討論鹵素在碳鏈上的鹵代酸。鹵代酸我們并不陌生。例如：ClCH2COOH

是工業(yè)上常用的合成中間體。FCH2COONa

是一種威力極大的殺鼠劑等。

人們習慣于用希臘字母來表示鹵素在碳鏈上的位置。如：α,β-鹵代酸。鹵素在羧基另一端的，稱為ω-鹵代酸。2,3–

二溴丁酸α,β-二溴丁酸4–

溴丁酸ω-溴丁酸一.鹵代酸的合成1.

α

-鹵代酸的合成：

1).

Hell-Volhard-Zelinski反應(yīng)：反應(yīng)可能是通過酰鹵進行的2).

2.

β

-鹵代酸的合成：二.鹵代酸的反應(yīng)鹵代酸具有鹵代烴和羧酸的雙重反應(yīng)。由于鹵素的影響，鹵代酸的酸性比相應(yīng)的羧酸強。α-C

上鹵原子的累積使羧基更容易失去了；在羧基的影響下，鹵原子的性質(zhì)也有一些變化，鹵素更容易被取代了。如：五元環(huán)內(nèi)酯最穩(wěn)定雙分子親核取代第三節(jié).醇酸

羧酸分子中飽和碳原子上有羥基的酸成為醇酸。除IUPAC

的命名法則外，醇酸可根據(jù)羥基與羧基的相對位置稱為α-,β-和γ-羥基酸。與鹵代酸一樣，羥基連在碳鏈末端時，稱為ω–羥基酸。由于許多醇酸做為生化過程的中間體而存在與天然產(chǎn)物中，所以，在生物科學中，以俗名命名也很常見。2-羥基丙酸α-羥基丙酸乳酸3-羥基-3-羧基戊二酸β-羥基-β-羧基戊二酸檸檬酸一.醇酸的合成1.二元醇的控制氧化2.鹵代酸的水解3.羥基睛的水解分子中同時含有-OH和-CN,如何制備？4.

Reformatsky反應(yīng)

α-鹵代酸酯與醛或酮的混合物在乙醚，苯，甲苯等惰性溶劑中與鋅粉反應(yīng)產(chǎn)物水解后得到β-醇酸酯反應(yīng)機理合成β-羥基酸酯和β-羥基酸的重要方法二.醇酸的性質(zhì)和反應(yīng)酸性：醇酸含有羥基和羧基兩種官能團，由于羥基具有吸電子效應(yīng)并能生成氫鍵，醇酸的酸性較母體羧酸強，水溶性也較大。羥基離羧基越近，其酸性越強。pKa：4.863.874.512.脫水反應(yīng)

1).α-醇酸：兩分子相互酯化，生成六元環(huán)交酯2).

β-醇酸：分子內(nèi)脫水生成α,β-不飽和酸3).γ-醇酸受熱易發(fā)生分子內(nèi)的脫水反應(yīng)，生成內(nèi)酯3.與醛的反應(yīng)：

α-和β-醇酸與醛一起加熱，生成環(huán)狀化合物相當于羥醛縮和反應(yīng)第四節(jié).酚酸羥基和羧基連在芳環(huán)上的羥基酸稱為酚酸。酚酸以芳香酸為母體，羥基作為取代基。酸性的比較：>>>羥基和羧基鄰位效應(yīng)；共軛堿能生成分子內(nèi)氫鍵，其穩(wěn)定性增加。pKa=2.69一.酚酸的合成：Kolbe-Schmidt

反應(yīng)二.酚酸的反應(yīng)脫羧反應(yīng)酰化反應(yīng)阿斯匹林第五節(jié).羰基酸羰基酸是分子中同時含有羰基和羧基的一類化合物。一.羰基酸的分類和命名

根據(jù)羰基的結(jié)構(gòu)，羰基酸可分為醛酸和酮酸；按照羰基和羧基的相對位置，酮酸又可分為α-酮酸和β-酮酸。

羰基酸的普通命名，是選擇包括羰基和羧基的最長鏈為主鏈，稱為“某酮（醛）酸”。若是酮酸，需用阿拉伯數(shù)字或希臘字母標記羰基的位置（習慣上多用希臘字母）。也可用?；?，稱為“某酰某酸”。例如：乙醛酸β-丁酮酸,乙酰乙酸二.羰基酸的化學性質(zhì)1.

α-酮酸：丙酮酸是最簡單的α-酮酸α-酮酸的特征反應(yīng)生物體內(nèi)，丙酮酸在缺氧時，在酶的作用下也會發(fā)生脫羧反應(yīng)生成乙醛2.β-酮酸

最簡單的β-酮酸是乙酰乙酸。β-酮酸是不穩(wěn)定的化合物，容易脫羧成酮。β-酮酸酯是穩(wěn)定的，在合成上有重要的用途。第六節(jié).

β-酮酸酯

β-酮酸酯是一類穩(wěn)定的化合物，在有機合成上有重要意義。β-酮酸酯分子中羰基和酯基之間的亞甲基，受兩個羰基的影響，具有很高的反應(yīng)活性，稱活性亞甲基。β-酮酸酯可以在活性亞甲基起酰化和烴化反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)化為多種類型的化合物。一.

β-酮酸酯的合成ClaisenCondensation:

含有兩個α-H的羧酸酯在乙醇鈉作用下，起分子間縮合反應(yīng)，酸化后得到β-酮酸酯反應(yīng)機理乙酰乙酸乙酯較強的酸性是推動

ClaisenCondensation

的真正動力交叉克萊森縮合

兩種酯的混合物起克萊森縮合反應(yīng)，可以得到四種β-酮酸酯的混合物，沒有什么合成價值。但如果兩種酯中有一種沒有α-氫，只能提供羰基，那么用等摩爾的酯起縮合反應(yīng)，可以使交叉縮合產(chǎn)物成為主產(chǎn)物。DieckmannCondensation:己二酸酯和庚二酸酯，分子內(nèi)酯縮合生成環(huán)狀β-酮酸酯反應(yīng)機理：二.β-酮酸酯的酮-烯醇平衡乙酰乙酸乙酯是簡單的β-酮酸酯，具有一些特殊的性質(zhì)1)能和HCN,NaHSO3等親核試劑發(fā)生加成或縮合反應(yīng)2)能使溴水褪色3)有烯醇式結(jié)構(gòu)能使溴水褪色，并能和三氯化鐵發(fā)生顏色反應(yīng)具有羰基含有不飽和鍵具有烯醇式結(jié)構(gòu)互變平衡體系可通過下述試驗得到證明:出現(xiàn)紫紅色紫紅色消失酮式92.5%烯醇式7.5%乙酰乙酸乙酯可以形成酮式和烯醇式的互變平衡體系OH-一般烯醇式不穩(wěn)定，而乙酰乙酸乙酯的烯醇式能穩(wěn)定存在，為什么？

(1)酮式中亞甲基上的氫原子同時受羰基和酯基的影響很活潑，很容易轉(zhuǎn)移到羰基氧上形成烯醇式。(2)醇式中的雙鍵的π鍵與酯基中的π鍵形成π-π共軛體系，使電子離域，降低了體系的能量。(3)烯醇式通過分子內(nèi)氫鍵的締合形成了一個較穩(wěn)定的六員環(huán)結(jié)構(gòu)問：活性亞甲基上有大的取代基，或是以CF3代替CH3,分別會對烯醇的含量有什么影響？三.β-酮酸酯的烴化和酰化R=伯鹵代烷，而仲鹵代烷和叔鹵代烷在堿性條件下易發(fā)生消去反應(yīng)C-烴化產(chǎn)物O-烴化產(chǎn)物C-酰化產(chǎn)物四.β-酮酸酯的水解成酸水解成酮水解兩種水解方式乙酰乙酸乙酯烴基化，?；?，與水解，脫羧結(jié)合進行，可得到一系列的化合物第七節(jié).乙酰乙酸乙酯的合成法和丙二酸酯的合成法(重點)一.乙酰乙酸乙酯(EthylAcetoacetate)的合成法(EAA)1)制備甲基酮先大后小先惰后活ClCl2)制備各種二酮2,6-庚二酮2,5–己二酮1-苯基-1,3-丁二酮3)制備環(huán)烷基酮1)2)3)其它結(jié)構(gòu)的β-酮酸酯也可以進行烴化，水解和脫羧反應(yīng)，生成各種結(jié)構(gòu)的酮。4)制備高級酮酸羰基酸二元酸二.丙二酸酯的合成法(EM)1)制備取代乙酸比較結(jié)構(gòu)2)制備二元酸3)制備環(huán)烷酸能否用EM法合成下列化合物？第八節(jié).邁克爾反應(yīng)(Michael)

碳負離子與活性雙鍵的加成稱為邁克爾(Michael)反應(yīng)。C=C易接受親電試劑的進攻，但當C=C上連有吸電子的取代基時，其親電性減弱，親核性增加。

取代基對活性雙鍵的活化能力的大小次序：乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯等在堿性催化劑的存在下都能與雙鍵起加成反應(yīng)反應(yīng)機理如：第九節(jié)碳酸衍生物光氣，活性高尿素縮二脲，氨基脲胍二.硫代碳酸衍生物一.碳酸衍生物本章重點1.Perkin反應(yīng):醛與酐反應(yīng)生成不飽和酸的反應(yīng)。2.Knoevenagel反應(yīng)：醛與丙二酸反應(yīng)生成不飽和酸的反應(yīng)。3.Reformatsky反應(yīng):α-鹵代酸酯與醛或酮的混合物和鋅粉生成

β-羥基酸酯和β-