§12.1 羧酸衍生物的定义、分类和命名 第十二章羧酸衍生物 一定义 为羧酸衍生物 二分类： 三命名 （一）酰卤 酰卤” （二）酸酐 和 （三）酯 （四）酰胺 酰胺作取代基时 （五） CNH 3 C 乙 (不叫甲 ） §12.2 羧酸衍生物的结构 酰胺 酯：与酰胺一样 酸酐： O O O R R 酰卤：与前同 NR δ ? δ + (C N与炔类似，C是SP杂化，由于N上的孤对电子不能与叁键共轭，N 上的正电性只由N的诱导效应所决定) §12.3 羧酸衍生物的性质 一物性 二化性 说明A B C 酸酐也很容易被水解，但活性没有酰卤大，这可从结构的角度来看 O O R Cl R O R O 诱导 共轭 离去基团的离去能力 说明： A 可逆反应 B H + 或OH - 均可催化，酸催化下，水解与成酯同时进行，是一个可逆反应，而在碱的催化下，由于 水解生成的羧酸在碱性条件下变成了羧酸盐，使得这个反应变成了不可逆的反应，所以碱性条件 下酯的水解很彻底，我们把在碱性条件下，酯的水解反应叫做皂化反应。 问：成酯反应能否用碱作催化剂？ 皂化反应酸、碱都可作催化剂，但常用什么？ C 反应机理： D 活性：比酸酐还要小，原因（诱导、共轭、基团的离去能力 说明： A 不加酸或碱，酰胺的水解也是一个可逆反应，但加了酸或碱后，反应就变得不可逆了 盐，也可使平衡向水解方向动 B C 活性：从条件看，它是这四种中活性最低的，也可通过分析结构来说明这个问题 总结：亲核取代活性：酰卤>酸酐>酯>酰胺 （也讲） （1） 说明： B A 和 反应，可加入碱比如氢氧化钠 （2） 酸酐也很易醇解，但活性没有酰卤大，它也化 （3）酯的醇解 酯的活性不及酸酐，但也可被醇解生成另外一种酯，象这种从一种酯转变为另一种酯的反应，就 叫做酯交换反应 例如： 说明： 可逆反应 加入过量的反应物，常加过量的 除产物，也常除醇 的沸点低于 要求 （4）胺的醇解 由于胺的活性是四种衍生物中活性最差的，所以一般情况下胺不醇解，除非条件比较强烈，比如： （5） 3 氨解或胺解 （1） 酰卤很容易 （2） 说明： A 酸酐的活性没有酰卤大，因此当酰卤与氨或胺反应太剧烈而难于控制时，可用酸酐来反应，常用的 酸酐是乙酐 B C ， 由于 ，使得N上的氢在碱的作用下可变成N负离子 r (3) (4) 用处不大 （二） 有 机 锂 有机锂同样如此，而且通过前面醛酮、羧酸的学习，我们知道有机锂比格式更活泼，活性更大 （4）与有机锌反应（前已讲） 综上，我们可以总结出常见的有机金属的活性大小： 有机锂>格氏>有机锌>二烷基铜锂>有机镉 通过前面的讲述我们可以看到，酯只能与有机锂和格氏反应，先生成醛或酮，而后进一步反应得醇 （中间经过了亚胺中间体，所以只适合于芳香酮的合成 （三）还原 LiAlH4或NaBH4还原得醇 用其它还原剂还原（见醛酮的制备） 2 酸酐的还原（常用氢化金属还原，得醇或内酯，意义不大） 3 催化氢化 （2） （得醇） （3） （4）Na+非质子溶剂（ ）还原 说明： A 反应历程 B 可以合成大环 C 4 5 其它催化剂：（酮的制备） （四）酸性反应 1 2 这一反应就称为 Eg: 说明： A 反应机理： B 强碱 或三个氢时，一般使用醇钠作碱； 最后 如：LDA NaH等 本身是一个可逆反应，正是由于 这一步，才使得反应向右进行 C 就能得到比较单一的产物 基 Eg: 羰 D - （五）其他反应 1 酯的热消除 β 位上有氢的酯在高温条件下，可以消除成烯 Eg： 说明： A 反应机理 六元环状过渡态 B 立体化学： 顺式消除 C D 2 说明： A 反应历程： B 如果R基团有手性，迁移前后构型保持不变 3（由 制酰胺的反应） 酸性： 碱性： §12.4 羧酸衍生物的亲核取代反应历程 （一）酯在碱性条件下的水解 1 实验事实 （1）动力学特征： （2） 2 反应历程： O R O - + R'OH 快 慢 快 快 慢 决速步骤 3 影响反应速度的因素 （1）碱的浓度： （2）酯的结构： A 当 例如： B 空间位阻 注：某些酯的结构不仅影响水解速度，甚至可能影响到反应历程 比如： 1 总的来说，酯在碱性条件下的水解绝大部分是BAC2，只有极个别是BAl1 1 实验事实 A B 动力学特征： 由于水是大量的，因此可认为水的浓度为一常数，上式可变为 ' 酯在酸性条件下的水 解也是酰氧键断裂的 双分子历程 2 反应历程 质子化酯，增加正电性，有利于水的进攻快 快 从这个历程可看到，不管是酯化还是 水解，亲核试剂进攻羰基碳这一步 始终都是最慢的一步，是决速步骤 3 影响反应速度的因素 （1）酸的浓度：酸的浓度对酯的水解速度有影响，担由于决速步骤是第二步，所以酸的浓度对其影响 不如碱那里大 （2）酯的结构 A 氧基上有吸电基时，一方面可以增加羰基碳的正电性，而另一方面，由于它的 吸电，使得羰基氧上的电子云密度降低，不易质子化，所以吸电基对酸性条件下酯的水解没有 碱性条件下的影响大，同理，如果其上有供电基，虽然增加了羰基氧上的电子云密度，有利于 质子化，但降低了羰基碳的正电性，所以其影响不如碱催化下的强； B 空间位阻： 注：某些酯的结构不仅影响水解速度，甚至可能影响到反应历程 比如： 说明是烷氧键断裂的单分子历程故反应历程如下： H 3 C O 18- O + (CH 3 ) 3 C + AAl1 能产生稳定C+的都可 比如：酸甲酯 也难形成稳定的正离子，所以 二结合历程从结构的角度解释亲核取代反应的活性为什么是：酰卤>酸酐>酯>酰胺 酰基碳的正电性：把醛酮结合起来 离去基团的离去能力（从其共轭酸的酸性强弱来考虑） §12.5 乙酰乙酸乙酯（三乙）和丙二酸二乙酯在有机合成中的应用 比如： （说明里边有碳碳双键或三键） 气（说明里边有羟基） 说明有酚或烯醇结构） 酯 酸碱均可催化这个反应，只不过在碱的作用下形成的是烯醇负离子（与醛酮那里类似） 1 成酮分解 的反应，叫~~ Eg: 得到的都是 α? 取代丙酮 特点： 2 成酸分解 成酸水解后产物的结构特征：α?取代乙酸 三乙与 α? 卤代酮、 α? 卤代酸酯、酰卤 反应后再来成酮、成酸水解后的产物是什么？这一定要搞清楚 、卤代酮、卤代酸酯 、酰卤等反应 到丙二酸取代物，加热可脱羧成取代乙酸 从上可知：制α取代丙酮常用三乙，而制 α 取代乙酸常用并二酸二乙酯 例子： 1 2 丙二酸二乙酯的两次烃基化 3 例如： 注： ，得到4-8元环 中也常用三乙或丙二酸二乙酯的负离子作亲核加成试剂 §12.6