第九章 羧酸及其衍生物(2)

2021-09-24 16:06

A. 草酸、丙二酸加热失羧COOHH2C

COOH140~160℃熔点以上时分解

HCOOH + CO2

CH3COOH + CO2

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COOH

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B. 丁二酸、戊二酸加热失水成环(酸酐)C△

O O +

H2C H2C

COOH COOH

H2O

C

O

H2 C

H2 C COOH

C△

O O +

C COOH H2

H2O

C

O

C. 已二酸、庚二酸加热同时脱羧失水,成环酮O C H2 H2 C H2 C H2 C

COOH COOH△

+

H2O

+

CO2

H2 C H2C

O

C H2 C H2C H2

COOH COOH△

+

H2O

+

CO2

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三、重要的羧酸

⒈甲酸结构H O C OH

HCOOH

浓H2SO4

CO2

+

H2O

特性

⑴ 甲酸的酸性显著高于其它饱和一元酸。 ⑵ 甲酸具有还原性,能发生银镜反应。 ⑶ 甲酸也能使高锰酸钾溶液退色。 ⑷ 甲酸与浓硫酸加热,则分解生成二氧化碳和水。 ⑸ 甲酸具有杀菌力,可作消毒或防腐剂。

2 乙二酸(草酸):具有还原性,易被氧化成二氧化碳和水3.丁烯二酸:顺反异构体。 ⑴ 熔点 反式 〉顺式 H ⑵ 燃烧热 顺式 〉反式 (顺式没有反式稳定) ⑶ 顺、反的关系H COOH H COOH

HXCOOH20 0℃ ,-H

HOOC0℃2O

H

⑷ 酸性: Ka1 顺式 〉反式 Ka2 反式 〉顺式 关凌霄制作

C C

O O O

-H

2O

30

O H2

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四. 羧酸的结构对酸性的影响OO R

CH3H

C O O C O

甲基的供电性,使负电 荷更集中而不稳定。 Cl-的吸电性,使负 电荷分散而稳定。

C O Cl

HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH PKa 3.76 4.76 4.78

Me3CCOOH 4.86

Me2CHCOOH 5.03

Cl 3CCOOH 〉 2CHCOOH 〉 Cl ClCH COOH 〉 3COOH CH 2 PKa 0.64 1.30 2.86 4.76

+I效应使羧酸酸性减弱,-I效应使羧酸酸性增强。CH3CH2CHCOOH > CH3CHCH2COOH > ClCH2CH2CH2COOH > CH3CH2CH2COOH Cl Cl PKa 2.81 4.05 4.50 4.81

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诱导效应随距离的增加而迅速下降#

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HOOCCH2COOH

PKa1 2.83 ; PKa2 5.69Cl

二元羧酸酸性比一元羧酸酸性强,且 Pka1 〉PKa2酸性Cl C C COOH > C C COOH

δ

δ +

C C

Cl

场效应 COOH

诱导效应

电负性:SP >SP2 > SP3O

§9—2 羧酸衍生物 一、 命名O C苯甲酰氯

H3C C Cl

乙酰氯O

⒈酰卤:关凌霄制作

H3CHCH2CH2C CH3C

Cl

4-甲基戊酰氯 γ -甲基戊酰氯 Cl13

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⒉酸酐: 称“酐”或“某酸酐”或 O C “某酐”O C CO C OO C O

O O

H3C C

O O

邻苯二甲酸酐

苯甲酸酐

C O 丁二酸酐

H3C C O

乙酸酐

⒊ 酯: 根据相应的羧酸和醇来命名。酸的部分包括酰基C原子。O H C O CH2CH3 H3C C O O CH2CH3 乙酸乙酯 O H3C C O C C H2 OCH2CH3 O H3C C O CH=CH H2C ONO2

甲酸乙酯

乙酸乙烯酯

CH ONO2CH2 ONO2丙三醇三硝酸酯 (或甘油三硝酸酯)

O O EtO C H2C C OCH2CH3

丙二酸二乙酯

乙酰乙酸乙酯

⒋ 酰胺:和酰卤相似,据相应的酰基来命名。O H C C NH2 苯甲酰胺 NH2 甲酰胺 O C NMe2 N,N-二甲苯甲酰胺 O

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二、物理性质H ⒈沸点:酰卤、酸酐和酯,由于它们分子间不能形成氢 键,所以沸点一般比分子量相近的羧酸低。 N O C H O 由于酰氨分子间缔合能力较强,因此沸点甚至 C R 比相应的羧酸还要高。 H N ⒉密度:酸酐的密度 〉1;脂肪族一元羧酸酯的密度均〈 1; H 二元羧酸酯和芳酸酯的密度均 〉1。 ⒊ 水溶性:酰氯强烈水解,放出大量的HCl及热量。 低级酰胺可溶于水。

R

三、化学性质⒈羰基的反应⑴ 水解O R C Cl

特点: a.产物均有羧酸生成。 b.活性:酰卤 〉酸酐 〉

酯 〉酰胺+H2O剧烈反应

RCOOH + HCl 2RCOOH RCOOH + R'OH? RCOOH + NH4+15

减 慢

O O R C O C R O R C OR' O R C NH2

+ H 2O +H2O H2O

H+或OH △

H+或OH △

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+

H+或OH △ ,长时间回流

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⑵ 醇解O R C Cl

+ CH3CH2OH

剧烈反应

O R C OC2H5 O R C OC2H5 O R C OC2H5 O R C OC2H5

+

HCl

减 慢

O O R C O C R O R C OR' O R C NH2

+ CH3CH2OH

+ RCOOH + R'OH +NH3

特点:a.醇解产物是酯。 b.反应活性: 酰卤 〉 酸酐 〉酯 〉酰胺 c.酰氯和酸酐是活泼的 酰基化剂。

+ CH3CH2OH + CH3CH2OH

⑶ 氨解 特点:a. 产物是酰胺。 b. 反应活性: 酰卤 〉 酸酐 〉酯 〉酰胺 c.. 重要的溴化试剂— NBSO O

O + NH3 R C Cl O O R C O C R + 2NH3 O R C OR' OO

O R C NH2 O△

+ N H4 ClO

+

NH3

R C NH2 + H3C C NH2 O R C NH + CH3CH2OH2

O△

量 R C NH2 + R'NH2(过 )OBr2

R C NHR' +

NH3

+

NH3

NH O

N Br ON-溴代丁二酰亚胺(NBS)

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O

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水解、醇解、氨解的历程—加成消除可表示为:O R C A O-

+ Nu

- 加成

R C Nu A

消除

O R C Nu

+ A-

2.酰胺的特殊反应⑴ 酸碱性CH3 CONH2 + HCl CH3 CONH2 + NaC O NH + Na C O乙醚 乙醚

OCH3CONH2· HCl↓ CH3CONHNa + H2↑C O N- Na+ C O

乙醚

+

H2O

NH3 NH2COR NH(COR)2 → 酸 性 增 强, 碱 性 减 弱 ⑵ Hofmam降解反应 可制备少一个C原子的伯胺。RCONH2+ NaOX + 2NaOH RNH2 + Na2CO3 + NaX + H2O17

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:

R C

NH2

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3.酯缩合反应(Claisen缩合)两分子乙酸乙酯在EtONa作用下起缩合反应生成β—羰基酯。CH3COOC2H5 + H-CH2COOEtO H3C C OEt OEtONa

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