第11章取代酸dfj.ppt

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1、第十一章 取代酸取代酸：羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或基团取代的衍生物。重要的取代酸有：卤代酸、羟基酸、羰基酸、氨基酸等。取代酸在有机合成和生物代谢中扮演着重要的角色。主要讨论羟基酸和羰基酸。,一、羟基酸,羟基酸包括醇酸和酚酸。羧酸分子中饱和碳原子上有羟基的称为醇酸，一般习惯称之为羟基酸。酚酸羟基在芳环上的羟基羧酸。,（一）醇酸,羧酸分子中饱和碳原子上有羟基的称为醇酸，常根据他们的来源命名。1.命名 根据羟基与羧基的相对位置不同，可将羟基酸分为：-，-，-，-，羟基酸。将羟基连在碳链末端的称为-羟基酸。,2.羟基酸的性质和反应,(甲)酸性 由于羟基的吸电子诱导效应，羟基酸的酸性比相应的羧

2、酸强。卤代酸羟基酸羧酸,(乙)脱水反应 脱水的方式随羟基的位置而异。,由以上反应知，共轭体系、五元环、六元环稳定。许多内酯存在于自然界，有些是天然香精的主要成分。例如：,羟基与羧基相距更远时，发生分子间失水：,(丙)，-羟基酸的分解（降解）,（丁）-羟基酸的氧化,-羟基酸的OH易被氧化，比醇中的OH易氧化。弱氧化剂硝酸银氨溶液(土伦试剂)即可将其氧化为羰基，得到-羰基酸。而硝酸银氨溶液不能氧化醇。OCH3-CH(OH)-COOH CH3-COCOOH,（二）酚酸羟基在芳环上的羟基羧酸,大多为固体，具有芳香羧酸和酚的典型的反应。水杨酸、对羟基苯甲酸和五倍子酸是重要的酚酸。(甲).水杨酸 即邻羟基

3、苯甲酸1.性质无色晶体，熔点159,微溶于水，与铁离子显红色，酸性较强，因为共轭碱能形成分子内氢键，稳定性增加。,2.反应,乙酰水杨酸（阿斯匹灵）,(乙).对羟基苯甲酸,(丙).酸-3，4，5-三羟基苯甲酸，即五倍子酸，也叫没食子酸。在医学上可用作止血剂等，在自然界以丹宁的形式存在。加热时容易脱羧：,二、羰基酸羰基酸分为醛酸、酮酸。醛酸：羰基连在碳链一端。酮酸：羰基连在碳链中间。(一).a-羰基酸（以乙醛酸和丙酮酸为例）（了解）乙醛酸由草酸还原或二氯乙酸水解得到：,乙醛酸能形成稳定的水合物,丙酮酸由相应的腈水解得到，能还原土伦试剂，用硝酸氧化则生成草酸，与稀硫酸加热脱酸生成乙醛，与浓硫酸加热则

4、生成乙酸，这是a-酮酸的特性反应.,(二)酮酸（了解）酮酸是不稳定的化合物，只有在低温下稳定，在室温以上容易脱羧转变为丙酮，但 酮酸酯是稳定的。这是 酮酸的共性。乙酰乙酸是的 酮酸典型代表，它是机体内脂肪代谢的之间产物。它的酯是稳定的化合物，是非常重要的有机合成原料，一般常用的是乙酰乙酸乙酯。,有的多环 酮酸加热时不脱羧，可能是由于脱羧生成的烯醇含有张力很大的桥头双键，不容易生成。,(三).-酮酸（了解）4-戊酮酸是最简单的-酮酸，加热容易脱水：,a-当归内酯,当归内酯,酮酸分子中羰基的诱导效应使酸性增强，羰基的影响随其与羧基之间距离的增加而减小。,PKa,（四）-酮酸酯-酮酸酯分子中羰基和酯

5、基之间的亚甲基，受两个吸电子基团的影响而有很高的反应活性，称为活性亚甲基。1.-酮酸酯的制备（了解）(1).Claisen酯缩合（可逆）含有a-H的酯，a-H比较活泼，在醇钠作用下，能与另一分子酯缩合去一分子醇，生成-酮酸酯。,乙酰乙酸乙酯的合成：,反应机理：,含有一个a-氢的酯的缩合,用其它强碱也可催化该反应，如Ph3CLi,NaNH2等,交叉Claisen酯缩合：,其中的一个酯无a-氢，根据反应物活性选用不同的碱,其它酯如：甲酸酯、碳酸酯等 都可以发生类似的反应,(2).Dickmann关环：合成5、6员环结构,(3).酮与酯的缩合,2.-酮酸酯的烃化和酰化（了解）,（1）烷基化,（2）酰

6、基化,3、乙酰乙酸乙酯的 酮-烯醇互变异构：乙酰乙酸乙酯既有羰基的性质，又有羟基和双键的性质，表明它是由酮式和烯醇式两种互变异构体组成的。,为什么乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种互变异构体组成的？因其烯醇式结构能形成分子内氢键及共轭体系，具有一定的稳定性。,4.乙酰乙酸乙酯的分解,-酮酸酯分子中羰基和酯基之间的亚甲基，受两个吸电子基团的影响而使碳原子上的电子云密度较低，亚甲基与相邻的两个碳原子之间的键容易断裂，有很高的反应活性，称为活性亚甲基。在不同的反应条件下，所有的-酮酸酯都可以发生两种不同类型的分解反应：酮式分解、酸式分解。以乙酰乙酸乙酯为例:,(甲)酮式分解在稀酸作用下(或先用稀碱处理

7、，然后再酸化)，乙酰乙酸乙酯分解为丙酮、乙醇，并放出CO2。,(乙)酸式分解在浓碱作用下，乙酰乙酸乙酯在a-与 碳原子间发生键的断裂，生成两分子酸的盐，经酸化得到相应的酸。,所有的-酮酸酯都可以进行乙酰乙酸乙酯相同的反应。由于乙酰乙酸乙酯的a-氢非常活泼，并且可以进行酮式分解，所以通过乙酰乙酸乙酯可以合成甲基酮、二元酮、-酮酸等化合物。,5、乙酰乙酸乙酯在合成中的应用,强碱夺取-H,生成负碳离子 亲核取代，-C导入烃基,乙酰乙酸乙酯的钠盐,-烷基取代的乙酰乙酸乙酯，通过酮式分解得到甲基酮：,(甲)制甲基酮,-取代的乙酰乙酸乙酯，还有一个-H,同法可得到-烷基取代甲基酮。,乙酰乙酸乙酯的应用,(

8、乙)选用合适的原料制备酮酸、二酮化合物,选用卤代酸酯作原料：在乙酰乙酸乙酯钠盐的-C上可导入CH2COOR，CH(R)COOR等 基团，再经酮式分解得到酮酸。,若选用-卤代酸酯作原料，得到的是-酮酸。,选用卤代酮作原料：在乙酰乙酸乙酯钠盐的-C上可导入CH2COR，CH2CH2COR 等 基团，再经酮式分解得到二酮。,若选用-卤代酮，可得到-二酮。若选用酰卤作原料：在乙酰乙酸乙酯钠盐的-C上可导入COR 基团，得到-二酮。,乙酰乙酸乙酯的应用例子,6.丙二酸二乙酯在合成中的应用：丙二酸酯不属于羰基酸酯，但它与乙酰乙酸乙酯的反应性能很相似。丙二酸酯的亚甲基与两个电负性的酯基相连，a-氢很活泼，在强碱作用下，产生负碳离子，然后与各种卤代物作用，导入不同的基团，再经水解脱羧，合成各种羧酸、取代羧酸。,一烃基取代乙酸可进一步反应得到二烃基取代乙酸。,制烃基取代乙酸,与卤代烯烃作用制烯酸：,与-二卤代烃作用成四元环：,丙二酸酯在合成羧酸时有较大的用途。,与a-卤代羧酸酯作用制 酮酸：,