10 第十一章 羧酸衍生物.ppt

第1页：第11章羧酸衍生物

第11章《羧酸衍生物》（Derivatives of Carboxylic Acid）封面页，本章讲解酰卤、酸酐、酯、酰胺的命名、酰基亲核取代反应、Claisen 缩合以及脲、胍等碳酰胺衍生物。

第2页：羧酸衍生物的类型

第3页：酰卤和酸酐的命名

• 酰卤：苯乙酰氯、3-甲基丁酰溴，按所含酰基命名。
• 酸酐：乙（酸）丙（酸）酐，由两种羧酸脱水而成的混合酐按酸名依次列出。

第4页：酸酐和酯的命名

• 邻苯二甲酸酐：二元羧酸分子内脱水形成的环状酸酐。
• 2-甲基-3-乙基丁二酸酐：取代丁二酸酐按环上取代基命名。
• 丙酸环己酯、α-甲基-γ-戊内酯：酯按酸与醇两部分命名，内酯标明羟基位置。

第5页：酯和酰胺的命名

• 邻苯二甲酸氢甲酯、三乙酸丙三醇酯（丙三醇三乙酸酯）：多元醇的酯标明酯化度。
• 乙酰苯胺、γ-戊内酰胺：酰胺按酰基＋胺命名，环状酰胺称内酰胺。

第6页：N-取代酰胺与酰亚胺

• N-甲基-N-乙基对甲基苯甲酰胺：氮上取代基用 N- 标出。
• N-甲基-1,2-环己烷二甲酰亚胺：二元酰亚胺按母体与 N-取代基命名。
• 化学性质：羧酸衍生物与亲核试剂（H₂O、ROH、NH₃ 等）作用时，亲核试剂进攻酰基碳、离去基团被取代，称酰基转移反应（酰基的亲核取代反应）。

第7页：酰基亲核取代的机理

• 第一步：亲核试剂加成到羰基碳，生成负氧离子中间体。
• 第二步：离去基团离去，恢复羰基（加成-消除历程）。
• 离去基团离去次序：Cl^- > RCOO^- > RO^- > NH₂^-；碱性次序相反。
• 活泼性：酰氯 > 酸酐 > 酯 > 酰胺。

第8页：羧酸衍生物的水解

• 酰氯水解剧烈，酸酐需加热，酯需 H⁺/OH^- 催化且时间较长。
• 示例：H₃COOCCH₂COCl 水解后再酸化，可得甲醇与丙二酸 HOOCCH₂COOH。

第9页：羧酸衍生物的醇解

• 酰氯、酸酐与醇作用生成酯，属醇的酰化反应，常用酰化剂为乙酰氯、乙酸酐。
• 酯与醇作用可发生酯交换反应，生成新的酯。

第10页：乙酰水杨酸（阿司匹林）的制备

• 邻羟基苯甲酸（水杨酸）与乙酸酐在浓硫酸、60~90 ℃ 下生成乙酰水杨酸（阿司匹林）。
• 水杨酸与 FeCl₃ 显色，乙酰化后的阿司匹林不显色，可用于检验反应是否完全。

第11页：复方阿司匹林（APC）

• 组成：阿司匹林（aspirin）、非那西丁（phenacetin）、咖啡因（caffeine）。
• 是使用时间最长的解热镇痛药。
• 新用途：用于治疗心脏病、冠心病和老年痴呆症等。

第12页：羧酸衍生物的氨解

酰卤、酸酐、酯与氨或胺作用生成酰胺，属胺的酰化反应；氨解比水解容易进行，因为氨的亲核性强于水。

第13页：酯的 Claisen 缩合反应

• 酯自身缩合：含 α-H 的酯在醇钠等碱作用下缩合，生成 β-酮酸酯。
• 典型产物：乙酰乙酸乙酯。

第14页：交叉 Claisen 缩合反应

两种不同酯之间的交叉 Claisen 缩合，常选用不含 α-H 的酯（如甲酸酯、草酸酯、苯甲酸酯）作为受体，以减少副产物、提高产率。

第15页：Claisen 缩合练习

思考：写出所给酯在醇钠作用下发生自身缩合与交叉缩合的产物，并指出哪一分子提供 α-H、哪一分子提供羰基。

第16页：体内的 Claisen 缩合

• 乙酰辅酶 A 与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，是三羧酸循环的第一步。
• 丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系作用下生成乙酰辅酶 A 并放出 CO₂。

第17页：酰胺的酸碱性

• 酰胺一般为中性，氮上孤对电子与羰基共轭，碱性极弱。
• 酰亚胺（如丁二酰亚胺）因两个羰基的吸电子作用而显弱酸性，可与碱成盐。

第18页：酰胺与亚硝酸的反应

酰胺与亚硝酸作用放出 N₂，可用于酰胺的鉴别；与 I₂+NaOH（碘仿反应）及 FeCl₃ 显色反应均呈阴性。

第19页：碳酰胺（脲）

• 碳酸的二酰胺即脲（尿素），可看作碳酸中的一个或两个羟基被氨基取代的产物（氨基甲酸为单取代产物）。
• 脲具弱碱性，可与强酸成盐生成白色沉淀。

第20页：脲的水解与缩二脲反应

• 脲在 150~160 ℃ 加热时两分子缩合生成缩二脲并放出氨。
• 缩二脲在 NaOH 与 CuSO₄ 作用下显紫红色，称缩二脲反应，可用于检验肽键。

第21页：缩二脲反应的实验

• 加尿素至大试管中加热，放出的气体使红色石蕊试纸变蓝（氨气）。
• 继续加热后加入氢氧化钠与硫酸铜溶液，显紫色，即缩二脲反应阳性。

第22页：丙二酰脲与巴比妥酸

• 丙二酸二乙酯与脲缩合生成丙二酰脲，其烯醇式即巴比妥酸。
• 巴比妥酸 pKa = 3.85，显酸性。

第23页：巴比妥类镇静催眠药

• 苯巴比妥：作用时间长（长时）；司可巴比妥：作用时间短（短时）。
• 思考：苯巴比妥能否发生缩二脲反应？注射用的苯巴比妥钠为何须制成粉针剂、临用时才溶解？

第24页：胍的结构与碱性

• 胍可看作脲中氧被亚氨基取代的产物，含胍基与脒基结构。
• 胍为强碱，pKb = 0.52，水解可生成脲。

第25页：含氮化合物酸性的比较

将下列化合物按酸性由强至弱排列：①乙酰胺 ②丁二酰亚胺 ③尿素 ④胍 ⑤丙二酰脲，结果为 ⑤ > ② > ① > ③ > ④。

第26页：胍类药物的应用

• 胍乙啶：降压药。
• 吗啉胍：抗病毒药。
• 二甲双胍：降血糖药。