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11 第11章 羧酸衍生物.pptx

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本课件先介绍酰卤、酸酐、酯与酰胺的命名,随后分析羧酸衍生物的结构与反应活性差异,重点讲解水解、醇解与氨解的反应机制及取代基与空间效应对速率的影响;最后介绍碳酸衍生物,如脲、巴比妥酸及丙二酰脲类化合物的结构与用途。

第十一章 羧酸衍生物封面与本章目录页,列出第一节 羧酸衍生物的命名、第二节 羧酸衍生物的结构、第三节 羧酸衍生物的性质等章节框架
OH被其它原子概念说明页,-OH被其它原子或基团取代后所生成的化合物,称为羧酸衍生物(carboxylic acid
酰基acyl group离去基性质说明页,酰基acyl group离去基Leaving group酰基是含氧酸分子中去掉酸性-OH后余
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第1页:第十一章 羧酸衍生物

第十一章 羧酸衍生物:本章目录页。

  • 第一节 羧酸衍生物的命名
  • 第二节 羧酸衍生物的结构
  • 第三节 羧酸衍生物的性质

第2页:OH被其它原子

-OH被其它原子或基团取代后所生成的化合物,称为羧酸衍生物(carboxylic acid derivatives)。

第3页:酰基acyl group离去基

酰基acyl group离去基Leaving group酰基是含氧酸分子中去掉酸性-OH后余下的基团。

分羧酸的酰基、磺酰基、无机含氧酸的酰基三类。

第4页:根据相应的酸命名酰基

根据相应的酸命名酰基
“某酸”“某酰基”乙酸acetic acid苯甲酸benzoic acid苯磺酸苯磺酰基乙酰基(acetyl)苯甲酰基benzoyl

第5页:第一节 羧酸衍生物的命名

一、酰卤的命名常见的为酰氯和酰溴:“酰基名”+“卤素名”乙酰溴acetyl bromide苯甲酰氯benzoyl chloride环己基甲酰氯Cyclohexanecarbonylchloride?

丙烯酰氯?

第6页:酸酐的命名酸酐分为单酐

二、酸酐的命名酸酐分为单酐和混酐•单酐:“羧酸名”+“酐”•混酐:“简单羧酸名”+“复杂羧酸名”+“酐”乙(酸)酐acetic anhydride苯甲酸酐benzoic anhydride乙丙酐乙酸丙酸酐

第7页:邻苯二甲酸酐Phtha

邻苯二甲酸酐Phthalic anhydride丙酸苯甲酸酐benzoic propanoicanhydride2-甲基丁二酸酐2-Methylbutanedioicanhydride?

?

第8页:酯的命名•一元醇的酯

三、酯的命名•一元醇的酯
某酸某(醇)酯•多元醇的酯:某醇某酸酯乙酸乙酯Ethyl acetate乙酸苄酯benzyl acetate丁二酸二甲酯dimethyl butanedioate

第9页:乙二醇二乙酸酯Ethyl

乙二醇二乙酸酯Ethylene diacetate•内酯的命名:将相应的“酸”变为“内酯”,用希腊字母γ、δ等标明原羟基的位置。

  • -甲基-δ-戊内酯γ-戊内酯?

?

δ-己内酯

第10页:酰胺的命名伯酰胺

四、酰胺的命名伯酰胺仲酰胺叔酰胺•伯酰胺:“酰基名”+“胺”•仲酰胺:“N-某基”+ “酰基名”+ “胺”•叔酰胺:N,N-二某基某酰胺;N-某基-N-某基某酰胺乙酰胺AcetamideN-甲基苯甲酰胺N-MethylbenzamideN,N-二甲基甲酰胺N,N-Dimethylformamide(DMF)

第11页:环状的酰胺称为内酰胺

  • 环状的酰胺称为内酰胺(Lactam)。
  • 亚酰胺(imide)的命名似酰胺。

邻苯二甲酰亚胺Phthalimideδ-己内酰胺δ-Hexanolactam?

?

N-甲基-N-乙基丙酰胺N-Ethyl-N-methylpropanamide

第12页:命名下列化合物

课堂练习:命名下列化合物

第13页:第二节 羧酸衍生物的结构

本页以图示为主,文字内容详见原课件页面。

第14页:苯甲酰氯酸酐键乙酸

苯甲酰氯酸酐键乙酸酐酰氯键乙酸乙酯酯键

第15页:酰胺中原子几无碱性仲

··147pmp-π共轭139pm有部分双键性质p-共轭体系,酰胺中原子几无碱性仲、叔酰胺能以Z和E两种构象存在,通常Z构象占优势。

第16页:第三节 羧酸衍生物的性质

一、物理性质•酰卤具刺激气味的液体低于相应酸•酸酐具刺激气味的液体低于相应酸•酯具愉快气味的液体低于相应酸•酰胺多为固体高于相应酸性状沸点溶解性均能溶于苯,乙醚,丙酮等有机溶剂,≤6C的酰胺能溶于水(与水形成氢键)N,N-二甲基甲酰胺能与水混溶,是很好的非质子性溶剂。

第17页:对下述化合物的熔

问题
对下述化合物的熔、沸点现象加以分析。

答:酰胺由于分子间可以通过氨基上的H原子形成氢键而缔合,故沸点很高,一般多为固体;

氨基上的H被烃基取代时,由于缔合程度减少,沸点降低;

  • 个H都被取代时,失去缔合作用,沸点降低很多,一般为液体。

第18页:化学性质

二、化学性质-+-极性键电负性基团键Lewis碱:亲电试剂进攻位点结构相似:酰基都连着一个能被其他基团取代的负性原子或基团,因而具有相似的化学性质。

亲核取代
水解、醇解、氨解。

第19页:NR2反应结果

H:OHH:ORH:NH2H:NHRH:NR2反应结果是离去基团L被亲核试剂Nu所取代,故这类反应称为酰基的亲核取代反应,也称为酰化反应或酰基转移反应。

第20页:羧酸衍生物

羧酸衍生物可以在酸性和碱性条件下与许多亲核试剂发生酰基亲核取代反应。

在取代过程中经历了亲核加成和消除反应两个步骤。

:L-= Cl-,Br-; RCOO-; RO-; H2N-,RHN-,R2N-羧酸衍生物在碱性条件下的亲核取代反应通式加成消去动画模拟:酰基亲核取代反应机制

第21页:羧酸衍生物分子中的电子效

羧酸衍生物分子中的电子效应和空间效应影响酰基的亲核取代反应速率。

SNE•羰基的正电性越强、位阻越小,越有利于亲核加成•离去基碱性越弱,基团越易离去,越有利于消去•离去基的离去能力:X-→RCO2-→RO-→NH2-•羧酸衍生物酰化反应活性:酰卤→酸酐→酯→酰胺

第22页:酰卤和酸酐是优良的酰化剂

  • 酰卤和酸酐是优良的酰化剂。
  • 般来说,高活性的羧酸衍生物易转化为低活性的羧酸衍生物。

酰卤很容易转化为酸酐、酯和酰胺;

酸酐很容易转化为酯和酰胺;酯能转化为酰胺;而酰胺仅能被水解成羧酸。

第23页:水解(hydrolysis)——

  • 水解(hydrolysis)——生成相应的羧酸H—OH很快快H+/OH-,△H+/OH-,△酰卤与水立即反应。

酸酐在热水中反应较快。

酯需要碱或无机酸催化并加热才水解(酸催化时反应可逆,碱催化可完全水解—皂化反应)。

酰胺水解较酯更困难。

第24页:第三节 羧酸衍生物的性质

本页以图示为主,文字内容详见原课件页面。

第25页:酯在碱溶液中的水解反应机制——酰

酯在碱溶液中的水解反应机制——酰氧键断裂:反应速率取决于四面体型负离子中间体的稳定性。

酰基碳连有吸电子基时能分散负电荷,稳定中间体,有利于反应的进行。

空间因素对中间体的稳定性也有影响,酰基碳的空间位阻越小,越有利于稳定中间体。

碱性水解不可逆。

  • 面体型负离子中间体

第26页:酯的酸催化水解反应机制

酯的酸催化水解反应机制
反应第2步,即H2O对质子化羰基的加成形成带正电荷的四面体型中间体,是整个反应的速控步骤。

空间阻碍对水解速率影响较大,R和OR’基团体积增大,反应速率降低。

R和OR’供电子效应增强,有利于稳定中间体而加快水解速率。

  • 面体型正离子中间体质子化羰基

第27页:醇解(alcoholysis)—

(二)醇解(alcoholysis)——生成相应的酯H O-R’’•酰卤与醇、酚很快反应——用于制备常法难以合成的酯•酸酐可与绝大多数醇或酚反应,生成酯和羧酸•酯酯的醇解也叫酯交换反应——由低级醇制备高级醇

第28页:水杨酸阿司匹林(Aspirin)

水杨酸阿司匹林(Aspirin)

第29页:故氨解比水解容易•酰卤

(三)氨(胺)解(ammonolysis)——生成相应的酰胺•氨或胺亲核性比水强,故氨解比水解容易•酰卤、酸酐可在较低温度下缓慢反应生成酰胺•酯酯的氨解一般只需加热而不必用催化剂•酰胺酰胺的氨解可逆;

需亲核性更强且过量的胺

第30页:氟乙酰胺

氟乙酰胺

第31页:完成下列反应式.

问题:完成下列反应式.

第32页:酯缩合反

  • 酯缩合反应具有α-H的酯在碱的作用下与另一分子酯发生类似醇醛缩合的反应称Claisen酯缩合反应。

不具有α-H的酯可以与具有α-H的酯发生交叉Claisen酯缩合反应。

第33页:碳酸衍生物

  • 碳酸衍生物碳酸是不稳定的二元酸。

碳酸的单酯或单酰胺等均不稳定,但碳酸双衍生物很稳定,是合成药物的原料。

第34页:urea)——碳酸的二元酰胺1.

(一)脲(尿素, urea)——碳酸的二元酰胺

  • 弱碱性不能使石蕊试纸变色,只能与强酸成盐。尿素与硝酸(或草酸)生成不溶性盐,常用此性质由尿中分离尿素。
  • 水解反应

第35页:缩二脲的生成和缩二脲

  • 缩二脲的生成和缩二脲反应
  • 与亚硝酸反应——定量测定尿素的常用方法之一缩二脲缩二脲在碱性介质与极稀的硫酸铜溶液产生紫红色的颜色反应,叫做缩二脲反应。紫红色溶液凡分子中含有≥2个酰胺键(-CONH-)结构的化合物(如草二酰胺、多肽和蛋白质)都能发生缩二脲反应。

第36页:胍脲分子中的氧原子被亚氨基

  • 胍脲分子中的氧原子被亚氨基(=NH)取代后的化合物,称为胍,又称亚氨基脲。

胍为有机强碱(pKb=0.52),与季铵碱、KOH相当,能吸收空气中CO2生成稳定的碳酸盐。

某些胍的衍生物具有生理活性。

第37页:丙二酰脲为无色结晶

  • 丙二酰脲为无色结晶,熔点为245℃,微溶于水。

它可由脲与丙二酸酯在醇钠作用下发生氨解反应,所得产物再经酸化制得。

丙二酰脲

第38页:丙二酰脲分子中有一个活泼的亚甲基

丙二酰脲分子中有一个活泼的亚甲基和两个二酰亚氨基,能够发生酮型-烯醇型互变异构。

烯醇型表现出比乙酸(pKa=4.76)还强的酸性(pKa=3.85),故常称为巴比妥酸(barbituric acid)。

巴比妥酸分子中亚甲基上的两个氢原子被烃基取代后即得到具有镇静、催眠和麻醉作用的巴比妥(barbital)类药物。

苯巴比妥

第39页:羧酸衍生物的分类酰卤

  • 羧酸衍生物的分类酰卤、酸酐、酯、酰胺
  • 命名酰卤/酰胺:“酰基名”+“卤素”( “胺”)酸酐:“羧酸名”+“酐”酯:一元醇的酯:“某酸某(醇)酯”;多元醇的酯:“某醇某酸酯”
  • 化学性质水解;醇解;氨解(亲核加成-消除机制)酰化反应活性:酰卤→酸酐→酯→酰胺
  • 脲的性质弱碱性;水解;与HNO2反应;缩二脲的生成与缩二脲反应本章要点Byebye!
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