第十六章不饱和羧酸和取代羧酸.ppt

第十六章,不饱和羧酸和取代羧酸,(Unsaturated carboxylic acid and Substituted carboxylic acid),一.不饱和羧酸,二.卤代酸,三.醇 酸,四.酚 酸,五.羰基酸,六.酮酸酯,七.乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法,八.碳酸衍生物,第十六章 不饱和羧酸和取代羧酸(Unsaturated carboxylic acid and Substituted carboxylic acid),3,一.不饱和羧酸(Unsaturated carboxylic acid),定义：羧酸分子中含有不饱和键（双键、叁键）的羧酸。,烯酸：,4,5,分类：,不饱和羧酸,不饱和羧酸,6,1.,-不饱和羧酸的结构,共轭,p共轭,7,交叉共轭Cross conjugated system,8,2.,-不饱和羧酸的制备,1).腈的水解,9,2).格利雅试剂法,3).-羟基酸脱水,10,4).佩金（Perkin）反应,+,肉桂酸,+,11,-甲基肉桂酸,5).诺文葛耳（Knoevenagel）反应,指具有活泼亚甲基的化合物，在碱性试剂存在下和醛发生的加成-消去反应。,练习：以苯酚和必要的试剂合成下列化合物：,ReimerTiemannPerkin酯化反应,12,例：,含有活泼亚甲基的化合物：,醛：脂肪醛，芳香醛，甚至酮也可以。,碱：弱碱（）,溶剂：苯或甲苯,13,例：,+,+,+,例：,例：,14,例：,+,3.,-不饱和羧酸的反应,1).共轭加成,+,15,H2O,HCN,+,+,+,+,HX,16,2).DA 反应,+,1,3丁二烯,丙烯酸甲酯,3环己烯甲酸甲酯,练习:以环戊二烯和4C以下有机物为原料合成：,17,+,解:,练习:用不超过3C的有机化合物及必要的试剂合成：,18,解：,19,二.卤代酸(halogenated carboxylic acid),定义:羧酸碳链上的氢被卤素原子取代得到的取代酸。,-二溴丁酸,2,3-二溴丁酸,-溴戊酸,5-溴戊酸,性质比较特殊。,20,1.卤代酸的制法,1).-卤代酸,21,2).-卤代酸,+,HX,3).,等卤代酸用二元羧酸的单酯发生汉斯狄克反应,22,2.卤代酸的反应,1).与碱反应,-卤代酸,-卤代酸,有-H，在碱作用下，生成,-不饱和酸。,23,-卤代酸,-卤代酸,4-烷基-4-丁内酯,5-烷基-5-戊内酯,注意：丁内酯和戊内酯在NaOH-H2O溶液中会开环,24,-溴代己酸,-羟基己酸,-卤代酸（碳数在9以上）,在极稀的溶液中进行,85%大环内酯,25,2).达让(Darzer)反应,指-卤代酸酯在醇钠或氨基钠作用下与醛酮发生的羟醛缩合反应，产物为-环氧酸酯。,+,-氯代酸酯,-环氧酸酯,26,机理：,-环氧酸酯,27,在合成上的应用：,+,28,结论：利用达让反应可以合成较醛酮多几个碳原子的醛或酮。,例：,+,+,总之：,29,解：,+,30,练习：,练习：以苯为原料通过 Darzer 反应合成,1.,2.,31,三.醇酸（hydroxyacid）,定义:羟基连在饱和碳原子上的羧酸。,乳酸,苹果酸,酒石酸,柠檬酸,很多醇酸作为生化过程的中间产物存在于天然产物中，例：肌肉中：L-(+)-乳酸，葡萄糖发酵得R-(+)-酒石酸，蔗糖发酵得D-()-乳酸。,32,1.醇酸的制备,1).-卤代酸水解制备-醇酸,+,*,*,S-2-溴丙酸盐,R-乳酸,例：,S-乳酸,S-2-溴丙酸盐,例：,33,2).-羟基腈水解制备-醇酸,3).瑞佛尔马斯基(Reformatsky)反应(用于制备-醇酸及其衍生物),指-溴代酸酯与醛或酮在惰性溶剂中和锌粉反应，产物水解得-醇酸酯的反应。,+,34,机理：,+,乙醚,+,注：制备-醇酸酯时，金属只能用Zn不能用Mg。-卤代酸酯通常用-溴代酸酯。,醛酮结构不受限制。,35,练习：,+,1.,可制备-醇酸酯，-醇酸，,-不饱和羧酸。,+,2.,答案：1.,2.,36,比较新的制备-醇酸酯，-醇酸的方法：,+,二异丙基氨锂（LDA）,酯,烯醇盐,3-羟基-3-甲基丁酸乙酯,37,例：,制备-醇酸还可用如下方法：,例：,例：,38,4).内酯水解制备醇酸,2-甲基环己酮,6-羟基庚酸,练习：由 合成,39,解：,40,练习：完成下列转化,解：,41,2.醇酸的反应,羟基和羧基是可以相互反应的基团，所以可以发生分子内、分子间的反应。,1).脱水,随羟基和羧基相距位置不同，得不同脱水产物。,-醇酸失水生成交酯：,例：,-羟基丙酸,丙交酯,H+,42,-羟基丁酸,-羟基丁酸,-醇酸失水生成,-不饱和羧酸：,-醇酸与-醇酸在中性或酸性条件下形成内酯，在碱性条件下可开环形成羟基羧酸盐，酸化后又成内酯：,1,4-丁内酯,麻醉剂,43,-羟基酸(C9)在极稀溶液内，可形成大环内酯。,在内酯中，五元环张力最小，最稳定。内酯中除五元环内酯外，其它内酯在碱催化下，均可开环聚合。,例：,丙交酯,聚丙交酯,聚丙交酯可抽丝作为外科手术缝线，在体内可自动溶化不需拆除。因为这种聚合物在体内缓缓分解为乳酸，对人体无害。,44,2).聚合反应,+,3).氧化反应,4).分解反应,浓,+,+,稀,+,45,练习：写出下列反应的主要产物：,46,练习：从指定原料及必要的试剂合成下列化合物：,解：,47,1.水杨酸,工业制法：,加压,科尔伯施密特反应：,48,性质：无色晶体，熔点159，微溶于水，能随水蒸 气一同挥发，与Fe3+显紫色，酸性较强。,+,Pka=2.96,反应：,+,49,+,+,乙酰水杨酸（阿斯匹灵）,+,水杨酸甲酯,50,2.常见一些酚酸及其衍生物的用途,水杨酸是合成药物、染料、香料的原料，有杀菌作用，在医药上外用为防腐剂和杀菌剂，多用于治疗某些皮肤病，等。,乙酰水杨酸（阿斯匹灵）有退热、镇痛和抗风湿痛的作用，而且对胃的刺激作用小，常用于治疗发烧、头痛、关节痛、活动性风湿病等。,水杨酸甲酯在医药上外用为局部镇痛剂或抗风湿药物。,51,对羟基苯甲酸是一种优良的防腐剂，商品名叫尼泊金（Nipagin）。有拟制细菌、真菌和酶的作用，毒性较苯甲酸或水杨酸及其衍生物小。因此广泛用于食品，特别是各种药物制剂的防腐剂。,没食子酸（又叫五倍子酸），是自然界分布很广的一种有机酸。以游离态存在于茶叶等植物中。很容易被氧化，有强还原性，能从银盐溶液中把银沉淀出来，因此在照相中用作显影剂。它的水溶液遇FeCl3显兰色，所以也是制墨水的原料。,+,没食子酚,52,酮酸：,醛酸：,乙酰乙酸,甲酰乙酸,乙醛酸,丙酮酸,53,-酮酸的特性反应：,+,+,-酮酸、-酮酸及其它醛酸、酮酸（自学）,54,六.-酮酸酯(-Keto esters),含有活性亚甲基，在碱性试剂存在下可以发生烃化和酰化反应。,1.-酮酸酯的制备,1).克莱森（Claisen）缩合,在醇钠等碱性试剂存在下，两分子酯之间缩合生成-酮酸酯的反应。,+,55,机理：,+,+,+,Pka=26,Pka=16,Pka=11,+,+,Pka=11,Pka=16,乙酰乙酸乙酯,这步为反应的推动步骤,Pka=26,56,注：具有两个-氢的酯用醇钠处理，一般都可顺利 地发生酯缩合反应。,只有一个-H，必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。,因为：,57,若两种酯的-氢不同，缩合后得到一个混合物，没有制备价值。但用一个有-氢的酯和一个没有-氢的酯缩合得到一种酯，有制备价值。,2).交叉克莱森（Claisen）缩合,但：,pKa=20,Ph3CH pKa=32,58,常用的无-氢的酯：,+,+,59,3).迪克曼缩合,60,迪克曼缩合用来制备五元环，六元环的酮。,4).酮与酯的缩合,具有-H的酮和没有-H的酯缩合，得到-酮酸酯。,+,61,练习：写出下列反应的主要产物：,或,62,63,+,+,酯缩合反应是可逆的，逆反应机理如下：,64,例：解释下列反应机理：,解：,65,2.-酮酸酯的性质,1).酮式-烯醇式平衡,以乙酰乙酸乙酯为例：,66,等,具有醇、烯的性质,说明有两种结构：,实验证明乙酰乙酸乙酯的结构是两种形式的混合物:,92.5%,7.5%,上述现象叫互变异构现象，即一个化合物的两种异构体可以相互转变共存在一个平衡体系中的现象。,氢键 p-共轭,67,乙酰乙酸乙酯的酮式与烯醇式是互变异构体。,互变异构属于官能团异构。,一些化合物的酮式、烯醇式含量（纯液态中）：,烯醇式含量：,1.5 10-4,7.7 10-3,7.5,76,76%,68,89.2%,69,2).-酮酸酯的水解,稀碱中成酮水解：,机理：,+,70,浓碱中成酸水解：,碱的浓度大，除可进攻酯羰基外，还可进攻酮羰基。,+,机理：,+,71,七.乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法(Methods of Acetoacetic Ester Synthesis and Malonic Ester Synthesis),1.乙酰乙酸乙酯合成法,72,过程：,上述是乙酰乙酸乙酯在合成上的第一个用途：制备甲基酮。,73,乙酰乙酸乙酯在合成上的第二个用途：制备1,3-二酮。,乙酰乙酸乙酯在合成上的第三个用途：制备1,4-二酮。,74,乙酰乙酸乙酯在合成上的第四个用途：制备酮酸。,总之：乙酰乙酸乙酯合成法可向合成的目标产物中提供,注意：要上两个基团，必须分步进行，先上活性小的后上活性大的，先上位阻大的，后上位阻小的。,75,练习：以乙酸乙酯为原料合成下列化合物,解：1）,76,2）,3）,77,2.丙二酸酯合成法,1).合成一元羧酸,78,2).合成二元羧酸,79,除乙酰乙酸乙酯，丙二酸二乙酯外还有下列一些含活性亚甲基的试剂：,3).合成酮酸,总之：丙二酸酯合成法可向合成的目标产物中提供：,丙二酸二乙酯和,-不饱和酮发生反应得到酮酸。,80,3.乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯还可发生下列反应,1).与醛酮加成,诺文葛尔反应,2).发生迈克尔反应,+,+,81,例：,+,+,例：,82,3).与环氧乙烷反应,机理：,83,八.碳酸衍生物(Carbonic acid derivatives),碳酸（可看作羟基取代的甲酸）,光气（酰氯）,尿素（酰胺）,碳酸二酯,84,碳酸衍生物可发生类似羧酸衍生物的反应，例：,氨基甲酸酯,异氰酸,氰酸,硫脲,胍,