《羧酸及衍生物》课件.ppt

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1、1,羧酸及衍生物,第一部分 羧酸,2,3,羧酸的结构及化学性质分析,H有酸性,羰基不饱和,可加成、还原,羧酸的化学性质,4,羧酸的酸性,几种活泼氢的酸性比较,羧酸,酚,醇,pKa,5,10,16-19,Pka 45 6.5 10 10.2 15.7 18 26,5,羧基上羟基的取代,羧酸衍生物,酰卤,酸酐,酯,酰胺,取代羟基生成羧酸衍生物,羧酸,6,酰(基)氯,酰(基)溴,7,分子内二酸的脱水,正常反应:形成环状酸酐,异常反应:形成环状酮,加热反应即发生,8,3.羧酸 a 氢的反应,a-卤代羧酸,卤乙酸在合成上非常有用,9,酯化反应机理,机理：（伯、仲醇与羧酸的酯化）,净结果为SN2,11,羧

2、酸衍生物,酰卤,酸酐,酯,酰胺,羧酸,类型,第二部分 羧酸衍生物,12,羧酸衍生物化学性质,L：可被亲核试剂取代 1.,羰基：可加成至饱和,a-H：有弱酸性,离去基团(Leaving group),性质分析,13,1.羧酸衍生物酰基上的亲核取代通式,水解反应,醇解反应,胺解反应,反应类型,14,酰基上的亲核取代相对速度（相对反应活性）,15,酰氯的水解,易反应（可直接与水反应）,酸酐的水解,较易反应，H 或 OH催化更快。,1.1 羧酸衍生物的水解反应,16,酯的水解,需 H或 OH催化，当OH用量大于 化学计量时，反应完全。,酰胺的水解,H+or OH的用量须大于化学计量，要加热。,17,酯

3、的碱性水解（皂化反应）机理,碱过量时，产物为羧酸盐，反应不可逆。,18,1.2 羧酸衍生物的醇解反应,酰氯的醇解反应,优点：反应完全，产率好。,（碱吸收）,合成上用于制备酯,酯,酯,酰氯,19,1.3 羧酸衍生物的胺解反应,酰氯的胺(氨)解,酸酐的胺(氨)解,20,酯的胺(氨)解,酰胺的胺解,条件：无水、过量胺,胺的交换，合成上意义不大,21,2.羧基加成至饱和,2.1 羧酸衍生物与RMgX的反应,酰氯、酸酐、酯,酮,叔醇,取代,22,比 较,酰氯与格氏试剂的反应,酯与格氏试剂的反应,快步骤,慢步骤,可保留,23,利用酸酐反应中间体低温稳定性制备酮,利用酰胺反应的特殊性制备酮,24,2.2 羧

4、酸衍生物与 R2Cd 和 R2CuLi 的反应,比较：,活性强,活性较弱,不反应,25,羧酸衍生物的还原反应,LiAlH4 还原,酰氯，酸酐，酯,胺,伯 醇,酰胺,注意：酰胺的还原有特殊性：,取代,26,羧酸衍生物的催化氢化还原（两个典型的例子）,Rosenmund 还原,(i)酰氯选择性还原至醛（上册：18.8）,(ii)酯还原至醇（工业化）,使Pd催化剂活性减弱（催化剂中毒）,27,酯的金属钠还原,BouveaultBlanc 还原,acyloin 缩合（酮醇缩合）,伯 醇,a-羟基酮,注意：溶剂的变化,28,n 产率（）45（67元环）506067（89元环）3040818（1020元环

5、）6098,29,有关羧酸衍生物 a-位的反应简介,酰卤的a-氢卤代,例：,30,酯的a-位的反应 Claisen缩合,b-羰基酯,两分子酯的缩合,反应可逆,机理：,稳定的烯醇负离子,31,其它常用碱 NaH,NaNH2,LDA,Ph3CNa,t-BuOK（弱亲核性强碱）,碱 用 量对反应的影响催 化 量：反应可逆大于化学计量：反应完全 为什么？,32,Claisen 缩合举例：,乙酰乙酸乙酯,33,Dieckmann 缩合（分子内酯缩合）,34,5.伯酰胺的 Hofmann 降解（Hofmann重排）,Hofmann 降解,比原料少一个碳,35,羧酸制备方法,氧化法,用什么氧化剂？氧化剂的选

6、择性？,36,Grignard试剂+CO2,亲核加成机理,制备比 RX 多一碳的羧酸,37,腈类化合物的水解（酸性水解和碱性水解）,例：,丁二酸,丙二酸,38,Strecker反应,a-羟基酸,a-氨基酸,39,-胺类化合物（Amine),伯 胺（一级胺）,仲 胺（二级胺）,叔 胺（三级胺）,R=烷基：脂肪胺 芳基：芳香胺,季铵盐（四级铵盐）,类型,十、含氮化合物,40,胺类化合物的结构,脂肪胺 N 原子一般为 sp3 杂化,41,胺类化合物的制备方法,脂肪族伯胺的制备,氨的烷基化（卤代烷的取代，SN2 机理）,有多取代产物，分离有难度 2o 或 3o RX 可能有消除产物,过量,42,腈、酰

7、胺、肟、腙的还原,肟,腙,43,醛酮的还原氨化,为什么要NH3过量？,（过量）,44,Gabriel 伯胺合成法,邻苯二甲酰亚胺,（肼解）,或水解,对甲苯磺酸酯,SN2机理,45,脂肪族仲胺的制备（一些方法与伯胺的制备类似）,伯胺的烷基化（卤代烷的取代）,此方法在合成上的主要问题是什么？,醛酮的还原胺化（亚胺的还原）,N-取代酰胺的还原,46,通过烯胺的还原,脂肪族叔胺的制备,仲胺的烷基化,烯胺,47,芳香胺的制备,硝基的还原,芳香族卤代物的取代,苯炔机理,加成-消除机理,48,酰胺的 Hofmann 降解,例：,制备芳香伯胺,49,胺类化合物的性质,结构分析,有碱性 有亲核性 可被氧化剂氧化

8、,有未共用电子对,有活泼氢,可被强碱夺取 可被氧化剂氧化,50,胺类化合物的碱性,给电子基使 N 碱性增强,溶剂化作用，位阻作用,气相中：,液相中：,51,胺类化合物的亲核性（胺作为亲核试剂）,与卤代烃的亲核取代反应（胺的烷基化）,季铵盐,52,与醛酮的亲核加成反应,1o 胺,2o 胺,3o 胺,亚胺,烯胺,53,与羧酸衍生物的亲核取代反应,1o or 2o 胺,3o 胺,体积大难亲核,54,胺与磺酰氯的反应,性质类似酰氯 比酰氯稳定（在水中有一定的稳定性）,磺酰氯:,磺 酰 氯,磺 酰 胺,磺 酸 酯,55,磺酰胺的性质,活泼氢,Hinsberg试验早期用于鉴定胺的类型,56,磺胺类抗菌素,

9、S.N.,对氨基苯磺酰胺,S.G.,磺胺胍，治肠炎,S.M.Z.,治呼吸道、泌尿、肠道感染,S.D.,磺胺嘧啶,S.I.Z.,磺胺异恶唑,57,胺的氧化,叔胺与H2O2的氧化,胺氧化合物（氧化胺）,58,胺氧化物的消除Cope消除,一种制备烯烃的方法,59,Cope消除反应区域选择性,服从Hofmann取向,60,4.季铵盐,季铵盐有盐类的特性：固体，熔点高，易溶于水,季铵盐,季铵盐与普通铵盐不同,61,季铵盐的应用,用作阳离子型表面活性剂，降低表面张力（如：洗涤剂、乳化剂、悬浮剂、起泡剂、分散剂等）,亲 水 部 分,亲 油 部 分,合成上用作相转移催化剂（PTC,phase transfer

10、 catalyst）,例：一些带有长链烷基的季铵盐,62,相转移催化剂（PTC）的应用举例,有机相,水 相,水 相,63,5.季铵碱和 Hofmann 消除,季铵碱的形成,季铵碱：强碱，碱性类似于NaOH、KOH,季铵碱,64,Hofmann消除的取向,消除时主要生成取代基少的烯烃Hofmann取向,65,Hofmann消除在早期有机结构分析上的应用,例：用化学方法区分化合物,和,66,不符合Hofmann消除取向的例子,b-位有不饱和基团，反应可能不遵守Hofmann取向。,六元环上消除时，一般遵守Zaitsev取向。,67,三类含氮芳香族化合物,芳香族硝基化合物,芳香胺,重氮盐,68,重氮

11、盐(Diazonium salts)及其反应,重氮盐,现制现用 温度升高易水解成酚 干燥时以爆炸,增加重氮盐稳定性几个因素：,重氮盐的制备和稳定性,环上有吸电子基,阴离子为,分子内重氮盐,3040oC时仍稳定,69,重氮盐的反应类型,取代（主要反应）偶联 还原,重氮盐的取代反应,70,重氮盐的水解（取代成酚）,制备重氮盐的副反应,机理,产率不高（用 ArN2 SO4H 较好）有偶联副反应（酸性不够时易发生）,合成上应用制备酚类化合物,71,重氮盐碘代,机理（离子型反应）,72,Sandmeyer反应（重氮盐被Cl、Br 或 CN 取代）,机理（自由基机理）,73,Schiemann 反应（重氮

12、盐被 F 取代）,反应的扩展,74,重氮盐去氨基化反应（被 H 取代）,反应机理（自由基机理）（了解）,方法 1,次磷酸,75,副反应生成芳基醚,机理：,方法 2,76,重氮盐的偶联反应（亲电取代反应）,活化的芳环,重氮盐与酚的偶联,弱亲电试剂,偶氮苯衍生物,注意反应条件,重氮酸盐,若 pH 10,有副反应,77,偶联反应机理（苯环上的亲电取代）,苯环更活泼,78,重氮盐与芳香叔胺偶联,机理（苯环上的亲电取代）,活化的芳环,若酸性过强，会发生什么？,注意反应条件,79,重氮盐与芳香伯胺、芳香仲胺的反应,重排机理,苯重氮氨基化合物,重排,冷却,分解,亲电取代,80,重氮化合物与染料,红色用于鉴定

13、重氮盐,Orange II,萘酚蓝黑 6B,81,重氮盐的还原,82,Sandemeyer反应引入Cl、BrSchiemann 反应引入 F与 NaI反应引入I,重氮盐的取代反应在合成中的应用,水解成酚 卤代成卤代芳烃 转变为芳香腈（Sandemeyer反应）转变为芳烃（去氨基化）,重氮盐反应小结,(i)取代,H3PO2 法HOC2H5 法,(ii)与酚或胺类偶联：成偶氮芳烃,(iii)还原：成芳基肼,83,合成上应用举例,例 1：,复习：磺酸碱熔法制备酚,环上不能含有卤素和硝基等基团,84,通过重氮盐制备酚,分析,合成路线,除去邻位产物,85,例 2:,分析,重氮盐法,格氏试剂法,或,86,合成路线(重氮盐法),除去邻位产物,87,例 3：,间三溴苯,直接溴代，得不到目标产物,分析：考虑定位基团及应用去氨基化,88,合成路线,89,例 4：,直接溴代得邻、对位产物,考虑氨基的定位及去氨基化,90,合成路线,除去邻位产物,91,例 5：,分析：,如何制备？,请写出完整的合成路线。,92,思考题：完成下列合成,或,