应化第十六章不饱和羧酸和取代酸.ppt

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1、生物有机化学的前沿课题,生物有机化学的研究几乎涉及到生命科学的所有前沿领域，已经成为现代生命科学研究中的重要组成部分，主要包括：核酸化学、蛋白质化学、多糖化学、生物催化体系的模拟、生物膜化学和信息传递的分子基础、微量及超微量生理活性物质的分离和分析新方法的研究。进入生命科学的研究，为其发展做出新的贡献，同时丰富和发展化学科学本身，这是当前化学科学发展的一大趋向。,有机化学,不饱和羧酸和取代酸,16-1 不饱和羧酸一、,-不饱和羧酸的结构二、,-不饱和羧酸的制备三、,-不饱和羧酸的反应四、,-不饱和羧酸的用途16-2 取代酸一、卤代酸二、醇酸三、酚酸四、羰基酸,内容提要,16-3-酮酸酯一、-酮

2、酸酯的制备二、-酮酸酯的酮烯醇平衡三、-酮酸酯的反应16-4 乙酰乙酸乙酯合成法和丙二酸酯合成法一、乙酰乙酸乙酯合成法二、其它-酮酸酯合成法三、丙二酸二乙酯合成法四、Michael反应,内容提要,第十六章 不饱和羧酸和取代酸,16-1 不饱和羧酸(Unsaturated Carboxylic acid)一、不饱和羧酸的结构 1.分子结构,-不饱和羧酸的交叉共轭体系,X：OH，OR，NH2等,-不饱和羧酸的交叉共轭体系,(E)-2-丁烯酸(巴豆酸)m.p.=72,(Z)-2-丁烯酸(异巴豆酸)m.p.=15,(E)-3-苯基丙烯酸(肉桂酸)m.p.=133,(Z)-3-苯基丙烯酸(异肉桂酸)m.

3、p.=68,2.顺反异构,(Z)-9-十八碳烯酸(油酸)m.p.=16,(E)-9-十八碳烯酸(反油酸)m.p.=51,化学亮点 反式脂肪酸与人体的健康,反式不饱和羧酸（TFAs）在细胞膜中的积累，会增加血流中低密度脂蛋白的含量；饮食中的TFAs有增加乳腺癌和心脏病的危险。TFAs在油炸快餐及烤制型食品中含量较多。,(Z)-丁烯二酸(失水苹果酸或马来酸)m.p.=130,(E)-丁烯二酸(延胡羧酸或富马酸)m.p.=287,丁烯二酸顺反异构体的理化性质比较,二、不饱和羧酸的制备 不饱和羧酸的制备类似于羧酸（见第十四章羧酸），也可以用以下方法：1.-卤代酸脱卤化氢,喹啉160170,14,2.芳

4、醛的缩合反应Knoevenagel反应(p643)-羰基与含活泼-H的化合物（-C上连有两个吸电子基团，如乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯、丙二腈等）反应失水，生成不饱和化合物.,肉桂酸,吡啶,六氢吡啶110,180,肉桂酸,Perkin(普尔金)反应-由不含有-H的芳香醛（如苯甲醛）在强碱弱酸盐（如碳酸钾、醋酸钾等）的催化下，与含有-H的酸酐（如乙酸酐、丙酸酐等）所发生的缩合反应，并生成,-不饱和羧酸盐，后者经酸性水解即可得到,-不饱和羧酸。,三、,-不饱和羧酸的反应 1.1,4-加成反应 与,-不饱和醛酮类似 2.D-A反应,13,四、,-不饱和羧酸的用途(p472)1.丙烯酸,催化剂,催化剂,

5、催化剂,2.甲基丙烯酸甲酯 见第十二章醛和酮 3.马来酸和富马酸 马来酸的制备 见第九章芳香烃,4.丁炔二酸,16-2 取代酸 一、卤代酸(halo acid)1.卤代酸的制备(1)-卤代酸 Hell-Volhard-Zelinsky反应(海尔-沃尔哈德-泽林斯基)饱和脂肪羧酸在磷或三卤化磷存在下与卤素反应，先生成酰卤，而后生成-卤代酰卤，经水解转化成-卤代羧酸。是合成这些化合物常用的方法,100%,14,(2)-卤代酸,2.卤代酸的反应-卤代酸的SN2反应,等,3.卤代酸的用途三氟乙酸的用途：(1)保护氨基和醇羟基(2)有机合成试剂 例如：,二、醇酸(alcoholic acid)1.醇酸的

6、命名,2-羟基丙酸(乳酸),2-羟基丁二酸(苹果酸),2,3-二羟基丁二酸(酒石酸),2.醇酸的性质和反应(1)酸性 OH的-I 效应使醇酸的酸性增强。(2)脱水反应-醇酸1和2醇分子间脱水 交酯3醇分子内脱水,-不饱和酸-醇酸 分子内脱水,-不饱和酸,3-羟基-3-羧基戊二酸(柠檬酸),-醇酸 分子内脱水 环内酯,-环内酯较难生成，即使生成也易水解开环,-醇酸 分子内脱水 不饱和酸 分子间脱水 聚酯,(3)-醇酸的氧化反应,(4)-和-醇酸与醛的反应 相当于生成缩醛的反应,-醇酸生成六元环,(5)-和-醇酸的降解反应,浓,应用：高级脂肪酸-溴代酸 高级脂肪醛,3.醇酸的制备(1)卤代酸的水解

7、 制备-和-醇酸(2)羟基腈的水解(3)Reformatsky反应-醛或酮与a-卤代酸酯和锌在惰性溶剂中反应,经水解后得到-羟基酸酯。,该反应相当于酮与羧酸羟醛缩合反应的逆反应,反应机理,烯醇盐,有机锌试剂,比较合理的方法是用强碱二异丙基氨基锂与含-H的酯直接反应生成烯醇盐,LDA：见p303第十二章,(4)环酮的氧化 见第十五章过氧酸的反应,15,三、酚酸(phenolic acid，p484)1.酚酸的命名,2-羟基苯甲酸(水杨酸),3,4,5-三羟基苯甲酸(五倍子酸),2.酚酸的性质和反应,(1)酚酸的酸性(2)酚酸的脱羧反应,14,(3)酚酸的取代反应,3.酚酸的制备(1)水杨酸,工业

8、制法,P,60,利用水杨酸制备乙酰水杨酸阿司匹林,Kolbe-Schmidt反应,100,四、羰基酸(Carbonyl acid)1.羰基酸的命名,乙醛酸,3-丁酮酸(乙酰乙酸),2-丁酮二酸(草酰乙酸),丙酮酸,2.羰基酸的反应(1)氧化,(2)脱羧和脱水反应,浓H2SO4,14,H2O,-当归内酯,-当归内酯,16-3-酮酸酯 一、-酮酸酯的制备(p375，p637)1.酯的Claisen缩合反应,乙酰乙酸乙酯,Claisen 缩合反应机理如下：,pKa=15,pKa=15.9,乙酸乙酯的酸性与乙醇相近，反应生成烯醇盐的量较小。,对于只含一个-H的酯，生成的-酮酸酯不能变成烯醇盐，无法使缩

9、合反应继续进行。所以必须加碱性很强的试剂或空间位阻大的格氏试剂，使等物质量的酯能全部形成碳负离子，随即与酯缩合。例如：,2.交叉Claisen缩合反应,3.Dieckmann缩合反应 分子内酯缩合反应：己二酸酯和庚二酸酯,-丙醛酸乙酯,2-环戊酮甲酸乙酯,4.二元酸酯的分子间交叉缩合反应例：2分子丁二酸二乙酯在醇钠的存在下，发生分子间交叉缩合反应，生成1,4-环己二酮-2,5-二甲酸二乙酯。,5.酮与酯的缩合 含-H的酮与不含-H的酯也能发生缩合反应，但只有与碳酸酯反应，才能生成-酮酸酯。例如：,-二酮,全部生成烯醇盐,NaH,加成-消除,-酮酸酯,碳酸二乙酯,二、-酮酸酯的酮烯醇平衡(p37

10、6)1.-酮酸酯的结构与烯醇式含量亚甲基上有斥电子基团斥电子基团的空间位阻烯醇式含量亚甲基上有吸电子基团烯醇式含量 2.溶剂与烯醇式含量溶剂的极性烯醇式含量 三、-酮酸酯的反应(p377)1.烃基化反应+RX,12,C-烃化产物99%,O-烃化产物,由于2和3RX发生SN1反应，在反应中生成碳正离子中间体，所以2RX除生成C-烃化产物外，还生成消去产物，3RX则只能生成消去产物。若要得到烃基化产物，需用特殊的试剂。,2.酰基化反应+RCOX,3.水解反应成酮水解,成酸水解,Claisen缩合的逆反应,16-4 乙酰乙酸乙酯合成法 和丙二酸酯合成法 一、乙酰乙酸乙酯（EAA）合成法(p377)利

11、用乙酰乙酸乙酯的烃基化、酯的水解和-酮酸的脱羧制备以下结构的甲基酮。,12,2-丁基-3-丁酮酸乙酯6972%,61%,25,？,？,？,62%,82%,二、其它-酮酸酯在合成中的应用 利用其它-酮酸酯的烃化、酯的水解和-酮酸的脱羧制备酮和环酮。例如：,1-丙基-2-环戊酮甲酸乙酯,2-环戊酮甲酸乙酯,三、丙二酸酯合成法(p378)1.丙二酸二乙酯的制备,2.羧酸的合成烃化酯水解二元羧酸脱羧，制备：,22,四、Michael反应（p588）乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯在OH-催化下，生成的碳负离子可作为亲核试剂，与,-不饱和醛酮等分子中吸电子基与碳碳双键为共轭体系的化合物发生1,4-加成反应Mich

12、ael反应。例如:,13,2-环庚烯酮,3-(2-氧丙基)环庚酮,2-乙氧羰基-5-己酮酸乙酯,本章小结,化学反应,-不饱和羧酸,1,4-加成 与HCN，NH3，H2O等亲核试剂和亲电试剂HX的1,4-加成。D-A反应,卤代酸,-卤代酸的SN2反应,醇 酸,酸性脱水 醇酸的结构不同，受热脱水的产物不同。氧化-醇酸的氧化反应及应用与醛的反应-和-醇酸与醛反应降解反应-和-醇酸降解反应的产物及应用,酮 酸,氧化-酮酸的氧化反应及应用。脱羧 酮酸脱羧的条件，反应活性和产物。脱水反应,酚 酸,酸性；脱羧反应；取代反应。,-酮酸酯,酮烯醇平衡 影响烯醇式含量的因素。反应 烃基化、酰基化和水解反应的产物及应用。,制 备,-不饱和羧酸,-卤代酸脱卤化氢；Knoevenagel反应；Perkin反应。,卤代酸,-卤代酸 赫尔沃尔霍德泽林斯基反应。-卤代酸,-不饱和羧酸HX,醇 酸,卤代酸的水解；羟基腈的水解；Reformatsky反应；环酮的氧化。,-酮酸酯,合成法,酚 酸,水杨酸 Kolbe-Schmidt反应,酯的Claisen缩合反应；Dieckmann缩合反应；酮与酯的缩合。,乙酰乙酸乙酯合成法；丙二酸二乙酯合成法；Michael反应。,用 途,不饱和羧酸和各类取代酸及衍生物的用途。,