清华大学有机化学李艳梅老师课件第16章.ppt

Chapter 16,Unsaturated Carboxylic acid and Substituted Carboxylic acid 第十六章 不饱和羧酸和取代羧酸,Organic Chemistry A (2) By Prof. Li Yan-Mei Tsinghua University,16.1 不饱和羧酸 Unsaturated Carboxylic Acid 16.2 卤代酸 Halogenated Acid 16.3 醇酸 Hydroxyl Alcoholic Acid 16.4 酚酸 Phenolic Acid 16.5 羰基酸 Carbonyl Acid 16.6 β-酮酸酯 β-Keto Acid Ester,Content,16.1 不饱和羧酸 Unsaturated Carboxylic Acid,,,,,,不饱和键的类型,,羧基与不饱和键 的相对位置,,,,,,,,,,烯 酸,,炔 酸,,α,β –不饱和羧酸,,β,γ –不饱和羧酸,16.1.1 α ,β-不饱和羧酸的结构 (Structure of α,β-Unsaturated Carboxylic Acid),,一定的共轭稳定作用 由于羟基氧原子上的p电子已与 C=O 共轭，使其不再与烯键共轭，而使稳定性增加得不是十分显著。

Across Conjugated System,交叉共轭体系,,生成热值 (Heat of Formation),COOEt,顺/反异构体 (Trans/Cis Isomers),反式比顺式能更紧密地排列在晶格中,因此具有较高的熔点.,,,顺式在水中溶解度大于反式 Cis isomer is more easily dissolved than trans isomer.,16.1.2 不饱和羧酸的制备 Preparation of Unsaturated Carboxylic Acid （自学）,16.1.3 α,β-不饱和羧酸的反应 ( Reactions of α,β-Unsaturated Carboxylic Acid),(1). 1,4-加成反应 ——亲核加成,1,2,3,4,类似于α,β-不饱和醛酮,eg.,形式上为3,4-加成，实际上为1,4-加成2). Diels—Aldel 反应,亲双烯体,16.1.4 重要的α ,β-不饱和羧酸及其应用 Important α,β-Unsaturated Carboxylic Acids and Their Applications (自学),16.2 卤代酸 Halogenated Acid,命名 Nomenclature,β-溴丁酸,α-溴丁酸,ω-溴戊酸,卤原子在碳链的末端－羧基的另一端,16.2.1 卤代酸的制备 (自学) 16.2.2 卤代酸的反应,1. -卤代酸  -Halogenated Acid,,卤原子受羰基影响，反应活性增强，因此易与各种亲核试剂发生SN2反应，生成α-取代羧酸,2. -, -, -卤代酸 -, -, - Halogenated Acid,1,6-己内酯,在碱作用下，易生成内酯,-卤代酸,,？,16.2.3 重要的卤代酸及用途 Important Halogenated Acids and Their Applications,1. 氯乙酸 Chloroacetic Acid,合成中间体,制备,三氯乙烯,2. 氟乙酸 Fluoroacetic Acid,制备,邱满囤是无极县郝庄乡陈村农民，后在陕西大荔县东七乡观音渡村定居。

1981年 ，河北无极县农民邱满囤宣布研究“邱氏诱鼠剂”获得成功许多新闻媒体一轰而上，把这件事炒得火热一本《无极之路》1990年出版，一部53集电视报告 文学《无极之路》1992年先后在17个省市播映，据不完全统计，中外几百家媒体对邱满囤进行 了报道1992年4月，汪诚信 、原农业部全国植保总站高级农艺师赵桂芝等5位中国植保协会鼠害防治专业委员会的主要成员、全国鼠害防治专家，联合撰写文章《呼吁新闻媒介要科学灭鼠》，先后在《健康报》、《 沧州日报》、《中国乡镇企业报》等报刊发表他们收集到的11个邱氏鼠药样品经军事医学科学院微生物流行病研究所分析，均含有国家明令禁用的氟乙酰胺等剧毒药品1992年8月12日，邱满囤向北京市海淀区人民法院起诉汪诚信等5位专家侵犯名誉权 9月10日，河北省联合调查组将4种样品送国家农药质检中心化验，均未验出氟乙酰胺 10月14日，海淀区法院开庭审判此案12月29日， 海淀区法院一审判决邱满囤胜诉 12月31日，5专家召开几十家首都新闻单位记者座谈会，宣布诱鼠剂风波难平 1994年1月10日，汪诚信等5专家向北京市中级人民法院提出上诉 1月11日，5专家再次召开了记者座谈会。

《中国青年报》等10余家报纸刊出记者座谈会报道1994年12月26日，北京市中级法院开庭二审 1995年1月18日 300多位两院院士评出1994年中国十大科技新闻，其中第二条是：“邱氏鼠药案”一审判决5位科学家败诉，在科技界引起强烈反响 朱光亚等200多位 政协委员呼吁，严禁非法生产销售使用剧毒灭鼠药物 卢嘉锡等14位院士呼吁：维护科学尊严，确保执法公正，建议建立科 技陪审团制度 1995年2月22日北京市中级人民法院二审做出终审判决二审认为，5位专家文章并未侵害邱满囤的名誉权其上诉理由成立，应予支持原判不当，应予纠正 邱氏鼠药案邱满囤败诉1995年4月，国务院办公厅专门下 文查禁邱氏鼠药 《人民日报》1995年4月12日报道：国务院办公厅日前发出通知，同意化工部等5个部门联合调查组对邱氏鼠药厂违章生产鼠药的意见，并责成国家工商局和国家技术监督局通知各地，没收和销毁正在市场上销售的邱氏鼠药四二四”,C4S2N4,思考：写出“四二四”的结构（提示：没有不饱和键）,3. 三氟乙酸 Trifluoroacetic Acid,,例如,,酸性强弱,,,,,,C2H6 C2H4 NH3 CH≡CH CH3COCH3 ROH H2O,H2CO3 RCOOH H3PO4 F3CCOOH,,,pKa ~50 ~44 34 ~25 20 15.9 15.74,pKa 10 6.5 4~5 2.1 0.23,,,,,16.3 醇酸 Hydroxyl Alcoholic Acid,,(S) (R) 乳酸 Lactic Acid,来源：酸奶等 用途: 医药及食品工业,HOOCCH2CH2COOH,来源：苹果,来源：酒等 用途: 食品工业,柠檬酸 Citric Acid,来源：柠檬及其它水果 或是人乳及血中 用途: 食品工业,16.3.2 醇酸的性质,,,,,,,,,醇酸兼有羟基和羧基的特性，两基团相互影响，具有一些特殊性质。

16.3.1 醇酸的制备 Preparation (自学),1.酸性 Acidity,羟基的吸电子效应增强了酸性,2.脱水反应,-羟基酸,,羟基酸受热或与脱水剂共热时，由于羟基和羧基的相对位置不同，脱水产物亦不同半交酯,两分子间相互酯化脱水交酯,分子内脱水，生成α, β-不饱和酸分子内脱水，生成五元、六元环的内酯γ- 丁内酯,δ-戊内酯,羟基与羧基相隔五碳以上的羟基酸,,加热后发生分子间脱水，生成链状结构的聚酯n ≥ 5,3. 与醛反应,当 α- 或 β- 醇酸与醛一起加热时，均生成环状化合物,,β-羟基酸,4.α-醇酸与金属离子成螯合物 Reactions between α-Hydroxyl Acids and metal irons,螯合物,5.α- 和 β-醇酸的降解,用途： 由羧酸经过α溴代、水解后合成少一个碳的醛或酮可视为羟醛缩合的逆反应,16.3.3 内酯－环酯,β-内酯,α-内酯,高级醇酸在非常稀的溶液中，分子间成酯的可能性减小时，亦能生成大环内酯，许多抗菌素为大环内酯 内酯与醇酸形成动态平衡，平衡位置与环的大小及取代基有关16.4 酚酸 Phenolic Acid 羟基在芳环上的羟基酸,16.4.1 水杨酸,1. 合成,（科尔伯－施密特）反应 Kolbe-Schmidt Reaction,邻羟基苯甲酸,机理,第一步, 需要在较低温下进行。

第二步, 温度控制在120-145oC.,2.性质 Properties,显色的反应,与 FeCl3作用，显紫色,具有酚及羧酸的性质，其中酚的性质：烯醇式含量很高,受热脱羧,溴代,,,羧基被溴原子取代,白色沉淀,3. 应用 Applications,用于染料中间体以及药物合成 在食品及医药方面，用作消毒剂，防腐剂，杀菌剂,16.4.2 对羟基苯甲酸 p-Hydroxyl Benzoic Acid,1. 制备,,比合成水杨酸温度更高(190oC-200oC)， 可能羧酸又迁移了一次,2. 性质 Properties,,16.4.3 棓酸,性质 Properties,加热时容易脱羧,16.5 羰基酸 Carbonyl Acid,——碳链上有羰基的羧酸，又称“醛酸”“酮酸”,16.5.1 α–羰基酸 α-Carbonyl Acid,1. 乙醛酸 Glyoxalic Acid,,制备,乙醛酸存在于未成熟的果实中果实成熟，糖分增加，乙醛酸即消失特性,能生成稳定的水合物,2. 丙酮酸,制 备,,特 性,H2SO4 (稀),H2SO4 (浓),类似于α-醇酸,16.5.2 β-酮酸,最简单的β-酮酸是乙酰乙酸 β-酮酸均不稳定，易脱羧转变为酮,16.5.3 γ-酮酸,最简单的 γ-酮酸是4-戊酮酸。

4-戊酮酸加热时脱水生成 α- 或β-当归内酯，如下,β-酮酸不稳定，易脱羧；但β-酮酸酯较稳定合成上具有重要用途16.6 β-酮酸酯,16.6.1 β-酮酸酯的制备 （自学）,16.6.2 β-酮酸酯的化学性质 Chemical Properties,1. 酸性,例如:,,酸性强弱排序,反应,理论上讲，只要能生成比乙酰乙酸乙酯弱的酸的反应均可进行，即均可用于制备乙酰乙酸乙酯的烯醇盐（成为亲核试剂），但合成时为成本计，一般用醇钠2. β-酮酸酯的酮式－烯醇平衡,在无催化剂存在下，即使在较高温度下，亦进行得很慢；在酸碱催化下则迅速进行平衡,酮式－烯醇平衡的证据,A,烯醇式,与金属钠反应，放出氢气 与乙酰氯作用生成酯 使溴的四氯化碳溶液褪色 与FeCl3 水溶液作用，显紫红色,,分子中具有醇羟基：“活泼氢”,,分子中有双键,,具有烯醇式结构,B,具有酮的性质,与HCN 和 NaHSO3等发生加成反应 与羟胺，苯肼等羰基试剂反应，生成苯腙,C,酮式和烯醇式动态平衡共存,D,纯粹的酮式和烯醇式已被分离出,烯醇式 33oC (2mmHg) 分子内氢键，故沸点较低,酮式 41oC (2mmHg),例如：乙酰乙酸乙酯,一般地，溶剂极性越小，烯醇式含量越高。

之一、溶剂,影响烯醇式含量的因素,顺/反异构,(Z)- 烯醇式含量 ~15%,(E)- 烯醇式含量 ~85%,分子内氢键使得E型比较稳定,活泼亚甲基上有给电子基团，烯醇式含量降低 活泼亚甲基上有吸电子基团，烯醇式含量增加,之二、结构,3. 酮式分解与酸式分解,,,酮式分解,酸式分解,条件： NaOH (5%) NaOH (40%),酮式分解,酸式分解,克莱森缩合反应的逆反应,问题,OH- 进攻的位置?,酯水解 脱羧,酯水解,酸式分解过程,4. 作为亲核试剂,烃化,β-酮酸酯与碱作用生成烯醇盐，烯醇盐可作为亲核试剂,问题之一：反应机理？ 1o RX，SN2 2o RX，SN。