第十二章羧酸和取代羧酸.ppt

《第十二章羧酸和取代羧酸.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十二章羧酸和取代羧酸.ppt（97页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、1,第十二章,(carboxylic acids and substituted carboxylic acids),羧酸和取代羧酸,2,通式：,羧基（carboxyl）: -COOH,酰基(acyl):,第一节 羧酸,3,乙酰基(acetyl),4-甲基苯甲酰基,4,.分类和命名,(一) 分类,1.与羧基相连的烃基结构分为 脂肪、芳香；饱和、不饱和,2.羧基的数目 一元和多元羧酸,3.取代羧酸 卤代酸、羟基酸、氨基酸、 氧代酸（酮酸、羰基酸）,5,（二）命名,许多羧酸根据其来源用俗名:,HCOOH,甲酸(蚁酸),CH3COOH,乙酸(醋酸),苯甲酸(安息香酸),6,系统命名法原则:,与醛相似

2、,选择含羧基的最长碳链作为主链,取代基位次可用希腊字母，、 表示，最末端碳原子可用表示,3-甲基戊酸 或-甲基戊酸,7,2-(4-异丁基苯基)丙酸,8,6-(2-萘基)己酸,9, 不饱和羧酸：称 “某烯酸”,2-丁烯酸（巴豆酸）,(E)-3-苯基-2-丙烯酸,10, 多元羧酸的命名：,(1R,3R)-1,3-环已烷二羧酸,顺丁烯二酸 （马来酸）,11,3-羟基-3-羧基戊二酸 （枸橼酸或柠檬酸）,1,2,3,4,5,12, 取代羧酸的命名:,邻羟基苯甲酸 (水杨酸),-羟基丙酸 (乳酸),13,1,3-甲基-6-氧代庚酸,a-氨基-b-苯丙酸,14,二、结构,羧基的结构: P-共轭,P-共轭使

3、C=O与C-O的键长趋于平均化，在化学 性质上表现出羰基与羟基相互影响的特征,15,三、物理性质,1物态 C1C3 有刺激性酸味的液体，溶于水。 C4C9 有酸腐臭味的油状液体，难溶于水。 C9 腊状固体，无味，不溶于水。 芳香酸 为结晶固体，不溶于水 2熔点 乙酸熔点16.6，又称为冰醋酸。,16,3沸点 羧酸的沸点比相应醇的沸点高。 原因： 通过氢键形成二聚体。,乙酸沸点：118,17,四、化学反应,酸性,C-O键断裂, -OH被取代,羧基被还原,a-H被卤代,18,（一）酸性与成盐,羧基负离子,羧酸根负离子的结构,19,HCOOH CH3COOH H2CO3 C6H5OH ROH HCC

4、H,pKa 3.76 4.75 6.4 10 1619 25,羧酸的酸性比酚、醇、炔强，大多数羧酸 是弱酸,20,取代羧酸的酸性:,1.脂肪族一元羧酸的酸性,见书P341,吸电子诱导效应：NO2 CN F Cl Br I CCH OCH3 OH C6H5 CH=CH2 H 供电子诱导效应：(CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3 H,21,给电子基使酸性减弱; 吸电子基使酸性增强,HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH (CH3)3CCOOH pKa: 3.76 4.75 4.87 5.05,22,ClCH2COOH Cl2CHCOOH Cl3CCOOH pKa: 2.

5、86 1.29 0.65,pKa :4.81 4.70 4.41 2.86,23,2.芳香族羧酸的酸性,pKa 4.17,邻位取代 不论是吸电子基团还是给电子基团（氨基除外）， 都使酸性增强。,pKa 3.89 4.09 2.21 2.89,24,间位取代 吸电子基团，使酸性增强； 给电子基团，使酸性减弱。,pKa 4.28 4.09 3.82 3.46, ,25,对位取代,pKa 4.47 4.35 4.03 3.40, ,26,解释:,羧酸根负离子的稳定性,27,3.二元羧酸的酸性,乙二酸: pKa1 为1.23 丙二酸: pKa1 为2.83,pKa1 pKa2,28,成盐反应：,羧酸盐

6、(水溶性增加),应用: a. 用于羧酸的分离和纯化 b. 用于羧酸与苯酚的鉴别、分离 c. 改变药物的水溶性,29,（二）羧基中羟基的取代反应 形成羧酸衍生物,1生成酰卤（acyl halides）,常用的试剂: SOCl2、PX3、PX5,产物纯、易分离,30,（1）制备酰氯最常用的试剂氯化亚砜,（2）反应需在无水条件下进行,31,2生成酸酐（anhyrides）,脱水剂 : 乙酸酐、P2O5 、乙酰氯等,32,邻苯二甲酸酐,制备混合酸酐:,二元酸可以直接加热脱水，形成五、六元 环状酸酐:,33,3酯化反应（esterification）,(1) 常用催化剂: 强酸(浓硫酸，氯化氢或苯磺酸等

7、）,(2) 是可逆反应，一般只有2/3的转化率,34,(3)酯化反应历程:,35,构型保持,36,加成-消除机理:,反应中间体 (四面体结构),37,酯化反应历程小结:,a. 亲核加成-消除的过程 b. 反应中间体是一个四面体结构 c. 1、2醇为酰氧断裂历程， 3醇为烷氧断裂历程,38,机理：,39,(4).酯化反应的活性次序：,醇 : CH3OH RCH2OH R2CHOH,酸 : HCOOH CH3COOH RCH2COOH R2CHCOOH R3CCOOH,空间位阻对反应速度的影响很大,40,比较苯甲酸与下列醇在酸催化下 酯化反应的速度：,（A）CH3OH；（B）CH3CHOHCH2C

8、H3； （C）CH3CH2CH2OH,41,4生成酰胺（amides）,铵盐,42,（三）还原反应（羧酸难被还原）,LiAlH4：羧酸被还原为相应的伯醇； 且分子中不饱和键不被还原,43,（四）-氢的卤代反应,较醛、酮活性弱，需加少量催化剂（P或PX3）,-卤代酸,应用 : 重要的合成中间体,44,-酮(羰基)酸易脱羧,（五）脱羧反应（decarboxylation）,机理:,六元环过渡态,45,46,芳香酸：较脂肪酸易脱羧,邻、对位上连有 吸电子基易脱羧,47,（六）二元酸的热解反应,1. n=0 , 1-脱羧,n:羧基间隔碳原子数,48,2. n=2 , 3-脱水得环状酸酐,49,3. n

9、=4 , 5-脱水、脱羧得环酮,50,五、制备,（一）氧化法,1. 碳原子数不变,伯醇和醛氧化：,RCHO,51,不饱和醛制备不饱和酸：,52,2 . 减少一个 碳原子数,53,3 . 芳香族羧酸,54,（二）腈水解法,制备比卤代烷增加一个碳原子的羧酸,此法可制备二元羧酸和不饱和羧酸,55,56,（三）格氏试剂法,+,-,伯、仲、叔或芳香卤代烷(RXRMgX)均可用此法,制备增加一个碳原子的羧酸,57,58,（四）丙二酸酯法,-制备取代乙酸,羧酸衍生物(第13章)中介绍,59,（五）通过羰基化合物的缩合反应,克脑文格尔（Knoevenagel）反应:,-制备,-不饱和羧酸,-不饱和羧酸,60,

10、具活泼亚甲基的化合物: 丙二酸二乙酯 、丙二酸、 乙酰乙酸乙酯、氰乙酸酯等,反应条件:弱碱（如胺、吡啶等）,61,62,AECDB,63,完成反应式：,64,65,第二节 取代羧酸,酮酸 (氧代酸、羰基酸),酸性增强,66,一、卤代酸,（一）化学性质,1、-卤代酸-取代产物,-羟基酸,2、 b-卤代酸-生成,-不饱和酸,-共轭体系,3、 或-卤代酸-生成五元或六元环内酯,u丁内酯,d戊内酯,68,（二）制备,69,二、羟基酸,（一）化学特性 -受热后的反应,1、-羟基酸-生成交酯,交酯,70,2、 b-羟基酸-生成,-不饱和酸,-共轭体系,3、 或羟基酸-生成五元或六元 环内酯,71,（二）制

11、备,1、水解法-制备-羟基酸,72,2、雷福尔马茨基 （Reformatsky）反应,-羟基酸酯,反应条件: 醛（酮） , -卤代酸酯 /Zn粉,产物:-羟基酸酯,73,反应机理:,Z,n,+,醚,乙,B,r,C,H,2,C,O,O,R,B,r,Z,n,C,H,2,C,O,O,R,d+,d-,d+,d-,74,b,75,a,b,有机锌化合物活性较格氏试剂活性低， 不与酯反应：,76,三、酚酸,邻羟基苯甲酸 (水杨酸),反应：,乙酰水杨酸 （阿司匹林,Aspirin）,PKa = 2.98,PKa = 3.49,77,制备：,柯尔柏一施密特 （Kolbe-R.Schmitt）反应：,78,四、酮

12、酸,脱羧反应：b羰基酸易脱羧,五、氨基酸、多肽、蛋白质,（一）氨基酸 1、结构、分类、命名,组成蛋白质的几乎都是-氨基酸：,-氨基酸,甘氨酸 （Gly ）,丙氨酸 （Ala ）,天冬氨酸 （Asp ）,谷氨酸 （Glu ）,*赖氨酸 （Lys ）,必需氨基酸：不能由人体从其它物质合成，而必需从 饮食中获得，这些氨基酸称为必需氨基酸,根据分子中氨基和羧基的数目分：,中性氨基酸 ：氨基和羧基数目相同 如甘氨酸,碱性氨基酸 ：氨基数目大于羧基数目 如赖氨酸,酸性氨基酸 ：羧基数目大于氨基数目 如谷氨酸,氨基酸-碳原子构型的标定 采用D/L标记法,L-甘油醛,D -甘油醛,D型：羟基在右侧； L型：羟

13、基在左侧,84,(S),L 丙氨酸,氨基酸侧链若含手性碳原子，其构型按R/S标记法标定,85,氨基酸既含有碱性基团又含有酸性基团，具有 两性，与强酸、强碱都能成盐,2.偶极离子,86,内盐 （Zwitterion）,也称：偶极离子,内盐的性质： 熔点高，难溶于非极性溶剂,氨基酸分子中的氨基和羧基也可相互作用成盐：,87,在水溶液中，氨基酸的两性离子存在下列平衡：,3、等电点(PI),水溶度最小,阴离子,等电点(PI)：在溶液中偶极离子浓度最大时溶液的 pH值称为该氨基酸的等电点,阳离子,偶极离子,（数目多）,不同种类氨基酸的等电点：,中性氨基酸 ： PI 5.5-6.3（偏酸）,酸性氨基酸 ：

14、PI 2.8-3.2,碱性氨基酸 ：PI 7.6-10.6,应用：利用氨基酸在等电点时水溶度最小的性质，通过 调节溶液的酸碱度，可分离和纯化氨基酸。,90,4、氨基酸的化学反应 -氨基酸受热后的变化,a. a-氨基酸分子间脱水得交酰胺,(二酮吡嗪类),b. b-氨基酸得a，b-不饱和羧酸,c. u, d-氨基酸得内酰胺,5、与茚三酮的显色反应,-氨基酸 水合茚三酮 蓝紫色,用途：检验-氨基酸的灵敏方法,（二）多肽和蛋白质,肽（peptides） :由氨基酸相互脱水形成的聚酰胺,肽键：肽分子中的酰胺键,肽键,二肽,二肽：含有两个氨基酸单体,三肽：含有三个氨基酸单体,寡肽：10个以内氨基酸相连而成的肽,多肽：更多氨基酸构成的肽，分子量在一万以下,蛋白质：分子量更高，与多肽并无明显界限,95,肽的命名：称“某氨酰某氨基酸”,丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸,(丙.甘.苯丙)（Ala-Gly-Phe）,96,作业:,课本: 练习题:12.1 12.2 12.3 12.4 习题:1.2.3.4.7.8.9. 学习指导: 1.3. 4. 5. 6. 9. 10. 11. .,97,End of Chapter 12,