第十三章 取 代 羧 制作： 陈 锋东北大学理学院化学系教材:徐寿昌 主编 高等教育出版社有机化学 Organic Chemistry第十三章 取 代 酸取 代 酸: 羧酸烃基上氢的氢原子被其它原子或基团取代.卤素 -卤代 酸羟基 -羟基酸羰基-羰基酸氨基-氨基酸一. 卤代酸命名 13.1 卤 代 酸定义: 羧酸烃基上的氢原子被卤素取代. (1) 以羧酸为母体，卤素为取代基;(2) 碳链编号时,从羧基的碳原子开始;(3)也可从连接羧基的碳原子 开始，用，等(4) 编号3 -溴丁烷 -溴丁烷4 甲基点-3 氯己烷 甲基点- 氯己烷二. 化 学 性 质3. -卤代酸和 -卤代酸4. e -卤代酸二. 化 学 性 质（二） -卤代酸的反应 -卤代酸及其酯中卤原子在羟基的影响下活性很强,易于多种亲核试剂起反应,生成取代酸.-溴代酸酯与醛或酮在惰性溶剂中用锌粉，先生成有机锌化合物（ ） ，再与醛或酮的羰基发生亲核加成，水解生成-羟基酸酯，再水解得-羟基酸如：(三) 雷福尔马茨基( Reformatsky,S.)反应补充：-溴代酸酯的制备-溴代酸酯-羟基酸注意：活性比格试剂低补例：一. 羟基酸分类和命名 13.2 羟 基 酸定义: 羧酸烃基上的氢原子被羟基取代.1. 分类 醇酸: OH连在脂肪链或脂环上按OH类型: 酚酸: OH连在芳环上 2. 命名(1)以羧酸为母体，羟基为取代基;(2)碳链编号时,从羧基的碳原子开始;(3)也可从连接羧基的碳原子 开始，用，等;(4)也常用俗名命名；例：例： 脂肪族二元羧酸命名可用，和,等 羟基酸一般为结晶固体或粘稠液体。
羟基酸在水中的溶解度高于相应的醇和羧酸 羟基酸的熔点高于相应的羧酸二. 羟基酸的物理性质三. 羟基酸的化学反应(1) 酸性羟基使酸性增强邻羟基苯甲酸的酸性高于苯甲酸分子内氢键邻羟基苯甲酸负离子（2）脱水反应与羟基和羧基的相对位置有关 -羟基酸两分子间的羧基和羟基脂化生成内脂例如： -羟基酸分子内脱水生成， -不饱和酸 -和-羟基酸分子内脱水生成五元环和六元环，受热后则发生分子间的酯化脱水，生成链状结构的聚酯mHO(CH2)nCOOHH-O(CH2)nCO-m-OH + (m-1)H2O (n5) 羟基和羧基相隔5个或5个以上碳原子的羟基酸(3) 分解脱羧反应与羟基和羧基的相对位置有关 -羟基酸羧基和碳原子之间的键断裂，分解脱羧生成醛、酮或羧酸 碳链缩短一个碳的反应 高级羧酸经-溴代、水解来合成少一个碳的高级醛 -羟基酸分解生成酮（碱性高锰酸钾） 乳酸 酒石酸 水杨酸13.7.5 重要的羟基酸（1）乳酸-羟基丙酸（来自于酸牛乳而得名） 工业制法葡萄糖在乳酸菌下发酵 乳酸性质和用途 无色粘稠液体，溶于水，乙醇和乙醚中 是典型的具有立体化学异构的化合物 皮革工业上用作脱灰剂；钙盐用作医药；食品 工业，饮料。
2）酒石酸2，3-二羟基丁二酸 制法用顺或反丁稀二酸氧化 乳酸性质和用途 透明棱型晶体，溶于水，乙醇和乙醚中 也是具有立体化学异构的化合物 盐类工业中用作媒染剂、鞣剂 （来自于葡萄酒中的酒石得名）（3）水杨酸邻羟基苯甲酸 制法用酚钠在加压、加热下与二氧化碳作用 水杨酸性质 白色针状晶体，易溶于水，乙醇和乙醚中 具有酚和羧酸的性质 水溶液与FeCl3呈紫色 加热至熔点以上，脱羧生成苯酚，这是邻对羟基羧酸的特性（来自于水杨柳中而得名） 水杨酸用途 消毒剂、防腐剂 衍生物用作药物 染料中间体乙酰水杨酸（制备？）退热、解痛抗结核对氨基水杨酸水杨酸与乙酸酐反应制得阿司匹灵一. 羰基酸分类和命名 13.2 羰 基 酸定义: 羧酸烃基上的碳链上含有羰基.（一）. 分类 醛酸: 羰基是醛基按羰基型: 酮酸: 羰基是酮基 （二） 命名 1.习惯命名法：(1)选含羧基和羰基在内的最长碳链为主链，叫某酮（醛)羧(2) 编号：从羧基碳原子开始链编号; 酮羧必须注明羰基位号； 醛羧可不注明醛基位号 4-戊酮羧戊醛羧 （二） 命名 1.习惯命名法： (1) 选含羧基和羰基在内的最长碳链为主链，叫某 酮（醛) 羧 (2) 编号：从羧基碳原子开始链编号; 酮羧必须注明羰基位号； 醛羧可不注明醛基位号 4-戊酮羧 戊醛羧 -戊酮羧 (3) 酮羧也可从连接羧基的碳原子 开始，用，等; 2. IUPAC命名法： (1) 选含羧基和羰基在内的最长碳链为主链，叫某 羧; 羰基叫氧代.(2) 编号：从羧基碳原子开始链编号; 酮羧必须注明羰基位号； 醛羧不注明醛基位号 4 - 氧代戊羧 5 - 氧代戊羧 2 - 氧代乙羧 - 氧代戊羧 - 氧代戊羧 (3) 也可从连接羧基的碳原子 开始，用，等;1. -酮羧的脱羧：2. 由于羰基上氧原子的吸电子的作用，使羰碳与羰基碳易断裂，在一定条件下可脱去羧基形成醛或酸. 二. 羰基酸性质 2. - 酮酸脱羧三. 乙酰乙酸乙酯乙 酰 乙酸 乙酯无色，有水果香味液体。
稍溶于水，易溶于乙醇和乙醚1. 合 成（1）工业制法（2）实验室制法-克莱森（酯）缩合反应-丁酮酸酯两分子乙酸乙酯在乙醇钠作用下发生缩合，脱去一分子乙醇1、与金属钠作用发出H2；生成钠盐；2、使溴水褪色；3、与FeCl3作用显色注意：若-二羰基化合物中的亚甲基均被烷基取代则无烯醇结构（即不能使溴水褪色）；也不与FeCl3显色 2. 化学性质（1）互变异构酮式 92.5%烯醇式 7.5% 既有酮的性质又有烯醇的1、与金属钠作用发出H2；生成钠盐；2、使溴水褪色；3、与FeCl3作用显色注意：若-二羰基化合物中的亚甲基均被烷基取代则无烯醇结构（即不能使溴水褪色）；也不与FeCl3显色 2. 化学性质（1）互变异构酮式 92.5%烯醇式 7.5% 既有酮的性质又有烯醇的 酸性：亚甲基同时受到两个羰基的影响，使-H有较强的酸性（比醇和水强） 互变异构生成烯醇式在碱作用下，生成负离子： 由于有烯醇式的存在，所以叫烯醇负离子；又由于亚甲基上也带有负电荷，反应往往发生在此碳原子上，所以这种负离子也称为碳负离子2）二羰基化合物的酸性和烯醇负离子的稳定性 亚甲基对于两个羰基来说都是位置，所以-H特别活泼。
-二羰基化合物也叫含有活泼亚甲基的化合物A: 一烃基取代 -碳原子上的烃基化反应.再反应(3) 乙酰乙酸乙酯烃基化反应-与卤烷亲核取代反应B: 二烃基取代 得到的 -烃基取代的乙酰乙酸乙酯,再进行酸式或酮式分解,可制得甲基酮、二酮、一元或二元羧酸 还可用来合成酮酸及其他环状或杂环化合物注意：两个卤代烃（不同）分步取代，否则产物复杂化例：与酰氯的反应（得到酰基化产物）在非质子溶液中进行NaH(4) 与酰卤或酸酐作用（1）酮式分解在稀碱(5%NaOH)或稀酸中加热，可分解脱羧而生成丙酮:（2）酸式分解在浓碱(40% NaOH)中加热, 和的C-C键断裂而生成两个分子的乙酸:6. 分解反应“三乙”反应与格利雅试剂、傅克反应齐名！两个卤代烃（不同）分步取代，否则产物复杂化1. 合成甲基酮和一元羧酸四. 乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用第1步取代第2步取代2. 合成甲基环烷基甲酮比较产物与“三乙”可再反应合成二酮!3.与环氧乙烷的反应主要 碳负离子的反应类型：(1)与卤烷反应:即羰基碳原子的烷基化或烷基化反应(2)与羰基化合物反应:常称为羰基化合物和-二羰基化合物的缩合反应;当与酰卤或酸酐作用可得酰基化产物;(3)与, -不饱和羰基化合物的共轭加成反应或1,4-加成反应.14.2 -二羰基化合物碳负离子的反应氯乙酸钠 丙二酸二乙酯分子中的 -亚甲基上的氢非常活泼:钠盐 强亲核试剂,与卤烷发生取代反应.丙二酸二乙酯的制备:14.3 丙二酸酯在有机合成上的应用一烃基取代的丙二酸酯二烃基取代的丙二酸酯 利用丙二酸酯的碳上的烷基化反应是制备-烃基取代乙酸的最有效的方法.烃基不同，分步取代！（1）制备：-烃基取代乙酸补充1：解：如三级卤代烃易消除！不行！烃基不同，分步取代！解：例如:合成丁二酸、己二酸物料比（2：1）-直链+ CH2I2 （醇钠）成环2 C2H5ONaCH2I2(2) 合成二元羧酸作业8（4）22补充2： 二卤化物（Br(CH2)nBr，n=37）与丙二酸酯的成环反应 利用丙二酸酯为原料的合成方法，常称为丙二酸酯合成法。
注意物料比1：1Br(CH2)5Br2 C2H5ONan=2，易开环(3)环状一元羧酸补充3： ：-丁酮酸酯14.4 克莱森（酯）缩合反应乙酰乙酸乙酯的合成（1）乙酰乙酸乙酯的合成（2）克莱森（酯）缩合反应历程亲核加成-消除乙酸乙酯 克莱森（酯）缩合反应是合成-二羰基化合物的方法 凡有-H原子的酯，在乙醇钠或其他碱性催化剂（如氨基钠）存在下，都能进行克莱森（酯）缩合反应补充4：含有-H原子的酯与无-H原子的酯之间缩合（1）：与苯甲酸酯缩合位引入：苯甲酰基苯甲酰基作业5（2）（2）：与草酸酯缩合位引入：酯基（加热）加热生成酯基作业5（3）（3）：与甲酸酯缩合位引入：醛基Ph-CH2COOC2H5 + HCOOC2H5 C2H5ONaPh-CHCOOC2H5 + C2H5ONa CHO 醛基（4）：分子内酯缩合成环成环作业5（4） 常用丙酮或其他甲基酮和酯缩合来合成 -二酮 注意：与羟醛缩合反应不同（稀碱条件下，生成，-不饱和醛）P286酮 -H活泼（3）酮与酯在乙醇钠作用下的反应类似克莱森（酯）缩合反应： 醛、酮还可以和-二羰基化合物（一般是丙二酸及其衍生物），在弱碱（氨或胺）作用下缩合：亲核加成-消除（4）克诺文格尔缩合反应 *制备，-不饱和酸（1）酮式与烯醇式的平衡 92.5%7.5%（2）酮式分解在稀碱(5%NaOH)或稀酸中加热，可分解脱羧而生成丙酮:（3）酸式分解在浓碱(40% NaOH)中加热, 和的C-C键断裂而生成两个分子的乙酸:14.5 乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用“三乙”反应与格利雅试剂、傅克反应齐名！A: 一烃基取代 -碳原子上的烃基化反应.再反应(4) 乙酰乙酸乙酯烃基化反应-与卤烷亲核取代反应B: 二烃基取代 得到的 -烃基取代的乙酰乙酸乙酯,再进行酸式或酮式分解,可制得甲基酮、二酮、一元或二元羧酸。
还可用来合成酮酸及其他环状或杂环化合物注意：两个卤代烃（不同）分步取代，否则产物复杂化两个卤代烃（不同）分步取代，否则产物复杂化合成甲基酮(丙酮同系物)和一元羧酸(乙酸同系物)补充5：第1步取代第2步取代合成：甲基环烷基甲酮物料比 1：1若：物料比为2：1，如书中习题9（4）（考研题）比较产物与无-H的醛缩合1,3-丁二烯与Br2的1,4加成, 氢化.例：与酰氯的反应（得到酰基化产物）在非质子溶液中进行NaH 酮式分解得：-二酮 在合成上乙酰乙酸乙酯更多的用来合成酮类合成羧酸时，常有酮式分解)(5) 与酰卤或酸酐作用羰基亲核加成-消除反应补充7 酮式分解得：-二酮与酰卤作用 酮式分解1,4-二酮 酸式分解-酮酸 酸式分解二元酸 HOOC-(CH2)n+1COOH（1）与-卤代酮（Cl-CH2COR）反应（2）与Br-(CH2)nCOOC2H5反应补充8* 由-二羰基化合物和碱作用生成稳定的碳负离子，可以和,-不饱和羰基化合物发生共轭加成反应，结果总是碳负离子加到碳原子上，而碳原子上加个H：例1： 水解、加热脱羧1,5-二羰基化合物14.6 * 碳负离子和,-不饱和羰基化合物的共轭加成麦克尔反应例2: 水解、加热脱羧1,5-二羰基化合物 第十三 章 羧酸衍生物二、羰基酸(一) 羰基酸(二) 酮酸及其酯二羰基化合物：含有活泼亚甲基的化合物C-CH2-C- O - C2H5OOC2H5O -丙二酸二乙酯CH3C-CH2-C-CH3OO乙酰丙酮 （2，4 二丁酮）C-CH2-C- O - C2H5OOCH3 -乙酰乙酸乙酯第十三 章 羧酸衍生物1、乙酰乙酸乙酯的互变异构互变异构C-CH2-C- O - C2H5OOCH3 -C = CH-C- O - C2H5OHOCH3 -酮式 92.5%烯醇式 7.5%2、 酮酸酯的化。