清华大学有机化学第16章(课堂PPT).ppt

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acid,M.P.68,o,C,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,.,7,顺式在水中溶解度大于反式,Cis isomer is more easily dissolved than trans isomer.,8,16.1.2,不饱和羧酸的制备,Preparation of Unsaturated Carboxylic Acid,（自学）,9,16.1.3,-,不饱和羧酸的反应,(Reactions of,-,Unsaturated Carboxylic Acid),(1).,1,4-,加成反应,亲核加成,1,2,3,4,类似于,-,不饱和醛酮,10,eg.,形式上为,3,4-,加成，实际上为,1,4-,加成。,11,(2).DielsAldel,反应,+,亲双烯体,12,13,16.1.4,重要的,-,不饱和羧酸及其应用,Important,-Unsaturated Carboxylic Acids and Their Applications,(,自学,),14,16.2,卤代酸,Halogenated Acid,15,命名,Nomenclature,-,溴丁酸,-,溴丁酸,-,溴戊酸,*,卤原子在碳链的末端羧基的另一端,16,16.2.1,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,S,N,2,反应，生成,-,取代羧酸,17,2,.,-,-,-,卤代酸,-,-,-,Halogenated Acid,1,6-,己内酯,在碱作用下，易生成内酯,18,-,卤代酸,？,19,16.2.3,重要的卤代酸及用途,Important Halogenated Acids and Their Applications,1,.,氯乙酸,Chloroac,e,tic,Acid,合成中间体制备,三氯乙烯,20,2,.,氟乙酸,Fluoroacetic Acid,含氟乙酰基的化合物或在生物体内能氧化成氟乙酸的化合物都有剧毒，如：,曾用于杀虫剂；毒性大；中毒死亡的动物尸体也有毒性，被称为,“二次毒药”,制备,21,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。,22,1992,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。,23,1992,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。,24,1994,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。,25,1995,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”,C,4,S,2,N,4,思考：写出“四二四”的结构（提示：没有不饱和键）,26,3,.,三氟乙酸,Trifluoroacetic Acid,Notes:,三个吸电子基，酸性类似于无机酸,(,pKa,=0.23),三氟乙酸的酯及酰胺比一般羧酸酯和酰胺更易水解，因此可用于,NH,2,及,OH,的保护基,例如,27,酸性强弱,C,2,H,6,C,2,H,4,NH,3,CHCH CH,3,COCH,3,ROH H,2,O,H,2,CO,3,RCOOH H,3,PO,4,F,3,CCOOH,pKa,50 44 34 25 20 15.9 15.74,pKa 10 6.5 45 2.1,0.23,28,16.3,醇酸,Hydroxyl Alcoholic Acid,29,(S)(R),乳酸,Lactic Acid,醇酸,烃链上有羟基的羧酸,来源：酸奶等,用途,:,医药及食品工业,30,HOOCCH,2,CH,2,COOH,(R,）,苹果酸,Malic,Acid,来源：苹果,31,HOOCCHCHCOOH,OH,OH,酒石酸,Tartaric Acid,来源：酒等,用途,:,食品工业,32,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,33,16.3.2,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,),34,1.,酸性,Acidity,CH,3,COOH,HOCH,2,COOH,pKa,4.76,3.85,羟基的吸电子效应增强了酸性,35,2.,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,36,-,羟基酸,分子内脱水，生成,-,不饱和酸。,酸性较强,37,-,与,-,羟基酸,分子内脱水，生成,五元、六元环的内酯。,-,丁内酯,-,戊内酯,38,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 5,39,3.,与醛反应,当,-,或,-,醇酸与醛一起加热时，均生成环状化合物,-,羟基酸,类似于缩醛的结构,-,羟基酸,40,4.,-,醇酸与金属离子成螯合物,Reactions between,-Hydroxyl Acids and metal irons,螯合物,41,5.-,和,-,醇酸的降解,-,醇酸,H,2,SO,4,（稀）,H,2,SO,4,（浓）,H,2,SO,4,(,稀,),H,2,SO,4,(,浓,),42,用途,：,由羧酸经过,溴代、水解后合成少一个碳的醛或酮,。,43,-,醇酸,可视为羟醛缩合的逆反应,44,16.3.3,内酯环酯,-,内酯,-,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,。,45,16.4,酚酸,Phenolic Acid,羟基在芳环上的羟基酸,46,16.4.1,水杨酸,1.,合成,（科尔伯施密特）反应,Kolbe-Schmidt Reaction,邻羟基苯甲酸,47,机理,第一步,第二步,第一步,需要在较低温下进行。,第二步,温度控制在,120-145,o,C.,48,2.,性质,Properties,显色的反应,与,FeCl,3,作用，显,紫色,酸性,p,Ka=2.96,共轭碱,分子内氢键 稳定 平衡右移,具有酚及羧酸的性质，其中酚的性质：烯醇式含量很高,49,受热脱羧,溴代,羧基被溴原子取代,白色沉淀,50,3.,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,Aspirin,(,阿司匹林,乙酰水杨酸,),解热镇痛,PAS,(,对氨基水杨酸,),抗结核,51,16.4.2,对羟基苯甲酸,p,-Hydroxyl Benzoic Acid,1.,制备,比合成水杨酸温度更高,(190,o,C-200,o,C),，,可能羧酸又迁移了一次,52,2.,性质,Properties,溴代可能类似,53,16.4.3,棓酸,性质,Properties,棓酸,加热时容易脱羧,54,根据羰基与羧基的距离,-,羰基酸,-,羰基酸,-,羰基酸,165,羰基酸,Carbonyl Acid,碳链上有羰基的羧酸，又称“醛酸”“酮酸”,55,16.5.1,羰基酸,-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。,乙醛酸,乙二酸,二氯乙酸,特性,能生成稳定的水合物,56,2.,丙酮酸,制 备,特 性,H,2,SO,4,(,稀,),H,2,SO,4,(,浓,),类似于,-,醇酸,57,16.5.2,-,酮酸,最简单的,-,酮酸是乙酰乙酸,-,酮酸均不稳定，易脱羧转变为酮,有分子内氢键，易成六元环,六元环的过渡态,58,16.5.3,-,酮酸,最简单的,-酮酸是,4-,戊酮酸。,4-,戊酮酸加热时脱水生成,-,或,-,当归内酯，如下,-,当归内酯,-,当归内酯,59,-,酮酸不稳定，易脱羧；但,-,酮酸酯较稳定。,受两个吸电子基团影响，具有很高的反应活性,可作为亲核试剂进行反应,EtONa,合成上具有重要用途。,16.6,-,酮酸酯,16.6.1-,酮酸酯的制备,（自学）,60,16.6.2,-,酮酸酯的化学性质,Chemical Properties,1.,酸性,具有酸性,p,K,a=11.0,例如,:,61,酸性强弱排序,62,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,。,63,2.-,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,64,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,FeCl,3,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,65,B,具有酮的性质,与,HCN,和,NaHSO,3,等发生加成反应,与羟胺，苯肼等羰基试剂反应，生成苯腙,具有酮的性质,C,酮式和烯醇式动态平衡共存,66,D,纯粹的酮式和烯醇式已被分离出,烯醇式,33,o,C (2mmHg),分子内氢键，故沸点较低,酮式,41,o,C(2mmHg),67,例如：乙酰乙酸乙酯,介质,纯液态,H,2,O,环己烷,烯醇式含量,8%,0.39%,51%,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,68,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,69,70,3.,酮式分解与酸式分解,酮式分解,酸式分解,条件：,NaOH (5%)NaOH (40%),71,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,72,酯水解,酸式分解过程,73,4.,作为亲核试剂,烃化,-,酮酸酯与碱作用生成烯醇盐，烯醇盐可作为亲核试剂,74,问题之一：反应机理？,1,o,RX,，,S,N,2,2,o,RX,，,S,N,2,E,2,3,o,RX,，,E,2,在,AgClO,4,（过氯酸银）,/CH,3,NO,2,存在下，反应按,S,N,1,机理进行得到取代产物,75,问题之二：,C,-,烷基化还是,O,-,烷基化,?,对于乙酰乙酸乙酯,两个带负电的活性中心,I,II,III,共振式,III,贡献较小,99%,1%,76,对于其它的,-,酮酸,反应物的结构,-H,酸性较大、烯醇式含量较高的化合物，,O,-,烃基化易进行。,77,溶剂,强质子溶剂（如：,CF,3,CH,2,OH,，易与,O,形成氢键）,即使通常只发生,O,-,烃基化的酚亦可得到含量较高的,C,-,烃基化,产物。,质子溶剂（如：,H,2,O,EtOH,。,O,电负性大，电子云密度大，更易被溶剂化）,以,C,-,烃基化,为主,非质子溶剂（如：,DMF,DMSO,正己烷,环己烷）,既可发生,C,-,烃基化,，又可发生,O,-,烃基化,，但更易发生,O,-,烃基化,。,-,+,+,-,DMF,DMSO,只能溶剂化带正电的,Na,+,，带负电的,O,及,C,均裸露出,而,O,的电负性更大,78,酰化,乙酰乙酸乙酯的烯醇盐与酰氯反应，主要生成,C,-,酰化产物。,79,柯诺瓦诺格（,Knoevenagel,）反应,与羰基加成,在弱碱（例如六氢吡啶，乙二胺）催化下，含有活泼亚甲基的化合物与醛酮发生的类似羟醛缩和的反应。,80,迈克尔（,Micheal,）反应,碳负离子对共轭双键的,1,4-,亲核加成。,G,对,C=C,的活化能力：,81,例如：,82,16,.6.3,乙酰乙酸乙酯合成法,Ethyl Acetoacetate Protocol,可用于制备甲基酮，如下：,化合物,(I),的制备,(I),酸式分解,酮式分解,(I),(II),83,化合物,(II),的制备,(II),酮式分解,酸式分解,酸式分解时，常有酮式分解的副反应发生，使产率较低，故在有机合成中，乙酰乙酸乙酯更多地被用来合成酮类。,84,16.6.4,丙二酸二乙酯合成法,Diethyl Malonate Protocol,可用于合成,RCH,2,COOH,和,RRCHCOOH,型的羧酸,85,Thank you!,86,