羧酸制备方法——利镇升
羧酸和取代羧酸药学专升本陆涛
己二酸
3-羧甲基
>10C的不饱和酸在碳数后加“碳”字
二十 四烯酸
5,8,11,14-
(花生四烯酸)
碳
—COOH > —CHO（－COR） >
—OH > C=C和C≡C > —R >
—X（NO2）
官能团优先选择的顺序为：
02
03
04
01
取代羧酸：
HOOC-CH2-CH-COOH OH
酚类不能与NaHCO3反应.因此NaHCO3可作为苯酚与羧酸的鉴别依据。
R-COOH + NaOH ——> RCOONa + H2O
羧酸可与有机胺成盐，可用于羧酸或胺类外消旋体的拆分。具体见P326。
羧酸根负离子具有亲核性，可与活泼的卤代烷发生反应生成羧酸酯，也可在催化剂作用下进行亲核取代反应，这可作为合成酯的一种方法。
>
>
>
>
第二类机理：烷氧断键（生成正碳离子）——叔醇 （重点）
酰卤的生成
01
PCl3适于制备低bp酰氯; PCl5适于制备高bp酰氯; 用SOCl2制备酰氯，产物除酰氯外，都是气体，容易提纯。但所制酰氯与SOCl2的bp不应相近。
02
3. 酸酐的生成
O
R—C—OH
-
O
H
CH2
C
O
O=C
O
问题2：比较酸性强弱.
(2) CH3-CO2H FCH2-CO2H F2CH-CO2H F3C-CO2H
pKa 4.67 2.66 1.24 0.23
>
>
>
PKa 3.77 4.76
第13章 羧酸2014-04-27
5-羟基-3-氯戊酸 4-乙基-6-溴-4-己烯酸
COOH
环己基甲酸
HOOC
COOH
CH2 CH2 COOH
反-1,4-环己烷二甲酸
3-苯基丙酸
2. 普通命名法 选主链:含羧基在内的最长碳链
编号:从羧基邻位碳原子开始，依次为α,β,γ,δ,ε…ω
加质子、加醇； 平面 四面体
脱水、 脱质子 平面 平面
叔醇的反应
很特殊！
反应收率不高(易发生叔醇的消除反应)；
对手性醇，发生消旋化
其它酯化方法——羧基氧作为亲核试剂
羧酸盐和卤代烷的反应(SN 2)
羧酸和重氮甲烷的反应
甲酯的制备
酰卤的制备 ——与醇的卤代反应类似
与醇的卤代形式上一样，作用机制不同！！ b.p./0C: SOCl2,79; PCl3,75; POCl3, 107; PCl5, 166; H3PO4, 200
羧酸钠盐脱羧——Kolbe电解法 or 加热法
例：
Hunsdiecker反应
β ,γ −不饱和酸的脱羧——经过六元环过渡态
例：
其它二元羧酸的加热反应
六、取代羧酸
简介
性质
卤代酸——碱性条件下的(分子内)亲核取代或脱HX
卤代酸
Na2CO3-H2O
Na2CO3-H2O
羟基酸——脱水
第十三章
主要学习内容：
1. 结构——羧基和酰基
ห้องสมุดไป่ตู้羧酸
2. 羧酸的酸性 3. 制备方法 4. 化学性质
羧酸衍生物的合成、还原、卤代、脱羧
5. 取代羧酸的性质
§13.1 羧酸的结构、分类和命名
羧酸的合成与应用研究
羧酸的合成与应用研究羧酸作为一类重要的有机化合物，在化学研究和工业应用中发挥着重要的作用。
它们广泛存在于自然界中，也是合成工业中不可或缺的化学品。
羧酸的合成方法多种多样，每种方法都有其特点和应用场景。
本文将从羧酸的定义、合成方法和应用等方面进行阐述。
首先，羧酸是含有羧基（-COOH）的有机酸。
羧酸可以通过多种途径合成，其中最常见的方法是通过氧化反应得到羧酸。
例如，将一元醇氧化为对应的羧酸，可以使用氧气氧化方法或者使用邻二氯苯合成的PCC（酞基四氧化磷）等试剂进行氧化反应。
另外，羧酸的合成还可以通过氰化反应进行，即使用氰化物和水反应生成对应的羧酸。
这两种方法是羧酸合成的常用手段，它们能够高效地合成各种羧酸，包括脂肪酸、芳香羧酸等。
羧酸在农业、医药、染料、涂料等领域有着广泛的应用。
首先，羧酸作为农药的重要原料，广泛应用于农业生产中。
例如，苯基氧吡啶甲酸和吡菌酸等羧酸类农药具有广谱的杀菌作用，可以有效地保护作物免受病害的侵害。
其次，羧酸也是制造抗生素、维生素和激素等药物的重要原料。
通过对羧酸的改性和衍生反应，可以合成出各种具有生物活性的有机化合物，为药物研发提供了重要的基础。
此外，羧酸还可以作为染料和涂料的合成原料，用于增强材料的稳定性、耐候性和色彩鲜艳度。
除了以上应用外，羧酸还具有一些特殊的应用价值。
例如，羧酸可以用作表面活性剂，具有良好的界面活性和乳化性能，可用于润滑剂、乳化剂和油墨等领域。
此外，在食品工业中，羧酸也可以作为食品添加剂使用，常见的应用包括酒石酸、脂肪酸等。
它们在食品加工中起到了调味、保鲜等作用。
综上所述，羧酸的合成与应用研究是一项具有重要意义的化学研究课题。
通过对羧酸的合成方法和应用领域的研究，可以为相关领域的工业生产提供技术支持和理论指导。
同时，深入了解羧酸的性质和特点，有助于发现和开发更多新型羧酸化合物的应用潜力，为化学行业的发展提供新的思路和创新。
羧酸和酯的合成和反应机制
羧酸和酯的合成和反应机制羧酸和酯是有机化学中常见的官能团，它们在生物化学、药物合成和有机合成等领域具有广泛的应用。
本文将介绍羧酸和酯的合成方法以及它们的反应机制。
一、羧酸的合成和反应机制1. 直接羧化直接羧化是一种常见的合成羧酸的方法，常用于合成芳香羧酸。
该反应通常使用氧化剂，如高锰酸钾（KMnO4）或铬酸钾（K2Cr2O7），将芳香烃氧化为羧酸。
反应机制中，氧化剂将芳香烃氧化为羟基化合物，然后通过酸性条件下的羟化反应生成羧酸。
2. 羰基化反应羰基化反应也是一种常见的羧酸合成方法，特别适用于合成脂肪酸。
该反应通过氧化还原反应将醛或酮转化为羧酸。
反应机制中，醛或酮先被氧化为羧酸衍生物，然后通过水解生成羧酸。
3. 核磁共振（NMR）探测法除了直接合成羧酸的方法外，核磁共振技术也可以用于羧酸的合成。
通过利用NMR技术检测酸性条件下的醇或酯的信号强度变化，可以确定反应是否发生，并确定羧酸的生成。
二、酯的合成和反应机制1. 酸催化酯化反应酸催化酯化反应是最常用的合成酯的方法之一。
该反应通过酸催化下醇和羧酸（或羧酸衍生物）的缩合反应来合成酯。
反应机制中，酸催化剂（如硫酸、磷酸等）使醇和羧酸发生缩合反应，生成酯和水。
2. 酯水解反应酯水解反应是酯的常见反应之一。
该反应通过水的作用将酯分解为相应的醇和羧酸。
反应机制中，酯中的羰基碳与水发生亲核加成反应，生成过渡态，然后通过质子转移生成产物。
3. 酯加成反应酯加成反应指的是将酯与其他化合物发生反应，生成新的化合物。
这类反应包括酯的氧化、还原、置换等反应。
总结：羧酸的合成方法主要有直接羧化和羰基化反应等，而酯的合成方法主要包括酸催化酯化反应和酯水解反应。
这些合成方法都可以根据特定的实验条件和需求进行选择。
在反应机制方面，羧酸和酯的反应通常涉及亲核加成、氧化还原等基本的有机反应。
羧酸和酯的合成和反应机制是有机化学领域的重要研究内容，对于有机化学的进一步发展和应用具有重要意义。
羧酸和酯的制备和应用
羧酸和酯的制备和应用一、羧酸的制备方法及应用羧酸是一类含有羧基（-COOH）的有机化合物，它可以通过多种方法进行合成。
1. 酰氯的加成反应：将酰氯与水或醇反应，生成相应的羧酸。
这种方法适用于合成较简单的羧酸。
2. 氧化反应：对一些具有氧化性的有机化合物进行氧化反应，可以得到相应的羧酸。
例如，将醛或醇与氧气或过氧化氢反应，可得到相应的酸。
3. 羧酸的碳酰反应：将碳酸酯（有机碳酸酯）与醇反应，可以得到相应的羧酸。
这种方法适用于制备含多取代基的羧酸。
羧酸广泛应用于化学、医药、农药等领域。
它可以作为有机合成中的重要原料，用于制备醇酸、酰氯、酰胺等有机功能团。
此外，羧酸还可以用于制备染料、防腐剂和精细化学品等。
二、酯的制备方法及应用酯是羧酸与醇反应生成的化合物，它的制备方法也有多种。
1. 酸催化的酯化反应：将羧酸与醇在酸的催化下反应，可以得到相应的酯。
这是最常用的合成酯的方法，反应条件温和，适用于大多数醇和羧酸。
2. 酯交换反应：将两种酯的分子进行交换反应，可以得到新的酯。
这种方法常用于合成含有两个不同酯基的化合物或酯混合物。
酯有广泛的应用领域。
它们可以用作溶剂、润滑剂、香料和塑料添加剂。
其中，一些酯类化合物还具有抗菌作用，适用于制备医药和化妆品。
三、总结羧酸和酯是有机化学中重要的化合物，它们的制备方法和应用广泛。
羧酸可以通过酰氯的加成反应、氧化反应和碳酰反应等多种方式合成，而酯则可以通过酸催化的酯化反应和酯交换反应来制备。
羧酸和酯的应用涵盖了化学、医药、农药等领域，它们是有机合成和工业化生产中的重要原料和中间体。
通过对羧酸和酯的制备和应用的了解，我们可以更好地理解和应用这些有机化合物，为相关科研和工业生产提供支持。
同时，进一步研究和开发新的制备方法和应用领域，可以为有机化学和相关领域的研究工作提供新的方向和思路。
羧酸类化合物的合成与应用研究
羧酸类化合物的合成与应用研究羧酸类化合物是有机化学中一类重要的化合物，广泛应用于药物、染料、香料、农药等领域。
本文将探讨羧酸类化合物的合成方法以及其在不同领域中的应用研究。
一、羧酸类化合物的合成方法1.1 羧酸的氧化反应羧酸的氧化反应是合成羧酸类化合物的常用方法之一。
常见的氧化剂有酸性高锰酸钾、过氧化氢等。
例如，苯甲酸可以通过苯甲醛的氧化反应得到。
1.2 羧酸的酯化反应酯化反应是合成羧酸类化合物的另一种常用方法。
酯化反应一般是将羧酸与醇在酸催化下反应生成酯。
例如，乙酸可以与乙醇反应生成乙酸乙酯。
1.3 羧酸的酰化反应酰化反应是合成羧酸类化合物的重要方法之一。
酰化反应是将羧酸与酸酐在酸催化下反应生成酰化产物。
例如，乙酸可以与乙酸酐反应生成酰乙酸。
二、羧酸类化合物在药物领域中的应用研究2.1 非甾体抗炎药羧酸类化合物在非甾体抗炎药中有着广泛的应用。
例如，阿司匹林是一种常用的非甾体抗炎药，其化学结构中含有羧酸官能团。
2.2 抗生素羧酸类化合物在抗生素中也有着重要的应用。
例如，青霉素类抗生素中的青霉素G就含有羧酸官能团。
2.3 抗癌药物羧酸类化合物在抗癌药物中也起到重要的作用。
例如，多西他赛是一种常用的抗癌药物，其化学结构中含有羧酸官能团。
三、羧酸类化合物在染料领域中的应用研究羧酸类化合物在染料领域中有着广泛的应用。
羧酸类染料具有良好的溶解性和稳定性，可以用于染料的合成和染色过程中。
例如，酸性染料中的甲基橙就是一种常见的羧酸类染料。
四、羧酸类化合物在香料领域中的应用研究羧酸类化合物在香料领域中也有着重要的应用。
羧酸类香料具有独特的香气，可以用于香料的合成和调配过程中。
例如，柠檬酸就是一种常见的羧酸类香料。
五、羧酸类化合物在农药领域中的应用研究羧酸类化合物在农药领域中也起到重要的作用。
羧酸类农药具有良好的杀虫活性和环境友好性，可以用于农作物的保护和病虫害的防治。
例如，吡虫啉就是一种常用的羧酸类农药。
综上所述，羧酸类化合物的合成与应用研究在不同领域中都具有重要的意义。
有机化学课件羧酸
3)、单分子酰氧断裂—酰基碳正离子历程
酰基碳正离子
2.成酰卤
常用卤化剂：PCl3 PCl5 SOCl2
3.形成酰胺：羧酸与氨作有生成铵盐，铵盐加热失水生成酰胺。
4 . 成酸酐
羧酸加热失水。脱水剂：醋酸酐或P2O5等。 对于能形成五六元环的二元羧酸加热后则易失水成酐沸点高的酸酐，一般用乙酐为脱水剂进行制备： 混酐通常由酰氯与羧酸钠作用制得：
氧化法 1o醇、醛和芳烃的氧化
烯烃、炔烃的氧化断裂
二、腈的水解
主要用于制备其它方法难于制备的羧酸。
甲基酮的卤仿反应
三、格氏试剂与CO2作用
格氏试剂与CO2进行亲核加成，然后水解，得到比原试剂多一个碳原子的羧酸
多数情况下腈的水解与格式试剂合成两种方法可以互换，但在有些情况下就不可互换了。
四、油脂的水解
酯化反应的最大特点是反应的可逆性，为提高转化率，通常采取的措施是： 1、增加某一原料的投料量； 2、不断移走反应的的生成物（除去水或移走反 应生成的酯）
酯化反应历程：
双分子酰氧断裂——加成～消除反应历程 ν=k[CH3COOH][H+]
单分子烷氧断裂——碳正离子历程 烷氧断裂 叔碳正离子
第一节 羧酸的命名、物理性质
系统命名法
脂肪族羧酸：选含羧基的最长连续碳链为主链，从羧基碳原子开始编号，根据主链上碳原子的数目称为某酸，以此作为母体，然后在母体名称前面加上取代基的名称和位置。
2）含碳环的羧酸：将碳环作为取代基命名。
B. 羧基与侧链相连:母体为脂肪酸 A. 母体为芳烃(或脂环烃)名称+甲酸.
01
02
03
2、α-羟基腈的水解
Reformatsky反应
二、化学反应
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COOEt
注：碱性条件下水解不可逆，酸性条件 下水解可逆。
8
羧酸的化学性质
脱羧反应
R
O
酸性
CCOH
H
-活泼H的反应
还原反应
酰化
9
一、酸性
电离平衡：
RCOOH + H2O
RCOO- + H3O+
酸性大小比较：
OH
无机酸 > RCOOH > H2CO3 >
> H2O > ROH
1-2
4-5
6.4(pka1) 9-10 15.7
RMgX
1）CO2 2）H3O+
RCOOH
格氏试剂与CO2进行亲核加成，然后水解，得到比原试剂多一个碳原子的羧酸。
例如：
CH3CH2MgBr
①CO2 ，干醚 CH3CH2COOH ②H2O
7
四、由丙二酸酯合成
COOEt CH2
COOEt
①NaO Et ②R-X
COOEt ① OH
R CH
② H , △ RCH2COOH
P2O5
R'OH NH3
O
RCX
O
酰卤
RC O
RC
酸酐
O
O
酯
R C OR'
O R C NH2
酰胺
13
例：
O
酯化： CH3C OH + H 18OC2H5
H+
O
CH3C 18OC2H5 + H2O
O
生成酰氯： R C OH SOCl2
生成酸酐： COOH (CH3CO)2O
O
R C Cl SO2 HCl
R2CHNR2'
23
六、酰胺的Hoffman重排
酰胺与次氯酸钠或次溴酸钠的碱溶液作用时，脱去羰基生 成伯胺，在反应中使碳链减少一个碳原子，这是霍夫曼所 发现制胺的一个方法。
22
五、醛、酮的还原胺化
O R C R' + NH3
OH
R C R'
R C R' H2
R CHR'
NH2
- H2O
cat.
NH
NH2
(伯胺)
例：
H2/Ni CH3CHO + NH3
CH3CH2NH2
H2/Ni
CH3CH2CHO + CH3CH2NH2
CH3CH2CH2NHCH2CH3
H2/Ni
R2C O + R'2NH
KMnO4/H+ ArCOOH （要求: 必须有－H）
HNO3
HOOC(CH2)4COOH
2
2、伯醇和醛的氧化
RCH2OH KMnO4/H+ RCOOH
CHO 1) . Ag(NH3)2+
R
2) . H3O+
R
RCHO
KMnO4/H+
或K2CrO7
RCOOH
COOH
3
3、甲基酮的氧化 碘仿反应
O R C CH3
NH2-NH2 C2H5OH
COOH
+ RNH2
COOH
O
NH NH
+ RNH2
O
R-X
19
三、硝基化合物的还原
还原剂
反应式： RNO2
RNH2
常用还原剂：
1 酸性还原剂: 酸+金属 （Fe+HCl, Zn+HCl, Sn+HCl, SnCl2+HCl)
2 中性还原剂：催化氢化，常用的催化剂有 Ni, Pt, Pd. 3 碱性还原剂：Na2S, NaHS, (NH4)2S, NH4HS, LiAlH4
PBr3
-HBr
五、还原反应
RCHCOOH
RCOOH LiAlH4
H2O
or B2H6
RCH2OH
16
胺的制备方法，
一、氨或胺的烷基化 二、Gabriel合成法 三、硝基化合物的还原 四、酰胺，肟和腈的还原 五、醛、酮的还原胺化 六、酰胺的Hoffman重排
17
一、氨或胺的烷基化
RX + NH3
I2 NaO H
O RC O
+ C HI3↓
主要用于制备其它方法难于制备的羧酸。4Biblioteka 二、水解法1、氰水解
醇 RX + NaCN
RCN
H2O
RCOOH
H+ or HO-
2、油脂水解
在催化剂存在下，油脂可水解成脂肪酸和甘油
CH2OCOR CHOCOR CH2OCOR
H2O,OH-
CH2OH CHOH
H + 3RCOO
( NaBH4 和 B2H6 不能还原硝基）
20
例1、
NO2
H2, Ni
NH2
例2、
NHNH
H H2N
NH2
21
四、腈、酰胺和肟的还原
1、腈的还原 RC N LiAlH4
H2O
RCH2NH2
2、酰胺的还原
O R C NH2
LiAlH4
H2O
RCH2NH2
伯胺
3、肟的还原
CH3(CH2)5CH=NOH Na + C2H5OH CH3(CH2)5CH2NH2
一些常见取代基的吸电子效应大小顺序：
-NO2 > -CN > -COOH > F > Cl > Br > I -OAr > -COOR > -OR > COR > -OH > Ph > -CH=CH2 > H
特点：诱导效应具有加和性。诱导效应随着碳链的延 长迅速减弱。
12
二、酰化
SOCl2
O R C OH
第一题
（1）归纳羧酸的制备方法及其化学性质 （2）归纳胺的制备方法及其化学性质
姓名：利镇升 学号：1004200232 班级：应化101
1
羧酸的制备方法
一、氧化法
1、烃类氧化
RCH CHR'
KMnO4/H+
RC CR'
KMnO4/H+
RCOOH + R'COOH RCOOH + R'COOH
ArCH2R
OO COC
14
三、脱羧反应
Hunsdiecker反应：
O
O
R—C—OAg + Br2 AgBr R——C——O——Br
O R. + C=O + .Br
Kolbe反应：
2RCOOH 电解
R—R
RBr + CO2
15
四、 α-H的卤代反应
Hell-Volhard-Zelinsky反应
RCH2COOH + Br2
OH-
RNH2 RX
OH-
RX R2NH
OH-
R3N RX R4NX-
当氨大过量时，产物以伯胺为主。 通常得到混合物。
18
二、 Gabriel合成法
利用邻苯二甲酰亚胺的烷基化来制备一 级胺，称为Gabriel合成法
O
O
O
O NH3 O
KOH
NH C2H5OH O
N-K+ O
O NR
O
H+ or OHH2O or ROH
16-19
10
诱导效应对酸性的影响
1) +I 效应
给电子效应使羧酸根负离子电荷更加集中，负离子不 稳定，也不易生成，使酸性减弱。
一些常见取代基的供电子效应大小顺序：
O- > -COO- > (CH3)3C- > (CH3)2CH- > -CH2CH3 > -CH3 > H
11
2）-I 效应
吸电子效应使羧酸根负离子电荷分散，负离子更稳定， 使酸性增强。
CH2OH
3RCOOH
5
3、其他水解
通式:
O R C Cl
OO R C O C R'
O R C O R'
O R C NH2
H2O
水解
立即反应
RCOOH + HCl
2RCOOH
△
H+或OHRCOOH + R'OH
△
H+或 OHRCOOH+ NH3
长时间回流
6
三、格式试剂与CO2作用
R—X + Mg Et2O