羧酸的合成水解法
有机化学第12章 羧酸

四、α-H的卤代反应
羧酸的α-H可在光、碘、红磷、硫等催化剂存在下被溴 或氯取代生成卤代酸。
RCH2COOH
Br2 PΔ
RCHCOOH Br2
Br
PΔ
Br R-C-COOH
Br
控制条件,反应可停留在一取代阶段。
CH3CH2CH2CH2COOH + Br2
P Br2 70 ℃
实质上并非两者的简单组合
醛酮中 C O 键长 0.122nm
醇中
C OH 键长 0.143nm
O HC
OH
(甲酸)
0.1245nm 0.1312nm 电子衍射实验证明
O RC
O-H
P-π 共轭体系
RC sp2 杂化
O OH
O RC
OH O HC OH
O RC
O
O 0.127nm HC
O 0.127nm
O RC
O
O HC
O
羧酸的化学性质
H
脱羧反应
O
RCC
羟基断裂呈酸性
H
OH
α H 的反应
羟基被取代的反应
一、酸性
羧酸具有弱酸性,在水溶液中存在着如下平衡:
RCOOH
RCOO + H+
乙酸的离解常数Ka为1.75×10-5 , pKa =4.76 甲酸的Ka=2.1×10-4 , pKa =3.75 其他一元酸的Ka在1.1~1.8×10-5之间, pKa在4.7~5之间。 可见羧酸的酸性小于无机酸而大于碳酸(H2CO3 pKa1=6.73)。
oocoh形式上看羧基是由一个和一个组成coh实质上并非两者的简单组合醛酮中coo01245nm键长0122nmhc01312nmoh醇中coh甲酸电子衍射实验证明键长0143nmoorcohrc2ohp共轭体系sp杂化ooorcrcrcohoooo0127nmohchchcohoo0127nm羧酸的化学性质h脱羧反应orcc羟基断裂呈酸性ohhh的反应羟基被取代的反应一酸性?羧酸具有弱酸性在水溶液中存在着如下平衡
合成硫代羧酸

合成硫代羧酸
合成硫代羧酸是一项重要的有机合成反应。
硫代羧酸是一类含有S-COOH功能团的有机化合物,具有广泛的应用领域,包括制药、农药、染料等。
下面将从合成方法、反应机理和应用领域三个方面来介绍硫代羧酸。
一、合成方法:
硫代羧酸的合成方法多样,常见的有以下几种:
1. 酰氯和硫醇反应:在碱性条件下,酰氯和硫醇发生缩合反应,生成硫代羧酸。
2. 酰氯和硫酸钠反应:酰氯和硫酸钠反应生成硫代羧酸盐,再经酸化得到硫代羧酸。
3. 羧酸和硫化物反应:在碱性条件下,羧酸和硫化物反应生成硫代羧酸。
二、反应机理:
硫代羧酸的合成反应机理复杂,不同的反应方法具有不同的机理。
以酰氯和硫醇反应为例,其反应机理如下:
酰氯和硫醇发生亲核加成反应,硫醇中的硫原子亲核攻击酰氯中的羰基碳,生成硫醇酯中间体。
然后,中间体经过酸化或碱性条件下的水解,生成硫代羧酸。
三、应用领域:
硫代羧酸具有广泛的应用领域,以下是其中几个典型的应用领域:
1. 制药领域:硫代羧酸可以作为药物合成的重要中间体,参与到多种药物的合成过程中。
2. 农药领域:硫代羧酸可以作为农药的重要原料,具有杀虫、杀菌等作用。
3. 染料领域:硫代羧酸可以作为染料的重要原料,参与到染料的合成过程中。
合成硫代羧酸是一项重要的有机合成反应。
通过不同的合成方法可以得到硫代羧酸,其反应机理复杂且具有多样性。
硫代羧酸在制药、农药和染料等领域具有广泛的应用。
这些独特的特性使得硫代羧酸成为有机化学研究和应用领域中不可或缺的重要化合物之一。
羧酸反应总结

.精品羧酸反应总结PCl 3PCl 5 POCl 3 + HClSOCl 2SO 2 + HClH 3PO 3回流C O HO R'C O R O C 25C OR NH 2H NH 2H OR'C OR OR'+ H 2OH C OR OH+O R'COCl R+羧酸与氨或胺作用生成羧酸铵,加热后脱水得酰胺或N-取代酰胺。
R C O OH+NH 3R C OONH 4R C ONH 2+H 2O+CH 3C O OHNH 2OHOH-H 2O ΔCH 3C O NH羧基难还原,需用强还原剂LiAlH4可见,LiAlH4不还原孤立的>C=C<,B2H6能还原孤立的>C=C<。
脱羧反应(1)羧酸盐脱羧(2)α-碳原子上连有吸电子基的羧酸,受热易脱羧(3) Kolbe 反应电解羧酸盐溶液,在阳极发生烷基的偶合,生成烃。
(4)汉斯狄克法(5)二元酸加热后的变化规律Blanc 规则:在可能成环时总是较易形成较稳定的五元或六元环状化合物。
α-氢原子的卤代反应生成的α-卤代酸可以转化成各种取代酸:羧酸的制法伯醇或醛的氧化烃的氧化腈的水解由格氏试剂制备(CH 3)3C COOH(CH 3)3C CH 2OH LiAlH 4H 3O+Cl 3C COOH△CHCl 3 + CO 2C=O CH 2COOHC=O CH 3△+ CO 22 CH 3(CH 2)12COONa 电 解CH 3(CH 2)24CH 3CH 3Cl 2P Cl2P CH 2CHCOOH ClCCOOHClClCl Cl 2CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3CH 2CH 2COOHCH 3CH 2CH 2KMnO 4H SO 4KMnO 4H SO 4KMnO 4CO 2H RCH 2+RCOOH H 2O++精品RCOOHH 2ORC OMgClO CO 2+RMgCl C 2H 5OC 2H 5甲基酮氧化羧酸衍生物酯与醇作用,仍生成酯,故又称为酯交换反应。
实验五香豆素-3-羧酸的制备-LabXing

实验五香豆素-3-羧酸的制备【实验目的】1、掌握Knoevenagel合成法的原理和芳香族羟基内酯的制备方法;2、掌握重结晶的操作技术;3、了解酯水解法制备羧酸。
【实验原理】香豆素,又名香豆精,1,2-苯并吡喃酮,结构上为顺式邻羟基肉桂酸(苦马酸)的内酯,白色斜方晶体或结晶粉末,存在于许多天然植物中。
它最早是在1820年从香豆的种子中发现的,也存在于薰衣草和桂皮的精油中。
香豆素具有甜味且有香茅草的香气,是重要的香料,常用作定香剂,可用于配制香水、花露水香精等,也可用于一些橡胶制品和塑料制品,其衍生物还可用作农药、杀鼠剂、医药等。
由于天然植物中香豆素含量很少,因而主要是通过合成得到的。
1868年,Perkin用邻羟基苯甲醛(水杨醛)与醋酸酐、醋酸钾一起加热制得该化合物,因此称为Perkin合成法。
水杨醛和醋酸酐首先在碱性条件下缩合,经酸化后生成邻羟基肉桂酸,接着在酸性条件下闭环成香豆素。
Perkin反应存在着反应时间长,反应温度高,产率有时不好等缺点。
本实验采用改进的方法进行合成,用水杨酸和丙二酸酯在有机碱的催化下,可在较低的温度合成香豆素的衍生物。
这种合成方法称为Knoevenagel合成法,是对Perkin反应的一种改进,即让水杨醛与丙二酸酯在六氢吡啶的催化下缩合成香豆素-3-甲酸乙酯,后者加碱水解,此时酯基和内酯均被水解,然后经酸化再次闭环形成内酯,即为香豆素-3-羧酸。
重结晶(1)基本原理:固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。
一般是温度升高,溶解度增大。
利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同,可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出,而让杂质全部或大部分仍留在溶液中,或者相反,从而达到分离提纯之目的。
(2)操作步骤:①选择适宜溶剂,制成热的饱和溶液;②热过滤,除去不溶性杂质(包括脱色);③冷却结晶、抽滤,除去母液;④洗涤干燥,除去附着母液和溶剂。
【试剂与仪器】1、试剂:水杨醛,丙二酸乙二乙酯,无水乙醇,六氢吡啶,冰醋酸,95%乙醇,氢氧化钠,浓盐酸,无水氯化钙。
乙酸酐水解生成羧酸反应方程式

一、概述乙酸酐是一种常见的有机化合物,具有较广泛的应用。
它在化工领域中被用作溶剂、原料或中间体。
乙酸酐水解生成羧酸是一种重要的化学反应,对于化工生产和有机合成具有重要意义。
本文将对乙酸酐水解生成羧酸的反应方程式进行深入探讨。
二、乙酸酐的结构和性质乙酸酐,化学式为(CH3CO)2O,是一种酯类化合物。
它是一种无色易燃液体,具有刺激性气味。
乙酸酐可溶于大多数有机溶剂,但几乎不溶于水。
在常温下,乙酸酐比乙酸稳定,但会在空气中慢慢水解生成乙酸。
三、乙酸酐水解生成羧酸的反应方程式乙酸酐水解生成羧酸的反应方程式如下:(CH3CO)2O + H2O → 2CH3COOH上述方程式表示了乙酸酐水解生成乙酸的反应过程。
在该反应中,乙酸酐与水发生酯水解反应,生成两个乙酸分子。
这是一个典型的酸酐水解反应,也是有机化学中重要的一类反应。
四、反应机理乙酸酐水解生成羧酸的反应机理主要包括以下几个步骤:1. 亲核攻击:水分子的氧原子以亲核的方式攻击乙酸酐分子中的碳原子,形成一个过渡态。
2. 分解:过渡态经过分解,水和乙酸酐分子断裂成两个乙酸分子。
整个反应过程中,水起到了亲核试剂的作用,促进了乙酸酐的水解反应。
该反应是一个可逆反应,生成的乙酸分子也可以再次与乙酸酐发生水解反应,达到动态平衡。
五、影响因素乙酸酐水解生成羧酸的反应受多种因素的影响,主要包括:1. 温度:在较高温度下,反应速率较快;而在较低温度下,反应速率较慢。
2. pH值:酸性条件下有利于反应进行,碱性条件则不利于反应进行。
3. 催化剂:有些催化剂可以促进乙酸酐水解生成羧酸的反应,提高反应速率。
六、应用乙酸酐水解生成羧酸的反应在化工生产和有机合成中有着广泛的应用。
乙酸酐水解生成乙酸是制备乙酸的重要方法之一。
该反应也可作为有机合成中的重要步骤,用于合成各种羧酸衍生物。
七、结论乙酸酐水解生成羧酸是一种重要的化学反应,具有广泛的应用价值。
了解其反应方程式和机理,有助于深入理解该反应的过程和特性,为其在化工生产和有机合成中的应用提供理论依据和技术支持。
高四12章__羧酸

第十二章 12.5 羧酸的波谱性质
IR谱图特征: IR谱图特征 谱图特征: O
羧酸 R-C-OH
羧
酸
-1 νC=O : 1725-1700cm -1 : νOH(缔合) 3000-2500cm (胖峰或漫坡)
δ OH :
O 羧酸盐 R-C O-
-1 约920 cm
O- :1610-1550cm 和 1420-1300cm -1 -1 R-C O
熔点:偶数碳羧酸的m.p高于相邻两奇数碳羧酸的m.p。 熔点:偶数碳羧酸的m.p高于相邻两奇数碳羧酸的m.p。 (P429图12-1) P429图12H3C
原因:
H3C
COOH H3C
COOH H3C
COOH H3C
COOH
H3C COOH
COOH
分子对称性低,排列不够紧密
分子对称性高,排列紧密
同理:二元酸也是偶数碳羧酸之m 高;不饱和酸:E 同理:二元酸也是偶数碳羧酸之m.p高;不饱和酸:E式m.p>Z式m.p;
12.3.1
羧酸的工业合成
(1) 烃氧化
制乙酸: 制乙酸:
CH3CH2CH2CH3
O2,醋酸钴 90~100 C,1.01~5.47MPa
o
CH3COOH + HCOOH + CH3CH2COOH + CO + CO2 + 酯和酮 57% 1~2% 2%~3% 17% 22%
工业制乙酸还可用轻油(C5~C7的烷烃) 工业制乙酸还可用轻油(C5~C7的烷烃)为原料。 制苯甲酸: 制苯甲酸:
RX + NaCN
RCN
RCOOH + NH3
增长碳链的方法之一,RCOOH比RX多一个碳!
9-1羧酸

吸电子基增多酸性增强。 ClCH2COOH > Cl2CHCOOH > Cl3CCOOH pKa值 2.86 1.29 0.65
18
吸电子基的位置距羧基越远,酸性越小。
> CH3CH2CHCOOH CH3CHCH COOH CH2CH2CH2COOH CH3CH2CH2COOH > > 2
Cl Cl Cl
1)诱导效应 吸电子诱导效应使酸性增强。 FCH2COOH > ClCH2COOH > BrCH2COOH > ICH2COOH > CH3COOH pKa值 2.66 2.86 2.89 3.16 4.76
供电子诱导效应使酸性减弱。 CH3COOH > CH3CH2COOH > (CH3)3CCOOH pKa值 4.76 4.87 5.05
酒石酸
马来酸
选择含羧基的最长碳链为主链,编号从羧基开始。
不饱和酸则须包括双(叁)键,指明不饱和键的位置,某烯(炔)酸。
CH3CHCH2COOH CH3 CH3CH CHCOOH
3-甲 基 丁酸
2-丁烯酸
3
羧基连在苯环上:以芳甲酸为母体,环上其他基团为取代基; 羧基连在侧链上:以脂肪酸为母体,芳基作为取代基。
21
讨论
COOH NO2 COOH 2.21 COOH OH OH 2.98 4.08 3.49 COOH NO2 COOH
COOH
NO2 3.42 COOH
pka
4.20
OH 4.57
22
COOH
COOH
〉
CH3
COOH
〉
CH3
① (CH3)+I,+C
② (NO2) -I,-C
羧酸

O
H O OH OH COOH COOH
pKa 2.98
-I、环
4.08
-I(+C受阻) +C>-I
4.57
氢键
O COOH OH C O O H
-
+ H+
场效应的影响:通过空间传递静电力的效应
COOH
HO Cl C
O
pKa:
6.04
6.25
2. 羧基上羟基的取代
取代羟基生成羧酸衍生物
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
9-十八碳烯酸(油酸) Δ9-十八碳烯酸
• 可用希腊字母表明不饱和键的位次。 • 俗名: 蚁酸( HCOOH )、草酸、醋酸CH3COOH、 苹果酸、柠檬酸、硬脂酸、软脂酸、油 酸、肉桂酸、月桂酸、安息香酸。
CH CHCOOH
COOH
四、 羧酸的物理性质 1.物态:饱和一元羧酸中,甲酸、乙酸、丙酸具有
O O O R C O
有两个完全 等价的共振式
3)
应用:鉴别、分离和纯化化合物
醇、酚、羧酸的鉴别和分离: 不溶于水的羧酸既溶于NaOH也溶于NaHCO3; 不溶于水的酚能溶于NaOH但不溶于NaHCO3; 不溶于水的醇既不溶于NaOH也不溶于NaHCO3。
水相 混合物 OH CO2H + 有机溶剂萃取 非酸性化合物 R R CO2
O RHC X
3 PX3
C
C
OH
2P +
X2
O X + P(OH)3 OH -H X
3 RCH2COOH + O RCH2 C X
PX3 OH RHC C
3 RCH2 C
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
经典化学合成反应标准操作羧酸的合成——水解法目录1.前言 (2)2.酰氯的水解 (3)3.酸酐的水解 (4)4.酯的水解 (5)4.1酯的碱水解 (5)4.2酯的酸水解 (5)4.3丙二酸二乙酯合成法 (7)5.酰胺的水解 (8)5.1酰胺的直接酸水解 (9)5.2酰胺的直接碱水解 (9)5.3亚硝酸钠促进的酰胺酸水解法 (9)5.4 酰胺的间接水解法 (9)6.腈的水解 (10)6.1腈的酸水解 (11)6.2腈的碱水解 (11)6.3亚硝酸钠促进的腈的酸水解法 (12)1.前言利用缩水的方法可以将羧酸转变为各种羧酸的衍生物,如酰氯、酸酐、酯、酰胺和腈等,反过来通过水解反应各种羧酸衍生物也可以转变为羧酸,除酰氯和酸酐外,酯、酰胺和腈的水解一般都可以在酸或碱的催化下进行。
羧酸衍生物水解的速度与羰基碳原子的正电性有关,一般来说正电性越大,水解速度越快。
2.酰氯的水解把羧酸制成酰氯,再通过酰氯去进行各种反应是有机合成中常用的方法,较少有用酰氯来制备羧酸的例子,但在有些条件下利用酰氯来制羧酸也是较为有效的。
例如芳环通过佛克反应与草酰氯反应得到相应的酰氯。
一般来讲脂肪酰氯的水解是相当快的,不用加任何催化剂即可反应。
但芳香酰氯的反应要相对慢了很多,有时为了促进其水解需要加入碱和酸。
2.1 酰氯的水解示例n-C5H11(COCl)AlCl3n-C5H11COClHCl n-C5H11Aluminum chloride (160 g, 1.2 mol) was added to a stirred solution of the 4-n-pentylbiphenyl (224 g, 1 mol) in methylene chloride (1000 mL) at approximately -20°C. Then Oxalyl chloride (96 mL) was added to the solution at a temperature below -10°C. After addition, the reaction temperature was allowed to rise to approximately 0°C. Stirring continued at approximately 0°C untill the evolution of hydrogen chloride was ceased. The resulting reaction mixture was poured into ice water forming two nonmiscible fluid layers. The organic layer was seperated from the aqueous layer, washed with water, and dried over anhydrous sodium sulfate. The solvent was removed by distillation to yield a crude 4-n-pentylbiphenyl-4’-carboxy chloride (213 g, 75%) which was used directly in the next step.The 4-n-pentylbiphenyl-4’-carboxy chloride (142 g, 0.5 mol) was reacted with a hot, stirred solution of sodium hydroxide (60 g, 0.75 mol) in water (50 mL) and acetone (500 mL) for about three hours. The cold reaction mixture was then acidified with concentratedhydrochloric acid solution. The acid was filtered and washed with water untill the filtrate was neutralized. The product of the reaction was purified from ethanol to yield 4-n-pentylbiphenyl-4’-carboxylic acid (102.4 g, 80%).Reference: US44243713. 酸酐的水解酸酐也并不常用于制备酸,由于酸酐的活性比酸强,多数情况下直接室温水解就可以转变为羧酸,在有些情况下对反应加加热可以促进反应的进行。
3.1 酸酐的水解示例 O O H OCOOH COOHTo citraconic anhydride (22.4 g, 0.2 mol) was added from a pipet exactly 4 mL (0.22 mole) of distilled water. The mixture was stirred on a hot plate until a homogeneous solution was formed, then covered with a watch glass and allowed to stand for forty-eight hours. At the end of this time the mixture would solidified completely. For further purification it was finely ground in a mortar, washed with 50 mL of cold benzene, dried in the air, and then dried for twenty-four hours in a vacuum desiccator over phosphorus pentoxide to give citraconic acid (24.4 g, 94%) which melts at 92~93°C.Reference: Organic Syntheses. Coll. V ol. 2, 1404. 酯的水解在有机合成中,羧酸和酯可以很方便地相互转换,因此酯化反应是保护羧基的一种常用方法,酯水解也成为水解法制羧酸的重要方法。
4.1 酯的碱水解水解反应是酯化反应的逆反应,酯化反应要在酸性条件下进行的,因此多数情况下酯的水解在碱性条件下进行是有利的。
一般来说非位阻酯的水解主要通过LiOH-MeOH-H 2O 体系于室温下进行反应,正常条件是氢氧化锂的当量为2-5 当量,甲醇与水的比例为5:1~3:1。
如果反应仍不能水解,可适当加热直至回流。
对于有些位阻大、惰性的酯,需要用更强的反应条件,一般可使用NaOH 、KOH 的水溶液或水甲醇的混合溶液进行水解,其中最强烈的条件是用KOH 的水甲醇的混合溶液回流水解,KOH 的浓度越大、溶剂甲醇的比例越高,水解条件越强,很少有在这种条件下水解不了的酯。
对于该类水解反应的后处理一般先浓缩去处醇类溶剂,然后用有机溶剂提取可能未反应完的非酸类副产物,再酸化,许多酸在此时可以析出沉淀,过滤即可得到,若为油则用有机溶剂提取。
有时当一个分子同时存在甲酯和叔丁酯时,用以上条件很难较好的选择性的水解甲酯,有时需要控制碱的当量数和反应温度。
4.1.1 LiOH-MeOH-H 2O 水解体系的标准操作To a solution of ester (10 mmol) in MeOH-H 2O (30 mL, MeOH:H 2O=3:1~5:1, 甲醇浓度越高,水解能力越强) at 0°C was slowly added LiOH.H 2O (800 mg ~ 2 g, 20-50 mmol). The reaction mixture was allowed to warm to room temperature overnight (若水解不完全就加热至反应完全). Methanol was removed in vacuo and the residual aqueous solution was partitioned with Et 2O or AcOEt (~20 mL), then the organic phase was extracted with H 2O (5- 10 mL, two times). The combined aqueous extracts was acidified to pH 2 with 1N HCl. The aqueous phase was extracted with CHCl 3 (three times) (注意若有固体析出则过滤得到相应的酸). The combined organic extract was dried over MgSO 4 and concentrated to afford the desired acid (normal yield >95%).4.1.2 LiOH-MeOH-H 2O 体系的选择性水解甲酯和叔丁酯示例 N NO O OO O N N O HO O O O 12To a solution of compound 1 (14.15 g, 48.1mmol) in MeOH (250 ml) at 0°C was slowly added aqueous LiOH (1M, 48 ml, 48mmol) over 15 min. The reaction mixture was allowed to warm to room temperature overnight with stirring.The organic solvent was removed in vacuo and the residual aqueous solution was partitioned with Et 2O, then the organic phase was extracted with H 2O (two times). The combined aqueous extract was acidified to pH 2 with 1N HCl. The aqueous phase was extracted with CHCl 3 (three times). The combined organic extract was dried over MgSO 4 andconcentrated to afford the desired acid (11.4 g, 85%).Reference: Publ.: US2004/6065 A1 (2004/01/08); Appl.: US2003-465426 (2003/06/19)4.1.3 KOH-H 2O 体系的水解示例 O COOC 2H 5CH 3KOH, heat HCl O COOH CH 3A mixture of ethyl 3-methylcoumarilate (70 g, 0.34mol) and 10% aqueous potassium hydroxide solution (500 mL) was refluxed for 1 hour. The clear yellowish solution was acidified while hot with a slight excess of concentrated hydrochloric acid to precipitate 3-methylcoumarilic acid. The suspension was cooled to room temperature, and the colorless solid was filtered with suction. The filter cake was resuspended in 500 mL of cold water, stirred vigorously for several minutes, and filtered again with suction. The colorless powder The filter cake was dried in a desiccator under reduced pressure to give a colorless powder (54~57 g, 90~95%) which melts at 192~193°C.Reference: Organic Syntheses: Coll. V ol. 4, 5904.2 酯的酸水解某些情况下对于一些特定结构的酯需要在酸性条件下进行水解,例如叔丁酯和一些对碱不稳定的酯。