12-羧酸衍生物(药学专升本陆涛,7版)
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羧酸及其衍生物
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12.1 羧酸的分类和命名法
• 羧酸分子中的羧基除去羟基后的基团
按原来酸的名称
而称为某酰基。对于除去氢原子后的基团，则称为某酰氧基。例如：
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12.2 羧酸的制备方法
• 在自然界中，羧酸常以游离态、羧酸盐或其衍生物形式广泛存在于动 植物中。许多羧酸及其衍生物是动植物代谢的中间产物；有些参与动 植物的生命过程；有些具有强烈的生物活性，能防病治病；有些是工 农业和医药工业的重要原料。羧酸可以通过如下途径来制备。
(CH3)3CCOOH (CH3)2CHCOOH CH3CH2COOH CH3COOH
pKa 5.05
4.87
4.86
4.76
• 芳环是吸电子基，所以芳香羧酸的酸性比一般饱和一元酸的酸性强。 但大多数芳香羧酸的酸性比甲酸弱(苯甲酸的pKa＝4.17，甲酸 pKa＝3.77)。虽然苯环是吸电子基团，但苯环的大π键与羧基可以 形成π-π共轭体系，使环上的电子云向羧基方向转移。其结果是苯甲 酸羧基上的O—H 键极性减弱，氢的离解能力降低，
性药物制成盐，以增大其溶解度。例如常用的抗生素——青霉素C就 是制成它的钾盐和钠盐。
• 12.4.2 羟基被取代的反应
• 羧酸分子中羧基中的羟基被其他原子或基团取代后的产物，称为羧酸 衍生物。羧酸分子中除去羟基后剩余的基团(RCO-)称为酰基，因此， 羧酸的衍生物又称为酰基化合物。常见的羧酸衍生物有酰卤、酸酐、 酯和酰胺。例如：
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12.4 羧酸的化学性质
• 失水生成酰胺。很多药物的分子结构中都含有酰胺的结构。所以酰胺 是一类很重要的有机化合物。这是一个可逆反应，反应过程中不断蒸 出所生成的水使平衡右移，产率很高。例如：
12.1 羧酸的分类和命名法
• 羧酸分子中的羧基除去羟基后的基团
按原来酸的名称
而称为某酰基。对于除去氢原子后的基团，则称为某酰氧基。例如：
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12.2 羧酸的制备方法
• 在自然界中，羧酸常以游离态、羧酸盐或其衍生物形式广泛存在于动 植物中。许多羧酸及其衍生物是动植物代谢的中间产物；有些参与动 植物的生命过程；有些具有强烈的生物活性，能防病治病；有些是工 农业和医药工业的重要原料。羧酸可以通过如下途径来制备。
(CH3)3CCOOH (CH3)2CHCOOH CH3CH2COOH CH3COOH
pKa 5.05
4.87
4.86
4.76
• 芳环是吸电子基，所以芳香羧酸的酸性比一般饱和一元酸的酸性强。 但大多数芳香羧酸的酸性比甲酸弱(苯甲酸的pKa＝4.17，甲酸 pKa＝3.77)。虽然苯环是吸电子基团，但苯环的大π键与羧基可以 形成π-π共轭体系，使环上的电子云向羧基方向转移。其结果是苯甲 酸羧基上的O—H 键极性减弱，氢的离解能力降低，
性药物制成盐，以增大其溶解度。例如常用的抗生素——青霉素C就 是制成它的钾盐和钠盐。
• 12.4.2 羟基被取代的反应
• 羧酸分子中羧基中的羟基被其他原子或基团取代后的产物，称为羧酸 衍生物。羧酸分子中除去羟基后剩余的基团(RCO-)称为酰基，因此， 羧酸的衍生物又称为酰基化合物。常见的羧酸衍生物有酰卤、酸酐、 酯和酰胺。例如：
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12.4 羧酸的化学性质
• 失水生成酰胺。很多药物的分子结构中都含有酰胺的结构。所以酰胺 是一类很重要的有机化合物。这是一个可逆反应，反应过程中不断蒸 出所生成的水使平衡右移，产率很高。例如：
【医用有机化学】chapter12羧酸衍生物 3学时
anhydride
O C H 3C
O C H 3C H 2C
O
乙丙酐 乙酸丙酸酐
acetic propanoic anhydride
O CH2C
O CH3CHC
O
2-甲基丁二酸酐 2-methyl butanedioic
anhydride
OO
O
O O
O
邻苯二甲酸酐 phthalic anhydride
O
O
CH3O-CCH2CH2C-OCH3
OO CH3CH2O-C-C-OCH2CH3
丁二酸二甲酯 dimethyl butanedioate
乙二酸二乙酯 diethyl ethanedioate
OO HO-C-C-OCH2CH3
OO CH3O-C-C-OCH2CH3
乙二酸单乙酯 oxalic acid monoethyl ester
丙酸苯甲酸酐 benzoic propanoic
anhydride
三、酯 一元醇与一元酸生成的酯：某酸某（醇）酯
O C H3- C- O C H2 C H3
乙酸乙酯 ethyl acetate
O CH3-C-OCH2-
乙酸苄酯（乙酸苯甲酯） benzyl acetate
一元醇与二元酸生成的酯：某二酸某（醇）酯
酸酐
酯
O R-C-NH2
酰胺
O
离去基
Leaving group
酰 基 （Ar）R C L
acyl group
羧酸衍生物
根据相应的酸命名酰基:“某酸”
O CH3C OH
乙酸 acetic acid
O CH3C
乙酰基（acetyl）
O C OH
第十二章羧酸衍生物
①EtONa ②H+
OO R CH2C CHCOEt
R
如果两种酯中其中一个无α-H，则可以得到交叉缩合产物为主的产物
O
O
OO
HCOEt
+CH3COEt
① EO t Na ② H+
HCCH2COEt
提 供 羰 基
O
C H 2 C O Et + Et O
HO
O
CH3C OEt + CH2 COEt
O
C H 2 C O Et + EtOH
见P208
CH2 CH COOEt
H OEt
CH2CH2
C O
C2H5ONa
CH2 CH COOEt
CH2
H OEt
CH2CH2 C O
C2H5ONa
COOEt O + C2H5OH
得五六、六元稳定的环酮 COOEt
O + C2H5OH
五、丙二酸二乙酯的合成及其在合成上的应用
丙二酸二乙酯的合成：
C C lH O C 2 O HN a C 2 O 3C C lH C 2 O O N aN a C NN C C H C 2 O O N aC H H 2 S 2 O O 5 HБайду номын сангаас4 C H 2 C (O E 2t)2
C H 3
C H 3
应用，用较易得到的酯制备难得到的酯 对于醇来说，分子中引入酯基，称为酰化反应
O
常用酰化剂：酰卤 C H 3C C l
用来制备酯
酸酐 (CH3CO2)O
反应中常加入碱以中和生成的酸
O
CH2 C O +C2 H5 OH
第十二章羧酸衍生物新-课件
一、 酰基上的亲核取代 二、 还原反应 三、 与Grignard试剂的反应 四、 酰氨氮原子上的反应
一、 酰基上的亲核取代
1. 水解
O R-C-Cl
O (R-C)2O
O R-C-OR'
O R-C-NH2
+ H2O
HCl
RCOOH +
羧酸
RCOOH R'OH
NH3
O
O
O
O
水解速度 剧 R-烈 ： C放 -＞ C热 (l热 R水 -2CO中 )＞ 进R加 H+行 o-热 rCO-催 -H ＞ O化 RR催 高 ， '-化 温 C-剂 下 2N， 长 H时难 间！ 回流
四氢铝锂的还原性很强，可以还原羧酸及羧酸衍生物。 除酰胺和腈被还原成相应的胺外，酰卤、酸酐和酯 均被还原成相应的伯醇。例如：
C15H3O1CCl(1()2)2LOi4H， ,A乙 l9H8醚%C15H31CH2OH
O
O (1) Li4A,l乙H 醚
O
(2) 2OH，87%
CH2OH CH2OH
C3H CH=2 C CH OC O 3H C ((1 H2)) 2O4, L ， H 乙 iA 7醚 l 5CH %3H CH=2 C CH 2H OCHH
常 用 酰 基 化 试 剂
O
O HH 2 S O 4
9 3 %
C H 3 C O
O O C C H 3+2 C H 3 C O O H
酚 酯
O
O
H + , 9 4 %
C H 2 = C H - C - O C H 3 + C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 O H
C H 2 = C H - C - O C H 2 C H 2 C H 2 C H 3 + C H 3 O H
一、 酰基上的亲核取代
1. 水解
O R-C-Cl
O (R-C)2O
O R-C-OR'
O R-C-NH2
+ H2O
HCl
RCOOH +
羧酸
RCOOH R'OH
NH3
O
O
O
O
水解速度 剧 R-烈 ： C放 -＞ C热 (l热 R水 -2CO中 )＞ 进R加 H+行 o-热 rCO-催 -H ＞ O化 RR催 高 ， '-化 温 C-剂 下 2N， 长 H时难 间！ 回流
四氢铝锂的还原性很强，可以还原羧酸及羧酸衍生物。 除酰胺和腈被还原成相应的胺外，酰卤、酸酐和酯 均被还原成相应的伯醇。例如：
C15H3O1CCl(1()2)2LOi4H， ,A乙 l9H8醚%C15H31CH2OH
O
O (1) Li4A,l乙H 醚
O
(2) 2OH，87%
CH2OH CH2OH
C3H CH=2 C CH OC O 3H C ((1 H2)) 2O4, L ， H 乙 iA 7醚 l 5CH %3H CH=2 C CH 2H OCHH
常 用 酰 基 化 试 剂
O
O HH 2 S O 4
9 3 %
C H 3 C O
O O C C H 3+2 C H 3 C O O H
酚 酯
O
O
H + , 9 4 %
C H 2 = C H - C - O C H 3 + C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 O H
C H 2 = C H - C - O C H 2 C H 2 C H 2 C H 3 + C H 3 O H
羧酸及其衍生物三稿-药学
01
醋酸苯甲酯 -甲基--丁内酯
普通命名
02
乙酸苯甲酯 2-甲基-4-丁内酯
IUPAC
酰 胺 p368 羧酸名放在前,将相应的酸字改为酰胺
普通命名 异丁酰胺 N,N-二甲基戊酰胺 IUPAC 2-甲基丙酰胺 N,N-二甲基戊酰胺
1．酰卤的生成 p348
bp. 197 ℃
bp. 77 ℃
mp. 112 ℃
2．酸酐的生成 p349
酐键
甲酸与脱水剂共热，分解为一氧化碳和水： 羧酸(除甲酸外)在脱水剂(如乙酰氯、乙酸酐、P2O5等)作用下或加热，分子间失去一分子水生成酸酐(acid anhydride)。
单击此处添加标题
H+
单击此处添加标题
机 理
加成--消除 p347 H2O H+
1
反应速率：
CH3OH>RCH2OH>R2CHOH HCOOH>CH3COOH>RCH2COOH>R2CHCOOH>R3CCOOH
(2) 碳正离子机理 p348
(CH3)3C-OH H+ (CH3)3COH2 + -H2O -H+ + (CH3)3COH + H2O
O
CH2-C
=
CH2COOH
CH2COOH
-
CH2-C
=
O
+ H2O
300℃
O
CH2
=
CH2-COOH
CH2-COOH
△
CH2
CH2-C
CH2-C
O
=
+ H2O
O
O
CH2-CH2-COOH
第十二章 羧酸衍生物
O R C OR
O RCX
O R C NHR
O
O
OH
O
R C (C H 2)n C O H R C H (C H 2)n C O H
第一节 羧酸衍生物的分类及命名
1. 酰卤
命名时，酰基的名称放前，卤素的名称置后合起来即可：
O C-Cl
O CH2=CH- C-Cl
苯甲酰氯
丙烯酰氯
2. 酰胺
命名与酰卤相似；
O C-NH 2
苯甲酰胺
O
NH
O
邻苯二甲酰亚胺
O NH
ε-己内酰胺
3. 酸酐 命名是在羧酸名称后加一个“ 酐” 字。
O
CH3-C O
CH3-CH2-C O
乙丙酸酐
O O O 邻苯二甲酸酐
O O O
戊二酸酐
4. 酯
命名时羧酸名称放前，烃基名称放后，再加“ 酯”字。
O CH3-C-OCH=CH2
乙酸乙烯酯
HO OH
Sb2O3 200℃
O
O
-OCH2CH2-O-C
C- n
“的确良”
例 2.
O
O
HO OH
CH3O-C O C-OCH3 Sb2O3
呋喃-2,5-二甲酸二甲酯 Mp:112 Bp:154/15mmHg
O
O
-OCH2CH2-O-C O C- n
呋喃“的确良”
呋喃“的确良” 的优点是比较容易着色。
-OH
R-C-OR'
OR C OR'
OH
-OR'
O
O -OR' R C O-
R C OH
+
HOR'
O RCX
O R C NHR
O
O
OH
O
R C (C H 2)n C O H R C H (C H 2)n C O H
第一节 羧酸衍生物的分类及命名
1. 酰卤
命名时，酰基的名称放前，卤素的名称置后合起来即可：
O C-Cl
O CH2=CH- C-Cl
苯甲酰氯
丙烯酰氯
2. 酰胺
命名与酰卤相似；
O C-NH 2
苯甲酰胺
O
NH
O
邻苯二甲酰亚胺
O NH
ε-己内酰胺
3. 酸酐 命名是在羧酸名称后加一个“ 酐” 字。
O
CH3-C O
CH3-CH2-C O
乙丙酸酐
O O O 邻苯二甲酸酐
O O O
戊二酸酐
4. 酯
命名时羧酸名称放前，烃基名称放后，再加“ 酯”字。
O CH3-C-OCH=CH2
乙酸乙烯酯
HO OH
Sb2O3 200℃
O
O
-OCH2CH2-O-C
C- n
“的确良”
例 2.
O
O
HO OH
CH3O-C O C-OCH3 Sb2O3
呋喃-2,5-二甲酸二甲酯 Mp:112 Bp:154/15mmHg
O
O
-OCH2CH2-O-C O C- n
呋喃“的确良”
呋喃“的确良” 的优点是比较容易着色。
-OH
R-C-OR'
OR C OR'
OH
-OR'
O
O -OR' R C O-
R C OH
+
HOR'
羧酸衍生物药学课件
顺－12-羟基-9-十八碳烯酸 及禽蛋的卵黄中含量较高。
2
X Y=-Cl,Br,I,-OOCR,-OR,-NH2,-NHR,-NR2
顺－12-羟基-9-十八碳烯酸
X=-X.-OH.-NH=O n 脂占52％、胆固醇占18％、糖苷脂占13％、其它
第二节 磷 脂 L-α-卵磷脂(PC)
2.
=0,1,2,3…
溶解度: 均溶于有机溶剂中; 低级酰胺能与水互溶.
糖脂使血液有不同的血型;此外，糖脂在神经传导
心磷脂(二磷脂酰甘油)
离去基团:离去基团的碱性越弱越易。 Y=-Cl,Br,I,-OOCR,-OR,-NH2,-NHR,-NR2
酰卤>酸酐>酯>酰胺
O OO O O R - CX > R - CO - C - R ' > R - CO R ' > R - CN H 2
O
邻苯二甲酰亚胺
O
O H 3C
－戊内酯
CH3 O
O
-甲基－ －丁内酯
O O －丁内酯
O
NH
H 3C
－戊内酰胺
O
H3C
NH
-甲基－ －戊内酰胺
O NH
-丙内酰胺
第二节 物 理 性 质（自学了解）
沸(熔)点： 酰卤、酯 < 羧酸 ； 酸酐 < 羧酸 < 酰胺 溶解度: 均溶于有机溶剂中; 低级酰胺能与水互溶.
肪酸长碳链部分的疏水基团,因此磷脂能降低水的
碱催化 苯巴比妥： R＝－C2H5， R’＝－C6H5
油脂在碱性条件下的水解称为皂化。
同酸甘油三酯命名时,根据脂肪酸的名称叫做三某
也存在复杂的立体异构。
2 羧酸衍生物的化学性质
2
X Y=-Cl,Br,I,-OOCR,-OR,-NH2,-NHR,-NR2
顺－12-羟基-9-十八碳烯酸
X=-X.-OH.-NH=O n 脂占52％、胆固醇占18％、糖苷脂占13％、其它
第二节 磷 脂 L-α-卵磷脂(PC)
2.
=0,1,2,3…
溶解度: 均溶于有机溶剂中; 低级酰胺能与水互溶.
糖脂使血液有不同的血型;此外，糖脂在神经传导
心磷脂(二磷脂酰甘油)
离去基团:离去基团的碱性越弱越易。 Y=-Cl,Br,I,-OOCR,-OR,-NH2,-NHR,-NR2
酰卤>酸酐>酯>酰胺
O OO O O R - CX > R - CO - C - R ' > R - CO R ' > R - CN H 2
O
邻苯二甲酰亚胺
O
O H 3C
－戊内酯
CH3 O
O
-甲基－ －丁内酯
O O －丁内酯
O
NH
H 3C
－戊内酰胺
O
H3C
NH
-甲基－ －戊内酰胺
O NH
-丙内酰胺
第二节 物 理 性 质（自学了解）
沸(熔)点： 酰卤、酯 < 羧酸 ； 酸酐 < 羧酸 < 酰胺 溶解度: 均溶于有机溶剂中; 低级酰胺能与水互溶.
肪酸长碳链部分的疏水基团,因此磷脂能降低水的
碱催化 苯巴比妥： R＝－C2H5， R’＝－C6H5
油脂在碱性条件下的水解称为皂化。
同酸甘油三酯命名时,根据脂肪酸的名称叫做三某
也存在复杂的立体异构。
2 羧酸衍生物的化学性质
羧酸衍生物药学详解演示文稿
第六十二页，共102页。
== =
O
αCH2-O- C -(CH2)16 CH3
O
β CH-O- C -(CH2)14 CH3
O
α' CH2-O- C -(CH2)7CH=CH(CH3)7CH3
α-硬脂酸－β－软脂酸－α－' 油酸甘油酯
2－软脂酸－3－油酸－1-硬脂酸甘油酯
第六十三页，共102页。
(二)脂肪酸
第三十一页，共102页。
（2）酸酐的氨解
第三十二页，共102页。
（3）酯的氨解
第三十三页，共102页。
4. 衍生物之间的相互转化关系及机理
第三十四页，共102页。
5. 酰胺的霍夫曼（Hofmann A W）降解反应
第三十五页，共102页。
6. 酰胺的酸碱性
第三十六页，共102页。
7. 羧酸衍生物与Grignard试剂的反应
O 1 CH2-O-C-R1
2 CH-O-H O
3 CH2-O-C-R2
=
=
异酸甘油二酸酯
第六十页，共102页。
O α CH2-O-C-R
β CH-O-H
= =
αCH2-O-H O
β CH-O-C-R
α'CH2-O-H
α'CH2-O-H
甘油一酸酯
由于脂肪酸和甘油的碳链上可含手性碳及不饱和脂
肪酸,不饱和脂肪酸不只含1个C=C键,故油脂分子中
C
H
N(CH3)2
DMF
第九页，共102页。
Esters in Plants
Esters give flowers and fruits their pleasant fragances and flavors.
== =
O
αCH2-O- C -(CH2)16 CH3
O
β CH-O- C -(CH2)14 CH3
O
α' CH2-O- C -(CH2)7CH=CH(CH3)7CH3
α-硬脂酸－β－软脂酸－α－' 油酸甘油酯
2－软脂酸－3－油酸－1-硬脂酸甘油酯
第六十三页，共102页。
(二)脂肪酸
第三十一页，共102页。
（2）酸酐的氨解
第三十二页，共102页。
（3）酯的氨解
第三十三页，共102页。
4. 衍生物之间的相互转化关系及机理
第三十四页，共102页。
5. 酰胺的霍夫曼（Hofmann A W）降解反应
第三十五页，共102页。
6. 酰胺的酸碱性
第三十六页，共102页。
7. 羧酸衍生物与Grignard试剂的反应
O 1 CH2-O-C-R1
2 CH-O-H O
3 CH2-O-C-R2
=
=
异酸甘油二酸酯
第六十页，共102页。
O α CH2-O-C-R
β CH-O-H
= =
αCH2-O-H O
β CH-O-C-R
α'CH2-O-H
α'CH2-O-H
甘油一酸酯
由于脂肪酸和甘油的碳链上可含手性碳及不饱和脂
肪酸,不饱和脂肪酸不只含1个C=C键,故油脂分子中
C
H
N(CH3)2
DMF
第九页，共102页。
Esters in Plants
Esters give flowers and fruits their pleasant fragances and flavors.