第十三章羧酸衍生物测试练习题

第十三章 羧酸衍生物第一节 羧酸衍生物 一 分类和命名 1 分类 R可以是烷基或芳基 它们都含有酰基： 2 命名： 酰卤的命名将相应的酰基名称放在前面，卤素的名称放在后面。 即将相应的“酸”改成“酰卤” 酰胺的命名：和酰卤相似。将相应的酰基后边加一“胺”字，既将相应的“酸”改为“酰胺”。 酸酐的命名： 由二分子相同的一元羧酸脱水形成的酸酐称为单酐，它们的命名，可在原来的羧酸名称之后加一“酐”字来称呼，“酸”字也可以省略。 Acetic anhydride 由二分子不相同的一元羧酸脱水形成的酸酐称为混酐。它们的命名，可把简单的或低级的羧酸名称放在前面，复杂的或高级的羧酸名称放在后面（即按甲、乙、丙顺序，英文按字母顺序），两者的中间加一逗点分开（也可省略），再加一“酐”字来称呼。 环状酸酐，一分子的二元酸或多元以上的多元酸，它们脱水后可生成环状酸酐。命名时，可在二元酸的名称后加一“酐”字。 酯的命名：把酸的名称放在前面，烃基的名称放在后面，在加一“酯”字。 二羧酸衍生物的光谱性质 1 IR：醛、酮、羧酸、酰卤、酸酐、酯和酰胺都含有羰基，因此，在IR都有C=O的强吸收峰。 醛、酮的C=O 17051740cm-1 羧酸衍生物的C=O伸缩振动扩大到了15501928 cm-1. 这是因为： -I效应使波数升高。 +C效应使波数降低。 降低了C=O的极性。 供电子作用而使C=O的双键性降低。 增加了C=O的双键性。 吸收频率的波数降低。 波数增高。 酰卤： C=O1800cm-1 C=O 1920cm-1 酸酐：在1800-1860cm-1(强)和1750-1800cm-1（强）区域有两个C=O伸拉振动吸收峰，这两个峰往往相隔60cm-1左右。对于线形酸酐，高频峰较强于低频峰，而环状酸酐则反之。 另外：CO的伸拉振动吸收在10451310/cm（强）。 酯：酯的C=O伸缩振动稍高于酮，在17351750cm-1处，与芳基相连的则降至17151730 cm-1 ，酯在10151300 cm-1 区域内有两个强的CO伸缩谱带。可以与酮相区别。 酰胺 C=O在16301690cm-1 ， NH在30503550 cm-1 。 一级酰胺，NH2的NH吸收为两个峰。二级酰胺NH为一个尖峰。 2 核磁共振（NMR）： 酯：RCOOCH =3.74.1ppm。 酰胺：RCONH =58ppm。往往不能给出一个尖锐的峰。 三羧酸衍生物的亲核取代反应 分为加成消除两步： 加成一步取决于电子因素和空间因素。 消除一步取决于L的碱性和稳定性。L碱性越弱，越容易离去；L越稳定，越容易离去。 就酰氯、酸酐、酯、酰酐、酰胺而言， L的碱性为： Cl R-COO RO R-COO RO NH2 所以羧酸衍生物的活性为： 羧酸的衍生物在碱性或酸性条件下比在中性溶液中更容易水解，这是可以理解的：碱性溶液提供给氢氧根离子，它充当一种强的亲核试剂； 酸性溶液提供给氢离子，它接到羰基氧上从而使分子易受弱亲核试剂，即水的进攻。第二节 酰卤与酸酐 1水解： 2醇解： 3.氨解： 4.与Grignard试剂作用 酰卤可以与格氏试剂作用得到酮，但是酮很容易与格氏试剂反应得三级醇。因此，如果用一当量的格氏试剂与酰氯反应产物为酮与三级醇的混合物，因此酮的产率很低，如果用两当量以上的格氏试剂则主要产物为三级醇。 对于有空间阻碍的反应物，能满意的得到酮，产率很好。这种空间因素可以是酰氯（脂肪或芳香的）或者是格氏试剂，特别是三级基团直接连接在MgX基团上： 有机镉化合物反应性较低，但很容易与酰氯反应，与酮反应很慢，因此可用于酮的合成。第三节 羧酸酯 酯广泛存在于自然界，低级酯具有芳香气味存在于植物的花，果中，油脂是高级脂肪酸的甘油酯是生命不可缺少的物质，由动物或植物得到的蜡，其主要成分是酯类，抗生素红霉素也是酯，杀虫药、除虫菊是菊酸酯 一、 酯的物理性质 二、 酯的化学性质 1.酯的水解、醇解和氨解 水解 酯交换 在有机合成中，可用低级醇的酯通过酯交换反应，使低级醇蒸出来，生成不易挥发醇的酯 氨解 氨解不需加入酸碱催化剂，因氨本身就是碱，这是与水解，醇解不同之处。 肼和羟氨也能与酯发生反应 2.与格氏试剂反应作用 格氏试剂对酮反应比酯快反应很难停留在酮阶段。 具有位阻酯可以停留在酮阶段： 内酯则得二醇： 3.还原 催化加氢： LiAlH4作还原试剂： Na醇作还原试剂： 特点：双键可不受影响。目前工业上仍应用。 反应时首先由金属钠给出它的价电子，形成游离基负离子（i）, （i）再从钠得到一个电子生成（ii）,然后(ii)与醇反应生成（iii）,(iii)消除醇钠成为醛（iv）： 醛再经过的反应过程，得到醇钠（v）。反应完后再酸化得相应的醇（vi）。 在供质子溶剂存在时，酯还原成醇。选自邢其毅基础有机P459 Na+非质子性溶剂(如二甲苯) 选自邢其毅基础有机P827 在非质子性溶剂中(如二甲苯)，生成的游离基负离子二聚成双负离子，酯在金属和非质子中，生成酮醇。 这是用二元酯合成大环羟基环酮的重要方法：历程： 通常合成大环化合物产率极低，这是由于两个反应基团位于长链的两端，很容易发生分子间的反应，而分子两端相遇成环的机会很小，后来曾采用高度稀释原剂，加入大量溶剂以减少分子间的接触，产率有所提高，但反应的时间很长。用二酸酯在热的二甲苯溶剂中和金属作用，不必用稀薄的溶液，仅在干燥氮气流及强烈的搅拌下即发生关环作用，得到产率很高的环酮。为什么这一方法就不需要在稀薄溶液内进行呢？分子间的聚合反应是如何避免的？原因可能是二酸酯的两个极性酯基首先固定在富有自由电子的金属表面上。 一条直线和两个圆圈代表着一个二酸酯的分子。二酸酯分子中的碳氢键部分是非极性的，在金属钠表面上可以扭动，结果使两个酯基逐渐接近， 最后发生反应变为环状化合物。 4酯缩合反应： Claisen缩合 这类反应称为Claisen缩合反应 历程：乙酸乙酯的酸性是很弱的（Pka24）,而乙醇钠又是一个比较弱的碱（乙醇Pka15.9）。因此，可以想到乙酸乙酯形成的负离子在平衡体系中是很少的。这也就是说,用乙氧负离子把乙酸乙酯变为 -CH2COOC2H5是很困难的。但是在实际上为什么这个反应会进行的如此完全呢?其原因就是最后产物乙酰乙酸乙酯是一个比较强的酸（Pka11）,形成很稳定的负离子,可以使平衡朝产物方向移动。体系中乙酸乙酯负离子浓度虽然很低,但一形成后,就不断的反应,结果使反应完成。 当酯的碳上只有一个氢时,由于增加了烃基的诱导效应,酸性减弱了,进行酯缩合反应时,需要使用比醇钠更强的碱(如ph3CNa,NaH),夺取酯的氢,形成较稳定的负碳离子,才能迫使反应朝右方进行。 交叉Claisen缩合 如两个酯只有一个酯有H,相互缩合就能得到一个单纯产物。 酮与酯缩合 酮的-H比酯的-H活泼： Dieckmann缩合反应 酯缩合反应也可在分子内进行，形成环酯，这种环化酯缩合反应又称为Dieckmann反应。（己二酸酯和庚二酸酯在醇钠作用下进行自身的酯缩合反应） 注意！酯缩合常用的碱性催化剂是醇钠RONa，不是醇加钠。醇加钠是一组还原剂，它要将酯还原成醇。 它是合成五元环、六元碳环的一个方法。（并不是所有的二元酸酯都能发生环缩合，一般局限于生成稳定的五、六碳环。所以，只是有氢的己二酸酯和庚二酸酯才能起Dieckmann缩合）如： 三、个别化合物 1、 蜡：蜡来自动植物，它的主要成分是高级饱和脂肪酸和高级一元醇所组成的酯。如蜂蜡其主要成分是 C15H31COOC30H61 。水解可得三十烷醇。（植物调节剂，能使农作物增产）蜡与石蜡组成不一样 2. 原酸酯。 原甲酸乙酯，对碱很稳定，在微量的酸存在下，可以发生水解生成甲酸酯和乙醇。 原甲酸酯是制备缩酮的良好试剂。第四节 油脂和合成洗涤剂一油脂油脂普遍存在于动物脂肪组织和植物的种子中，习惯上把室温下成固态的叫酯，成液态的叫油。油脂是高级脂肪酸甘油酯的通称组成甘油酯的脂肪酸绝大多数是含偶数碳原子的直链羧酸，其中有饱和的，也有不饱和的。液态油比固态脂肪会有较多量的不饱和脂肪酸甘油酯。几个概念：1.干性：某些油涂成薄层，在空气中就逐渐变成有韧性的固态薄膜。油的这种结膜特性叫做干性（或称干化）。油的干性强弱（即干结成膜的快慢）是和油分子中所含双键数目和双键结构有关系的，含双键数目多的，结膜快，数目少，结膜慢。有共轭双键结构体系的比孤立双键体系的结膜快。成膜是由于双键聚合形成高分子聚合物的结果。桐油结膜快是由于三个双键形成共轭体系。顺，反，反，9，11，13十八三烯酸2碘值：不饱和脂肪酸甘油酯的碳碳双键也可以和碘发生加成反应。100g油脂所能吸收的碘的克数称为碘值（又称碘价）。二肥皂和合成洗涤剂1 肥皂：肥皂的制造：2.合成系涤剂a) 阴离子洗涤剂溶于水时其有效部分是阴离子。 现在国内最广泛使用的洗涤剂是烷基苯磺酸钠盐，R表示C12-C18的烷基。烷基最好是直链的，称为线形烷基。过去曾用过叉链的，但发现不能为微生物所降解（大分子变为较小分子称降解），容易聚集在下水中或飘在河流中，引起环境的污染，因为微生物对有机物的生物氧化降解有选择性，它对直链的有机物可以作用，每次氧化降解两个碳，而有叉链存在时破坏其作用，故现在国际上系用线型的C12以上的烷基制洗涤剂。它可以从石油中分出正烷烃进行一元氯化，或石油、蜡裂解分出直链的1烯烃，与苯进行傅氏反应得烷基苯，磺化、碱化处理得到。b)阳离子洗涤剂。溶于水时其有效部分是阳离子。如：c）非离子型洗涤剂在水溶液中不离解，是中性化合物。其中羟基和聚醚（OCH2CH2）n部分是亲水基团，家用液态洗涤剂的主要成分也是非离子洗涤剂。 三磷脂磷脂多为甘油脂，以脑磷脂及卵磷脂为最重要，其结构为：脑磷脂（磷脂酰乙醇胺）卵磷脂（磷脂酰胆碱） 磷脂中的酰基都是相应的十六个碳以上的高级脂肪酸，如硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸（顺，顺9，12十八二烯酸）等；磷酸中尚有一个羟基具有强的酸性，可以与具有碱性的胺形成离子偶极键；这样在分子中就分为两个部分，一部分是长链的非极性的烃基，是疏水部分，另一部分是偶极离子，是亲水部分，因此磷脂的结构与前面所讲的肥皂结构类似，如果将磷脂放在水中，可以排成二列，它的极性基团指向水，而疏水性基团，因对水的排斥而聚集再一起，尾尾相连，与水隔开，形成脂双分子层。 磷脂在植物的种子中，蛋黄及脑子中含量较多可。由家畜屠宰后的新鲜脑或由大豆榨油后的副产物中提取而得。往往卵磷脂和脑磷脂不加分离而作为卵磷脂粗制品。磷脂可以作乳化剂、抗氧剂、食品添加剂。医疗上用于治疗神经系统疾病。脑磷脂用于肝功能检验。食品添加剂：在各种食品里添加磷脂，可以保持水份和盐份，使外形美观。由于磷脂有乳化性，在制面包、蛋糕、炸面饼，油酥糕的面粉中添加磷脂，能添加这些食品的强性。延缓变硬过程。保持盐分，还能使面包、蛋糕体积增加5%以上。生物细胞膜是由蛋白质和脂类（主要是磷脂）构成的。磷脂的疏水部分相接而亲水端朝向膜的内外两面。这样构成脂双层。所有的膜都有不同成分的脂双层和相连的蛋白质组成。一些蛋白质松散地连接在脂双层的亲水表面，而另一些蛋白质剂埋入脂双层的疏水基质中，或穿过脂双层。细胞膜对各类物质的渗透性不一样，可以选择性地透过各种物质，在细胞内的吸收和分泌代谢过程中其着重要的作用。第五节 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用 一、 乙酰乙酸乙酯 1 乙酰乙酸乙脂的互变异构现象： 实验事实： 乙酰乙酸乙酯与羰基试剂（苯胺 羟氨等 ）反应，说明含有羰基。 可与金属钠反应放出氢气，生成钠盐，说明分子中含有活性氢。 可使溴的四氯化碳溶液褪色，说明分子中含有不饱和键。 与三氯化铁呈紫色反应，说明分子中具有烯醇式结构 。 若尔（L.Knorr）把乙酰乙酸乙酯冷到-78得到一种结晶形的化合物，熔点为-39，不和溴发生加成反应，不和三氯化铁发生颜色反应，但有酮的加成反应，这个化合物是酮式。将乙酰乙酸乙酯与钠生成的化合物在-78用稍不足量的盐酸分解，将得到另一种结晶化合物，不和羰基试剂反应，使溴水褪色，这个化合物是烯醇式。Knorr证明了酮式或烯醇式在低温时互变的速度很慢。因此在低温时，纯的酮式或烯醇式可以保留一个时期。 另外，乙酰丙酮，由于氢原子的转移，也存在着酮式和烯醇式的互变。 它们之所以能形成稳定的烯醇型结构，一方面是由于两个羰基使亚甲基的氢特别活化，容易转移。另一方面是由于烯醇型可以通过分子内氢键形成较稳定的六元环，使体系能量降低。 事实上酮类也有这样的互变异构的倾向，但烯醇型不稳定，平衡强烈的偏于酮的一方。丙酮中仅含2.510-4 %的烯醇型。 2乙酰乙酸乙酯在合成上的应用： 乙酰乙酸乙酯的亚甲基很活泼，可以被其他基团取代，另一方面乙酰乙酸乙酯在不同的反应条件下可以分解成酸或酮。由于以上特点，它成为有机合成的重要试剂。 用稀碱时，OH 较少，它只与酯基作用生成羰基酸，-羰基酸和丙二酸相似，对热不稳定，要脱羧成甲基酮。用浓碱时，OH较多，他除了和酯基作用外，还和酮基作用，这样使乙酰乙酸乙酯在酮基处破裂生成两分子羧酸盐。由于酸式水解时往往伴随着一些酮式水解，因此，合成羧酸最好是丙二酸酯合成法，乙酰乙酸乙酯合成法主要用于制甲基酮。 a) 亚甲基的取代 i. 与卤代烷 例： ii.与酰卤 与-卤代酮 Robinson成环反应： 制甲基二酮（或二元酸） 二 丙二酸二乙酯 1.制法： 2.丙二酸二乙酯在合成上的应用： 其与乙酰乙酸乙酯类似，亚甲基上的氢可被醇钠所取代，本身水解后生成丙二酸不稳定，易于脱羧，这两条件使丙二酸二乙酯在合成各种类型的羧酸中有广泛的应用。 与RX反应： *RX最好是伯卤代物，用仲卤代物时产量低，由于这里是负碳离子对卤代物进行亲核取代反应（SN2） 乙酰乙酸乙酯制备长链酸，一般来说酸的产率是好的，但按成本计，丙二酸酯用于合成长链酸更为合算，（科学技术百科全书第8卷P323） 与-卤代酸酯反应： 与，-二卤代物反应： 例1：2mol丙二酸酯于1mol，-二卤代物反应。 例2：等mol的丙二酸酯与，-二卤代物作用 只用于三、四元环化合物的制备。 Michacl加成 与水杨醛反应 香豆素由perkin synthesis制得。 丙二酸酯的镁盐与酰氯作用 丙二酸二乙酯的酰基化常用镁代替钾、钠，反应在非质子溶剂（苯、乙醚）中进行。这是因为乙醇镁和活泼亚甲基化合物形成的镁盐都可 溶于这些溶剂中。 丙二酸酯钠盐与I2 作用 总结： 它们和相应的亲电试剂（ ）反应，可得到相应的丙酮取代物和乙酸取代物。 三、 C-烷基化和O-烷基化 前面提到的乙酰乙酸乙酯烷基化反应主要发生在碳上。实际上，无论简单的羰基化合物还是1，3-二羰基化合物，在进行烷基化时，C-烷基化和O-烷基化都有可能。 若（i）和（ii）都是稳定的，彼此不能互变，二者的产量比例取决于二者的反应速度，动力学控制。如果二者可以互变，产物比例取决于二者的相对稳定性，稳定性高的为主要产物，热力学控制。 影响C-烷基化和O-烷基化的几个因素（动力学控制）： 1.溶剂化效应（溶剂和分子或离子通过静电力而结合的作用称为溶剂化效应） 一个负离子的亲核性在很大程度上决定与溶剂化作用程度，溶剂化程度较低的亲核体的活性比溶剂化程度较高的要强。质子溶剂： 卤代烷进行烷基化时，在质子溶剂中烷基化一般进入到碳上，C-烷基化为主要产物。如：在质子溶剂中，乙酰乙酸乙酯的烷基化，主要发生在碳上。 这是由于烯醇负离子氧的电负性大于碳，使负电荷更多的集中在两可离子的氧上，使氧更容易与质子溶剂生成氢键，从而使氧强烈的溶剂化，而降低了氧的亲核性，从而不易发生O-烷基化。要使烷基化能进行，烯醇负离子在某种程度上必须摆脱周围的溶剂化作用。而碳负离子溶剂化比较松散，容易被极化，因而，容易发生亲核取代反应，或者说容易被亲电试剂进攻。 非质子极性溶剂：如DMF、 DMSO,HMPA(六甲基磷酰胺)都是非质子极性溶剂，它们与醇不同，不易放出质子。 在DMF中，它的氧负偶极可以更有效的和正离子发生溶剂化，而氮正偶极和负离子的溶剂化很少或不能十分有效的进行。这是由于N上的甲基起了一种遮盖作用，而分子另一头氧上的电子密度很高，可以比较无阻碍的和正离子溶剂化。在这种溶剂中，乙酰乙酸乙制的钾盐中，氧负离子不被溶剂化，而带正电荷的金属离子（K+）发生强烈的溶剂化，其结果使乙酰乙酸乙酯钾盐中的带负电的氧暴露出来，成为反应的活化中心，因而，能发生O-烷基化反应。 酚的负离子也可以看作是一个烯醇负离子，与活泼的烃基化试剂反应时溶剂的效应显现的特别清楚。 这是因为强质子溶剂与酚负离子中的氧形成强的氢键，使氧溶剂化，从而降低了氧的亲核性。 2.烯醇离子的C和O端的亲核性 SN2历程的亲核性是与可极化度有关的。亲核试剂原子核外的电子云越容易极化变形，亲核能力也越强。烯醇负离子的碳原子，电负性弱，比氧原子更容易极化，因此我们可以预料，负碳离子的一段亲核性较强。 3.烯醇物中碳原子的位阻效应 烯醇物中碳原子的位阻效应较大时，不容易发生C-烷基化，容易发生O-烷基化反应，特别在非质子极性溶剂中是这样。 4.烯醇式的含量（稳定性） 烯醇型含量较高的物质，O-烷基化容易发生。如-酮酯，-二酮、酚等。 5.烷基化试剂的活性 当烯醇负离子和很活泼的烷基化试剂（容易产生碳正离子）反应时，如碘化烷、氯甲基甲醚，卤化苄等，得出产量很高的O-烷基化物，这是由于烯醇负离子的氧上的高电子密度，更容易和活泼的烷基正离子发生亲核取代，在碘化烷或卤化苄中，卤素都是很有效的离去基团。 *参考书： 美F.A凯里.R.J.森德伯格著高等有机化学A卷 结构与机理.夏炽中译P167,168. B卷.反应与合成.王积涛译P12.14. 邢其毅等基础有机化学P545-547.第六节 酰胺 一 酰胺的物理性质 除甲酰胺外，酰胺大部分是白色结晶体。液体的酰胺是有机物及无机物的优良溶剂。最长使用的是N,N-二甲基甲酰胺（DMF）,它不但可以溶解有机物，也可以溶解无机物，是一种性能极为优良的溶剂。 二 酰胺的化学性质 1.酰胺的酸碱性： 酰胺是氨（或胺）的酰基衍生物，胺是碱性物质，酰胺由于氮原子上未共用电子对与碳氧双键形成P-共额，而使氮原子上电子云密度有所降低，因而减弱了它接受质子的能力，同时与氮相连的氢原子也变得稍微活泼。 生成亚胺基化合物，具有弱酸性，能与强碱的水溶液生成盐。 2.水解： 3.脱水反应： 4.还原 酰胺很不容易还原，强还原剂和氢化锂铝可以将酰胺还原为胺。 5.Hofmann降级： 利用这个反应，由羧酸可以制备少一个碳原子的第一胺。 第七节 酰基衍生物的水解、氨解、醇解历程 羧酸酰基衍生物可被水、醇、氨等亲核试剂进攻。其中酯的水解历程研究的最多。 一、 酯的水解历程 水解是酯化反应的逆反应，但水解反应历程比酯化反应研究的多，下面就酸催化和碱催化的历程进行讨论。 1酯的碱性水解： 实验事实：酯的碱性水解速度依赖于酯的浓度和氢氧离子的浓度。 kROOROH- 为双分子反应 将含有同位素18O的酯水解，证明反应是按酰氧键破裂方式进行。 根据以上事实，酯的碱性水解大多属于双分子酰氧键断裂过程。可提出两个机理：SN2和加成-消除历程。 SN2历程： 加成-消除历程： 为了判断这一反应的过程，进行了如下实验：将用同位素O18标记羰基的酯放在碱的水溶液中水解，当水解尚未完全时，取出未水解的酯分析其中O18 的含量，结果测得O18含量比原来样品中少的多，说明反应过程中发生了O18的交换。证明不是SN2反应，如果反应是一步取代，未反应的酯分子中 O18应该保持不变。故是加成-消除历程。 酯这样的碱性水解历程称为BAC2（碱催，酰氧键断裂，双分子历程），可表示如下： 反应最后一步是不可逆的，因为生成的羧酸根（RCOO-）有较强的P-共轭效应，是较烷氧基离子要弱的多的碱，不可能夺取醇中的氢质子，从而使整个反应变为不可逆。 2酯的酸性水解： 事实： 说明反应是酰氧键断裂。 在水溶液中，kRCOORH+ , 说明是双分子反应。 酯的酸性水解绝大多数是双分子反应，并且是酰氧键断裂，这样的历程叫AAC2(酸催化，酰氧键断裂，双分子历程) 有特殊结构的酯，酰氧键断裂也可以按单分子反应进行： 2，4，6-三甲基苯甲酸酯，由于邻位两个甲基的位阻作用，试剂很难进攻，在一般条件下很难水解。但将它溶解在浓硫酸中，然后倾入冰水内，即得2，4，6-三甲基苯甲酸，这是由于分子按上述方式离解的结果，上述反应属于酰氧键断裂，在断裂过程中，生成酰基正离子，所以属于单分子历程，称为AAC1。 一些特殊结构的酯水解时也可以烷氧基断裂： 第三丁酯在酸性水解时，由于 (CH3)3C+ 离子比较容易生成，所以是按烷氧键断裂单分子历程进行的，称为AAL1(酸催化，烷氧键断裂，单分子历程)。 由于这种历程是通过形成碳正离子进行的，可以预料，如果第三碳原子是一个手性碳原子，在反应过程中，应通过生成平面形的碳正离子而发生外消旋化，水解所得到的醇将是外消旋体。实验材料证明了这个论断。总之，酯的酸性水解绝大多数是酰氧键断裂双分子反应历程，只有少量特定结构的酯，才发生单分子的酰氧键或烷氧键断裂历程。 二、 酰基衍生物的水解、氨解、醇解。（自学）第八节 碳酸衍生物一、 碳酰氯 （光气） 光气是一种有机合成的原料。 二 碳酸的酰胺 1 尿素： 这个反应常利用来破坏亚硝酸及氮的氧物。 双缩脲与碱及少量硫酸铜溶液生成紫红色，这个颜色反应称为双缩脲反应。凡化合物含有不只一个酰胺段（ ）的都有这个反应。 2 氨基甲酸酯： 制备方法1: 制备方法2: 氨基甲酸酯类农药是发展得很快的高效低毒农药： 西维因： 杀虫剂： 速灭威 杀菌剂： 灭菌灵 第九节 有机合成路线设计 在科研中，若从天然产物中得到一个很有用的化合物，我们采取的一般步骤是纯化，确定其结构，若为一新化合物，我们就用人工已知、可靠的合成方法把它合成出来，以验证其结构。所以，有机合成路线设计是有机化学工作者必备的手段。合成路线的好坏，也反映出一个化学工作者的知识水平与能力。 有机化学合成路线设计方法通常是倒推法，也叫逆合成分析。 合成设计的一般程序为： 分析 a.认出目标分子中的官能团。 b.用已知和可靠的反应进行切断。 c.必要时重复进行切断，直至达到易于取得的起始原料。 2.合成 a根据分析，写出合成计划，加进试剂和条件； b根据实验中遇到的失败和成功，修改计划； 一碳胳的切断与合成 切断介绍 主导思想：切断是为了合成，切断时一定要想到合成。 分子碎片要有合适的试剂代替，并容易得到。 要有合适的反应。（最好有合理的机理） 切断时，不可能切断成两个近乎相等的分子碎片，有对称性时按对称性切开（目的：合成步骤少）。 在没有合适的反应相对应时，回推到适当阶段，再切断。 加入活化基团，帮助观察，切断，反应后脱去活化基团。 加入保护基，反应后脱去。 副产物少。 一基团的切断。 1.简单醇的切断 叔醇 仲醇 2.醇衍生物的切断 3.简单烯烃的切断 烯至醇 烯至酮wittig试剂（wittig 反应） 烯至炔 4.芳香酮的切断 5.简羧酸及其衍生物的切断 二基团的切断 1. 1,3-二官能团化合物和,-不饱和羧基化合物。 2. 1,5-二羧基化合物 3. 1,2-二官能团化合物 4. 1,4-二官能团化合物 5. 1,6-二官能团化合物 碳环化合物的合成 小环化合物 稠环芳烃 二官能团的引入(自学) 1.选择性反应 2.官能团保护 四氢哌喃醚,对碱、格氏试剂、烃基锂、催化加氢及氧化剂稳定，容易被稀酸分解。 3.基团占位 磺酸基占位 三立体构型的要求 在有机合成中，有时产物需要一定的立体要求。 获得顺式或反式产物（自学） 烯烃： 二醇： 环的骈联 环连接点的主体要求也是复杂的工作。如合成： 由于位有羰基，在碱催化下可以发生酮与烯醇式互变，并且并联的环反式比顺式稳定，可以利用这点，得到反应产物。 不对称合成 有机合成是对有机化学家创造能力的一种检验。近来，各种天然产物的复杂结构（多至数十个手性中心）和各种有理论意义化合物的特殊结构都向有机合成化学家提出了新的挑战。对于有机合成，除了在反应条件上要求尽量温和外，在选择性上也要求有化学选择性，区域选择性，立体选择性及对应选择性。特别是对映选择性，是人们努力奋斗的热点。可以说对映选择性的有机合成是对有机化学家创造能力的最好检验。实现对映选择性的合成，也就是手性合成，不对称合成问题。 不对称合成是指在一个反应中使非手性的分子转变为手性分子，在产生的手性分子中，对映异构体的含量是不等量的。 一般来说，实现不对称合成的途径有五个： 手性底物的诱导 通过底物原有手性的诱导，在产物中形成新的手性中心。很多天然产物的立体控制的全合成，往往选择一个手性的原料出发。如：青蒿素的全合成就是从手性的香茅醛或是手性的异胡薄荷醇开始的。目前常选用的手性起始物有萜类，氨基酸，糖类等。 手性辅助的诱导 在合成的某一个阶段，引入一个手性辅助物，形成局部的诱导，产生一个新的手性中心。如利用手性醇来生成酯或是缩醛、酮，或是利用手性的胺来生成酰胺。这种手性辅助物往往要在反应后除去。 手性试剂的控制 手性催化剂的控制 手性环境的影响 手性环境包括溶剂，相转移催化剂等。 以上各种途径都是利用底物或辅助物的手性，试剂或催化剂的手性。与反应物结合时，形成非对映异构的过渡态。于是对不同面的进攻产生差异，从而产生了反应的对映选择性。 对映体过量百分数（%e.e.） 即enantiomeric excess % %e.e=(R-S) / (R+S)100%=%R-%S %e.e越高，说明产物光学纯度越高，不对称合成选择性越好。 例铑催化的不对称氢化反应 这是美国孟山都公司用以制取治疗帕金森综合的特效药物LDopa的方法。 例钛催化的不对称环氧化反应 这是Baker公司用以制备千毒蛾性引发剂的方法。1980年这种性引发剂每克售价高达一千英镑。而采用不对称合成法后，价格降至每克一百英镑。千毒蛾性引发剂（dispalure）的结构式为： 林国强等从C11端开始利用sharpless不对称环氧化，同时进行了动力学拆分，而后直接利用铜锂试剂进行开环： 这个方法使用于烯丙醇衍生物，用的试剂是叔丁基过氧化氢，四异丙氧基钛和酒石酸酯。这里的酒石酸酯是手性的来源。用天然的L（）酒石酸酯和非天然的D（）酒石酸酯所得的环氧化物的构型是相反的。该法所用的试剂都是简单易得的，反应产率一般在80%左右，所得的e.e.值往往大于90。这个方法可以同时引入两个手性中心。加上环氧环在开环以后可能有多种变化，因而，引起人们很大的重视，并在很多天然产物的合成中得到应用。 这种方法只限于烯丙醇类的衍生物，对于一些没有相邻的羟甲基的烯烃化合物，e.e.值是不高的。 参考书：黄耀曾，钱延龙金属有机化学进展化学工业出版社（1987） P28（戴立信） 四合成路线的选择 要求： （1）原料易得； （2）产率高，副反应少，易纯化； （3）步骤少； （4）操作方便、安全