【本章重點】

羧酸衍生物的結構；化學性質——親核取代反應。重要的碳酸衍生物——脲。【必須掌握的內容】1.羧酸衍生物的命名——酰鹵、酸酐、酯、酰胺。2.羧酸衍生的化學性質——親核取代反應（水解、醇解、氨解）及其機制

3.

重要的碳酸衍生物——脲。當前1頁，總共37頁。概述

羧基中的-OH被其它原子或基團取代后所生成的化合物，稱為羧酸衍生物(carboxylicacidderivatives)。取代羧酸

羧酸衍生物

酰鹵酸酐酯酰胺當前2頁，總共37頁。青霉素G鈉撲熱息痛當前3頁，總共37頁。§1羧酸衍生物的命名酰基的命名將羧酸名稱中的“酸”變成“酰”，再加上“基”字即可。

乙酰基(acetylgroup)

苯甲酰基(benzoylgroup)

酰基（acylgroup)是含氧酸分子中去掉酸性-OH后余下的基團。分羧酸的酰基、磺酰基、無機含氧酸的酰基三類。當前4頁，總共37頁。

一、酰鹵的命名(acetylchloride)(benzylbromide)

丙烯酰氯？常見的為酰氯和酰溴：“酰基名”＋“鹵素名”

環己基甲酰氯

Cyclohexanecarbonylchloride當前5頁，總共37頁。

二、酸酐的命名①酐鍵上的兩個烴基相同的酐叫單酐。

單酐命名方法:在酸字后加“酐”字。

乙酸酐(aceticanhydride)

苯甲酸酐(benzoicanhydride)當前6頁，總共37頁。③環酐：在二元酸的名稱后加酐字。②酐鍵上的兩個烴基不同的酐叫混酐。

命名方法:簡單或低級酸在前，復雜或高級酸在后，再加上“酐”字。甲乙酐乙丙酐2-甲基丁二酸酐鄰苯二甲酸酐當前7頁，總共37頁。

三、酯的命名酯——以相應的酸和醇來命名，酸前醇后，再加一個“酯”字。乙酸乙酯(ethylacetate)乙二酸氫乙酯(ethylhydrogenethanedioate)苯甲酸乙酯(ethylbenzoate)3-甲基-4-丁內酯(3-methyl-4-butanolide)當前8頁，總共37頁。四、酰胺的命名酰胺——酰基后加“胺”字。若氮上有取代基，在取代基名稱前加N標出。當前9頁，總共37頁。課堂練習:

命名下列化合物當前10頁，總共37頁。§2羧酸衍生物的性質一、物理性質酰鹵

具刺激氣味的液體 低于相應酸

酸酐具刺激氣味的液體 低于相應酸

酯 具愉快氣味的液體 低于相應酸酰胺

多為固體

高于相應酸性狀 沸點 溶解性均能溶于苯,乙醚,丙酮等有機溶劑，≤6C的酰胺能溶于水(與水形成氫鍵)N,N-二甲基甲酰胺能與水混溶,是很好的非質子性溶劑。當前11頁，總共37頁。問題:對下述化合物的熔、沸點現象加以分析。

答：酰胺由于分子間可以通過氨基上的H原子形成氫鍵而締合，故沸點很高,一般多為固體；氨基上的H被烴基取代時，由于締合程度減少，沸點降低；2個H都被取代時,失去締合作用,沸點降低很多,一般為液體。當前12頁，總共37頁。二、化學性質酰鹵酸酐酯類酰胺p-p共軛體系當前13頁，總共37頁。d-d+d-極性鍵電負性基團p

鍵Lewis堿:親電試劑進攻位點

結構相似:酰基都連著一個能被其他基團取代的負性原子或基團，因而具有相似的化學性質。親核取代：水解、醇解、氨解。當前14頁，總共37頁。H:OHH:ORH:NH2

H:NHRH:NR2

反應結果是離去基團L被親核試劑Nu所取代,故這類反應稱為酰基的親核取代反應,也稱為酰化反應或酰基轉移反應。

當前15頁，總共37頁。

羧酸衍生物可以在酸性和堿性條件下與許多親核試劑發生酰基親核取代反應。在取代過程中經歷了親核加成和消除反應兩個步驟。:L-=Cl-,Br-;RCOO-;RO-;H2N-,RHN-,R2N-

羧酸衍生物在堿性條件下的親核取代反應通式

加成消去當前16頁，總共37頁。羧酸衍生物分子中的電子效應和空間效應影響酰基的親核取代反應速率。SNE羰基的正電性越強、位阻越小,越有利于親核加成離去基堿性越弱,基團越易離去,越有利于消去離去基的離去能力：X->RCO2->RO->NH2-羧酸衍生物酰化反應活性:酰鹵>酸酐>酯>酰胺當前17頁，總共37頁。酰鹵和酸酐是優良的酰化劑。一般來說，高活性的羧酸衍生物易轉化為低活性的羧酸衍生物。酰鹵很容易轉化為酸酐、酯和酰胺；酸酐很容易轉化為酯和酰胺;酯能轉化為酰胺;而酰胺僅能被水解成羧酸。當前18頁，總共37頁。（一）、水解(hydrolysis)——生成相應的羧酸H—OH很快快H+/OH-,△H+/OH-,△

酰鹵與水立即反應。酸酐在熱水中反應較快。酯需要堿或無機酸催化并加熱才水解(酸催化時反應可逆，堿催化可完全水解—皂化反應)。酰胺水解較酯更困難。當前19頁，總共37頁。酯在堿溶液中的水解反應機制——酰氧鍵斷裂：反應速率取決于四面體型負離子中間體的穩定性。酰基碳連有吸電子基時能分散負電荷，穩定中間體，有利于反應的進行。空間因素對中間體的穩定性也有影響，酰基碳的空間位阻越小,越有利于穩定中間體。堿性水解不可逆。四面體型負離子中間體當前20頁，總共37頁。酯的酸催化水解反應機制：反應第2步，即H2O對質子化羰基的加成形成帶正電荷的四面體型中間體，是整個反應的速控步驟。空間阻礙對水解速率影響較大，R和OR’基團體積增大，反應速率降低。R和OR’供電子效應增強,有利于穩定中間體而加快水解速率。四面體型正離子中間體質子化羰基當前21頁，總共37頁。(二)醇解

(alcoholysis)——生成相應的酯HO-R’’酰鹵與醇、酚很快反應——用于制備常法難以合成的酯酸酐可與絕大多數醇或酚反應，生成酯和羧酸酯

酯的醇解也叫酯交換反應——由低級醇制備高級醇當前22頁，總共37頁。(三)氨(胺)解(ammonolysis)——生成相應的酰胺

氨或胺親核性比水強，故氨解比水解容易

酰鹵、酸酐可在較低溫度下緩慢反應生成酰胺

酯

酯的氨解一般只需加熱而不必用催化劑

酰胺

酰胺的氨解可逆；需親核性更強且過量的胺當前23頁，總共37頁。

能夠提供酰基的化合物稱為酰化劑（acylatingreagent)。酰鹵和酸酐是常用的酰化劑。

由酰化劑與含活潑氫的化合物（醇、酚、氨、胺、α-H的酯及醛酮）的反應稱為酰化反應（acylatingreaction)。應用有機合成：降低反應活性、保護基團。醫藥：降低藥物水溶性、降低毒性。當前24頁，總共37頁。（四）、酯縮合反應

縮合反應是指兩個或多個有機分子在縮合劑存在下結合成較復雜的分子，同時放出H2O、NH3、HX、R-OH等簡單分子的反應。酯縮合反應:一分子酯的α－H被另一分子酯的酰基取代生成酮酸酯，稱為酯縮合反應或Claisen縮合反應。

C2H5ONaRCH2C-OC2H5+H-CHCOC2H5RCH2C-CHCOC2H5=O=O=O=ORRβαβ-羰基化合物+當前25頁，總共37頁。反應機制當前26頁，總共37頁。當前27頁，總共37頁。當前28頁，總共37頁。§3碳酸衍生物碳酸氨基甲酸氯甲酸

碳酸很不穩定不能游離存在,其分子中一個羥基被取代后的碳酸衍生物也極不穩定。如：

但氨基甲酸鹽或其酯，以及碳酸雙衍生物很穩定是合成藥物的原料。如：氨基甲酸酯脲胍當前29頁，總共37頁。一、脲（尿素）

脲（urea）又稱尿素，是人或哺乳動物蛋白質的代謝產物，成人每日從尿中排泄的尿素為25~30g，是高效的化肥。從結構上看是碳酸的二酰胺。1、弱堿性

酰胺一般是近于中性的化合物。由于脲含有兩個氨基，故具有微弱的堿性，能與強酸作用成鹽。(濃)硝酸脲當前30頁，總共37頁。2、水解

在酸、堿存在下加熱時，脲發生水解。在脲酶的作用下常溫即能發生水解。當前31頁，總共37頁。3、與亞硝酸反應脲與伯胺相似，與亞硝酸作用放出氮氣、二氧化碳和水。

通過測定氮的體積，可測定脲的含量。此反應也用于除去反應中過量的亞硝酸。當前32頁，總共37頁。4、縮二脲反應

將脲加熱到150℃左右，二分子脲間失去一分子氨。生成縮二脲。凡分子中含有兩個或兩個以上的酰胺鍵（在蛋白質和多肽中稱肽鍵

piptidelinkage）的化合物都能發生此反應。因此該反應可用來鑒別多肽和蛋白質。縮二脲反應紫色或紫紅色化合物當前33頁，總共37頁。二、胍

胍(quanidine)又稱亞氨基脲，脲分子中的氧被亞氨基取代后的化合物。去掉胍分子中氨基上的一個氫原子剩余的基團稱胍基(quanidino)；去掉胍分子中一個氨基后的剩余基團叫脒基(quanyloramidino)。胍胍基脒脒基

胍是無色晶體，熔點為50℃，易溶于水和乙醇，是一種有機強堿，強度與氫氧化鉀相當，易吸收空氣中的CO2和H2O形成穩定的碳酸鹽。當前34頁，總共37頁。

胍和脒的衍生物有相當一部分具有生理活性。如組成蛋白質的20種氨基酸中的精氨酸(arginine)、抗病毒作用的瑪啉胍(病毒靈)、抗潰瘍藥西咪替丁(cimetidine，甲氰咪呱)等，在化學治療藥物中占有較為重要的地位。精氨酸

瑪啉胍(病毒靈)

甲氰咪呱(抗潰瘍)當前35頁，總共37頁。三、丙二酰脲

丙二酰脲（malonylurea）是由丙二酸二乙酯在乙醇鈉的作用