第一节 羧酸衍生物的分类、命名、结构、物理性质 和光谱性质
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第十三章 羧酸衍生物. 第一节 羧酸衍生物的分类、命名、结构、物理性质 和光谱性质. 第二节 羧酸衍生物的化学性质及应用. 第三节 羧酸衍生物的水解、氨解及醇解历程. 第四节 乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯在合成上的应用. 第五节 碳酸衍生物. 第六节 有机合成路线. 羧酸分子中羧基的羟基被其它原子或基团. 取代的生成物。. 结构上的共同特点是都含有酰基（ ），. 因此统称为酰基化合物。. 第十三章 羧酸衍生物. 第一节 羧酸衍生物的分类、命名、结构、 物理性质及光谱性质. 一、羧酸衍生物的定义 :. 无机酸酯. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第一节 羧酸衍生物的分类、命名、结构、物理性质 和光谱性质
第二节 羧酸衍生物的化学性质及应用
第四节 乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯在合成上的应用
第十三章 羧酸衍生物
第三节 羧酸衍生物的水解、氨解及醇解历程
第五节 碳酸衍生物
第六节 有机合成路线
第一节 羧酸衍生物的分类、命名、结构、 物理性质及光谱性质
一、羧酸衍生物的定义 :
羧酸分子中羧基的羟基被其它原子或基团取代的生成物。
结构上的共同特点是都含有酰基（ ），R CO
因此统称为酰基化合物。
第十三章 羧酸衍生物
二、羧酸衍生物的分类 : 根据取代羧基中羟基的原子或基团不同分为：
酰卤
酸酐
酯
酰胺
单酐：两个相同羧酸分子的脱水产物。混酐：两个不同的羧酸分子脱水或羧 酸与另一分子无机酸脱水产物环酐：某些二元羧酸脱水后的产物。
无机酸酯 有机酸酯
酰胺：羧酸分子中羟基被 -NH2 取代。酰亚胺：胺分子中的两个 H被酰基取代。
N取代酰胺：酰胺分子中的 H被烃基取代。内酰胺：含有酰胺键的环状结构。
1. 酰卤 :相应的“酰基 + 卤素”命名。
甲酰氯
环己基甲酰氯 对苯二甲酰二氯
三、羧酸衍生物的命名 :
CO
Cl ClCO
CO
Cl
H CO
Cl CH3 COCl CH2 CHC
OBr=
乙酰氯 丙烯酰溴
2. 酰胺 :酰胺与亚胺：相应的“酰基 + 胺或亚胺”命名。
N取代酰胺：酰胺分子中氮原子上的氢原子被烃
基取代时，命名时在酰胺前冠以 N-烃基。
乙酰胺 苯甲酰胺
内酰胺：常用α、 β、 γ 、 δ等表示氨基和羧基 的相对位置。
CH3CONH2C
O
NH2
CO
N （ CH3 ） 2
N ,N -二甲基苯甲酰胺
CO
C
O
NCH2CH3CH2
CH2
CNH2
O
CNH2O
NC O
¦Á¦Â
¦Ã
¦Ä ¦ÅH
N- 乙基丁二酰亚胺
邻苯二甲酰胺
ε-己内酰胺(1 个 N上连有两个酰基 )
N H
O
δ- 戊内酰胺
N ,N -二甲基甲酰胺（ DMF ）
CO
N （ CH3 ） 2
HC
NH
O
CO
邻苯二甲酰亚胺
3. 酸酐 : 相应酸名 +酐
丙 (酸 )酐
乙酸苯甲酸酐 邻苯二甲酸酐
(C H3
C H2
C O )2O C H3
C C
OOO
C
O
C
O
O
CH3 CO
O CO
CH3 CH3 CO
O CO
CH2 C H3C
COO
O
乙 (酸 )酐
乙（酸）丙酸酐 1,2- 环己烯二甲 (酸 )酐
4.酯 :酸名 +醇烃基名 +酯
多元醇酯也可把酸的名称放在后面。
CH3COOCH2CH2OOCCH3
（乙二醇二乙酸酯）
含一个 -CO-O- 基的环状酯称为内酯。
（ γ- 丁内酯）CH2-CH2
O=C CH2
O
α β
γ
CH3 CO
O CH2CH=CH2 CH3O O
O
H CH2 CH C
O
OCH3
ÒÒËáÏ©±ûõ¥ ¼×Ëá¼×õ¥ ±ûÏ©Ëá¼×õ¥C
四、羧酸衍生物的结构 :
R CO
L
（ 1） L 基团中与酰基相连的原子电负性都比碳大， 故有 -I 效应；
（ 2） L基团中和碳相连的原子上有未共用电子对， 故有 +C 效应；（ 3）当 +C > -I 时 ,反应活性将降低；
当 +C < -I 时 ,反应活性将增大。
酰基与其所连的基团都能形成 P-π共轭体系。
五、羧酸衍生物的物理性质
酰胺：有分子间氢键缔合作用 ,故 :
物态：除甲酰胺为高沸点液体外 ,其它酰胺均为固体。
低级酰氯和酸酐有刺激性气味的液体 ,低级
酯具有香味 ,14 个 C以下的羧酸甲、乙酯均为液体。
由于分子间氢键的缔合随氨基上的氢原子逐步被取代产生的位阻效应而减弱 ,故 N， N-二取代酰胺常为液体。
水溶性：酰氯、酸酐的水溶性比相应的羧酸小，低级酰胺溶于水。 N,N- 二甲基甲酰胺和 N,N- 二乙基甲酰胺可与水形成氢键而易混溶 ,是很好的非质子极性溶剂 .
沸点和熔点 :酰胺由于分子间氢键比羧酸强 ,故沸点比羧酸高，氮上氢被取代后 ,沸点和熔点显著降低 ;而酰氯、酸酐、酯因无氢键 ,故比分子量相近的羧酸和醇低得多 . CH3CON(CH3)2CH3CONH2 CH3CONHCH3
m.p.b.p.
82 28 -20℃ ℃ ℃221 204 165℃ ℃ ℃
1. 红外光谱六、羧酸衍生物的光谱性质
羧酸衍生物由于所连接基团的影响使羰基伸缩振动扩大到在 1928-1550cm-1范围内。
从诱导效应来说，拉电子基团降低了双键的极性，增加了羰基的双键性，使吸收频率增高；而共轭效应则由于推电子作用削弱了羰基的双键性，使吸收频率降低。
当与不饱和键或芳基共轭时 ,由于 +C 效应，则出现在较低的 1750cm-1附近。
RCXO 伸缩振动C O
cm-1645
C X 面内弯曲振动1810~1750cm-1
（ -I 效应使红外吸收频率增高）
ORCOR'
C N
OC 伸缩振动
C=O 伸缩振动 其它振动
cm-11770~1715 cm-11300~1050
两个吸收峰
RCNC N
cm-12260~2240
伸缩振动
cm-11790~1740 £ý双峰cm-11300~1050
C O CRC
O( )2O
cm-11870~1780
伸缩振动
酰胺的红外特征振动吸收 ( 缔合态 )
R CO
NH2 R CO
NHR R CO
NR2
双峰
伸缩振动
伸缩振动
伸缩振动
面内弯曲振动
C O
N H
C N
~3350cm-1
cm-1 ~3180 £ýN H cm-1~3300
cm-11650 cm-11680~1630 cm-11670~1630
cm-11640 cm-11570~1510
~1400cm-1 ~1300cm-1
酰氯、酸酐、酯的羰基伸缩振动频率均高于酮，是因为氧和卤素的诱导效应强于共轭效应。 而酰胺的羰基伸缩振动频率低于酮，是由于 N的电负性比氧和卤素小，其 p-π共轭效应强于诱导效应。
乙酰氯的红外光谱
C=OC-Cl
丙酰氯的红外光谱
C=OC-Cl
丙酸酐的红外光谱
cm-11790~1740双峰
cm-11300~1050
C O C
cm-11870~1780
伸缩振动
乙酸乙酯的红外光谱
伸缩振动
cm-11770~1715 cm-11300~1050
两个吸收峰C=O
OC
乙酰胺的红外光谱
~3350cm-1
cm-1 ~3180 £ý伸缩振动N H
面内弯曲振动N H cm-11640
苯甲酰胺的红外光谱
伸缩振动 ~3350cm-1
cm-1 ~3180 £ýN H 面内弯曲振动N H cm-11640
丙腈的红外光谱
伸缩振动C N
~1400cm-1
C N
cm-12260~2240
伸缩振动
2.核磁共振谱
α-碳原子上的质子 RCH2CO
Z¦Á ¦ÄH =2~3
酯中烷氧基上质子 R CO
OCH ¦ÄH =3.7~4.1
酰胺氮原子上质子 R CO
NH ¦ÄH =5~9.4
峰型宽而矮或 5-8
丙酰氯核磁共振谱
丁酸酐的核磁共振谱
丙酸甲酯的核磁共振谱
丙酰胺的核磁共振谱
羧酸衍生物的分子结构通式如下 :
CO
ZR CH
发生反应部位 :
α-氢原子
羰基
亲核取代反应
还原反应
第二节 羧酸衍生物的化学性质及应用
(Z=Cl, OCR, OR', NH2 )O
1. 酰基上亲核取代反应机理 :
(¼Ó³É£©R CO
L + Nu
R CO
+Nu L
四面体中间体
=OH (H2O), RO (ROH), NH2 (NH3)Nu µÈ
L=OH, Cl, OCOR, OR', NH22
一、酰基上的亲核取代反应
（消除）R C
O
L
Nu
2. 影响酰基上亲核取代反应活性的因素 :
酰基碳的正电性愈大 ,立体障碍愈小 ,愈有利于加成反应的发生；
①
L 的离去能力是 :Cl- > RCOO- > RO- > NH2- ②
共轭效应对活性大小的影响：③
R C
O
L R CO
L
Ⅰ Ⅱ
电子离域 ,分子稳定 ,加强羰基碳原子与离去基团 L之间的键。
酰氯Ⅱ : R CO
Cl
酯Ⅱ和酰胺Ⅱ：R CO
OR' R CO
NH2
酸酐Ⅱ： R CO
O C
O
R R CO
O CO
R
碳的 2p与氯的 3p 轨道大小不同 ,交盖不大 ,故酰氯Ⅱ贡献不大，酰氯最活泼。
碳的 2p 轨道与氧、氮的 2p 轨道交盖较好 ,故Ⅱ的贡献较大，酯和酰胺较稳定。
共轭效应为两个羰基共有，对其中的一个羰基而言，稳定性比酯小，故活性比酯强。
L 对反应性能的影响如下表： L 诱导效应（ -I） P-π 共轭效应（ +C） L- 的稳定性 反应活性
- Cl 最大 最小 最大 最大 -OCOR 大 小 大 大 -OR 中 中 中 中 -NH2 小 大 小
小 对 RCOCl 来说，氯的强拉电子作用和较弱的 P-π共轭，使羰基碳的正电性加强而易于被亲核试剂进攻，同时氯离子稳定性高，易于离去，故酰氯活性高，而对于 RCONR2 ，氮
的拉电子作用较弱， P-π共轭较强，以及 R2N- 的不稳定性，
使酰胺活性较弱，故羰基碳的亲核取代能力次序为：酰氯 >酸酐 >酯 >酰胺
R R CO
OCO
R CO
OR' RRCO
Cl CO
NH2£¾ £¾ £¾
羧酸衍生物亲核取代的活性：
酰氯 >酸酐 >酯 >酰胺
④
酰卤中以酰氯最重要，其中甲酰氯很不稳定，
易分解得到 CO和 HCl，常用 CO和 HCl代替甲酰氯进
行反应。在 -1900C 时才能稳定存在。
如： + CO + HCl AlCl3 CHO
① 水解：
3. 酰基上亲核取代反应 :
RCO
ORC
( ) 2O
C N
R CO
NR2
RCO
X
OR'
R
H2O
H+ or H O- RCOHO
与水猛烈反应并放热
加热下易反应
催化剂存在下进行，碱性条件下水解因发生皂化反应而不可逆。
催化剂存在并长时回流
催化剂存在并长时回流
HCl
RCOOH
R'OH
R2NH2+
NH4+
酯交换反应可逆
② 醇解：
③ 氨解：
RCO
( )2O
RCClO
OR'O
RC
NH3
RCO
( )2O
RCClO
OR''O
RC
R'OHOR'
ORC
HCl
RCOOH
R''OH
R CO
NH2 RCOOH
NH4Cl
R'OH
酸或醇钠
（此类反应不需用催化剂，因氨本身就是碱）
·
酰胺除用上述方法得到外，还可用羧酸的铵盐加热失水得到。
RCOONH4 RCONH2 -H2O
酰氯和酸酐是常用的酰基化试剂，但酸酐比相应酰氯要缓和一些。常用乙酰氯、苯甲酰氯、乙酸酐、丁二酸酐和邻苯二甲酸酐。
酰氯、酸酐、酯也能与肼和羟氨反应：
RCOOC2H5 + NH2NH2
RCONHNH2 + C2H5 OH
RCOOC2H5 + NH2OH·HCl RCONHOH+ C2H5 OH
（酰肼）
（羟肟酸）
羟肟酸与三氯化铁作用生成红色的含铁络合物，是定性鉴别酯的一种好方法。
二、与 grignard 试剂的反应
1. 酰卤：
R CO
Cl
R
O
CR'
Cl
MgX-MgXCl
R C R'
O
R C R'
O ¢Ù
¢Ú
R'MgX
H2O, H
酮
叔醇R OH
R'
CR'
R'MgX-70OC
室温R'MgX
酰氯与格氏试剂的反应比酮与格氏试剂的反应快，故用 1:1 的原料比可使反应停留在酮阶段，但产率不高。
3. 酯：
4.腈：R C N¦Ä¦Ä R'MgX R C
R'N MgX
H2O, HR C R'
O
R CO
OR'' R'MgX
R OH
R'
CR'
R C R'O ¢Ù
¢Ú
R'MgX
H2O, H
2. 酸酐： 酸酐与格氏试剂室温下反应也可得到酮。
CH3O
MgX
+CH2-C
CH2-C
∣∣O
∣∣O
O水解
CH3O
COCH2CH2COOH
R CR'
OR''
OMgX
-MgX(OR'')
格氏试剂与酮反应比酯快，故反应很难停在酮阶段。但位阻大的酯可停留在酮阶段
三、还原反应
2. 用氢化铝锂还原 :
¢ÙLiAlH4,ÒÒÃÑ
¢ÚH2ORCOCR
ORCCl
O
O
RCOR'O
RCH2OH
1.催化加氢还原：酰氯和酸酐难还原，酯和酰胺需高温高压。
RCOOR + 2H2CuO-Cr2O3 RCH2OH + RˊOH
酰胺氢化还原常得到混合物
RCNR2
O¢ÙLiAlH4,ÒÒÃÑ
¢ÚH2ORCH2NR2
RCN ¢ÙLiAlH4,ÒÒÃÑ
¢ÚH2ORCH2NH2
¢ÚH2O
ÒÒÃÑLiAlH4,¢Ù
,75£¥
CH3CH CHCH2CH2OH
CH3CH CHCH2COOCH3
不反应
3. 用金属钠 - 醇还原 :
CH3(CH2)7CH CH(CH2)7COOC2H5
CH3(CH2)7CH CH(CH2)7CH2OH
酯在质子溶剂中用钠还原生成醇，若酯与钠在非质子溶剂中反应，则生成酮醇（自由基反应历程）。
Na,C2H5OH
49£¥~51£¥
（ CH3 ） 2CHCOOCH3N a , N
2甲苯，
N a , N2
甲苯，（ CH3 ） 2CHC=CCH （ CH 3 ） 2
NaO ONa
（ CH3 ） 2CHCCCH （ CH 3 ） 2
OO
H2O
（ CH3 ） 2CHCCCH （ CH 3 ） 2
HOO
二元酯在非质子溶剂中反应，则发生分子内酮醇缩合合成中环、大环化合物。
N a
二甲苯A cOH(CH2)8
COOCH3
COOCH3
(CH2)8
C=O
CH-OH
酯在非质子溶剂中的反应历程为：
C3H7-C-OCH3
ONa
C3H7-C-OCH3
O-Na+
·甲苯 C3H7-C-OCH3
O-Na+
C3H7-C-OCH3
O-Na+
OC3H7-C-C-C3H7
ONa
甲苯 C3H7-C=C-C3H7
O-O-H+
C3H7-C-C-C3H7
O-OH
H
四、酯缩合反应
酯的 α-H 为酯基所活化 ,也具有一定的酸性，故有α-H 的酯在强碱（一般是用乙醇钠）的作用下与另一分子酯发生缩合反应，失去一分子醇，生成β-羰基酯的反应叫做酯缩合反应，又称为克莱森（ Claisen）缩合。例如：
CH3 COC2H5O
CH3 OC2H5CO
+ C2H5ONa+ C2H5OHCH3-C-CH2C-OC2H5
O O
H C-OC2H5O
C 3CH22 C2H5
O N aCH3CH2 CH-COC2H5-CO O
CH3C2H5OH+
1. 克莱森（ Claisen）缩合
克莱森（ Claisen）缩合历程：
C OC2H5
O
CH2H CH2C OC2H5
O++C2H5O C2H5OH- -
如果 α-C 上只有一个α-H ，由于烃基的诱导，酸性减弱，形成碳负离子较难，则需用比乙醇钠更强的碱才能缩合。
CH3C OC2H5
OCH2C OC2H5
OCH3 C OC2H5
O
CH2COOC2H5
+ -
-
C OC2H5
O
CH3CCH2
O
OC2H5+ -
2. 交叉酯缩合（一个酯无α-H才有制备意义）：
酮的α-H比酯的活泼，故当酮与酯进行缩合时得到β-羰基酮。
CH3COOC2H5 + CH3COCH3C2H5O Na
CH3COCH2COCH3 + C2H5OH
3. 酯与醛、酮缩合，能制备 β- 二酮化合物丙醛酸乙酯
H COC2H5
OCH3C OC2H5
O
H C CH2 C OC2H5
OO
H3O
+
+RONa
CH3CH2OH
+
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狄克曼反应。
4. 狄克曼反应：
并不是所有的二元酯都能发生环缩合反应 ,一般局限于生成稳定的五碳环和六碳环。产物β-羰基酸酯在酸性溶液中水解，先生成β-羰基酸，β-羰基酸易脱羧生成环酮。
合成环状酮酸酯方法OCOOC2H5CH2 CH2 CH
H
C OC2H5
CH2 CH2 C OC2H5
O
O
H3O +C2H5ONa
C2H5OH+
OCOOC2H5 H3O
+O
-C 2OOCOOH
五、酰胺氮原子上的反应
1. 酰胺的酸碱性
（ P-π共轭体系）
由于氮上未共用电子对与碳氧双键形成 P-π共轭体系，使得氮原子上的电子云密度降低，故减弱了它接受质子的能力，同时与氮相连的氢也变得稍为活泼。所以酰胺的碱性比氨小得多，与酸反应生成的盐也不稳定，遇水即分解。
R CO
NH2
酰胺 (一般呈中性 ):CH3CNH2
OHCl
CH3CO
NH2
HCl
HgO CH3CO
NH)2Hg( + H2O
具弱碱性
具弱酸性
亚酰胺 :O
R C
O
R
H
C N
如果氨的第二个 H也被酰基取代，则生成酰亚胺，氢原子受两个酰基的影响 ,易以质子的形式被碱夺去 , 酸性比酰胺强 ,形成的盐较稳定。
酸碱性强弱： NH3 NH2COR NH(COR)2酸性加强，碱性减弱
能于强碱作用生成盐
2. 酰胺脱水 ( 与强脱水剂共热或强热脱水合成腈）
SOCL2, ±½£¬75~80¡æ
86£¥~94 £¥CH3(CH2)3CHCONH2
CH2CH3CH3(CH2)3CHCN
CH2CH3
3. Hofmann降级（解）反应
酰胺与溴或氯在碱溶液中作用 ,脱去羰基生成伯胺的反应 .
94£¥(CH3)3CCH2NH2
+ 2NaBr + Na2CO3 + 2H2O
该反应可由酰胺制备少一个碳原子的伯胺 ,产率较高，产品较纯。
(CH3)3CCH2CNH2
O+ Br2 +4NaOH
( 常用的脱水剂有 :P2O5,PCl5,POCl3,SOCl2, 乙酸酐等 .)
R CO
NH
H
Br Br¦Ä ¦ÄR C
ONH
HBr
HOH2O
R CO
NH
Br H2OHO
R CO
N Br R C NO
CO N RH2O
RNH C OHO CO2 RNH2
Hofmann降解反应的机理 :
酰基氮烯 异氰酸酯
重排C N
O
R
C NH2
O
R C NHBr
O
R C NBr
O
R
..RNH2 NaHCO3
+
NaOBr NaOH -
R-N=C=O NaOH
Na+
..
六、羧酸及其衍生物的相互转化
PCl3SOCl2PCl5
R C
O
OH
R C
O
Cl
H2O
R C
O
OOCR'P2O5/R'COOH
H2O,R C
O
OR'H+/R'OH
H+/H2OHO-/H2O
R C
O
NH2
NH3,HO-/H2O,H+/H2O,
ROHR'COONa
NH3
NH3
R'OH
NH3,
七、油脂和合成洗涤剂（了解）
1.油脂① 油脂的分类：包括油和脂肪。油—常温下为液体，如：豆油、桐油和花生油等。脂肪—常温下为固体或半固体，如：牛油、猪油等。天然油脂的主要成分大多为直链高级脂肪酸的混合甘油三酯。
CH2 COOR
CH COOR'
CH2 COOR"¦Á¡ λ
¦Áλ
¦Âλ
1
2
3
甘油酯就一般情况而言，油中不饱和酸的甘油酯多；脂肪中饱和酸的甘油酯多。
R、 R’、 R”相同，称为同酸或单纯甘油酯。R、 R’、 R”不同，称为异酸或混合甘油酯。
A. 皂化反应与皂化值 将油脂与 NaOH 溶液共热，可水解生成甘油和高级脂肪酸的钠盐。CH2 COOC17H33
CH COOC15H31
CH2 COOC17H35
CH2
CH
CH2
+ 3 NaOH
OH
OH
OH
+
C17H33COONa
C15H31COONa
C17H35COONa
ÓÍËáÄÆ
ÈíÖ¬ËáÄÆ
Ó²Ö¬ËáÄÆ
② 油脂的性质
油脂的碱性水解称为皂化。后将其推广为酯的碱性水解反应均称为皂化反应。皂化值：工业上把 1g 油脂完全皂化所需的 KOH 的质量 ( 单位： mg) ，称为皂化值。皂化值反映出油脂的平均相对分子质量。显然，皂化值↑，油脂的平均相对分子质量↓。 (为什么 ?)
B. 加成反应与碘值含有不饱和酸的油脂，分子中的碳碳双键可与 H2 或 X2加成。如：将油在 200℃以上、 0.1-0.3MPa下，以 Ni为催化剂进 行催化加氢，称为油的氢化或油的硬化。 工业上常通过该反应把液态的植物油转变为人造脂肪，用于食用或制造肥皂。碘值： 100g 油脂所能吸收的碘的质量 (单位： mg) ，称为碘值。 碘值↑，说明油脂的不饱和程度↑。由于碘与碳碳双键加成较为困难，测定时通常用 ICl或 IBr作试剂，再折算成碘的质量。
油脂中所含不饱和脂肪酸甘油酯分子中的不饱和键，氧化时生成醛、酮、酸类物质。
酸败：
H3C
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
H2C
CH2
C
-O
Na+
O
① 肥皂的结构：
2.肥皂
② 工业上肥皂的制造过程：
油脂与 NaOH 溶液用蒸气加热搅拌
肥皂、甘油等混合液
加热、搅拌、加入食盐细粒，静置分层
盐析上层：肥皂液下层：甘油等
取上层物质加松香、硅酸钠等压滤、干燥成型
成品肥皂
③ 肥皂的去污原理：
C17H35-----------------COONa
非极性基团 (–R) 极 性 基 团
憎水基或亲油基 亲水基或憎油基
不溶于水溶于油 不溶于油溶于水
插 入 油 中 插 入 水 中
肥皂的去污原理：
3. 合成洗涤剂
成份：烷基苯磺酸钠 或 烷基磺酸钠。
非极性基团 (–R)
极 性 基 团
憎水基或亲油基 亲水基或憎油基
R– -----------------SO3Na
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2 S
O
O
O-Na+
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2 S
O
O
O-Na+
合成洗涤剂的结构：
肥皂 合成洗涤剂
组成 硬脂酸钠 烷基苯磺酸钠
去污原理 亲水基团 和亲油基团（相同）亲水基团 和亲油基团（相同）
去污能力 弱 强
与钙、镁离子的反应
反应生成沉淀丧失去污能力
不反应适宜在硬水中使用
环境污染 被微生物分解，不累积
不分解，积累污染水源
制备原料 油脂 石油
表面活性剂的分类：
表面活性剂
阴离子型表面活性剂
阳离子型表面活性剂
两性表面活性剂
非离子型表面活性剂
高分子表面活性剂
特殊表面剂
羧酸盐 RCOOM硫酸酯盐 ROSO3M磺酸盐 RSO3M磷酸酯盐 ROPO3M
伯胺盐 仲胺盐叔胺盐 季铵盐
氨基酸型 咪唑啉甜菜碱型 聚乙二醇型（聚氧乙烯型）多元醇型醇酰胺型 天然高分子半合成高分子合成高分子氟表面活性剂硅表面活性剂
表面活性剂在稀的水溶液中的性能表面活性剂的加溶作用表面活性剂的润湿与渗透作用表面活性剂的乳化与破乳化作用表面活性剂的发泡与消泡作用表面活性剂的洗涤与去污作用表面活性剂的匀染与固色作用表面活性剂的其它作用
分散作用；杀菌作用 ；防腐蚀作用 ；对纤维的平滑柔软作用 ；抗静电作用
表面活性剂的性能与作用：
第三节 羧酸衍生物的水解、氨解及醇解历程一、酯的水解历程
酯的水解是酯化反应的逆反应，有酸催化和碱催化两种反应历程，不论是酸催化水解还是碱催化水解，都可能是酰氧键断裂，也可能是烷氧键断裂；
CH3C O CH2CH3
O
每种断裂方式又有单分子或双分子两种可能的反应历程，故酯的水解有四种可能的反应历程。但大多数酯在酸性或碱性中水解都是按酰氧键断裂的，且是双分子反应。
1．酯的碱性水解
酰氧键断裂的双分子历程（ BAc2 ）：
R C
O
OR' + OH R C
O
O + R'-OH
¦Ô=k[ RCOOR' ] [ OH ]
BAc2 ：碱催化，酰氧键断裂，双分子历程。
① 证明是双分子历程：
② 证明是酰氧键断裂：
C2H5 C O1 8C2H5
O+ OH C2H5 C O
O
C2H5O18H+
③ 证明酰氧键断裂是加成—消除历程而不是 SN2 ：
若为 SN2 历程：
若为加成—消除历程：
RCOOH + CH3O-OH- + R-C OCH3
OR C OCH3
O-
OH
OOH- + R-C--OCH3 RCOOH + CH3O-
为证明是加成—消除历程，可用同位素 O18
标记酯中的羰基氧，使其在碱性溶液中进行水解：
OH- + R-C OCH3
OR C OCH3
O-
OH
18 18
R C OCH3
OH
O-
18
R C OCH3
O+ 18OH-R C OH
O CH3O- +
18
仍为酯，只是发生了一个 O原子交换过程
酯的水解表面上是羰基碳上的亲核取代反应，实际上是一个加成 --消除过程。
④ 碱性水解 BAc2 反应历程表示如下：
此反应的最后一步是不可逆的 ,因为生成的羧酸根（ RCOO- ）有较强的 p-π共轭效应，是比烷氧基弱得多的碱，不可能夺取醇中的质子。
OH- + R-C OR'O
R C OR'
OH
R C OHO
+ R'O-慢
快
O-
慢
快
R C OHO
+ R'O-R C O-
O + R'OH
酯的碱性水解是由亲核试剂进攻酯基上带部分正电荷的羰基碳，任何有利于加强该羰基碳原子正电性的因素都将有利于水解反应的进行。
酯的碱性水解，又称为皂化反应，得到的产物是羧酸盐，使反应不可逆，可以进行到底，因此酯的水解通常用碱催化。
2．酯的酸性水解 (1) 大部分的酯也是酰氧键断裂的双分子历程（ AAc2 ）：
AAc2 ：酸催化，酰氧键断裂，双分子历程。
① 证明是双分子历程：
② 证明是酰氧键断裂：
R C
O
O R ' + OH2 R C
O
OH+ R'-OH
ν =k[ RCOOR' ] [ OH ]
H+
R C
O
O R ' + O18H2 R C
O
O18H + R'-OHH+
③ 酸性水解 AAc2 反应历程：
R CO
O R 'H R C
O HO R '
O H2
R CO H
O R '
O H
HR C O H
O HR C O H
OR'OH
慢H
快
R CO H
O R 'H2 O
酯经酸催化水解时，一、二级醇酯大多数为酰氧断裂双分子历程 (AAc2 历程 );但少数特殊结构的酯为酰氧断裂的单分子历程（ AAc1 历程）。
如： 2， 4， 6- 三甲基苯甲酸酯，由于酯基邻位两个甲 基的位阻作用，试剂很难进攻，故一般情况下不 易发生双分子历程的水解。但将它溶解在浓硫酸 中，却可以发生如下过程的水解：
CH3-CH3
CH3
COCH3
O
+ 3H2SO4
+ H3O + CH3OSO3H + 2HSO4-
CH3-CH3
CH3
C+
O
CH3-CH3
CH3
COH + H+
OCH3-
CH3
CH3
C+
O
+ H2O
酰基正离子
(2) 酸性水解酰氧键断裂单分子历程（ AAc1 ）：
三级醇酯在酸性水解时，由于生成的（ CH3 ） 3C+
比较稳定易生成，所以按烷氧键断裂的单分子历程（ AAl1 历程）。
R CO
O C ( R ' )3 + H R CO
O C ( R ') 3H
R CO
O H + R'3C
R'3C + H2O R'3C O H2 R '3 C O H + H
(3) 酸性水解烷氧键断裂单分子历程（ AA11 ）：
二、其它酰基衍生物的水解、氨解、醇解历程
酰基衍生物的水解、氨解、醇解历程与酯的碱性水解历程相同，都是通过加成 -消除历程来完成的，可用通式表示如下：
R COL 的反应活性与亲核试剂的亲核性及 L基 团离去能力有关。
R CO
L+ Nu R C
O
L
N u R CO
N u+ L
L = X, OCOR, OR, NH2Nu = OH , H2O, NH3, ROH,
乙酰乙酸乙酯 在合成上的应用丙二酸二乙酯 第四节
一、乙酰乙酸乙酯 (β- 丁酮酸乙酯 )O
C CH2
O
CCH3 OCH2CH3
1. 结构 : 由于乙酰乙酸乙酯中的两个羰基间隔一个 C，即 结构，故又称β-二羰基化合物。
O
C CH2
O
C
乙酰乙酯乙酯分子存在互变异构体，这可通过化学反应得到证明。
① 互变异构现象：
CH3- C-CH2-C-OC2H5
O O
2,4- 二硝基苯肼
白
黄
白NaHSO3
NH2OH
NaH2
FeCl3
Br2/CCl4 溴褪色
蓝紫色
A. 能与钠反应放出氢气，说明含有羟基； B. 使溴的四氯化碳溶液褪色，说明含有不饱和键；C. 遇氯化铁显蓝紫色，说明具有烯醇式构造；D. 与羟胺和苯肼作用生成相应的肟和苯腙 (但不发 生碘仿反应 ), 还原时得到β-羟基酸酯，在稀碱
作用下，加热水解得到丁酮酸 ,说明有酮式构造。
CH3- C-CH2-C-OC2H5
O OCH3- C=CH- C-OC2H5
OH O室温
酮式 (93%) 烯醇式 (7% )
羰基化合物中的烯醇式含量随化合物的构造、溶剂、浓度 、温度的不同而不同。
酮式和烯醇式在低温下互变的速率很慢，纯的酮式或烯醇式在低温下可保留一段时间，故低温下可把二都分开；但温度升高，互变的速率变快，在常温下得不到纯的酮式或烯醇式。
② 烯醇式稳定的原因
1°由于两个羰基使亚甲基上的氢特别活泼，能发生 位置转移形成共轭体系，降低了体系的内能。
2°烯醇结构可形成分子内氢键 ,形成一个较稳定的 六元环，使体系能量得到了降低。
CH3-C
O
CH
H CO- C H 3
O
CH3- C =CH- C- OC 2H5
OH O
ππ ππ PP 体系
CH3 CC H
C O C2H5
OOH
CH3- C =CH- C- OC 2H5
OH O
2. 制法 :
C H3 C O C2H5
OCH3C OC
2H5
O+ C2H5O N a
+ C2H 5O HC H3- C - C H2 -C - O C2H5 O O
① 克莱森酯缩合：
CH2=C O
H2C C=O+ C2H5OH CH2=C-CH2-C-OC2H5
OH O
O
C CH2
O
CCH3 OCH2CH3
② 二乙烯酮与乙醇加成：
3. 性质 :
（ 1）物理性质 :
乙酰乙酸乙酯为无色液体，有水果香味，微溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂，也能溶于稀氢氧化钠溶液，对石蕊呈中性。
（ 2）化学性质 :
乙酰乙酸乙酯除具有酮、酯和烯醇的性质外，还因具有特殊结构（两个羰基中的亚甲基受两面个羰基的吸电子影响）而具有一定酸性，易与金属钠、乙醇钠等强碱作用形成钠盐 。
乙酰乙酸乙酯的钠盐与卤代烃、酰卤反应，生成烃基和酰基取代的乙酰乙酸乙酯。
① 亚甲基活泼氢的酸性
CH3 C CH2 C OC2H5
O O
CH3 C CH C OC2H5
O OC2H5ONa
Na pKa =11
CH3 C CH C OC2H5
O ONa
RX
-NaXCH3 C CH C OC2H5
O O
R
注：① R用 1°、 2°，不能用 3°和乙烯式卤代烃。
A、烷基化：
③ RX也可是卤代酸酯和卤代酮。
② 两次引入时，应先引入大的基团；如两者体 积相差不大，第二次引入的 R′要比 R活泼。
B、酰基化：CH3 C CH C OC2H5
O ONa
RCOX
-NaXCH3 C CH C OC2H5
O O
COR
② 酮式分解和酸式分解 A、酮式分解：
乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物与稀碱作用，水解生成β-羰基酸钠，受热后脱羧生成甲基酮。故称为酮式分解。
CH3 C CH2 C OC2H5
O O
CH3 C CH C OC2H5
O O
R
Ï¡ NaOHCH3 C CH3
O
C2H5OH + CO2
CH3 C CH C OC2H5
O O
COR
Ï¡ OH CH3 C CH2R
O
C2H5OH + CO2
Ï¡ OHCH3 C CH2
O
C
O
R C2H5OH + CO2
O
2
O
R R
RH3O
OHCH3CCHCOOC2H5 CH3CCHCOOH CH3COCH2
1
+
-稀
（甲基酮）
B、酸式分解：
乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物在浓碱作用下 ,主要发生乙酰基的断裂，生成乙酸或取代乙酸，故称为酸式分解。
（取代乙酸）
CH3 C
O
CHCOOC2H5OH R
CHCOOC2 H5R
CH3COOH +-
RCH2 COOC2 H5+CH3COO- OH -
+RCH2COO C2 H5OH-
RCH2COOH3H O+
R
CH3COCHCOOC2 H5浓OH-
CH3
COOH+ RCH2
COOH + C2H5OH
CH3 C CH2 C OC2H5
O O
CH3C OOH2 + C2H5OHNa OH浓
C H3 C C HC OC2H5
O O
R
O H浓
CH3 C C HC O C2H5
O O
C O R
O H浓
+ RCOCH2COOH + C2H5OHH3
COOHC
4. 在有机合成上的应用 : 由于乙酰乙酸乙酯的上述性质，我们可以通过亚甲基上的取代，引入各种不同的基团后，再经酮式分解或酸式分解，就可以得到不同结构的酮或酸。
CH
C4H9
CH3CO COOH CH3C CH2C4H9
O
CH3COCH2COOC2H5C2H5ONa C
4H
9Br
4 9
CH3C CHCOOC2H5
C H
O
H3O+
CH
C4H9
CH3CO COO -
稀OH-
C H3COCH2COOC2 H5 CH3C CH
2C 4H9
O
？例 1 ：
CH3 C CH2 CH2
O
CH2¾ ½á¹¹ ·ÖÎö £¬ÐèÒýÈë
Ô Òý
例 2 ：
CH3 C CH CH2CH=CH2
OCH3
Òý
Ô
Òª·ÖÁ½Î ÒýÈ룬ÏÈÒýÈë
ÔÙÒýÈë
CH3
CH2CH=CH2
例 3 ：
乙酰乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解制取酮，酸式分解制酸很少，制酸一般用丙二酸二乙酯合成法。
二、丙二酸二乙酯
C2H5OOCCH2COOC2H5
1. 制法 :
CH3COOH P ， Cl2 CH2COOHCl
N a C N
N a O H
CH2COONaCN
C2H5O H
H2S O4C H 2
COOC 2H 5
COOC 2H 5
2 、性质（酸性和烃基化）
β- 二羰基化合物中两个羰基中的亚甲基受两个羰基的吸电子影响，其中的 H较活泼，具有酸性，易发生反应。
COOC2H5
COOC2H5
CH2
NaOC2H5Na
COOC2H5
COOC2H5
CH pKa = 13
R X- N a X
C HC OOC2H5
C O O C2H5
N a R X-N a X
C HC O O
C O OR
C2H5
C2H5
2Na OC H5
CC O O
C O O
R
R '
C2H5
C2H5
CC O O
C O OR N a
C2H5
C2H5
① 丙二酸二乙酯及其取代衍生物水解生成丙二酸， 丙二酸不稳定，易脱羧成为羧酸。
C O O C
R C H
2H5
C O O C2H5
N aOH
H2OR C H
C O O Na
C O O Na
(1) H
(2) CO2R CH2COO H
RC
R '
C O OC2H5
C O O C2H5
N a O H
H2O
(1) H
(2) C O2
R C H C O O H
R '
② 乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯的亚甲基上的 H 可以逐步被取代，生成二取代羧酸。
③ 用卤代酸酯取代则生成二元羧酸。
[CH(COOC2H5)2 ]-Na+
CH2 COOC2 H5Cl CH (COOC2H5)2CH2 COOC 2H5
NaOH CH (COOH )2CH2 COOH
CH COOH2
CH2 COOH-CO2
④ 用二卤化物和丙二酸酯取代则可以得到脂环化合物。
CH2 (COOC2H5)2 + Br(CH2)3Br 2 NaOC2H5
CH (COOC2H5)2
CH (COOC2H5)2
(CH2)3
CH2I2
COOC 2H5COOC 2H5
COOC 2H5
COOC 2H5
(1 ) H
(2 ) CO2
COOH
CH2 (COOC2H5)2 + Br(CH2)4Br NaOC2H5
C O O C2H5
C O O C2H5
N a O H
H2O
COOH
COOH
二卤化物 Br(CH2)nBr的 n一般在 3-7, n=2 时将形成三碳环 ,不稳定易开环 ,产量低。
丙二酸二乙酯的上述性质在有机合成上广泛用于合成各种类型的羧酸（一取代乙酸，二取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧酸等）。
3. 在有机合成上的应用 :例如：丙二酸二乙酯法合成下面物质，过程分析如下：
BrCH2CR
OCH(COOC2H5)2
CH2COR
RCOCH2C H
COOH
COOH
CH2 (COOC2H5)2NaOC2H5
RCOCH2CH2COOHH3O
+
稀 OH-
CH3 CH2 CH COOH
CH3COOH
CH2
CH2
CH2COOH
CH2COOH
CH3 CH2 CH COOH
CH2COOHÒýÈë
Ô ÓÐ
Ô ÓÐÔ ÓÐ
Ô ÓÐÒýÈë
ÒýÈë
ÒýÈë
三、 C - 烷基化和 O - 烷基化
前面提到的乙酰乙酸乙酯的烷基化主要发生在碳上，实际上，它有两个反应活性中心，即碳负离子的碳和烯醇负离子的氧，是一种两可离子。
C-C=oH
+ B- C-C=o + HB
C=C-oH + B-C=C-o + HB
两可离子主要发生 C -烷基化还是 O -烷基化，与反应物的结构、试剂的结构、使用的碱、碱的阳离子种类及溶剂等有关。
1. 结构的影响 : 一般地只有反应物中的α-H 的酸性较大，也 就是烯醇式含量较高的物质，才容易发生 O – 烷基化反应。
如酚的烷基化反应：酚的负离子就是烯醇负子，故酚在和碘甲烷或硫酸二甲酯等发生烷基化反应时，总是得到 O - 烷基化产物。
CHO
OCH3
OH
NaOH CH3I
CHO
OCH3
OCH3
2. 溶剂的影响 :
在质子溶剂中，乙酰乙酸乙酯的烷基化发生在
碳原子上。
这是由于氧的电负性大于碳，负电荷集中在氧
上，结果氧更容易与质子溶剂生成氢键，从而使氧强
烈地溶剂化，降低了 O-烷基化的活性。相反碳的电
负性弱，比体积小的氧负离子更易极化，因而容易被
亲核试剂进攻，发生 C - 烷基化反应。
但在非质子溶剂中，由于非质子溶剂不易放出质子，且有很强的极性。如 N,N- 二甲基甲酰胺（ DMF ）、二甲基亚砜（ DMSO ）作溶剂时：
H-C-N
OCH3
CH3
δ -
δ+
带部分负电荷的氧曝露在外面，可以溶剂化盐中的金属正离子，而带部分正电荷的氮则由于甲基的掩护，不曝露在外面，不溶剂化负离子。在非质子溶剂中，两可离子的钠盐中氧负离子不被溶剂化，而带正电荷的金属离子发生强烈的溶剂化。结果使乙酰乙酸乙酯钠盐中带负电的氧曝露出来，成为活性中心，而使 O-烷基化容易发生。如：
CH3COCH2COOC2H5K2CO3
DMF
C4H9Cl
CH3COCHCOOC2H5
C4H9 54%
CH3C=CHCOOC2H5
OC4H9 46%
+
如果在强质子溶剂中，即使通常只发生 O-烷基化的酚也可以发生 C -烷基化反应，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。如：
O - C6H5CH2Br
DMF
CF3CH2OH
OCH2C6H5
(97%)
OCH2C6H5
(7%)
OH
CH2C6H5
(85%)
+
第五节 碳酸衍生物
在结构上可把碳酸看成羟基甲酸 ,或看成共有一个羰基的二元酸。
HO C OH
O
HO C OH
O
C
O
Cl Cl H2N C
O
NH2 H2N C
S
NH2 H2N C
NH
NH2
碳酰氯 (光气 ) 碳酰胺 (脲 ) 硫代碳酰胺 (硫脲 ) 亚氨基脲(胍 )
碳酸的衍生物有很多都是很重要的，如：
一、碳酰氯（光气） 光气是由 CO 和 Cl2 在日光作用下，或在活性碳的作用下加热至 200OC制得：
CO + Cl2 Cl C Cl
O1. 制备：
2. 性质：
光气常温时为气体，比空气重，毒性大，主要损坏呼吸系统。我国规定光气的接触限值为 0.5mg/m3 。
Cl C
O
ClNH3
H2O
C2H5OH
Cl
Cl
NH2
C
O
C
OC
O
OH
OC2H5
NH2
C2H5OHC2H5O
O
C OC2H5
CO2 + HCl
（氯甲酸乙酯） （碳酸二乙酯）
光气是一种活泼的试剂，但因其毒性大，常用碳酸二甲酯替代光气。
（低温）
二、碳酰胺 （亦称脲 ,俗称尿素）
1. 制备：
2. 性质：水解：尿素在酸或碱的影响下，加热时发生水解，在尿素酶的影响下，水解作用在常温下就能进行。
①
CO(NH2)2H2O
H
OH
ÄòËØø+NH3 CO2
+NH4 CO2
+NH3 CO32-
2NH3 CO2 H2NCOONH4 H2NCONH2+加压 加热
放氮反应：尿素与次氯酸钠溶液或与亚硝酸作用， 放出氮气。CO(NH2)2 + 3NaOBr CO2 + N2 + 2H2O + 3NaBr
CO(NH2)2 + 2HONO CO2 + 2N2 + 3H2O
②
双缩脲反应：把固体脲小心加热，则两分子间脱去一分子氨生成双缩脲。
③
NH2CO-NH2 + H-NHCONH2 H2NCONHCONH2 +
NH3
加热
双缩脲与碱及少量的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链段 (-NH-CO-) 的都有这个反应。
三、碳酸酯及原酸酯
碳酸及其酸性衍生物都不稳定，不能游离存在，中性衍生物较稳定。
1. 碳酸酯
工业上由酰卤与醇制备；重要的二酯有碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，常作为烷基化试剂。
碳酸烯丙酯：
CH2 CH CH3
O O++CO2
2000C Et4NBr
100CH2=CH-CHOCO-CH2CH=CH2 H2O2个大气压
用途：用于合成氨工业脱 CO2 。
碳酸二苯酯：
用途：合成工程塑料聚碳酸酯
OH HCl2O CCl
ClO C
O
O ++ 2
O C
O
OC
CH3
CH3
OH OH C
CH3
CH3
OH O C O
O
n
+n n
C
CH3
CH3
OH OH O CCl
ClC
CH3
CH3
OH O C O
O
n
+n n
聚碳酸酯
2. 原酸酯
原酸： 不稳定，转变成原酸酯：
R C OH 3 R C OHO
RC OR' 3
制备：R C N R C NH
OC2H5
+ HOC2H5HCl HCl.
+ -
R C NH
OC2H5
+ +2C2H5OH R-C(OC2H5)3 NH4ClHCl.+ -
+HCCl3 CH3ONa HC(OCH3)3 NaCl3 3+
用途：重要的烷基化试剂
性质： 含有醚键，对碱稳定，对酸不稳定。RC OR' 3
四、氨基甲酸酯 碳酸分子中的两个羟基分别被氨基和烷氧基代替的产物。
H2NCOOR R′HNCOOR
氨基甲酸酯 N- 取代氨基甲酸酯
氨基甲酸酯不能由碳酸直接取代得到，而是以光气为原料，通过先部分醇解再氨解，或者先部分氨解再醇解制得。
C
O
Cl Cl + ROH C
O
Cl OR + HCl
C
O
Cl OR + RNH2 C
O
RNH OR + HCl
氨基甲酸酯类农药是发展得较快的高效低毒农药。
氨基甲酸酯也可用先氨解再醇解的方法得到。
C
O
Cl Cl + + 2HClRNH2 RN=C=O
H2O C
O
RNH OH+RN=C=O
RN=C=O + RNH2 C
O
RNH NHR
其中异氰酸酯（ RN=C=O ）是一类很活泼的化合物，遇水立即反应生成氨基甲酸，与醇生成 氨基甲酸酯，与氨生成取代脲。
ROH C
O
RNH OR+RN=C=O
第六节 有机合成路线
1. 有机合成 :是从容易得到的简单工业原料（有 机或无机试剂），通过一步或多步反应 来制备所需的化合物。 通常有机合成的方法有两种： （ 1 ）从已给的原料出发，通过有机反应逐步转变
为所需要的化合物（目标化合物）。这种方法 一般是目标化合物比较简单，反应步骤少； （ 2 ）逆向分析法——从目标化合物开始，通过“切断”和倒推，以得到简单的起始原料。（反合
成分析法）。
一、基本概念：
目标分子——即打算合成的分子，以 TM 表示。
切断——用于合成上的一种方法，即将分子的一 个键切断，使分子转变成一种以上的可能 原料，这是化学反应中的逆过程。
合成子——在切断时所得出的概念性的分子碎 片，通常是离子。
2.逆合成的一些基本术语：
二、合成问题的分类：
1、骨架与官能团都没有变化KOH-´¼£¬170¡æ
2 、骨架不变而官能团变化
CCl3 COOH
Cl2
Öó·Ð£¬¹â
H2O
Ca(OH)2
3 、骨架变化而官能团不变化
O£« CH2
N N CH2
O N
N
-N2
CH2
O O
4 、骨架与官能团都有变化
OH
ËáÐÔß»¯¼Á£« H2O
三、合成路线设计步骤要求：
——合成一种目标分子应尽可能考虑以下几点：
1、步骤少 ( 多则总产率低、时间、原材料消耗多 )；
2、产率高 (副反应少，分离能化简 ) ；
3、原料便宜易得 （还要加上无毒、少毒）反应条件、
设备易于实现；还应加上绿色化学的考虑： (“原
子经济性”，污染尽可能少 ) 。
四、有机合成路线设计的一般程序 :
① 增加一个 C :H2O
RX CN-
[H]
RCOOH
RCH2NH2
Mg CO2
HCNRCHO(CH3)
RX H2O RCOOH
RCH
OH
CN
1. 碳胳的生成
(1) 增长碳链
五、各类有机合成路线设计 :
③ 任意增长 :
R C CH R C CNaNa R'X R C CR'炔 烃 :
卤代烃 :
RX RLiLi R2CuLi R-R'CuI R'X
R-RNa2RX (武尔慈反应 )
ArHRX
RCOX
AlCl3
ArCOR
Ar-RAlCl3
芳烃的付克反应 :
② 增加两个 C :RMgX CH2H2C
O+
H2ORCH2CH2OH
还有乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯的应用。
2RCH2CHO RCH2CH-CHCHOOH-
OH R
羟醛缩合 :
R'CH=P(C6H5)3 RCH=CHR'+RCH=O
RCHO
R2CO
RCOL
H2OR'MgX
H2OR'MgX
H2OR'MgX RCHOH
R2C-OH
R-C-OH
R'
R'
R'
R'
格氏试剂与羰基的反应 :
W itting反应 : R2C = O R'CH=P(C6H5)3 R2C=CHR'+
-C6H5CH=CH2Br2 HBr2 NaNH2
NH3
CH3CH2CH2BrTM
H2Pt
Àý 1 C6H5CH=CH2 C6H5CH2CH2CH2CH2CH3
例 2 ：由三个碳原子以下化合物合成 2,2- 二甲基戊酸。
HBrO MgBr
H2O
OH
Mg
ÒÒÃÑ
H2OCO2COOH
CH3CH2COOHCH3CH2OH
H+CH3ONa
CH3CH2COOC2H5
CH3ONa
CH2=CHCH2ClCH3-C-COOC2H5
COCH2CH3
CH2-CH=CH2
H+ - CO2¡÷
CH3-CH-COOC2H5
COCH2CH3õ¥ Ëõ ºÏ
CH3-C-H
COCH2CH3
CH2-CH=CH2
例 3 ：由三个碳原子以下化合物合成：
Àý 4 ºÏ ³ÉC6H5C-CH2-CHCH2COOH
O C6H5
方法一：C6H5CHO C6H5CCH3
O+ OH-
C6H5C-CH=CH
O
C6H5
CH2(COOC2H5)2
EtONa
HBrC6H5C-CH2CHBr
O C6H5
C6H5C-CH2CH
O C6H5
CH(COOC2H5)2H+ - CO2
¡÷C6H5C-CH2-CHCH2COOH
O C6H5
方法二：
C6H5CHO C6H5CCH3
O+ OH-
CH2(COOC2H5)2
EtONa
H+ - CO2¡÷
C6H5C-CH2-CHCH2COOH
O C6H5
CH
HC
CO C6H5
C6H5
CH
H2C
CO C6H5
C6H5
CH(COOC2H5)2
(2) 缩短碳链
RCH=CHR' [O] RCOOH R'COOH
RCH=CR'R'' O3 RCHO R'R''C=O
+
Zn/H2O +
Ar-R ArCOOH[O]
RCONH2»ô·ò Âü½µ½â·´ Ó¦ Br2+NaOH RNH2
RCHCOOH H2SO4 RCHOOH
+
CO2 ¡÷RCHCOOHG
+RCH2G
RCOCH3NaOX¼×»ùͪ X2+NaOH RCOONa CHX3+
(G为吸电子基 )
RCH-CH-R'-HX
OH-
R-C
RCX2-CX2-R'
X X
-X2
CR'
Zn
R-C
R-C CR'R-C
(4) 形成叁键 :
(3) 形成双键 : R-C=CHR'
R-CH-CH2R'
OH
RCH-CH2-R'
X
OH- / ´¼
H+
R-C=CHR'
+R C C R` H2à ßø
Pd/BaSO4R
C CR`
H H
+R C C R` H2Na
Òº°±
RC C
R`H
H
2. 形成碳环的反应(1) 小环的合成① 分子内的烷基化
X Y
H
OH-X Y
-
·Ö×ÓÄÚÇ׺ËÈ¡´ú
Y X-+
X-+X YH
OH-
X Y-
·Ö×ÓÄÚÇ׺ËÈ¡´ú
Y
X=卤代物或磺酸盐离子。 Y=-CN 、 -COR、 -COOR
② 卡宾对烯的加成
CH2 R-CH=CHR+ CHHC
CH2
RR
+ hv
③ [2+2]环加成
(2) 普通环（五、六元环）的合成
① 付 -克酰基化
② 分子内酯化反应
③ 分子内酯缩合（狄克曼反应）、羟酸缩合。
CH2CH2CH2COOH ¦Ã -ÄÚõ¥OH H2C CH2
OC
H2C
O
CH2CH2CH2COXAlCl3
O
Zn / Hg
HCl
④ Diels-Alder反应（双烯合成）
⑤ 麦克尔反应（ Michael反应）
+
CH2
HC
C
O CH3
CH3
O
+ CH3ONa
Micheal·´ Ó¦
CH3
OCH3
O
OH- ¡÷ôÇ È© Ëõ ºÏ
CH3
O
（ 3）乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯可合成任意环（ 4）大环—联姻缩合（二酯在金属 Na 条件下进行分子 内缩合）
COOCH3
(CH2)8
COOCH3
Na HAc
¶þ ¼× ±½(H2C)6
CH
C O
OH
CH3 O
O
O+ÎÞ Ë® AlCl3
CH3HOOC
O
Zn / HgHCl
CH3HOOC
¶à ¾ÛÁ× Ëá
CH3O
(CH3)2CHMgBr H2O
¡÷ÍÑ Ë® S
ÍÑ Çâ
例：由甲苯合成：
3. 转换官能团的反应 (1) 官能团的引入
① 碳卤键的形成RXX2 HXRH + hv +
RCH2CH=CH2
HX
HBrH2O2
NBS
HOX
RCH2CHXCH3 Âí ÊÏ ¹æ Ôò
RCH2CH2CH2Br ·´ Âí ÊÏ ¹æ Ôò
RCHBrCH=CH2 ¦Á -È¡ ´ú
RCH2CHXCHX
RCH2CHCH2
»ò Br2/¸ß ÎÂ
X2
OH X
RC=CR'
RCH=CXR'R C CR'
X2
HXX X
R-OHPX3
X2 RX
RX
FeBr3(Cl,Br)XX2
HNO3
H2SO4
[H] NaNO2
H+
HBF4
HCl-CuCl
HBr-CuBr
KI
N2+
F
Cl
Br
I
② 碳氧键的形成a．醇 C—OH
RCH=CH2H2O2OH- RCH2CH2OH
ROHRXH2O
RMgX
HCHO
R2CO
RCH2OH
RR'CHOH
R3COH
²® ´¼
ÖÙ´¼
Êå ´¼
OH-
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
O
H2C CH2 RCH2CH2OH
R'CHO
R COCl
R COOR`
B2H6
RCHO
R2CO R2CHOH
[H]
RCOOR' LiAlH4
[H]
RCH2OH
RCH2OH
ÖÙ´¼
²® ´¼
KMnO4
HO-
OH OH
OsO4
OH OH
OH
HOC6H5COOOH+
b ． Ar—OH
异丙苯氧化法；氯苯水解法；磺化碱熔法； 重氮盐水解法。
c．醚 C—O—C
OHN2+ H2O
H+ ,¡÷
R X R'ONa ROR'
ROR- H2O
CH2 N 2RCOCH3
+
2 R OH
R O H
d．醛、酮
·累积二卤代烃水解
·醇的脱 H或氧化
·烃的氧化 ·羧酸的还原
·芳烃的酰基化
·α， β—羟酸的氧化脱羧
·乙酰乙酸乙酯合成酮类
·羰基化
+RCHCOOH RCCOOH RCHO CO2[O]
RCCH3
OH O
O
¡÷
RCHCH2COOH RCCH2COOHOH O
[O] + CO2¡÷
·α— 羟酸的水解
H2O
HCOOH
CO
RCHCOOH
OH
H2SO4Ũ¡÷
RCHO + +
Ï¡ H2SO4
¡÷ RCHO +
R2CCOOH
OH
H2SO4Ũ¡÷
Ï¡ H2SO4
¡÷
R2CO H2OCO+ +
R2CO HCOOH+
e．羧酸
·腈的水解
·格氏试剂与 CO2 作用，水解
·醛、醇、取代芳烃、烯烃的氧化
·羧酸衍生物的水解
·甲基酮的氧化（卤仿反应）
·丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯合成羧酸
(2) 官能团的除去
① 取代芳烃（— SO3H ，— N2+ ）
② 羰基（还原亚甲基）A. Kishner—Wolff—黄鸣龙反应 : NH2NH2, EtOH/KOH, 180℃
B. Clemmensen 还原法 : Zn—Hg，浓 HCl
③ 羟基（脱水、加氢）
(3) 官能团的转换
(4) 官能团的保护① 要求 :·易于与被保护基反应。
·保护基团相对稳定。 ·又容易除去。② 常见的保护方法：
A. 醛、酮通过缩醛（或酮）来保护。
R2CO CH2OH
CH2OH+ ¸É HCl R2C
CH2
CH2
O
OH+
R2CO
RCHO CH3OH+¸É HCl H+
RCHOCH3
OCH3
RCHO
C. 醇羟基变成醚（或酯）来保护。
RCH2OH Ph3CCl RCH2OCPh3HAc
H2ORCH2OH
RCH2OH R`COOH+ H+R`COOCH2R
H2O
H+ RCH2OH
D. 酚羟基变成苯甲醚来保护。
ArOH NaOH CH3I HIArOCH3 ArOH CH3I+
B. 烯 C C Br2 Zn
例 1 ：
CH3 C CH2 C
CH3
CH3O
CH2Br CH3 C CH2 C
CH3
CH3O
CH2COOH
ÒÒ ¶þ ´¼H+
CH3 C CH2 C
CH3
CH3
CH2Br
CH2H2C
O OMg
¸É ÃÑ
CO2 H+
H2O TM
例 3 ：由 HOCH2C≡CH 合成 HOCH2C≡CCOOCH3 。
HOCH2¡Ô CH OH+ O OCH2C¡Ô CH
C2H5MgBr CO2 CH3OH
H+ HOCH2C¡Ô CCOOCH3
例 2 ：由香茅醛合成 HOOC-CH2CH2CH(CH3)CH2CHO 。
OCH3OH
HCl¸É
OCH3
OCH3
KMnO4 H+
HOOC O
(5) 导向基的引入
这是合成路线设计中一个十分重要的技巧，一般是— NH2 ，— SO3H ，借来实现特定的合成目的，任务完成后又还其本来面目，将借来的基团去掉。
例 1 ：试设计 2- 甲基 -3-(2,4- 二甲苯基 )丁烷
CH3
H3C
CH
HC CH3
CH3
CH3
CH3
H3C
CH
CH CH3
H3CCH3CH3
H3C
C CHCH3
H3CCH3
OH
CH3
H3C
C CH3
O
CH
CH3
H3C+ MgBr
CH3
H3C
+ CH3COCl
CH3
H3C
C C CH3
CH3CH3
CH3
H3C
C CHCH3
H3CCH3
OH
CH3
H3C
C CH3
OCHMgBr
H3C
H3C
CH3
H3C
CH3COCl
AlCl3H2O
¢Ù
¢Ú
H+
H2O
CH3
H3C
HC CHCH3
H3C
CH3
H2
Pd / C-
例 2 ：邻氯甲苯
CH3 »Ç »¯ Cl2Fe
H3O+
CH3
Cl
CH3
CH3
Cl
CH3
Cl
Cl2Fe +
b.P.162¡æb.P.159¡æ
¶þ Õß ·Ð µã ½Ó½ü ,·Ö Àë À§ ÄÑ
例 3 ：由氯苯合成 2,6- 二硝基苯胺。Cl
»Ç »¯
Cl
SO3H
(·Ö Àë ÁÚ Î» Òì ¹¹ Ìå )
Ïõ »¯ H2O
¡÷
ClNO2O2N
NH3
NH2NO2O2N
4. 立体异构的要求（了解）。
六、逆合成中分子拆开的技巧：
1、优先考虑骨架的形成
有机化合物是由骨架、官能团和立体构型三部分组成。
CHO
OH
CHO
在设计合成路线时，除主要考虑基本骨架的构成、官能团的引入，基团的保护与去除及立体化学等因素外，还应考虑拆分合理。常采用逆合成法。
2 、优先在杂原子处拆开
连接杂原子的化学键往往是不稳定的。
PhO Br+ PhO-
HOHOOC
Br
COOEt
EtOOC
+
3 、添加辅助官能团后再拆开
Ph
HN
Ph
例 1 ：设计
Ph
HN
Ph
Ph
HN
Ph
O
Ph
Cl
O
+
Ph
H2N
Ph
O
分析：
4 、在不同部位将分子拆开
OH
a
bO OH
MgBr
a
MgBr
+ +OH
O
b
OH设计 的合成路线。
分析：
5 、要在回推到适当的阶段再将分子拆开
H3C CH3
CH3 O
CH3
ƵÄÄ´¼ÖØÅÅH3C CH3
CH3 CH3
OH OH
H3C O
CH3
O CH3
CH3
+
6、考虑问题要全面（合成路线的选择）
Oba
X NaO+ ONa X
a b
例 1 ：由苯合成苯乙酮。
·½ ·¨ Ò» £º
CH2=CH2
AlCl3
CH2CH3 Cl2¹â
C-CH3
Cl
ClË® ½â C-CH3
O
·½ ·¨ ¶þ £º C-CH3
O
CH3COCCl
AlCl3
显然方法二步骤小，而且产量高。
例 2 ：从卤代烃合成羧酸可通过下列两种途径：
·½ ·¨ Ò» £ºRXCO2 H2OMg
¸É ÃÑRCOOH
RXH2O RCOOH·½ ·¨ ¶þ £º CN-
这两种方法都可以用。但如果合成 2,2- 二甲基丁酸 ,最好用方法一。
总之，对于一个化合物可以有几种合成路线，何种方法优越，既要考虑原料的来源，又要考虑合成路线步骤的多少，以及每步合成的得率，实验条件的难易。所以一个合理的路线需要衡量各方面因素，才能最后确定。
CO2Mg
¸É ÃÑCH3CH2-C-Br
CH3
CH3
Ë® ½â CH3CH2-C-COOH
CH3
CH3
方法二不能用，因为在亲核试剂作用下，叔卤代烷容易发生消除反应。
① 醇的拆开
RMgXRX RCH2OH
RCH2CH2OH
R2CHOH
RCHOH
R2R1 CH CH2R
OH
R1
R2
R
OH
R1
R
R
OH
R 1COOR 2
R 1COR 2
R1
CH
CH2
O
R1 C
HO
HCOOR1
Mg
CH2 CH2
O
CH2O
7、逆合成法在有机合成路线设计中的应用：
例：试设计Ph Ph
OH的合成路线
Ph Ph
OH
Ph
BrMg
O OH
H
Ph
MgBr
+ +
分析：
合成：
PhBr (1) Mg , Et2O ; (2) HCOO2Et ; (3) H2O
Ph Ph
OH
② α- 羟基羰基化合物的拆开
A.α- 羟基酸的拆开 :
PhC
Ph
OH
OH
OH
C2H5OOC OH
OH
+ 2PhMgBr
OHCOH + HCN
OHC+ CH2O
C O + HCN CCN
OH
CCOOH
OH
例：试设计 的合成路线Ph
CPh
OH
OH
OH分析 :
B. α- 羟基酮的拆开 :
OH C C Na OH
C C H
HgSO4, H2SO4OH
CH3
O
O OH
O
例：试设计 的合成路线
O OH
O
OCHO + OH
O
H C C
OH
H C C H
O
+
分析 :
③ β- 羟基羰基化合物的拆开
拆开法：
CHO
O H O O
+
CH3 CHO + CH3 CHO CH3 CH CH2
O
CHO
H
例：试设计 的合成路线
O
Ph
O
PhOH
O
Ph
O
PhOH
O
+
O
Ph
O
Ph
O
Ph
OH
Ph
C6H5CHO
分析：
合成：（略）
④ α,β- 不饱和羰基化合物的拆开
CH3 CHO + CH3 CHO CH3 CH CH
OH
CHO
H
CH3 CH CH CHO
分析： O
O
COOH
OH
OHCOH + CH3COOH
CHO
+ CH2O
O
O
OHCOH
CHO
CH2O
K2CO3
CH2(COOH)2
NH3C2H5OH ,100 C°
合成：
例：试设计 的合成路线O
O
⑤ 1 ， 3-二羰基化合物的拆开
RCH2 C OR'
O
RCH C OR'
O
RCH2 C
O
CH C OR'
OR
H
+ + HOR'OR'
A. Claisen （酯）缩合（两个相同酯之间的缩合）
CO2EtCO2Et
CO2Et
ONaOC2H5
CO2Et
ONaH+
（>化学计量）
B. Dieckmann 缩合（分子内酯缩合）
C.交叉酯缩合（两个不同酯之间的缩合）
CH2 C
O
OC2H5R'
R" C
O
OC2H5
强碱（化学计量）
无氢CH C
O
OC2H5C
O
R"
R'
HC C
O
OC2H5R'（使不可逆）
有氢
例：试设计 的合成路线
COOC2H5
COOC2H5
O
O
分析
合成 （略）
COOC2H5
COOC2H5
O
O
COOC2H5
COOC2H5
COOC2H5
O COOC2H5
COOC2H5
COOC2H5
COOC2H5
+
D. 酯与酮的缩合
CH3COOC2H5 + CH3COCH3 + C2H5ONa
CH3C(ONa)=CHCOCH3 + 2C2H5OH
H2SO4
CH3COCH2COCH3 + NaHSO4
C6H5COOC2H5 + CH3COC6H5 + C2H5ONa
C6H5C(ONa)=CHCOC6H5 + 2C2H5OH
H2SO4
C6H5COCH2COC6H5 + NaHSO4
例：试设计 的合成路线O
O
HOOC COOH
分析 :
O
O
HOOC COOH
-H2O
O
HOOC COOHOH HO
H3C CH3
O
HOOC OH
O
HO COOH
O+
H3C
H3C
O
O
例：试设计 的合成路线
H3C
H3C
O
O
OC2H5
H3C
H3C
O
O
CH3
H3C
H3C CH3
O
H3C OC2H5
O
+分析 :
合成 :H3C
H3C
O
O-Na+
H3C
H3C CH3
O
H3C OC2H5
O
+
C2H5OOC
H3C
H3C
O
O
H3C
H3C
OH
OH
(1) KOH, H2O
(2) H3O+ (-CO)
67~85%
NaOC2H5
C2H5OH, »ØÁ÷
E. 酯与腈的缩合
当酯与腈进行 Claisen缩合，就生成β-酮腈。
反应产物α-苯基乙酰乙腈可以转变为α-苯基乙酰乙酸乙酯。
CH3 CO CH CN
C6H5
+ C2H5OHHCl
CH3 CO CH C
C6H5
OC2H5
NH
H2SO4 , H2OCH3 CO CH COOC2H5
C6H5
+ NH4HSO4
CH3COOC2H5 + C6H5 CH2 CNC2H5ONa
CH3 CO CH CN
C6H5
+C2H5OH
例：试设计 的合成路线C6H5 CO CH COOC2H5
(CH2)3CH3
分析
C6H5 CO CH COOC2H5
(CH2)3CH3
C6H5 CO CH CN
(CH2)3CH3
C6H5 COOC2H5 + CH3(CH2)4CN
合成
C2H5OH
C6H5 CO CH COOC2H5
(CH2)3CH3
C6H5 CO CH CN
(CH2)3CH3
C6H5 COOC2H5+ CH3(CH2)4CN +NaOC2H5
C6H5 CO CH CN
(CH2)3CH3
NaOC2H5 , HClC6H5 CO CH C
(CH2)3CH3
OC2H5
N
H2O
⑥ 1,5- 二羰基化合物的拆开
Michael缩合是合成 1,5- 二羰基化合物的重要反应 .
C C C O + H C
¦Á,¦Â-²»±¥ºÍôÊ»ù×é·Ö½ÓÊÜÌ壨Acceptor£©
活泼氢组分给予体（ Donor ）
¹²éî¼Ó³ÉC C C OH
C
C CH
C O
C
给予体 接受体
CH3COCH2COCH3
CH3COCH2COOC2H5
CH3CCH2COOC2H5
NH
CH3C CHCOCH3
OH
CH3C CHCOOC2H5
OH
CH3C CHCOOC2H5
NH2
不对称酮进行加成时主要发生在取代较多的α-碳上 .O
CH3 + CH2 CH COOCH3
O
CH3
CH2CH2COOCH3
KOC(CH3)3
(CH3)3COH, 30 C°
例：试设计 的合成路线
COOC2H5
O
分析 :
COOC2H5
O
+ CH3
O
(C2H5)3N
C6H6 , 25 C
O
COOC2H5
CH3
O
Al[OC(CH3)3]3
C6H6 , »ØÁ÷
COOC2H5
O
合成 :
COOC2H5
O
COOC2H5
OO H3C
COOC2H5
OO H3C
+
OH
CH3
CH3
a b
C CH3
O
+ CH3MgI
CH
CH3
HO
b
OH3C C HBr
MgBrCH3-C-CH3
O
MgBr
Br
+
+a
Àý1£º
Br Mg
(C2H5)2O
CH3COCH3 H3O+ OH
CH3
CH3HBr
8 、逆合成法综合应用举例：
Àý2£º ÊÔÉè¼Æ2-±½»ù-2-¶¡ Ï©µÄºÏ ³É·Ïß
C CH3H3CHC C CH3
HO
H3CH2Ca c
b
C
MgBr
CH3
O
CH3CH2MgBr
CH3CH2CCH3
CH3MgBr+ C CH2CH3
O
+
O+
a b c
H2OCH3CH2CCH3O
MgBrH3O+ C CH3H3CHC ¡÷
COOH Br OHO
CO2
H3O+PBr3 NaBH4
Mg/Et2O
CH3COCl
AlCl3
Zn-Hg
HCl
O
AlCl3 +Cl O
Àý3£º¢Ù
¢Ú
Àý4£º
OH
O
HOOCHOOC
O
+ O
O
O
OH
O
HOOCHOOC
O
+ O
O
O
AlCl3 Zn-Hg SOCl2
MgBr H2OAlCl3 H3O+
¡÷
Àý5£º
O
OH
OOH
OH
OOH
CHO
OH
CHO + HCHO
O
OH
OOH
C
OH
OOH
CHO
OH
CHO + HCHOHCNÏ¡ OH -
H3O+ H3O+
¡÷
[小结 ]： ·官能团处先拆 ·链分支处先拆 ·碳—杂原子键处先拆 ·由两个官能团形成的官能团处先拆分为原官能团