生化全套羧酸衍生物

【本章重點】

羧酸衍生物的結(jié)構(gòu)；化學(xué)性質(zhì)——親核取代反應(yīng)。重要的碳酸衍生物——脲?！颈仨氄莆盏膬?nèi)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(xué)性質(zhì)——親核取代反應(yīng)（水解、醇解、氨解）及其機制

3.

重要的碳酸衍生物——脲。當(dāng)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(dāng)前2頁，總共37頁。青霉素G鈉撲熱息痛當(dāng)前3頁，總共37頁?！?羧酸衍生物的命名?；拿麑Ⅳ人崦Q中的“酸”變成“?！?，再加上“基”字即可。

乙?；?acetylgroup)

苯甲?；?benzoylgroup)

?；╝cylgroup)是含氧酸分子中去掉酸性-OH后余下的基團。分羧酸的?；?、磺酰基、無機含氧酸的?；悺．?dāng)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：“?；保胞u素名”

環(huán)己基甲酰氯

Cyclohexanecarbonylchloride當(dāng)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(dāng)前6頁，總共37頁。③環(huán)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(fù)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(dāng)前7頁，總共37頁。

三、酯的命名酯——以相應(yīng)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(nèi)酯(3-methyl-4-butanolide)當(dāng)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(dāng)前9頁，總共37頁。課堂練習(xí):

命名下列化合物當(dāng)前10頁，總共37頁。§2羧酸衍生物的性質(zhì)一、物理性質(zhì)酰鹵

具刺激氣味的液體 低于相應(yīng)酸

酸酐具刺激氣味的液體 低于相應(yīng)酸

酯 具愉快氣味的液體 低于相應(yīng)酸酰胺

多為固體

高于相應(yīng)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(zhì)子性溶劑。當(dāng)前11頁，總共37頁。問題:對下述化合物的熔、沸點現(xiàn)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(dāng)前12頁，總共37頁。二、化學(xué)性質(zhì)酰鹵酸酐酯類酰胺p-p共軛體系當(dāng)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(jié)構(gòu)相似:?；歼B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(xué)性質(zhì)。親核取代：水解、醇解、氨解。當(dāng)前14頁，總共37頁。H:OHH:ORH:NH2

H:NHRH:NR2

反應(yīng)結(jié)果是離去基團L被親核試劑Nu所取代,故這類反應(yīng)稱為?；挠H核取代反應(yīng),也稱為酰化反應(yīng)或?；D(zhuǎn)移反應(yīng)。

當(dāng)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(fā)生?；H核取代反應(yīng)。在取代過程中經(jīng)歷了親核加成和消除反應(yīng)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(yīng)通式

加成消去當(dāng)前16頁，總共37頁。羧酸衍生物分子中的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)影響酰基的親核取代反應(yīng)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?；磻?yīng)活性:酰鹵>酸酐>酯>酰胺當(dāng)前17頁，總共37頁。酰鹵和酸酐是優(yōu)良的?；瘎?。一般來說，高活性的羧酸衍生物易轉(zhuǎn)化為低活性的羧酸衍生物。酰鹵很容易轉(zhuǎn)化為酸酐、酯和酰胺；酸酐很容易轉(zhuǎn)化為酯和酰胺;酯能轉(zhuǎn)化為酰胺;而酰胺僅能被水解成羧酸。當(dāng)前18頁，總共37頁。（一）、水解(hydrolysis)——生成相應(yīng)的羧酸H—OH很快快H+/OH-,△H+/OH-,△

酰鹵與水立即反應(yīng)。酸酐在熱水中反應(yīng)較快。酯需要堿或無機酸催化并加熱才水解(酸催化時反應(yīng)可逆，堿催化可完全水解—皂化反應(yīng))。酰胺水解較酯更困難。當(dāng)前19頁，總共37頁。酯在堿溶液中的水解反應(yīng)機制——酰氧鍵斷裂：反應(yīng)速率取決于四面體型負離子中間體的穩(wěn)定性。酰基碳連有吸電子基時能分散負電荷，穩(wěn)定中間體，有利于反應(yīng)的進行?？臻g因素對中間體的穩(wěn)定性也有影響，?；嫉目臻g位阻越小,越有利于穩(wěn)定中間體。堿性水解不可逆。四面體型負離子中間體當(dāng)前20頁，總共37頁。酯的酸催化水解反應(yīng)機制：反應(yīng)第2步，即H2O對質(zhì)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(yīng)的速控步驟?？臻g阻礙對水解速率影響較大，R和OR’基團體積增大，反應(yīng)速率降低。R和OR’供電子效應(yīng)增強,有利于穩(wěn)定中間體而加快水解速率。四面體型正離子中間體質(zhì)子化羰基當(dāng)前21頁，總共37頁。(二)醇解

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

酯的醇解也叫酯交換反應(yīng)——由低級醇制備高級醇當(dāng)前22頁，總共37頁。(三)氨(胺)解(ammonolysis)——生成相應(yīng)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(yīng)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(dāng)前23頁，總共37頁。

能夠提供?；幕衔锓Q為?；瘎╝cylatingreagent)。酰鹵和酸酐是常用的?；瘎?/p>

由?；瘎┡c含活潑氫的化合物（醇、酚、氨、胺、α-H的酯及醛酮）的反應(yīng)稱為酰化反應(yīng)（acylatingreaction)。應(yīng)用有機合成：降低反應(yīng)活性、保護基團。醫(yī)藥：降低藥物水溶性、降低毒性。當(dāng)前24頁，總共37頁。（四）、酯縮合反應(yīng)

縮合反應(yīng)是指兩個或多個有機分子在縮合劑存在下結(jié)合成較復(fù)雜的分子，同時放出H2O、NH3、HX、R-OH等簡單分子的反應(yīng)。酯縮合反應(yīng):一分子酯的α－H被另一分子酯的?；〈赏狨?，稱為酯縮合反應(yīng)或Claisen縮合反應(yīng)。

C2H5ONaRCH2C-OC2H5+H-CHCOC2H5RCH2C-CHCOC2H5=O=O=O=ORRβαβ-羰基化合物+當(dāng)前25頁，總共37頁。反應(yīng)機制當(dāng)前26頁，總共37頁。當(dāng)前27頁，總共37頁。當(dāng)前28頁，總共37頁?！?碳酸衍生物碳酸氨基甲酸氯甲酸

碳酸很不穩(wěn)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(wěn)定。如：

但氨基甲酸鹽或其酯，以及碳酸雙衍生物很穩(wěn)定是合成藥物的原料。如：氨基甲酸酯脲胍當(dāng)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(zhì)的代謝產(chǎn)物，成人每日從尿中排泄的尿素為25~30g，是高效的化肥。從結(jié)構(gòu)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(dāng)前30頁，總共37頁。2、水解

在酸、堿存在下加熱時，脲發(fā)生水解。在脲酶的作用下常溫即能發(fā)生水解。當(dāng)前31頁，總共37頁。3、與亞硝酸反應(yīng)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(yīng)也用于除去反應(yīng)中過量的亞硝酸。當(dāng)前32頁，總共37頁。4、縮二脲反應(yīng)

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(zhì)和多肽中稱肽鍵

piptidelinkage）的化合物都能發(fā)生此反應(yīng)。因此該反應(yīng)可用來鑒別多肽和蛋白質(zhì)?？s二脲反應(yīng)紫色或紫紅色化合物當(dāng)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(dāng)，易吸收空氣中的CO2和H2O形成穩(wěn)定的碳酸鹽。當(dāng)前34頁，總共37頁。

胍和脒的衍生物有相當(dāng)一部分具有生理活性。如組成蛋白質(zhì)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?jié)兯幬鬟涮娑?cimetidine，甲氰咪呱)等，在化學(xué)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?jié)?當(dāng)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