有机化学课程教案 授课题目(教学章节或主题):第十三章.羧酸衍生|授课类型|理论课 授课时间第4周第5558节 教学目标或要求:了解羧酸衍生物的分类,命名和光谱性质。了解酰卤和酸酐的化学 反应性质及其乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用。重点掌握羧酸衍生 物的化学反应性质及其有关有机合成制备方法 教学内容(包括基本内容、重点、难点) 酸酸衍生物 本章的重点是羧酸衍生物中羰基上的亲核取代反应和亲核取代反应历程(特别是酯的水解反应 历程)、羧酸衍生物在有机合成中的应用和几个重要的有机人名反应等。难点是对不同结构的羧酸 衍生物中羰基上的亲核取代反应历程的理解。 1.结构与反应活性 羧酸衍生物中除了腈以外,都含有酰基。由于羰基的存在,就决定了这些化合物的特征活性, 这是了解羧酸衍生物化学性质的关键。羧酸衍生物羰基碳原子直接相连的原子(O,N,Cl)上都有孤 电子对,它与羰基上的π电子共轭,它们的结构式最好用共振式表示。对于酰氯,氯具有较强的吸 电子诱导效应和较弱的供电子的共轭效应,使羰基的正电性增强,有利于亲核试剂的进攻,同时, Cl碱性较弱,即稳定性较高,易于离去,因此酰氯表现出很大的反应活性。相反,对酰胺来说, 氨基的吸电子诱导效应较弱,而供电子的共轭效应很强,不有利于亲核试剂的进攻,同时,NH2 碱性较强,即稳定性较差,难于离去,因此酰胺表现出较小的反应活性。不难得出,羧酸衍生物的 亲核取代(加成-消去)反应活性次序为 RCOCI>(RCO)20>RCO2R>RCONH2 1.羰基上的亲核取代(加成一消去)反应历程 羧酸衍生物的亲核取代(加成消去)反应一般分为两步,首先是亲核试剂进攻羰基碳原子,发生亲 核加成反应,形成一个带负电荷的四面体中间体。然后中间体消去一个负离子,恢复碳氧双键形成 另一个羧酸衍生物
有机化学 课程教案 授课题目（教学章节或主题）：第十三章．羧酸衍生 物 授课类型 理论课 授课时间 第 4 周第 55-58 节 教学目标或要求：了解羧酸衍生物的分类，命名和光谱性质。了解酰卤和酸酐的化学 反应性质及其乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用。重点掌握羧酸衍生 物的化学反应性质及其有关有机合成制备方法。 教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 酸酸衍生物 本章的重点是羧酸衍生物中羰基上的亲核取代反应和亲核取代反应历程（特别是酯的水解反应 历程）、羧酸衍生物在有机合成中的应用和几个重要的有机人名反应等。难点是对不同结构的羧酸 衍生物中羰基上的亲核取代反应历程的理解。 1． 结构与反应活性 羧酸衍生物中除了腈以外，都含有酰基。由于羰基的存在，就决定了这些化合物的特征活性， 这是了解羧酸衍生物化学性质的关键。羧酸衍生物羰基碳原子直接相连的原子（O,N,Cl）上都有孤 电子对，它与羰基上的π电子共轭，它们的结构式最好用共振式表示。对于酰氯，氯具有较强的吸 电子诱导效应和较弱的供电子的共轭效应，使羰基的正电性增强，有利于亲核试剂的进攻，同时， Cl-碱性较弱，即稳定性较高，易于离去，因此酰氯表现出很大的反应活性。相反，对酰胺来说， 氨基的吸电子诱导效应较弱，而供电子的共轭效应很强，不有利于亲核试剂的进攻，同时，NH2 - 碱性较强，即稳定性较差，难于离去，因此酰胺表现出较小的反应活性。不难得出，羧酸衍生物的 亲核取代（加成-消去）反应活性次序为： RCOCl > (RCO)2O > RCO2R′> RCONH2 1. 羰基上的亲核取代（加成—消去）反应历程 羧酸衍生物的亲核取代(加成-消去)反应一般分为两步，首先是亲核试剂进攻羰基碳原子,发生亲 核加成反应，形成一个带负电荷的四面体中间体。然后,中间体消去一个负离子,恢复碳-氧双键,形成 另一个羧酸衍生物
Nu亲核试剂)=H2O、ROH、NH等 Z(离去基团)=-X、一OR、一OCOR、一NH2等 3.羧酸衍生物的水解反应历程 羧酸衍生物可被水、醇、氨等亲核试剂进攻,其中酯的水解历程研究得最多。因此,本章主要对酯 的酸催化和碱催化水解历程进行讨论。酯的水解是酯化反应的逆反应,水解时可能是酰氧键断裂 也可能是烷-氧键断裂;每种断裂方式都可按单分子或双分子历程进行,所以有四种可能的历程。 同样碱性水解也有四种可能历程。这八种酯水解机理中,以酯的酸性(AA2)或碱性(BA2)水解 双分子酰氧键断裂最为常见,以(BA2)为例作一说明。 R-COR'+ OH RCO2H RCO2 ROH 由于四面体中间体具有负电荷,同时比较拥挤,酯的碱性水解将受极性和立体效应的影响。当酯的 酰基上连有吸电子基时,将加速反应的进行,且随其吸电能力的增强,反应速度增大。值得注意的 是,若酯的水解能生成稳定的碳正离子,则有利于单分子烷氧键断裂。 4.几个重要的有机人名反应 1. Rosenmund反应 RCOC H2(g) 5% Pd/BaSO4 RCHo HCI △ 2. bouveault- blanc反应 Na +C2H5OH RCHOH R'OH 3. Baeyer-Villiger氧化
R C Nu O Z + R C + O Z R O C Nu Z Nu R C O OR' OH - R C OH O - OR' + + + RCO2H RO - R CO2 - ROH RCOCl H2 5 % Pd/BaSO4 + (g) RCHO + HCl RCOOR' Na + C2H5OH RCH2OH + R'OH Nu(亲核试剂) = H2O、ROH、NH3 等 Zˉ(离去基团) =―X、―OR、―OCOR、―NH2等 3． 羧酸衍生物的水解反应历程 羧酸衍生物可被水、醇、氨等亲核试剂进攻，其中酯的水解历程研究得最多。因此，本章主要对酯 的酸催化和碱催化水解历程进行讨论。酯的水解是酯化反应的逆反应，水解时可能是酰氧键断裂， 也可能是烷-氧键断裂；每种断裂方式都可按单分子或双分子历程进行，所以有四种可能的历程。 同样碱性水解也有四种可能历程。这八种酯水解机理中，以酯的酸性（AAc2）或碱性（BAc2）水解 双分子酰氧键断裂最为常见，以（BAc2）为例作一说明。 由于四面体中间体具有负电荷，同时比较拥挤，酯的碱性水解将受极性和立体效应的影响。当酯的 酰基上连有吸电子基时，将加速反应的进行，且随其吸电能力的增强，反应速度增大。值得注意的 是，若酯的水解能生成稳定的碳正离子，则有利于单分子烷-氧键断裂。 4． 几个重要的有机人名反应 1. Rosenmund 反应 2. Bouveault-Blanc 反应 3． Baeyer-Villiger 氧化
不对称酮用过酸氧化,在重排步骤中,两个烃基都可能迁移,烃基迁移的近似次序为:H> 叔烷基>仲烷基,苯>伯烷基>甲基。 4. Ritter反应 在强酸性溶液中,由叔醇生成的碳正离子同质子一样,可以进攻氰基氮原子,生成的正离 子迅速加水,转变为N-烃基取代酰胺,水解后生成胺: 以Nc%Ho-Cc:Rc≡rRC≡ NC(CH33:hH (CH3)3COH H2o (CH3)3CNH2 Claisen缩合 ()NaoEt, EtoH 2 CH3CO2Et CH3COCH2 CO2Et EtoH (2CH3CO2H, H2O 6. Dieckmann缩合 EtoNa COmEt EtoOC-(CH2)4-COOEt EtoH ky反应 20+ BrCH2COOEt 2n y Hyo? CH2COOEt 8. Perkin反应 KOAC PhCHO +(CH3 CO)2O COOH
EtOOC (CH2 )4 COOEt EtONa EtOH O COOEt O BrCH2COOEt OH CH2COOEt + Zn H3O + PhCHO + (CH3CO)2O KOAc Ph COOH 2 CH3CO2Et (1 )NaOEt,EtOH (2 )CH3CO2H,H2O CH3COCH2CO2Et + EtOH (CH3 )3COH + H + - H2O (CH3 )3C + + RC N: RC NC(CH3 )3 + H2O - H + R C NC(CH3 )3 OH R C O NHC(CH3 )3 RCO2H (CH3 )3CNH2 + H2O + O COOH O O O COOH Cl Cl + + 不对称酮用过酸氧化，在重排步骤中，两个烃基都可能迁移，烃基迁移的近似次序为：H> 叔烷基>仲烷基，苯>伯烷基>甲基。 4． Ritter 反应 在强酸性溶液中，由叔醇生成的碳正离子同质子一样，可以进攻氰基氮原子，生成的正离 子迅速加水，转变为 N-烃基取代酰胺，水解后生成胺： 5. Claisen 缩合 6. Dieckmann 缩合 7．Reformatsky 反应 8．Perkin 反应
9. Knoevenagel缩合 PhCHo CH(COOEt)2 PhCH=CH(COOEt)2 10. Hofmann重排 NaoH. Bi RCONH2 NH2 在 Hofmann重排中,迁移的烃基的构型保持不变 教学手段与方法:课堂讲授 思考题、讨论题、作业:第76面,1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,14,15 参考资料(含参考书、文献等) 1. Solomons, Organic Chemistry, fifth adition 2. Oxford; Organic Chemistry 3.北京大学,有机化学 4.南京大学,有机化学,(上,下) 5.邢其毅,有机化学,(上,下) 注:1、每项页面大小可自行添减;2一次课为一个教案;3、“重点”、“难点、“教学手段 与方法”部分要尽量具体;4、授课类型指:理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题 课等
PhCHO + CH2 (COOEt)2 C6H5N PhCH CH(COOEt)2 RCONH2 NaOH,Br2 R NH2 9．Knoevenagel 缩合 10．Hofmann 重排 在 Hofmann 重排中，迁移的烃基的构型保持不变。 教学手段与方法：课堂讲授 思考题、讨论题、作业：第 76 面，1，2，3，4，5，6，7，8，9，11，12，14，15 题) 参考资料（含参考书、文献等）： 1. Solomons, Organic Chemistry, fifth adition 2. Oxford; Organic Chemistry 3. 北京大学， 有机化学 4．南京大学， 有机化学，（上，下） 5．邢其毅，有机化学， （上，下） 注：1、每项页面大小可自行添减；2 一次课为一个教案；3、“重点”、“难点”、“教学手段 与方法”部分要尽量具体；4、授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题 课等