三 Structures and Chemicalproperties(结构与化学性质) O R 键长的平均化; p共轭 sp2杂化 羰基碳的正性,可以接受亲核试剂进攻; L=CL,BrL,OOCR’,OR’,NH2,NHR 羰基的存在增加了a-H的酸性. () Nucleophilic Substitution(亲核取代反应) 羰基化合物 OH H nu: R-C-R R-C-R 醛酮的亲核加成 u 三角形 得到质子四面体 R—c C-L R-C—Nu 酰基化合物的亲核 取代反应 N 三角形 三角形 失去L
三. Structures and Chemical Properties (结构与化学性质) R C L O sp 2杂化 p- 共轭 L = Cl,Br, I, OOCR’, OR’, NH2 , NHR’ 键长的平均化； 羰基碳的正性，可以接受亲核试剂进攻; 羰基的存在增加了-H的酸性. (一) Nucleophilic Substitution(亲核取代反应) 羰基化合物 R C R' O + Nu R C Nu R' O - H + R C Nu R' OH 三角形 四面体 醛酮的亲核加成 R C L O + Nu R C Nu L O - R C Nu O L - 三角形 三角形 酰基化合物的亲核 取代反应 得到质子 失去L
醛、酮和酰基化合物最终发生亲核加成或亲核取代反应 的决定因素 L的碱性强弱 酰氯:L=Cl,Br 酸酐:L=RCOO 碱离 去 酯:L=RO 性能 增力 醛、酮总是发生加成反应, 酰胺:L=NH2,NR/米 而不是取代反应 减 弱 醛、酮:L=H,R
醛、酮和酰基化合物最终发生亲核加成或亲核取代反应 的决定因素 ----- L的碱性强弱 酰氯：L= Cl- , Br- 酸酐：L= RCOO- 酯： L = R’O- 酰胺：L = NH2 - , -NHR 醛、酮：L= H- , R’- 碱 性 增 大 醛、酮总是发生加成反应， 而不是取代反应. 离 去 能 力 减 弱
酰基化合物的亲核取代反应机理: R R-C R-C—Nu+L 反应物 过渡态 中间体 产物 离去基 三角形 三角形 碱性 四面体形 四面体形 SP2 部分负电荷 负电荷 SP2 SP3 SP3 Step 1:与醛酮亲核加成历程一致Step2:取代or加成? 影响因素,电性因素及空 间因素 取决于L的碱性强弱 --慢反应,限速步骤 -快反应
酰基化合物的亲核取代反应机理： R C L O Nu R C L Nu O − R C O - Nu L R C Nu O + L 反应物 三角形 SP2 过渡态 四面体形 部分负电荷 SP3 中间体 四面体形 负电荷 SP3 产物 三角形 SP2 离去基 碱性 Step 1:与醛酮亲核加成历程一致 影响因素，电性因素及空 间因素 ---慢反应，限速步骤 Step 2: 取代 or 加成 ？ ---取决于L的碱性强弱 ---快反应
命离去基的离去能力:X R--C-0-> RO-> RHN 羧酸衍生物的反应活性:酰卤>酸酐>酯>酰胺 羧酸衍生物的相对稳定性:酰卤<酸酐<酯<酰胺 4产物稳定性的真正原因? 共振稳定化作用 R-C-
离去基的离去能力： 羧酸衍生物的反应活性： 羧酸衍生物的相对稳定性： R C O O X- RO- RHN- > > > 酰卤>酸酐>酯>酰胺 酰卤<酸酐<酯<酰胺 产物稳定性的真正原因 ？ 共振稳定化作用 R C O L R C O L
a.酰氯与酸酐的亲核取代反应 H-0RCOH羧酸 HcI or 水解 OH R'OH OR'+ HCl or R-C-OH 酯 OH R-C HcI on 醇解 OH 酚酯 R—C CI O H-SR R Hc or SR R-C-OH R—C 硫醇酯 R-C O R-C HcI or R-C NH2 OH 酰胺 H一NHR R-C 胺解 NHR OH N-取代酰胺 H-NR2R-C hci or R-C NR OH N,N-二取代酰胺
a. 酰氯与酸酐的亲核取代反应 R C Cl O R C O R C O O or H O H R C OH O + HCl or R C OH O R'OH R C OR' O + HCl or R C OH O OH R C O O + HCl or R C OH O H S R' R C SR' O + HCl or R C OH O H NH2 R C NH2 O + HCl or R C OH O H NHR' R C NHR' O + HCl or R C OH O H NR' 2 R C NR' 2 O + HCl or R C OH O 羧酸 酯 酚酯 硫醇酯 酰胺 N’-取代酰胺 N’,N’-二取代酰胺 水解 醇解 胺解
H2O - C-OH HCI C-CI 2NH3 Pyridine(Pyr.)吡啶 C-CI +C2H5OH C-OC2H5 HCI NaOH溶液 C-O 或P
e.g. C Cl O + H2O C OH O + HCl C Cl O + 2NH3 C NH2 O + NH4Cl C Cl O + C2H5OH Pyridine (Pyr.) 吡啶 C OC2H5 O + HCl C Cl O + HO NaOH溶液 或Pyr. C O O + HCl
CH3CO)20 +H2O 2 CH3CO2H CH3CO)20+ 2NH 无法显示该图片 H2C-C CH2-CONH2 H+ CH2-CONH2 o+ 2NH3 H2C-C CH2-CO2 NH4 CH2-CO2H (CH3 CO)20+ CH3OH CH3 COOCH3 H3CCO2H o|cco CH C-o+ H3CCH2CHCH COOCHCH2CH3 H
2CH3CO2H H2C C H2C C O O O + 2NH3 CH2 CH2 CONH2 CO2NH4 H + CH2 CH2 CONH2 CO2H CH3COOCH3 + H3CCO2H C C O O O + H3CCH2CHCH3 OH COOCHCH2CH3 CH3 COOH (CH3CO)2O + 2NH3 (CH3CO)2O + H2O (CH3CO)2O + CH3OH
b.酯的反应 RCOOR+H2O RcOH ROH 水解 HO RCO, Na rOh 碱水解 HO+R—C—OR R—C-OH R-C—OH+ RO-RCOO+ROH OR 酸水解 O H OH OH R—C-OR'+ OR' HOH R—C-OR R—C-R OH2 H OH ROH 影响水解速度的因素 RCOH R-C-OH+
b. 酯的反应 RCOOR' + H2O H + HO - RCO2H + R'OH RCO2 - Na + + R'OH 水解 R C O HO OR' - + C O - OR' R OH R C O OH R'O - RCOO - + + R'OH R C O OR' + H + R C O OR' H + HOH R C OH OR' OH2 R C OH OR' OH H + R C OH OH + + - R'OH R C O OH H + 碱水解 酸水解 影响水解速度的因素
酯水解的部位及产物的立体化学 R—C3O—CHRR R--C--0--CRR"R 酰氧键断裂 烷氧键断裂 立体化学: 保持 消旋化 问题? H3O 8 RCOOC RRR Rcooh RRR"COH (部分外消旋) H3O RCOOC HRR RCOO°H+RR"HCOH (构型保持)
酯水解的部位及产物的立体化学 R C O CHR'R'' O * R C O CR'R''R''' O * 酰氧键断裂 烷氧键断裂 立体化学： 保持 消旋化 RCOOC*R'R''R''' + H3O 18 RCOOH + R'R''R'''CO 18 H 3 o - （部分外消旋） RCOOC*HR'R'' + H3O 18 RCOO 18 H + R'R''HCOH 2 o - （构型保持） 问题 ？
RCOOR+ NH3 >RCONH2+ C2HsOh 氨解 RCOOR+R"OH酸, RCOOR"+ROH酯交换 H COC2H5 CH3CO2 C2H5 NH3 HO RCOOCH RCO,CH CH-OH R'COOCH+ CH3OH Acid or Base R'COCH CH2-Oh R"COOCH2 CH2-OH R"CO2 CH3
RCOOR' + NH3 RCONH2 + C2H5OH 氨解 RCOOR' + R''OH 酸或碱 RCOOR'' + R'OH 酯交换 H + HO - COC2H5 O CH3CO2C2H5 + NH3 RCO2CH3 R'CO2CH3 R''CO2CH3 + CH2 CH2 CH2 OH OH OH RCOOCH2 R'COOCH R''COOCH2 + CH3OH Acid or Base