Химические свойства карбоновых кислот и их функциональных

Функциональные
производные
карбоновых кислот
Цель лекции
Получить четкое представление о
химическом строении и свойствах
функциональных производных
карбоновых кислот, взаимосвязи
химического строения и
биологической активности.
План лекции
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Классификация
Номенклатура
Физические свойства
Способы получения
Химические свойства
Медико-биологические свойства
Функциональные производные
карбоновых кислот
-производные у
которых
ОН-группа замещена
нуклеофильной
частицей Z
R-C
O
OH
Z
Z
-ОR
-OOH
R-C OO
Тип производных
Сложные эфиры
Пероксикислоты
Ангидриды
-SR
-Hal
-NH2,-NHR,-NR2
-NHOH
Тиоэфиры
-NHNH2
Гидразиды
-NH-C-NH2
O
Галогенангидриды
Амиды
Гидроксамовые
кислоты
Уреиды
Тетраэдрический механизм
O
δ+
R-C
субстрат
O+
Z

R-C -Y
Y
реагент
(нуклеофил)
Z
нестабильный
продукт присоединения
R-C
O
+
Y
+
-
Z
уходящая
частица
Сравнение активности
функциональных производных
в реакциях SN
Cl
1
ОН
-I < +M
3
О
R–С
R–С
2
:
δ+ О
:
O
δ+
R–С
О
-I < +M
R–С
OR1
-I < +M
3
-I > +M
δ+
δ+ О
:
R–С
:
R–С
δ+ О
:
δ+ О
NH2
-I << +M
4
Уменьшение стабильности
уходящей частицы
-
Cl
-
R-C
O
O
-O
R
-OH -NH2
Уменьшение ацилирующей
способности
O
R-C
Cl R-C O
R-C
O
O R-C
O=
OH
R-C
O
OR1
R-C
O
NH2
ХЛОРАНГИДРИДЫ
Получение хлорангидридов
1. Из карбоновых кислот
СН3–С
О
to
О
CH3–С
+ SOCl2
+ SO2 + HCl
Cl
ОН тионилхлорид
ацетилхлорид
уксусная кислота
С
О
ОН
+ РCl5
бензойная кислота
С
to
О
Cl
+ РOCl3 + HCl
бензоилхлорид
Свойства хлорангидридов
кислот
О
R–С
O
R–С
NaCl
реакция ацилолиза
(ацидолиза)
О
Cl
О
:
R–С
+
О
R’–COO-Na+
Н2О
R–С
ОН
+
НCl
реакция гидролиза
Свойства хлорангидридов
кислот
:
О
R’–OH
R–С
OR’
+
НCl
:
реакция алкоголиза
О
R–С
Cl
+
НCl
NH2
:
R–С
О
NH3
реакция аммонолиза
R’–NH2
О
+
R–С
NH–R’
реакция аминолиза
НCl
Свойства хлорангидридов
кислот
Восстановление
R-C
R-C
O LiAlH4
Cl
R-CH2-OH
O H2, Pd/BaSO4
Cl
R-C
O
H
АНГИДРИДЫ
Получение ангидридов
1. Из карбоновых кислот
О
OН
+
О
СН3– С
ОН
Р2О5 , to
СН3–С
СН3–С
О
O
+ Н2О
О
СН3–С
уксусный ангидрид
ацетилацетат
ацетангидрид
Получение ангидридов
2. Взаимодействием ацилгалогенидов
с солями карбоновых кислот
O
O

O
0 C CH C
3
+ H-C
CH3C
O
ONa -NaCl
Cl
H-C
ацетилхлорид
формиат натрия
O
муравьиноуксусный
ангидрид
формилацетат
Свойства ангидридов
О
:
Н2 О
R-SH
R-C
O
O
SR1
+
R–COOH
реакция тиолиза
О
:
R–С
реакция гидролиза
О
R–С
ОН
:
О
2 R–С
R’–OH
R–С
OR’
+ R–COOH
реакция алкоголиза
:
Свойства ангидридов
NH3
О
R–С
O
О
:
О
R–С
NH2
реакция аммонолиза
О
R–С
+ R–COOH
R’–NH2
R–С
+ R–COOH
NH–R’
реакция аминолиза
Сложные эфиры
Способы получения
1. Ацилированием спиртов и фенолов
-карбоновыми кислотами
-хлорангидридами
-ангидридами
2. Реакция Тищенко
O
O (C2H5O)3Al
2 CH3-C
этанолят алюминия CH3-C
OC2H5
H
уксусный альдегид
этилацетат
Способы получения
3. Алкилированием солей карбоновых кислот
алкилгалогенидами
O
CH3-Br + CH3-C
OK
O
CH3-C
OCH3
метилацетат
o
N,N-диметилформамид, 100 С
- KBr
Способы получения
4. Электрофильное присоединение
карбоновых кислот к алкенам и алкинам
O
CH3
CH3-C
+
C
OH
CH3
H2SO4
CH2
O
CH3
CH3-C
O-C CH3
CH3
трет-бутилацетат
Способы получения
O
CH3-C
+ HC
OH
CH
O
o
170-220 C
CH3-C
O-CH
винилацетат
CH2
Свойства сложных эфиров
1) Кислотный гидролиз
СН3–С
О
+
Н
О
2
ОСН3
метилацетат
Н+
to
О
СН3–С
+ СН3ОН
OН
уксусная кислота
метанол
Свойства сложных эфиров
2) Щелочной гидролиз
О
С
ОС2Н5
+
NaОH
Н2О
to
этилбензоат
О
С
ОNa
+
бензоат натрия
С2Н5ОH
этанол
Свойства сложных эфиров
СН3–С
О
3) Получение амидов кислот
..
О
NH3
СН3–С
+ С2Н5ОН
o
t
NН2
аммонолиз
ОС2Н5
..
+ С2Н5ОН
NH–СН3
аминолиз
СН3–NH2 СН –С
3
to
О
Свойства сложных эфиров
4) Переэтерификация
δ+ O
C
OC2H5
NH2
анестезин
этил-n-аминобензоат
..
+ H OCH2CH2N
C 2H 5
2-(диэтиламино)этанол
O
C
NH2
C 2H 5
OCH2CH2-N
C 2H 5
C2H 5
новокаин
2-(диэтиламино)этил-п-аминобензоат
Свойства сложных эфиров
5) Сложноэфирная конденсация
H
O
2 H C C ..
OC2H5
H
C2H5ONa
-C2H5OH
O
CH3-C-CH2-C
O
OC2H5
Механизм реакции
сложноэфирной конденсации
H
C-C
H
δ+
+
H
O
δ+
CH3-C
δ-
С2H5O
O
-CH -C
2
O-C2H5
O
O-C2H5
δ-
O
+
O-C2H5
O-C2H5
O
CH3-C CH2-C
O
O-C2H5
Свойства сложных эфиров
6) Взаимодействие с магнийорганическими
соединениями (реактивами Гриньяра)
O
H3C-C
+ 2 C3H7MgBr
OC2H5
эфир
-С2H5OMgBr
C3H7
CH3-C-C3H7
OH
4-метилгептанол-4
Свойства сложных эфиров
7) Восстановление
LiAlH4
O
CH2-C
OC2H5
Na, C2H5OH
этилфенилацетат
CH2-CH2-OH + C2H5OH
2-фенилэтанол
этанол
АМИДЫ
Получение амидов
1. Ацилирование аммиака или аминов
-карбоновыми кислотами
-хлорангидридами
-ангидридами
-сложными эфирами
Получение амидов
2. Неполный гидролиз нитрилов
H3C
C N
25% KOH, 3% H2O2, 50 0 C
O
H3C
C
NH2
4-метилбензамид
Строение амидной группы
O
H
C
C .. R
N
O
R
/
R
H
R
C
/
N
H
R
ЦИС-
ТРАНС-
O
O
R
C
N
/
R
H
H
R
C
/
N
H
R
Свойства амидов
1. Кислотный гидролиз
СН3–С
О
NН2
+ Н2О + НCl
to
О
СН3–С
+ NН4Cl
OН
ацетамид
2. Щелочной гидролиз
СН3–С
О
+ NaOH
NH–СН3
N-метиламид уксусной
кислоты
to
СН3–С
О
ONa
+ CH3NН2
Свойства амидов
3. Основные свойства
:
СН3–С
О:
NН2
+
Н+
СН3–С
+
О –H
NН2
4. Кислотные свойства
:
СН3–С
О
N Н
Н
+
NaNН2
СН3–С
О
+ NH3
NHNa
Свойства амидов
5. Расщепление азотистой кислотой
O
C
H3C
HNO2
NH2
4-метилбензамид
O
H3C
C
NH-NO
N-нитрозо-4-метилбензамид
H3C
-N2
O
C
OH
4-метилбензойная кислота
Свойства амидов
5. Дегидратация
O
H3C
C
NH2
P2O5
-H2O
C N
H3C
нитрил
Свойства амидов
6. Восстановление
H3C
O
C
LiAlH4
NH-CH3
H 3C
CH2-NH-CH3
амин
Свойства амидов
6. Восстановление
H3C
O
C
Na, NH3, C2H5OH
NH-CH3
H 3C
O
C
H
4-метилбензальдегид
+
NH2 -CH3
метиламин
Свойства амидов
7. Галогенирование
O
H 2C
H 2C
C
0
NH + Br2
C
NaOH, 0 C
-NaBr, H2O
O
O
сукцинимид
H 2C
H2C
C
N-Br
C
O
N-бромосукцинимид
Свойства амидов
7. Галогенирование (расщепление по Гофману)
O
H3C
C
NH2
+ Br2
NaOH,70 C
-NaBr,
-Na2CO3
4-метилбензамид
H3C
NH2
4-метиланилин
Получение
гидроксамовых кислот
R-C
O
Z
+ NH2OH
R-C
O
Z
NHOH
+ HZ
Кислотные свойства
гидроксамовых кислот
O
R
H
R
C H
C .. O
N
R
H
O
H
C
C .. O
N
H
+
R
+
H
Образование комплексов с
солями металов
H
O
N
HO
C R
R OH
O
Сu
C .. C
OHHO
N
R
H
H
O
O N H
R C
Cu
C
N
O
R
H
O