【正文】
2)命名 羰基酸命名時(shí),應(yīng)注意羰基的位置,并用阿拉伯?dāng)?shù)字或希臘字母標(biāo)出羰基的位置。某些重要的羰基酸也有用俗名表示。 CH 3 C C O O HO丙酮酸 3丁酮酸、 3氧代丁酸或 3羰基丁酸、 ?丁酮酸、乙酰乙酸 H 3 C C CH 2 C O O HOOC CH 2 CH 2 C O O HH O O COC CH 2 C O O HH O O C?丁酮二酸、草酰乙酸 ?戊 酮二酸、 2戊酮二酸 羰基酸的化學(xué)性質(zhì) 羰基酸具有羰基和羧基,因此它具有醛(酮)和羧酸的性質(zhì),由于羰基和羧基共存,故其又有一些特殊性質(zhì)。 ( 1)酸性 羰基酸 羥基酸 羧酸 因?yàn)轸驶鶠槲娮踊鶊F(tuán),故羰基酸的酸性大于同碳羧酸;又由于羰基吸電子能力大于羥基,因此,其酸性大于相應(yīng)的羥基酸;結(jié)構(gòu)不同的羰基酸,其分子中羰基距羧基越近,酸性越強(qiáng)。 CH 3 C C O O HOC H 3 CH C O O HOH CH 2 C O O HC H 3 CH 3 C C O O HOH 3 C C CH 2 C O O HO OC CH 2 CH 2 C O O HCH 3 ( 2)脫羧反應(yīng) 在稀酸或稀堿作用下, ?羰基酸和 ?羰基酸可發(fā)生脫羧反應(yīng)生成羰基化合物。 α酮酸 1)稀硫酸:醛、 CO2 2)濃硫酸:羧酸、 CO 3)生物體內(nèi):酶作用得醛 C H 3 COC O O H 酶 C H 3 C H O + C O 2水果腐爛 β酮酸 比 α酮酸更容易脫羧,在室溫下緩慢脫羧,加熱迅速。 CH 3 C CH 2 C O O HO 室溫或 H+ /△ CH 3 C CH 3O+ CO2H C CH 2 C O O HO H+ △ CH 3CHO+ CO2糖尿病檢測(cè) β酮酸的成酮反應(yīng) ΔCR C H2OC O O H COR C H 3 + C O 2( 3)羰基酸的氧化還原反應(yīng) CH 3 C C O O HO [H] [O] C H 3 CH C O O HOH 羰基酸加氫還原生成羥基酸,而羥基酸氧化則生成羰基酸,即羥基酸和羰基酸可通過氧化劑或還原進(jìn)行轉(zhuǎn)化。 CH 3 C C O O HOR C C O O HO+ Ag( NH 3 ) 2+ + OH 銀鏡反應(yīng) R C O O + 2 N H 3 + 2 A g弱氧化劑氧化 α酮酸生成羧酸和二氧化碳 羰基酸的羰基可以與 NH3發(fā)生加成,其加成產(chǎn)物經(jīng)脫水、還原后得到氨基酸,利用這個(gè)反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)氨基酸的合成。例: CH 3 C C O O HO NH3 CH 3 CNH 2HOC O O HH2O C H 3 CNHC O O H[H] C H 3 CHNH 2C O O H也叫氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng) ② 與氨的加成 C H OC O O H + H 2 O多 倫 試 劑 C O O HC O O Hβ酮酸和 δ酮酸不能被氧化劑氧化 3. 重要的羰基酸及其衍生物 ( 1)乙醛酸 乙醛酸是最簡(jiǎn)單的醛酸,存在于未成熟的水果和動(dòng)物組織中,是無色糖漿狀液體。由于羧基的吸電子效應(yīng),乙醛酸中的羰基能與一分子水結(jié)合生成水合乙醛酸。乙醛酸有醛和羧酸的反應(yīng)性能,并能進(jìn)行歧化反應(yīng)。 ( 2)丙酮酸 丙酮酸為 α酮酸,是最簡(jiǎn)單的酮酸,生物體內(nèi)代謝重要產(chǎn)物。 ( 3)乙酰乙酸乙酯 乙酰乙酸乙酯又叫 β酮丁酸乙酯,簡(jiǎn)稱三乙。乙酰乙酸乙酯是穩(wěn)定的化合物,它具有特殊的化學(xué)性質(zhì),能發(fā)生許多反應(yīng),在有機(jī)合成中是十分重要的物質(zhì)。 1)乙酰乙酸乙酯的性質(zhì) 可見乙酰乙酸乙酯具有烯醇和羰基的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),且二者存在一種平衡。這種現(xiàn)象叫互變異構(gòu)。 CH CH + H2O CH 2 CHOHC H 3 COH 烯醇式結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,它可轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N能夠穩(wěn)定存在的酮式。但是若存在使烯醇式能夠穩(wěn)定存在的因素,則烯醇式也能夠穩(wěn)定存在,例如乙酰乙酸乙酯中即有烯醇式存在。 互變異構(gòu)是結(jié)構(gòu)異構(gòu)的一種,在前面炔烴中加水反應(yīng)中己遇到過。 如果在酮式 烯醇式平衡體系中又不斷加入溴水,則酮式可以全部轉(zhuǎn)化為烯醇式與溴水反應(yīng);反之,如果不斷加入羰基試劑,如亞硫酸氫鈉、苯肼等,則烯醇式可以完全轉(zhuǎn)化為酮基與羰基試劑反應(yīng)。 在乙酰乙酸乙酯溶液中滴加幾滴三氯化鐵溶液后,出現(xiàn)紫紅色,這是烯醇式結(jié)構(gòu)與三氯化鐵發(fā)生了顏色反應(yīng); 當(dāng)在此溶液中加入幾滴溴水后,紫紅色消失,只是由于溴與烯醇式結(jié)構(gòu)中的雙鍵發(fā)生加成反應(yīng),烯醇式被破壞。 但過一段時(shí)間后,紫紅色又慢慢出現(xiàn),這說明酮式向烯醇式轉(zhuǎn)化,又達(dá)到了一個(gè)新的酮式烯醇式平衡。增加的烯醇式與三氯化鐵又發(fā)生顏色反應(yīng)。 乙酰乙酸乙酯分子中,由于其亞甲基( CH2)上的氫原子受羰基和羧基二個(gè)吸電子基團(tuán)的影響比較活潑,可轉(zhuǎn)移到羰基的氧原子上,形成烯醇式。并且烯醇式可以通過分子內(nèi)氫鍵形成一個(gè)穩(wěn)定的六元環(huán)結(jié)構(gòu)。 同時(shí),烯醇式中的氧原子,由于 p→π 共軛作用,使羥基上氫原子更加活潑,也可使碳原子帶有部分負(fù)電荷,因此,氫原子又有可能脫離氧原子以質(zhì)子的形式加到碳原子上去,這樣烯醇式結(jié)構(gòu)即又可轉(zhuǎn)化為酮式結(jié)構(gòu)。 一般來講,只要分子中存在有 OC CH 2 Y結(jié)構(gòu)( Y為吸電子 團(tuán),均能發(fā)生互變異構(gòu)。例: C H 3 C CH 2 C C H 3O OC H 3 C CH C C H 3OH OOC CH 2 NO 2C H 3OHC CH NO 2C H 3OHC CH CNC H 3OC CH 2 CNC H 3HN CON COH 在下列結(jié)構(gòu)中,也存在互變異構(gòu),這種互變異構(gòu)在雜環(huán)化合物中廣泛存在。 在生物體內(nèi)物質(zhì)代謝過程中,酮 — 烯醇式互變異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍,有些過程是以烯醇型參與反應(yīng)的。 NNO HO H NHN HOO脲 嘧 啶 ( 烯 醇 式 ) 酮 式練習(xí):寫出下列化合物的烯醇結(jié)構(gòu)式 C H 3 C H 2 O C C H 2 C O C H 2 C H 3O OC H 3 C H 2 O C C H C O C H 2 C H 3O H O9 9 . 9 % 0 . 1 %C H 3 C C H 2 C C H 3O OC H 3 C C HO HC C H 3O2 4 % 7 6 %2)乙酰乙酸乙酯的水解 ? 成酮分解和成酸分解 C H 3 COC H 2 C O C 2 H 5OC H 3 COC H 2 C O C 2 H 5O成 酮 分 解 成 酸 分 解C H 3 C C H 2 C O C 2 H 5O O濃 N a O H H + 2 C H3 C O O H + C 2 H 5 O HC H 3 C C H 2 C O C 2 H 5O O稀 N a O H C H3 C C H 2 C O N aO OH + C H3 C C H 2 C O HO OC H 3 C C H 3O C 2 H 5 O H 成酮水解: 稀堿條件下水解,生成乙酰乙酸,加熱脫羧并生成丙酮 成酸水解: 濃堿條件下加熱 α和 β碳原子之間的鍵發(fā)生斷裂生成羧酸鹽,酸化后得兩分子羧酸。 C H 3 C C H 2 C O C 2 H 5O OO H C H 3 C C H 2 C O C 2 H 5O O HOC H 3 C O O H + C H 2 C O C 2 H 5OC H 3 C O O + C H 3 C O C 2 H 5O O H H +2 C H 3 C O O H + C 2 H 5 O H 成酸水解機(jī)理: 3)乙酸乙酯在合成中的應(yīng)用 乙酰乙酸乙酯分子中的 α亞甲基上的氫原子活性強(qiáng),具有弱酸性,與醇鈉作用可以失去 αH,形成碳負(fù)離子,通常稱為三鈉鹽??膳c鹵代烴、鹵代酮、鹵代酸或鹵代酰鹵作用,然后再進(jìn)形成酮或成酸分解,可以制備甲基酮和一元羧酸。 C H 3 C C H 2 C O O C 2 H 5OC 2 H 5 O N aC H 3 C C H C O O C 2 H 5O C H 3 C H 2 C H 2 B rC H 3 C C H C O O C 2 H 5OC H 2 C H 2 C H 31 ) C 2 H 5 O N a2 ) C H 3 IC H 3 C C C O O C 2 H 5OC H 2 C H 2 C H 3C H 31 ) 稀 O H2 ) H + 3 )1 ) 濃 O H2 ) H + 3 )ABC H 3 C C H C H 2 C H 2 C H 3 BOC H 3C H 3 C O O H + C H 3 C H C O O HC H 2 C H 2 C H 3AC H 3 C C H 2 C O O C 2 H 5OC C H 3OC H 3 C C H 2 C O O C 2 H 5O C2 H 5 O N a C H3 C C H C O O C 2 H 5O B r C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 B rB r C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C HC O O C 2 H 5C C H 3OC 2 H 5 O N a C H2 C H 2 C H 2 C H 2 CC O O C 2 H 5C C H 3OB rC O O C 2 H 5C O C H 31 ) O H 2 ) H +3 )C C H 3O