羧酸衍生物 羧酸分子中羧基上的羟基被其他原子或基团取代后的产物称为羧酸衍生物。 包括酰肉、酸酐、酯、酰胺等，其结构通式为： 0 00 0 REx REOER'REOR REN 酰卤 酸酐 酯 酰胺 羧酸衍生物广泛存在于自然界中，不仅用于药物合成，而且是许多中草药的 有效成分 一、羧酸衍生物的结构 酰卤、酸酐、酯和酰胺的结构中都含有酰基，酰基中羰基的碳氧双键由1 个。键和1个π键组成：此外，与羰基相连的卤原子、氧原子或氨原子p轨道 上的未共用电子对与羰基的π键电子云重叠，形成pπ共轭，p电子云向羰基方 向移动。其结构可用通式表示如下，如下图所示。 H H H H 图羧酸衍生物的结构示意图 二、羧酸衍生物的命名 (一)酰卤和酰胺 酰卤和酰胺的命名相似，是根据所含的酰基来命名，称为“某酰卤”或“某 酰胺”。 CH-C-OH CH CH-C-CI CH-C-NHz 乙酸 乙酰基 乙酰氯 乙酰胺 0 0 0 e-c C-NH: 苯甲酸 苯甲酰基 苯甲酰氯 苯甲酰胺 当酰胺的氮原子上连有烃基时，可用“N”表示烃基的位置。如：
羧酸衍生物 羧酸分子中羧基上的羟基被其他原子或基团取代后的产物称为羧酸衍生物。 包括酰卤、酸酐、酯、酰胺等，其结构通式为： R-C-X O R-C-O-C-R′ O O R-C-OR′ O R-C-NH2 O 酰卤 酸酐 酯 酰胺 羧酸衍生物广泛存在于自然界中,不仅用于药物合成，而且是许多中草药的 有效成分。 一、羧酸衍生物的结构 酰卤、酸酐、酯和酰胺的结构中都含有酰基，酰基中羰基的碳氧双键由 1 个 σ 键和 1 个 π 键组成；此外，与羰基相连的卤原子、氧原子或氮原子 p 轨道 上的未共用电子对与羰基的 π 键电子云重叠，形成 p-π 共轭，p 电子云向羰基方 向移动。其结构可用通式表示如下，如下图所示。 H H H H H H 图羧酸衍生物的结构示意图 二、羧酸衍生物的命名 (一) 酰卤和酰胺 酰卤和酰胺的命名相似，是根据所含的酰基来命名，称为“某酰卤”或“某 酰胺”。 CH3 C OH CH3 C CH3 C Cl CH3 C NH2 = = = = O O O O 乙酸 乙酰基 乙酰氯 乙酰胺 = = = = O C OH C Cl NH2 C C O O O 苯甲酸 苯甲酰基 苯甲酰氯 苯甲酰胺 当酰胺的氮原子上连有烃基时，可用“N”表示烃基的位置。如：
CE-MICI N-甲基乙酰胺 N,N二甲基苯甲酰胺 (仁)酸酐 酸酐是根据相应的羧酸来命名，某酸生成的酐称为“某（酸）酐”。如： 0 0 CH;-C CH-C CH-eo 0 CHICH0 [o 乙（酸）酐 乙丙（酸）酐 丁二（酸）酐（琥珀酐）邻苯二甲（酸）酐 (三)酯 酯的命名是根据生成酯的羧酸和醇的名称而称为“某酸某酯”。如 ao-o cH-oc-》 乙酸乙酯 乙酸苯甲酯 】C-occH COOCH; COOCH2CH3 苯甲酸乙酯 乙二酸甲乙酯 三、羧酸衍生物的物理性质 酰卤和低级酸酐一般是具有强烈刺激性气味的无色液体或低熔点固体，高级 酸酐是无色无味的固体。其沸点较相应的羧酸低，难溶于水，易溶于有机溶剂。 低级酯是易挥发的具有水果或花草香味的无色液体，许多水果的香味就是由 酯引起的。例如乙酸异戊酯有香蕉香味，正戊酸异戊酯有苹果香味，丁酸甲酯有 菠萝香味，苯甲羧甲酯有茉莉花的香味。所以许多酯可作为食品或化妆品的香料。 高级酯是蜡状固体。酯的密度小于水，难溶于水，易溶于有机溶剂。 酰胺中除甲酰胺常温下为液体外，其余多为白色结晶，其熔点和沸点均比相 应的羧酸高。这是因为酰胺分子之间可以通过氮原子上的氢形成氢键，发生缔合。 低级的酰胺可溶于水，随着分子量增大，溶解度逐渐减小。酰胺在水溶液中显中 性。 四、羧酸衍生物的化学性质 羧酸衍生物分子中都含有酰基，且酰基上所连的基团又都是极性基团，因此
= CH3C NHCH3 C O O CH3 CH3 = N N-甲基乙酰胺 N,N-二甲基苯甲酰胺 (二) 酸酐 酸酐是根据相应的羧酸来命名，某酸生成的酐称为“某(酸)酐”。如： CH2 C CH2 C = = = = O O O C C O O O 丁二(酸)酐(琥珀酐) 邻苯二甲(酸)酐 CH3 C CH3 C CH3 C CH3CH2 C O O O O O O = = = = 乙(酸)酐 乙丙(酸)酐 (三) 酯 酯的命名是根据生成酯的羧酸和醇的名称而称为“某酸某酯”。如： 乙酸乙酯 乙酸苯甲酯 = O = CH3 C O CH2CH3 CH3 C OCH2 O 苯甲酸乙酯 乙二酸甲乙酯 COOCH2CH3 = COOCH3 C O OCH2CH3 三、羧酸衍生物的物理性质 酰卤和低级酸酐一般是具有强烈刺激性气味的无色液体或低熔点固体，高级 酸酐是无色无味的固体。其沸点较相应的羧酸低，难溶于水，易溶于有机溶剂。 低级酯是易挥发的具有水果或花草香味的无色液体，许多水果的香味就是由 酯引起的。例如乙酸异戊酯有香蕉香味，正戊酸异戊酯有苹果香味，丁酸甲酯有 菠萝香味，苯甲羧甲酯有茉莉花的香味。所以许多酯可作为食品或化妆品的香料。 高级酯是蜡状固体。酯的密度小于水，难溶于水，易溶于有机溶剂。 酰胺中除甲酰胺常温下为液体外，其余多为白色结晶，其熔点和沸点均比相 应的羧酸高。这是因为酰胺分子之间可以通过氮原子上的氢形成氢键，发生缔合。 低级的酰胺可溶于水，随着分子量增大，溶解度逐渐减小。酰胺在水溶液中显中 性。 四、羧酸衍生物的化学性质 羧酸衍生物分子中都含有酰基，且酰基上所连的基团又都是极性基团，因此
它们具有一些相似的化学性质。但酰基上所连接的原子和基团不同，所以它们的 化学性质也有差异。 (一)水解反应 羧酸衍生物在化学性质上的一个共同点是都能与水反应生成相应的羧酸： R-8-a+0H→R80m+版 0 R-C-NH2 H-OH -R-C-OH+NH 不同的羧酸衍生物水解反应的难易程度不同。酰卤与水在室温下立即反应 酸酐在室温下与水反应缓慢，须加热才迅速水解：酯和酰胺的水解都需要酸或碱 作催化剂，并且需要加热才能进行。 羧酸衍生物水解的活泼性次序是：酰卤>酸酐>酯>酰胺 酯的酸性水解是酯化反应的逆反应，水解不完全。但在碱性条件下水解时， 生成的羧酸可与碱作用成盐而破坏平衡体系，有足量碱存在时，水解可以进行到 底。酯在碱性溶液中的水解反应又叫皂化反应。如： R-O NOH R-ON ROH 酰胺在酸性溶液中水解，得到羧酸和铵盐：在碱性溶液中水解，得到羧酸盐 并放出氨。如： HCL R8OH NH.CT R-&-N+40s04R-&-oa+NH, (仁)醇解和氨解反应 1.醇解酰氯、酸酐和酯与醇进行反应生成酯
它们具有一些相似的化学性质。但酰基上所连接的原子和基团不同，所以它们的 化学性质也有差异。 (一) 水解反应 羧酸衍生物在化学性质上的一个共同点是都能与水反应生成相应的羧酸。 = = R C Cl R C O C R' R C O R' R C NH2 = = = = = O O O O O + H OH R C OH + HCl R' C OH R' OH NH3 O O = + H OH R C OH + O = + H OH R C OH + O = + H OH R C OH + O 不同的羧酸衍生物水解反应的难易程度不同。酰卤与水在室温下立即反应； 酸酐在室温下与水反应缓慢，须加热才迅速水解；酯和酰胺的水解都需要酸或碱 作催化剂，并且需要加热才能进行。 羧酸衍生物水解的活泼性次序是：酰卤 ＞ 酸酐 ＞ 酯 ＞ 酰胺 酯的酸性水解是酯化反应的逆反应，水解不完全。但在碱性条件下水解时， 生成的羧酸可与碱作用成盐而破坏平衡体系，有足量碱存在时，水解可以进行到 底。酯在碱性溶液中的水解反应又叫皂化反应。如： O O = NaOH = R C O R' + H2O R C ONa + R'OH 酰胺在酸性溶液中水解，得到羧酸和铵盐；在碱性溶液中水解，得到羧酸盐 并放出氨。如： = = = R C NH2 + H2O HCl NaOH R C OH + NH4Cl R C ONa + NH3 O O O (二) 醇解和氨解反应 1.醇解 酰氯、酸酐和酯与醇进行反应生成酯
0 g-8-Q-0一R-80-阳 8oa-o一8org-m R-80-R+-0g一R8-0-R+R-0 酰氯和酸酐很容易与醇反应生成酯，这是制备酯的重要方法之一，尤其适用 于其他方法难以合成的酯。例如，酚酯和叔醇酯不能由羧酸与酚或叔醇直接反应 来制取，但可由酰氯或酸酐与酚或叔醇反应制取， cH,8-a+o-Ocw-&o☐+c 0 C8-a+0-aa,壁，G8oa0s+Ha 酯的醇解反应也叫酯交换反应，即酯分子中的烷氧基与醇分子中的烷氧基进 行交换，生成了新的酯和新的醇。酯交换反应是可逆的，在有机合成上应用较广。 通过酯交换反应，可用结构简单且廉价的酯制备结构复杂的酯。如： CH,COOC+CHOH CHCOOC,+CH.OH 乙酸乙酯 乙酸丁酯 wOc·-aa编 ○8 o-ak0 普鲁卡因（局部麻醉剂 2.氨解酰氯、酸酐和酯与氨进行反应生成酰胺。 0 R-2-CI H-NH:R-C-NH:HCI 0 R-C-0-R H-NI R-C-R-OH 酰胺 由以上水解、醇解和氨解反应可以看出，羧酸衍生物之间以及它们与羧酸之 间在一定的条件下都可以互相转化
R R R C C C Cl O C O R' R' = O O O O + H O R" R C O R" + HCl R' C O OH OH R' = = = = = O + H O R" R C O O R" + = + H O R" R C O O R" + = 酰氯和酸酐很容易与醇反应生成酯，这是制备酯的重要方法之一，尤其适用 于其他方法难以合成的酯。例如，酚酯和叔醇酯不能由羧酸与酚或叔醇直接反应 来制取，但可由酰氯或酸酐与酚或叔醇反应制取。 = = CH3 C Cl + HO CH3 C O O O + HCl = = C Cl O + HO C(CH3 )3 C OC(CH3 )3 + HCl O 吡啶 酯的醇解反应也叫酯交换反应，即酯分子中的烷氧基与醇分子中的烷氧基进 行交换，生成了新的酯和新的醇。酯交换反应是可逆的，在有机合成上应用较广。 通过酯交换反应，可用结构简单且廉价的酯制备结构复杂的酯。如： CH3COOC2H5 + C4H9OH CH3COOC4H9 + C2H5OH 乙酸乙酯 乙酸丁酯 H 或OH = = H2N C OC2H5 + HO CH2 CH2 N O O C2H5 C2H5 H2N + C2H5OH 普鲁卡因(局部麻醉剂) C O CH2 CH2 N C2H5 C2H5 2.氨解 酰氯、酸酐和酯与氨进行反应生成酰胺。 R R R C C C Cl O C O R' R' = O O O O + H R C O + HCl R' C O OH OH R' = = = = = NH2 NH2 酰胺 + H R C O + = NH2 NH2 + H R C O + = NH2 NH2 由以上水解、醇解和氨解反应可以看出，羧酸衍生物之间以及它们与羧酸之 间在一定的条件下都可以互相转化
羧酸衍生物的水解、醇解和氨解是水、醇和氨中的活泼氢原子被酰基取代的 反应。这种在化合物分子中引入酰基的反应称为酰化反应，所用试剂称为酰化剂。 酰氯和酸酐是常用的酰化剂。 羧酸衍生物酰化能力强弱顺序为：酰卤>酸酐>酯>酰胺。 酰化反应具有重要的生物学意义，常用于药物的合成。在药物分子中引入酰 基，可降低毒性，改变溶解性能，提高药效。例如：对羟基苯胺有解热止痛作用， 但毒性较大，将其与乙酸酐反应，可制得无毒的解热镇痛药对羟基乙酰苯胺（扑 热息痛)。 H +am8o8cu Cn-8-OoM OH OH 对羟基苯胺 对羟基乙酰苯胺（扑热息痛） 在有机合成中，为了保护反应物分子中的羟基、氨基等基团在反应中免遭破 坏，可先把它们酰化，待反应结束后，再水解恢复成原来的羟基和氨基。此外， 在人体代谢过程中的一些变化也是通过酰化反应来实现的。 (三)异羟肟酸铁盐反应 酸酐、酯和酰胺（氨原子上无取代基的）都能与羟胺作用生成异羟肟酸，生成 的异羟肟酸再与三氯化铁作用，即生成红色到紫色的异羟肟酸铁。 -OH-HOH RCOM OM-Om KOH g8+No阳一an+ 0 异羟肟酸 0 3R-C-NHOH+FeC,→(R-C-NHO为Fe+3HC 异羟肟酸铁 (红一紫色》 羧酸和酰卤只有与醇作用转化成酯后，才可进行该显色反应。所以这个反应 可用作羧酸及其衍生物的定性检验：
羧酸衍生物的水解、醇解和氨解是水、醇和氨中的活泼氢原子被酰基取代的 反应。这种在化合物分子中引入酰基的反应称为酰化反应，所用试剂称为酰化剂。 酰氯和酸酐是常用的酰化剂。 羧酸衍生物酰化能力强弱顺序为：酰卤 ＞ 酸酐 ＞ 酯 ＞ 酰胺。 酰化反应具有重要的生物学意义，常用于药物的合成。在药物分子中引入酰 基，可降低毒性，改变溶解性能，提高药效。例如：对羟基苯胺有解热止痛作用， 但毒性较大，将其与乙酸酐反应，可制得无毒的解热镇痛药对羟基乙酰苯胺（扑 热息痛）。 NH2 OH + CH3 C O C CH3 OH NH C CH3 = = = = + CH3 C OH O O O O 对羟基苯胺 对羟基乙酰苯胺(扑热息痛) 在有机合成中，为了保护反应物分子中的羟基、氨基等基团在反应中免遭破 坏，可先把它们酰化，待反应结束后，再水解恢复成原来的羟基和氨基。此外， 在人体代谢过程中的一些变化也是通过酰化反应来实现的。 (三) 异羟肟酸铁盐反应 酸酐、酯和酰胺(氮原子上无取代基的)都能与羟胺作用生成异羟肟酸，生成 的异羟肟酸再与三氯化铁作用，即生成红色到紫色的异羟肟酸铁。 R C O R' R C O C R' R C NH2 + H NH OH R C NHOH + R'COOH R'OH NH3 = = = = = = = O O O O O 3R C NHOH + FeCl3 O (R C NHO)3Fe + 3HCl O 异羟肟酸 异羟肟酸铁 (红～紫色) + H NH OH R C NHOH + = O + H NH OH R C NHOH + = O 羧酸和酰卤只有与醇作用转化成酯后，才可进行该显色反应。所以这个反应 可用作羧酸及其衍生物的定性检验