有機化學

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歐亞書局

有機化學

^{第七版}

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歐亞書局第 10 章羧酸及其衍生物：親核性醯基取代反應

第 10 章羧酸及其衍生物：

親核性醯基取代反應

10.1 羧酸及其衍生物的命名

10.2 羧酸及衍生物的發現與性質

10.3 羧酸的酸度

10.4 羧酸的合成

10.5 親核性醯基取代反應

10.6 羧酸及其反應

10.7 鹵醯及其反應

10.8 酸酐及其反應

10.9 酯類及其反應

10.10 醯胺及其反應

10.11 腈類及其反應

10.12 生物羧酸衍生物：硫酯與乙醯磷酸鹽

10.13 從羰基化合物製備高分子：聚醯胺與聚酯

特論 β-內酯抗生素

p.301

羧酸（carboxylic acids）及羧酸衍生物大量存在於實 驗室及生物體內。

雖然羧酸種類很多，但本章只針對幾種常用的酸類作 介紹，分別為鹵醯（acidhalides）、酸酐（acid anhydrides）、酯（esters）、醯胺（amides）與腈（

nitriles）；還有醯基磷酸根（acyl phosphates）與硫酯 類（thioesters）等在生化過程中十分重要的有機物也 都是酸的衍生物。

本章還會介紹羧酸及其衍生物的常見反應—親核性醯 基取代反應（nucleophilic acyl substitution reaction）。

歐亞書局第 10 章羧酸及其衍生物：親核性醯基取代反應 p.301

10.1 羧酸及其衍生物的命名

羧酸：RCO2H Carboxylic Acids: RCO2H 直線型的羧酸化合物命名，係將烷類（-ane）字尾的 - e 去除並加上 -oic acid。而－CO2H 基團則稱為羧基

（carboxyl group），在命名法則上，羧基上的碳一般 均當作第一個碳數（C1）。

p.302

如果－CO2H 接到一個環狀的結構上（－CO2H稱為羧 酸），中文名不變，但英文字尾加 -carboxylic acid。此 時，在環狀結構與－CO2H 相連接的碳是一號碳（C1），

而不是原先的環狀碳數的順序。

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鹵醯：RCOX Acid Halides:RCOX

鹵醯化合物主要由醯基與鹵素（-X）組成。命名法則 是將直線型羧酸的 -oic acid 字尾改成 –yl 結尾，或是環 狀酸的 -carboxylicacid 字尾改成 -carbonyl。

p.303

酸酐：RCO2COR’ Acid Anhydrides: RCO2COR’ 具對稱結構的酸酐是由兩個簡單羧酸或環狀雙元酸製 備得到，命名法則是將字尾的 -acid 改成 -anhydride。

不具對稱結構的酸酐是由兩個不同的羧酸製備得到，

命名法則是將兩個酸的主要名字留住，將字尾的 -acid 改成 -anhydride。

p.303

醯胺：RCONH2 Amides: RCONH2

醯胺化合物帶有醯基與一個未取代的胺基（－NH₂），

命名法則是將 -oic acid 或 -ic acid 字尾改成 –amide，

或將 -carboxylic acid改成 -carboxamide。

p.303

如果－NH2上的－H 原子被取代了，此種胺類在命名 時要先將取代基的名字寫在前，之後才是整個主要的 胺類名；還必須在取代基之前加上「氮-」（N-）以表 示該取代基是直接在氮原子上。

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酯：RCO₂R’ Esters: RCO2R’

酯類（R-C-O-R’）的命名法則是：先將接於－O－

上的烷基（R’－）寫下，再加上羧酸，之後將 -ic acid 的字尾改成 -ate。

p.304

腈：R－C≡N Nitriles: R－C≡N

含有－C≡N 的化合物稱為腈類。線型的腈類化合物命 名法則係將 -nitrile 加在烷類（-ane）後面，而－CN 基所接的碳類則定為一號碳（C1）。

p.304

更複雜的類化合物當作羧酸的衍生物來命名。將 -oic acid（或 -ic acid ）字尾改成 -onitrile，或將 -carboxylic acid 字尾改成 -carbonitrile。而接有－CN 的碳則視為 一號碳（C1），但不是－CN 本身的號碼。

目前全世界一年約生產 5 百萬噸的醋酸。約有 20% 工 業生產的醋酸是經由乙酸酐的氧化反應得到的。其他 的 80% 是由銠觸媒催化甲醇與一氧化碳反應得到。

p.306

10.2 羧酸及衍生物的發現與性質

多數的羧酸事實上是以雙聚物（dimers）的形式存在。

這類的強氫鍵使得羧酸的沸點高於烷及鹵烷類。相似 分子量之下，如乙酸的沸點是117.9°C，而酒精則是 78.3°C。

p.306

許多酯類有著令人愉快的味道，也代表了花朵及瓜果 類的芳香氣味。例如：鳳梨油中的丁酸甲基酯與香蕉 油中的乙酸異戊基酯。酯基鏈結存在於動物脂肪中以 及許多重要的生化分子中。

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化學工業上酯類的用途相當多元，例如：乙酸乙酯

（ethylacetate）是常用的溶劑；苯甲酸二烷基酯

（dialkyl phthalates）則是用來作為可塑劑使用，以妨 止塑膠產品變脆。

p.307

醯胺與羧酸及酯類一樣，富含於微生物活體中——蛋 白質（proteins）、核酸（nucleic acids）、藥品中均 含有醯胺官能基，原因是由於醯胺為羧酸衍生物中反 應性較低的，才得以存在於水溶液與微生物活體中。

p.307

羧酸的酸度比醇類大但比無機酸小。

例如：醋酸的 Ka是 1.75×10^－5（p Ka＝4.76）。事實 上， Ka值接近 10^－5的有機酸在 0.1 M 濃度水溶液下，

約只有 1% 的酸進行解離。有機酸與鹼（如：NaOH）

反應形成水溶性的金屬羧酸鹽（carboxylates），如 RCO2^－Na^＋。

p.307

10.3 羧酸的酸度

有機酸的酸度遠小於無機酸，但都大於醇類與酚類化 合物的酸度。例如：乙醇的 Ka約為 10^－¹⁶，小於醋酸 的 10¹¹。

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歐亞書局第 10 章羧酸及其衍生物：親核性醯基取代反應 p.309 圖 10.1 氧烷基離子因電荷定域化在氧原子上，故安定性較低，

而羧酸根離子因存在兩種共振結構，因此較安定。

練習10.1 預測酸強度

你認為苯甲酸（benzoic acid）與對-硝基苯甲酸（p – nitrobenzoic acid）相比，何者酸性較強？

解答 羧酸根陰離子的安定性愈高，酸性愈大。我們已知硝基 是拉電子基團（5.7 節），具有穩定負電荷的效果，因此對- 硝基苯甲酸應比苯甲酸來得安定，且酸度也較大。

p.309

10.4 羧酸的合成

製備羧酸的方法：

◎取代的烷基苯可用 KMnO4氧化成取代的苯甲酸（5.8 節）。

◎一級醛及一級醇可以氧化成羧酸（8.4 及 9.4 節）。

p.310

◎腈類化合物可在熱的酸或鹼水溶液中進行水解（hydrolysis）

轉換成羧酸。

因為腈類通常係由鹵烷與（R─Br）與氰離子（CN^－）經由 SN2 親核性取代反應生成的，所以可以經由二步合成步驟將 鹵烷轉換成羧酸：RBr → RC≡N → RCO2H。

由於行 SN2 親核性取代反應，所以一級鹵烷的反應速率比二 級鹵烷快，雖然常用二級鹵烷以製備羧酸（7.5 節）。

p.310

下面反應式為一種從腈類轉換成羧酸化合物的例子。

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10.5 親核性醯基取代反應

極性的 C＝O 鍵可以進行親核劑的加成反應，這也是醛酮 類與羧酸衍生物的共通反應性，只是反應產物不同。

如圖 10.2 所示，醛／酮化合物接受親核試劑（Nu^－）後形 成氧烷基離子中間產物，然後行質子化形成醇類；然而羧 酸化合物接受 Nu^－ 攻擊後形成氧烷基醇離子，之後電子 推回形成 C＝O，同時造成－OH 基離去，以生成一個新 的羧基化合物，稱為親核性醯基取代反應（nucleophilic acyl substitution reaction）。

p.311

圖 10.2 親核性加成與親核性醯基取代反應的反應機構。兩個反應均由

極性的C

＝

O 鍵加成開始，形成氧烷基離子。醛酮來的氧烷基離子中間產 物質子化後生成醇類；而羧酸來的中間產物放出離去基以生成羧基化合物。

p.311

醛／酮類與羧酸衍生物和親核試劑的反應性差別來自 於其化學結構序列上的不同：羧酸衍生物具有一個醯 基接在－Y 上，－Y 基團在離去後形成安定之陰離子，

所以當親核試劑一加成到羧酸衍生物上時，－Y 基團 會立即離去並形成新的含羰基化合物（carbonyl compound）。但是醛酮類化合物無此離去基，因此無 法進行取代反應。

一般而言，速率決定步驟（rate-limiting step）會是加 成步驟。所以羰基活性越高將有利於親核試劑的取代 反應過程。

通常愈是缺乏電子的 C＝O 上的碳，愈容易與親核試 劑反應，故鹵醯是最高反應性的化合物，因為具高陰 電性的鹵素傾向吸引羰基上的電子雲；而是醯胺的反 應性最低。雖然差別不大，但靜電力也會造成羧酸衍 生物的反應性不同，硫酯類是一個值得關注的例子，

硫酯類常見於生物分子中，其反應性恰恰介於酯與酸 酐之間。下列的電子能量圖顯示不同 C＝O 碳上的區 別。

p.312

圖 10.3 羧酸衍生物間的相互轉換。高反應性的化合物可轉換成 低反應性的化合物，但低反應性的無法轉換回高反應性化合物。

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羧酸及其衍生物的化學反應：

●水解反應（Hydrolysis）：與水反應生成羧酸。

●醇解反應（Alcoholysis）：與醇類反應生成酯類。

●胺解反應（Aminolysis）：與氨水或胺反應生成醯胺。

●還原反應（Reduction）：與氫化物（hydride）還原劑 反應生成醇類。

●格林納反應（Grignard reaction）：與有機鎂試劑反 應生成醇類。

p.313

歐亞書局第 10 章羧酸及其衍生物：親核性醯基取代反應 p.313 圖 10.3 常見的羧酸衍生物反應。

練習題 10.2 預測親核性醯基取代反應的產物

預測以下以氯化苯甲醯與 2-丙醇的親核性醯基取代反應的 產物：

方法 親核性醯基取代反應涉及親核試劑對於羧酸化合物 上離去基的取代能力，先找出這兩種基團然後互相取 代，可得產物為異丙基苯甲酸酯。

練習題 10.2 (續)

解答

p.314

10.6 羧酸及其反應

羧酸轉換成鹵醯（RCO₂H → RCOCl）

Conversion of Acids into Acid Chlorides （RCO2H → RCOCl）

羧酸可用氯化亞磺醯基（thionyl chloride；SOCl₂）處 理成氯醯，其淨效應是將羧酸上的－OH 取代成－Cl。

例如：

p.315

羧酸轉換成酯（RCO₂H→ RCO2R’）

Conversion of Acids into Esters （RCO2H→ RCO2R’） 最常用的羧酸反應大概是與醇作用形成酯的酯化反應，

其淨效應是將羧酸上的－OH 取代成－OR。它又稱為費 雪酯化反應（Fischer esterification reaction），最簡單 的方法是將羧酸在醇溶液中予以加熱，並加入一些酸當 作催化劑。

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反應機構

歐亞書局第 10 章羧酸及其衍生物：親核性醯基取代反應 p.281 圖 9.2 費雪酯化反應的機構，羧酸與醇反應生成酯類。這是酸催

化的親核性醯基取代反應。

羧酸轉換成醯胺（RCO2H→ RCONH2）

Conversion of Acids into Amides（RCO₂H→ RCONH₂） 羧酸上的－OH 基若被－NH2，－NHR 或－NR2取代 掉，則稱為醯胺。我們無法直接將胺和羧酸反應生成 醯胺，因為胺是鹼性而羧酸是酸性；兩者的作用只會 讓羧酸形成羧酸鹽，因此須將－OH 基活化成為更好的 離去基。實務上，醯胺係以碳化二環己亞胺（DCC）

將羧酸活化，再合成胺。

羧酸還原成醇（RCO2H→RCH2OH）

Conversion of Acids into Alcohols（RCO₂H→RCH₂OH）

我們在 8.3 節中看到羧酸可用鋰氫化鋁（LiAlH4）得到 一級醇，其淨效應是將羧酸上的－OH 基取代成－H，

所得到的醛也可進一步轉變成醇。例如：

p.316

練習題 10.3 由酸合成酯

你要如何以費雪酯化反應製備下列酯類？

方法酯類的結構可區分成兩部分，醯基部分來自羧酸，

－OR 部分來自醇類。本題的目標物是鄰-溴苯甲酸丙 酯（propyl o-bromobenzoate），所以可由苯甲酸與

1-丙醇（propan-1-ol）來合成。

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練習題 10.3 (續)

解答

p.317

10.7 利用格林納試劑製備醇類

氯醯可用氯化亞磺醯基（thionyl chloride；SOCl₂）與羧 酸反應而得，反應式如下：

鹵醯是羧酸衍生物中最有反應性的，可以轉變成其他有 機物。鹵素可被 2OH 取代形成酸，可被－OR 取代形成 酯類，或被－NH2取代形成醯胺（如圖 10.6）。其他類 鹵醯也是如此。

p.317

圖 10.6 氯醯的親核性醯基取代反應。

將氯醯轉換成羧酸（RCOCl→RCO2H）

Conversion of Acid Chlorides into Acids （RCOCl→RCO₂H）

氯醯和水反應可得到羧酸，將－Cl 取代成－OH。這個 水解反應是典型的親核性醯基取代過程，反應是由親核 試劑「水」攻擊氯醯的羰基，所形成的四面體中間產物 進行 HCl 脫去而生成羧酸產物。

p.318

將氯醯轉換成酯類（RCOCl→RCO₂R’）

Conversion of Acid Chlorides into Esters （RCOCl→RCO₂R’） 氯醯與醇反應可得到酯，若與水作用則得到羧酸。

因為 HCl 是副產物，可被 這類的胺鹼給帶走（見 12.6節）。若 HCl 未被消化掉則可能形成其他副反應。

p.318

將氯醯（酸性氯化物）轉換成醯胺（RCOCl→RCONH₂） Conversion of Acid Chlorides into Amides

(RCOCl→ RCONH2)

氯醯可以很快地與氨反應，形成醯胺。－Cl 會被取代成－ NR2或－NH2及－NHR。如下列例子，特別注意有與反應 物莫耳數相同等量的 HCl 會形成。

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練習題10.4 由氯醯（酸性氯化物）合成酯類

你如何運用氯醯與醇的反應，以製備苯甲酸乙酯？

方法 如同目標物之名字，苯甲酸乙酯可以由乙醇及苯甲 酸的氯醯來製備。

解答

p.319

練習題10.5 由氯醯（酸性氯化物）合成醯胺

寫下你如何使用氯醯與胺類以製備氮-甲基丙醯胺

（N-methylpropanamide）？

方法目標物的名稱已經暗示了該使用的試劑，即甲基胺

（methylamine）與氯丙醯（propanoyl chloride）。

解答

p.319

10.8 酸酐及其反應

所謂對稱酸酐（symmetrical acid anhydrides）是指酸 酐的通式中R─C─O─C─R’，R─基團與 R’─基團完全 一樣；反之則為非對稱酸酐（asymmetrical acid anhydrides）。

酸酐的化學特性十分接近於氯醯，因此酸酐和水反應可 得羧酸；和醇反應可得酯類；和胺反應可得醯胺（圖 10.7）。

醋酸酐也能用鋁氫化鋰（LiAlH₄）還原以製備一級醇類

，或與格林納試劑反應生成三級醇。但這兩個反應較少 工業上應用，一般來說，生產醇類會由酯類來較方便。

p.320

歐亞書局第 10 章羧酸及其衍生物：親核性醯基取代反應 p.320 圖 10.7 酸酐的反應。

醋酸酐常用來製作醋酸酯及乙醯胺，特別是帶有複雜結 構的醇類。

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練習題 10.6 預測親核性醯基取代反應的產物

下列反應的主要產物是什麼？

方法 記住這是親核性醯基取代反應，所以酸酐與醇反應 會形成酯類。環己醇與醋酸酐會反應生成醋酸環己 酯，其機構是經由醯基的親核性，以醇類上的－OR 基團取代醋酸酐上的－OCOCH3基團。

p.321

練習題 10.6 (續)

解答

10.9 酯類及其反應

酯類通常可由羧酸或氯醯化合物來製備。羧酸與醇可經 費雪酯化反應得到酯（10.6 節），而氯醯與醇類可於啶 存在下生成酯類產物（10.7 節）。

p.321

圖 10.8 酯類的反應。

p.322

將酯類轉換成羧酸（RCO2R’→RCO2H）

Conversion of Esters into Acids （RCO2R’→RCO2H）

酯類化合物可被鹼性水溶液或酸性水溶液水解成羧酸及 醇。

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酯類在鹼性溶液中的水解反應稱為皂化作用

（saponification），拉丁文中「sapo」的意思就是肥 皂（soap）。

鹼液中的 OH^－離子與酯反應是典型的親核性醯基取代 反應，將（OR^－）取代成 OH^－而得到一個羧酸根離 子。如下所示：

p.322

將酯類還原成醇類（RCO2R’→ RCH2OH）

Conversion of Esters into Alcohols by Reduction

（RCO2R’→ RCH2OH）

酯類化合物若以 LiAlH4（鋰氫化鋁）處理，則可還原 成一級醇（8.3 節）。該反應係由氫陰離子（hydride ion, H^－）加成到酯類的羰基上，接著氧烷陰離子脫去 形成醛反應中間產物。如果此時的還原劑量（如：鋰 氫化鋁）還夠繼續還原反應的話，醛類會被還原成一 級醇。

p.323

以格林納試劑將酯類還原成醇（RCO2R’→ R3COH）

Conversion of Esters into Alcohols by Grignard Reaction

（RCO2R’→ R3COH）

格林納試劑與酯類作用可得三級醇。例如圖 10.9 所示，

苯甲酸甲酯與兩個當量的 CH₃MgBr 作用，可得 2-苯 基-2-丙醇，格林納試劑行加成反應形成酮的中間產物，

並可再次的加成酮還原成醇。

歐亞書局第 10 章羧酸及其衍生物：親核性醯基取代反應 p.323 圖 10.9 格林納試劑與酯作用形成三級醇的反應機構，其中會

形成酮的中間產物。

練習題10.7 由酯合成醇類

你要如何運用格林納試劑與酯類的反應，用以製備 1,1-二 苯基-1-丙醇（1,1-diphenylpropan-1-ol）？

方法 目標物與酯類及格林納試劑反應物之間的關係是，

帶 OH 的碳上有兩個一樣的烷基團是來自於格林納 試劑，另外的基團則來自原先的酯類，其產物應是 三級醇。

解答

p.323

10.10 醯胺及其反應

醯胺的反應性低於氯醯、酸酐與酯類。我們也看到醯 胺的鍵結足夠安定地形成蛋白質的基本單元。

常見的醯胺反應為水解形成羧酸和與 LiAlH4 的還原反 應。但還原產物為胺類，而不是醇類（圖 10.10）。

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歐亞書局第 10 章羧酸及其衍生物：親核性醯基取代反應 p.324 圖 10.10 醯胺的反應。

將醯胺轉換成羧酸（RCONH2→ RCO2H）

Conversion of Amides into Acids（RCONH2→ RCO2H）

醯胺可以在酸性或者是鹼性水溶液中進行水解反應，

雖然反應速率緩慢且需要加熱才會進行，但此反應卻 是典型的－OH 與－NH2基團的親核性醯基取代反應。

在生化反應上，這個反應是蛋白質水解成胺基酸的主 要途逕。

p.325

將醯胺還原成胺（RCONH2→ RCH2NH2） Conversion of Amides into Amines by Reduction

（RCONH₂→ RCH2NH2）

一如其他羧酸衍生物，醯胺亦可被 LiAlH4還原，所生 成的產物傾向於形成的胺類化合物，而非醇類產物。

醯胺在還原劑的作用下，將羰基轉換成甲烯基

（methylenegroup）（C＝O → CH2）。這種反應只在 醯胺中才有，其他的羧酸衍生物（如鹵醯）並不會發 生。

練習10.8 由醯胺製備胺

如何應用醯胺的 LiAlH4 還原反應，去製備氮-乙基苯胺

（N-ethylaniline）？

方法 醯胺的還原，可得胺類產物。在找出目標物氮-乙基 苯胺的起始物時，需特別注意到接在氮原子上的甲 烯基，並且將甲烯基換成羰基，所以本題中的起始 反應物就是氮-苯基乙醯胺（N-phenylacetamide）。

p.325

練習10.8 (續)

解答

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10.11 腈類及其反應

腈類（R－C≡N）屬於羧酸衍生物之一，兩者皆是有碳 原子與陰電性原子產生多重鍵結的情形。

腈基細胞周期素被發現具有抗菌及抗腫瘤的功用。另一 種由木薯中分離出的含腈基、醣基的化合物為洛塔泉林

（Lotaustralin），結構中含有特殊的醣－O－C－CN 鍵結，可作為天然殺蟲劑使用。

p.326

合成腈最簡單的方式為氰根離子（cyanide ion）與鹵烷 的 SN2親核性取代反應（7.5 節）。

腈類的反應 Reactions of Nitriles

如同羰基，基也是強極性的基團，故其基團上的電子 雲分布是高度被極化的（polarized）。因此，腈上的 碳原子具有接受親核試劑攻擊的親電性質，與親核劑 結合後會形成具 sp²混成軌域之亞醯胺陰離子這樣的中 間產物。亞醯胺中間產物再進一步轉變成最終產物。

p.327

圖 10.11 腈類的反應。

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將腈類轉換成羧酸（RCN → RCO₂H）

Conversion of Nitriles into Carboxylic Acids

（RCN → RCO2H）

腈類可在酸性或鹼性溶液中水解成羧酸及氨（或胺）。

如：苯甲腈水解成苯甲酸。

p.327

將腈類還原成胺（RCN →RCH2NH2） Conversion of Nitriles into Amines by Reduction

（RCN →RCH2NH2）

以 LiAlH4還原腈類可得到一級胺（RNH2），正如還原 酯類可得一級醇（ROH）一樣。例如：

p.328

以格林納試劑將腈類還原成酮類

Conversion of Nitriles into Ketones by Reaction with Grignard Reagents

格林納試劑（RMgX）加入腈類中會生成亞胺（imine）

離子，能更進一步水解成酮類。例如：苯甲腈與溴化 乙基鎂反應形成苯基丙酮。

練習題10.9 由腈化合物製備酮類

如何以格林納試劑及腈類製備出 2-甲基-3-戊酮

（2-methylpentan-3-one）？

方法 看看目標物 2-甲基-3-戊酮中的 C＝O 基是從腈的 C≡N 來的，其他的烷基團則來自格林納試劑或腈原來的烷 基結構。因此，有兩個組合可供選擇。

解答

p.328

10.12 生物羧酸衍生物：硫酯與乙醯磷酸鹽

在活的生物體中進行親核性乙醯基取代反應是物質通常 是硫酯（RCOSR’）與乙醯磷酸鹽（RCO₂PO32－或 RCO2PO3R’^－），這兩類物質均是酸性氯化物與酯類化 合物的反應中間產物，他們可以安定於生物體內，同時 又具有足夠的乙醯基取代反應性。

乙醯基共酶 A（acetyl CoA）是自然界很常見的硫酯，它 的磷鍵結酸酐（phosphoric anhydride, O＝P－O－P＝O）

恰位於磷酸戊烯基咖啡鹼（phosphopantetheine）與腺苷 3’,5’-二磷酸鹽（adenosine3’,5’-bisphosphate）中間。如 圖 10.12 所示，共酶 A 與乙醯磷酸鹽的反應產物為乙醯 基共酶 A。

p.329

圖 10.12 利用共酶 A 與乙醯磷酸鹽間的親核性乙醯基取代反應 形成含有硫結構的乙醯基共酶 A。

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一旦乙醯基共酶 A 形成，就能進行幾種親核性乙醯基取 代反應，如氮-乙醯基葡萄醣胺（N-acetylglucosamine）

就可由葡萄醣胺與乙醯基共酶 A 經胺解反應得到。

p.330

合成高分子可分為兩大類：一是鏈鎖聚合高分子（

chaingrowthpolymers），另一是逐步聚合高分子（step- growthpolymers）。

聚乙烯及其他烯類高分子均稱為鏈鎖聚合高分子（4.7節

），因為它們全由鏈鎖反應（chain-reaction）而得。含 自由基的起始劑先加成到烯類單體，形成帶自由基的中 間產物，而這個中間產物再加成到第二個單體上，並連 續不斷地反應下去，直到多數單體反應完為止。

至於逐步聚合高分子則由兩個帶雙官能基的分子進行縮 合反應，每一聚合步驟會在兩個單體間形成一個新鍵結

，該反應常常是經由如羧酸衍生物的親核醯基取代反應

。如表 10.3 所列。

p.330

10.13 從羰基化合物製備高分子：聚醯胺與聚酯

聚醯胺 Polyamides

逐步聚合高分子中最廣為人知的莫過於聚醯胺

（polyamides），也就是俗稱的耐隆（nylons）。例如：

耐隆 66 是以己二胺與六甲烯基己二酸在反應溫度為 280°C 下製備得到的。

耐隆「66」指的是雙元酸中間所夾的碳數（第一個 6）

與雙元胺中間所夾的碳數（第二個 6）。

p.331

聚酯 Polyesters

一如聚醯胺是由二元胺與二元酸製備而得，聚酯

（polyester）由二元酸與二元醇反應而得，最常見的 如二甲基苯二甲酸酯與乙二醇行親核性醯基取代反應 所得的達克倫（dacron），可用來製成衣服、橡膠繩；

而另一種稱為梅拉（mylar）的聚酯可製成薄膜及錄音 帶，它的拉伸強度接近於鋼材。

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生物可分解高分子 Biodegradable Polymers 因為高分子（塑膠）被丟棄的比例大於回收的，有許

多研究已經在開發所謂的生物可分解高分子。這種塑 膠能在掩埋場中的土壤裡藉由微生物的作用而迅速崩 解。

常見的有聚乙醇酸〔poly（glycolic acid；PGA）〕、

聚乳酸〔poly（lactic acid；PLA）〕、聚氫氧基丁酸 酯（polyhydroxybutyrate；PHB），所有的生物可分 解高分子都屬聚酯並且會因水解而破壞酯基鍵結。例 如：整塊的聚乙醇酸能在 90 天後水解，並且被土壤吸 收。

p.291

練習題10.10 預測高分子的結構

試著畫出 Qiana 的結構，它是由己二酸與 1,4-環己烷二胺 在高溫所合成出來的。

方法 雙元酸與雙元胺的反應可形成聚醯胺。

解答

p.332

特論

特論 β -內酯抗生素

最早由弗萊明教授所發現的是一種現在我們叫它為

「盤尼西林 G」的成分，屬於β-內酯抗生素的一種，

具有四環內酯結構。

p.333

特論

特論 β -內酯抗生素(續)

最近有關盤尼西林的研究在於頭孢菌素

（cephalosporins）上，它也是屬於β-內酯抗生素的一 種，具有六環不飽和結構。頭孢氨苄（cephalexin）是 市售商標名為「Keflex」，是比盤尼西林抗菌力更高的 成分。

有機化學

有機化學

第 10 章 羧酸及其衍生物：

親核性醯基取代反應

10.1 羧酸及其衍生物的命名

10.2 羧酸及衍生物的發現與性質

10.3 羧酸的酸度

練習10.1 預測酸強度

10.4 羧酸的合成

10.5 親核性醯基取代反應

＝

練習題 10.2 預測親核性醯基取代反應的產物

練習題 10.2 (續)

10.6 羧酸及其反應

反 應 機 構

練習題 10.3 由酸合成酯

練習題 10.3 (續)

10.7 利用格林納試劑製備醇類

練習題10.4 由氯醯（酸性氯化物）合成酯類

練習題10.5 由氯醯（酸性氯化物）合成醯胺

10.8 酸酐及其反應

練習題 10.6 預測親核性醯基取代反應的產物

練習題 10.6 (續)

10.9 酯類及其反應

練習題10.7 由酯合成醇類

10.10 醯胺及其反應

練習10.8 由醯胺製備胺

練習10.8 (續)

10.11 腈類及其反應

練習題10.9 由腈化合物製備酮類

10.12 生物羧酸衍生物：硫酯與乙醯 磷酸鹽

10.13 從羰基化合物製備高分子：聚醯胺 與聚酯

練習題10.10 預測高分子的結構

特論

特論 β -內酯抗生素

特論

特論 β -內酯抗生素(續)

第 10 章羧酸及其衍生物：

反應機構

10.12 生物羧酸衍生物：硫酯與乙醯磷酸鹽

10.13 從羰基化合物製備高分子：聚醯胺與聚酯