羧酸衍生物的化学反应
羧酸衍生物（除腈外）结构中都含有酰基官能团，因而表现出相似的化学性质，其反应机理也大致相同，只是在反应活性上有所差异。
酰基与羰基的区别
酰基：X、O或N的未共用电子对与酰基的π键形成p-π共轭，使得C-Y键的键长较典型键长有所缩短。酰基碳原子带有电正性，但是的吸电子能力不如羰基碳原子。
能发生如下反应：
接受亲核试剂（如：水、醇、胺、格氏试剂等）的进攻，发生亲核取代（先加成，后消除）。
酰基的吸电子效应导致羧酸衍生物的α-H显示一定的酸性，在碱性条件下可形成碳负离子，发生与碳负离子有关的反应。
羧酸衍生物还可以发生还原反应。
羰基：羰基碳原子与氧原子的p轨道侧面重叠形成π键，由于氧原子电负性较大，故羰基中的π键是极化的，表现为羰基碳原子带正电荷。
正电荷的碳原子易被亲核试剂进攻发生亲核加成。
由于羰基的吸电子效应，导致醛酮α-H具有一定活性。
羰基化合物易发生氧化还原反应。
这三类反应中，羧酸衍生物的亲核取代（水解、醇解、氨解）反应具有一定的共性；羧酸衍生物的还原反应与羧酸类似。涉及碳负离子的反应将在下一章详细讨论。
羧酸衍生物的水解
所有的羧酸衍生物均可发生水解反应而生成羧酸，反应通式如下：
酰卤、酸酐：易水解，一般没用处；
酯：酸或碱催化并加热。酸催化反应可逆；碱催化不可逆，碱通常需要过量；
酰胺：酸或碱催化，加热回流。均不可逆；
腈：酸或碱催化，加热回流。均不可逆；
反应活性：酰氯>酸酐>酯>酰胺（腈）。
例如：下面的例子中N-(4-甲氧基-2-硝基苯基)乙酰胺在氢氧化钾水溶液中回流，酰胺键发生断裂，生成相应的胺和羧酸盐。
酯水解的反应机理
酯在酸催化下水解反应是可逆的；在碱催化下反应是不可逆的，因为水解生成的羧酸与碱作用生成羧酸负离子，羧酸负离子的羰基正电性下降，不能接受醇的亲核进攻，你反应不再发生，故酯在见过两的条件下可彻底水解。
酯碱性条件下的水解
氢氧根的亲核性较强，首先进攻酰基碳，发生亲核加成，生成四面体中间体，随后发生消除，失去烷氧基负离子，生成羧酸。因为反应条件为碱性，生成的羧酸与碱发生酸碱中和，最终生成羧酸盐，因此反应是不可逆的。酯碱性条件下的水解反应为亲核取代，经历加成-消除过程。一般适用甲醇、伯醇、仲醇的酯。 那么，酯在碱性条件下的水解，断键的位置在酰氧键还是烷氧键呢? 下面的同位素实验证明，酯的水解是酰氧断裂： .. image:: ../../images/C12-KeyPoints/ReactionOfcarboxylicacidderivatives07.png
影响碱水解反应速率的因素
由上面使的反应机理可知，反应经历四面体中间体，因此中间体越稳定，反应速率越快；反应的第一步为亲核加成，如果亲核试剂和酰基旁边的空间位阻较大，反应速率会降低。
上面的例子中，随着R基团的增大，反应速率逐渐降低。
上面的例子中，随着R基团上吸电子基团的增多，反应速率加快。 例如：请比较下列酯在碱性条件下水解的速度：
酯水解反应速率的快慢与酰基的空间位阻和电性有关，此题目中X基团分别为溴、甲氧基、硝基和氢，并连在苯环的对位，溴与苯环相连为弱吸电子基团，甲氧基主要体现给电子效应，硝基则为强吸电子基团，根据电性因素，基团的吸电子效应越强，酰基的电正性越强，越容易接受亲核试剂的进攻，所以，本题不同化合物水解速率的大小为-硝基>-Br>H>-OCH3。
酯酸性条件下的水解
酯水解也可在酸性条件下进行。羧酸的伯、仲醇酯水解时也是以酰氧键断裂的方式进行的。
首先是酯分子中的羰基氧原子质子化，使羰基碳原子的正电性增加，有利于弱亲核试剂水对其进攻而生成四面体正离子中间体，然后质子转移到烷氧基氧原子上，再消除弱碱性的醇分子而生成羧酸。酸催化下酯水解的反应速率也与中间体的稳定性有关，电性效应对水解速率的影响不如在碱催化水解中打，而空间位阻对反应速率的影响较大。 叔醇酯在酸催化下水解时，由于空间位阻较大，且易生成相对稳定的碳正离子，所以水解反应按照烷氧基断裂的方式进行。
例如：请写出下列反应的主要产物：
题目中的酯为乙酸叔丁酯，同位素标记在烷氧基上，基于以上分析，叔醇酯水解断裂的位置在烷氧键，因此产物为：
羧酸衍生物的醇解
羧酸衍生物醇解生成酯，此反应是合成酯类化合物的重要方法。
酰卤的醇解
酰卤很容易与醇或酚反应生成酯，通常用来制备难以直接通过酯化反应得到的酯。对于活性较弱的酰卤或叔醇和酚，需要在碱性条件下进行，碱可促进该反应。
2,2-二甲基丙酸的空间位阻较大，苯酚也不能直接与羧酸成酯，所以，原料先于氯化亚砜反应生成酰氯，以此来活化反应底物，随后与苯酚反应，可以80%的收率得到目标产物。
酸酐的醇解
酸酐的醇解较酰卤温和，反应可用少量酸或碱催化，也是制备酯的常用方法。例如：解热镇痛药阿司匹林就是以水杨酸为原料，在硫酸催化下与乙酸酐作用制得的。
酯的醇解
在酸或碱催化下，酯与醇反应，酯分子中的烷基被醇分子中的烷氧基置换，称为酯的醇解。反应通式如下：
这是一个酯转变为另一个酯的过程，又称为酯交换反应。酯交换反应常用来制备难以合成的酯（如：酚酯或烯醇酯）或从沸点低的酯合成沸点高的酯。
在上面的例子中，环己酮在酸性条件下发生烯醇化，变成环己烯醇，然后发生酯的醇解，生成最终的目标产物。
例如：请写出下列反应的主要产物：
该反应涉及酯在碱性条件下的醇解。具体反应机理如下：
首先甲氧基负离子进攻酰基，发生亲核加成反应，生成四面体中间体，随后发生消除，生成酚氧负离子；酚氧负离子作为亲核试剂进攻与溴相连的中心碳原子，发生分子内亲核取代，最终生成目标产物。
羧酸衍生物的氨解
羧酸衍生物与氨或胺作用生成酰胺，这是制备酰胺的常用方法。由于氨/胺的亲核性比水、醇强，所以羧酸衍生物的氨解反应比水解、醇解更加容易。
酰卤的氨解
酰卤与氨/胺可迅速形成酰胺，反应通常在碱性条件下进行。
分子量较小的酰卤，氨解反应剧烈，大量放热，生成HX与NH3作用也放热，通常需要冷却和稀释；反应中加热有机或无机碱，以吸收生成的酸。
酸酐的氨解
酸酐的反应活性比酰卤稍弱，反应较温和。因此，酸酐氨解的反应速率比酰卤慢。
环状酸酐与氨/胺反应，则开环生成酰胺酸的铵盐，酸化后生成酰胺酸，那为什么不生成双酰胺呢？
酸酐先发生氨解，生成单酰胺和羧酸，因氨过量，羧酸与氨生成铵盐，如果要进一步生成酰胺，则需要加热，脱去一分子水而形成酰胺。
酯的氨解
酯与氨/胺基氨的衍生物（如：肼、羟胺）发生氨解生成酰胺或酰胺衍生物。由于氨/胺的亲核性比醇强，所以酯的氨解不需要加催化剂。例如：
例：请完成下列反应
第一题考察的知识点为酸酐的氨解，这里吗啉中氮原子的亲核性大于氧原子，所以反应发生的是氨解；第二题其中一个底物是酰氯，另一个底物中有多个氨基，考察氨基的亲核性强弱，五元杂环中有两个氮原子，一个是吡啶型氮原子，一个是吡咯型氮原子(见杂环化合物)，还有一个氨基，这里氨基的亲核性较强，因此，此位置的氨基发生亲核取代，生成酰胺，具体参看如下答案。
羧酸衍生物的与有机金属化合物的反应
与格氏试剂的反应
各类羧酸衍生物均能与格氏试剂反应，首先进行加成-消除反应生成酮，酮进一步与格氏试剂反应生成叔醇。
合成中较为常见的为酯与格氏试剂的反应，以制备α-碳原子上至少连有两个相同烃基的叔醇；若用甲酸酯与格氏试剂反应，则生成对称的仲醇；内酯也能发生类似的反应，产物为二元醇。
例如：
这种内酯是如何与格氏试剂反应的呢？格氏试剂本质上提供烷基负离子，它是很强的亲核试剂。因此，首先乙基负离子进攻酯羰基，发生亲核加成，随后消除烷氧基负离子，得到中间体1，中间体1中有羰基，羰基的亲核加成反应活性大于酯羰基，随后酮羰基进一步与乙基负离子发生亲核加成反应，最后经过水解而得到目标产物，请参看下列的反应机理：
总体而言，此部分内容的知识点相似度较高，均发生的是亲核取代反应（先加成-后消除），经历的中间体为四面体中间体，亲核取代的反应速率受到空间位阻和电性效应的影响。羧酸衍生物发生亲核取代反应一般活性顺序为：酰卤>酸酐>酯>酰胺(腈)。