第十三章 碳负离子的反应

CH3COOC2H5
应用
乙酰乙酸乙酯 碳负离子 与R-X、R-COX、 X-CH2COR、X-(CH2)n-COOR等试剂进行SN2反应 再进 行酮式或酸式分解 制取甲基酮、二酮、一元羧酸和二 元羧酸等化合物。 O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 O O + CH3-C-CH-C-OC2H5 Na O O - + C2H5ONa CH3-C-C-C-OC2H5 Na R
交叉缩合 C2H5ONa 自身缩合
= = =
O O H-C-CH2-C-OC2H5 （主） 79% O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 （次）
= = =
= = =
= = =
= = =
= = =
狄克曼（Dieckmann)缩合（也叫酯分子内缩合） 含6个或7个碳的二元酸酯，在碱性催化剂作用下环 化生成五元或六元环为主的-酮酯称为狄克曼反应。
R/-X
= = =
= = =
= = =
酮式分解
O R/ CH3-C-CH-R
O R-CH-C-OH R/
酸式分解
= = =
= =
= = =
O O C2H5ONa CH3-C-CH2-C-OC2H5
CHO 丙二酸 COOH OCH3 吡啶/哌啶 OCH3 OCH3 OCH3 91% OCH3 OCH3 曲尼司特 CH = CHCOOH CH = CHCONH
3-(3,4-二甲氧苯基)丙烯酸
3、达参反应（Darzen)
定义:在強碱(醇钠、氨基钠）作用下,醛、酮与α-卤代酸酯 反应，生成α，β-环氧酸酯的反应称为达参反应。 通式：
OH / H2O
-
H
O
-
H
OH
芳环上有吸电子取代基，可使反应容易进行，反之则难以反应。
2、克脑文格尔反应（Knoevenagel)
定义：在弱碱性催化剂作用下,醛或酮与具有活 泼亚甲基的化合物的缩合反应,称为克脑文格尔 反应.
常用的碱性催化剂有吡啶、哌啶、胺等。 反应通式为：
R R
/
C O + CH2
不对称的二元羧酸酯进行缩合，主要是位阻少的-H被去掉。 CH3 O CH2CH-C-OC2H5 CH2 CH2CH2C-OC2H5 O
位阻少 （酸性大）
CH3
C2H5ONa -C2H5OH
O
=
= = =
CH — C CH-COOC2H5 CH2 CH2—CH2 O
= = =
COOC2H5
C2H5ONa
NaO H
O + R-CH 2=N O
钠盐
Na
+
同一碳原子上连有两个吸电子基团时，其酸性明显增加。
共轭作用
O-
O
C H3-C =C H-C O 2H5 C
O
O
O
C H3-C -C H-C O CH5 2 2
C H3-C -C H-C O 2H5 C 稳定
-
O + H
+
共轭作用
O
O
-
C H3-C -C H=C O 2H5 C
物理的方法和化学的方法都证明乙酰乙酸乙酯 是一个酮式异构体和烯醇式异构体组成的混合物。
O O α β CH3-C-CH2-C-OC2H5 酮式异构体 92.5%
O OH CH3-C=CH-C-OC2H5 烯醇式异构体 7.5%
= = = =
= = = =
= = = =
第二节 缩合反应
缩合反应:两个戓多个有机化合物分子通过反应形成 一个新的较大分子的反应称为缩合反应。 反应过程中，形成新的碳碳键的同时，往 往有简单的小分子（如水、醇等）形成。
O CH2CH2C-OC2H5 CH2CH2C-OC2H5 O
己二酸二乙酯 ① OH ② H+
-
C2H5ONa -C2H5OH
CH2 — C

O

=
O CH2CH2C-OC2H5 CH2 CH2CH2C-OC2H5 庚二酸二乙酯 O
=
① OH ② H+
= = = = = =
CH2—CH2 O CH2
= = = = =
CH-COOC2H5
CH2 — C
CH2—CH2
C2H5ONa -C2H5OH
-
CH2 — C CH2 CH2
= = = =
CH2 — C CH-COOC2H5 CH2 CH2—CH2 O

O
= = = = =
= = = =
反 应 特 征
反应物：具有H,并能够形成五、六元环的二元羧酸酯。 催化剂：C2H5ONa 产 物：环状-酮酸酯 过 程：-C2H5OH
OH RCHCHO R/
二、酯缩合反应
Claisen （酯）缩合：酯中的- H显弱酸性,在醇
的作用下可与另一分子酯发生类似与羟醛缩合的反应,
称为Claisen （酯）缩合反应
酯-酯缩合
｛
相同酯缩合 不同酯缩合
｝产生β - 酮酸
克 莱 森 缩 合
反应物：酯 产 物：β - 羰基化合物 碱性催化剂：乙醇钠、NaNH2 等 过 程：-C2H5OH（α -H，-OC2H5）
O
O
OH
O
CH3CCH2CCH3 24%
CH3C CH CCH3 76%
(二) 酮式分解和酸式分解
1 乙酰乙酸乙酯的酮式分解
O O CH3C-CH2-COC2H5
-OH（稀）
乙酰乙酸乙酯
O
-
O-
CH3C-CH2-C-OC 2H5 OH OH
O
O
H+
CH3C-CH2-COH
-CO2
O CH3C-CH3
O
O O CH3
CH3CCHCOC2H5
O-
Na+
O
CH3I
CH3C-CH-COC2H5
CH3C=CHCOC2H5
O O
CH3CCH2COC2H5
O
NaH -H2
O
CH3COCl
O O
CH3CCHCOC2H5
O
O COCH3
Na+
OO CH3C=CHCOC2H5
CH3COCCH3
CH3C-CH-COC2H5
= = = =
？
—COOC2H5
Claisen 缩合举例
O
（1）Na / C2H5OH
O
CH3
O CH2 C OC2H5
2
CH3
C
OC2H5
（2） 50% HOAc
C
乙酰乙酸乙酯 NaOC2H5 2 CH3(CH2)3CO2C2H5 CH3(CH2)3COCHCO2C2H5 CH2CH2CH3 Ph3C Na O CH3CH2CHC CH3 CH3 C CO2C2H5 CH2CH3
O Pka=20 C H3-C -C H 3 H+ +
O C H3-C -C H2 (I)
α-氢的酸性越强 吸电子能力越强 C H3-X
CH3CH2NO2 + NaOH
[CH3CHNO2] Na + H2O
-
-
+
+O R-CH 2-N O 硝基式 少
OH + R-CH 2=N O
异硝基式(假酸式) 多
C O C6H5 AcO O C
OCH CH2 C6H5
O C CH3 OAc
CH3 OC - AcOO AcO O CH C C6H5 CH2 OAc O C C C C6H5 H
OAc
CH C6H5 CH H
O C
H C C OAc C6H5
O C H
OAc
AcOH+ O C C C C6H5 H
O
R - C - CH - COC2H5 (H)R/ Cl (ii)
O R O C - CH-COC2H5 (H)R/ (iii)
应用：
除用于合成α，β-环氧酸酯外，另一个重要用 途是可以用来制备醛或酮。即α，β-环氧酸酯经水解、 酸化得到游离酸后，加热脱羧生成醛或酮。反应过 程如下：
O R O R O 1、 OH-/H2O C - CH-C-O-H C - CH-COC2H5 + 2、H / (H)R/ (H)R O R C = CH (H)R/
2 CH3CH2CHCO2C2H5 CH3
Claisen 缩合机理
O
RCH
O OR'
RCH
O OR'
RCH2 RCH
C
C
C O
OR'
H
R'O RCH2
O C OR'
C OR'
R'O RCH2
O C
R
C
O C OR'
RCH2
O C
R
C
O C OR'
H
R'O
较稳定的烯醇负离子
混合酯缩合
O R'
CH2
第十三章
碳负离子的反应
主要内容
第一节 α-氢的酸性和互变异构 第二节 缩合反应
第三节 β-二羰基化合物的烷基化、酰基化及
其在合成中的应用
第四节
烯胺的烷基化和酰基化反应
第一节 α-氢的酸性和互变异构
一、 α-氢的酸性
烷基呈给电子作用
ka
P =42
C H3C H3
H
+
+
C H3C H2-
负电荷可被氧原子分散 O+ C H3-C =C H 2 (II)
R R (H)
/
C=O +
ClCH2COOC2H5
C2H5O Na
R
R/(H)
O C - CHCOOC2H5
达参反应机理：
-
C2H5O
+
O H - CH - COC2H5 Cl
O
+ CH - C OC2H5 Cl
-
C2H5O来自百度文库H
R C=O R (H)
/
O
+
CH - C OC2H5 Cl (i)
-
O-
= = = = =
= = = = =
反应历程
= = = =
= = = =
= = = =
= = = =
b）不同酯间的缩合 如果两个不同的酯都有α -H 也可以发生酯缩合反应， 理论上可以得到四种产物，在制备上没有很大价值。 如果两个酯中只是一个有α -H，另一个酯无α -H， 通过控制反应条件也可得一个主要的产物，有合成意义。 O O H-C-OC2H5 + CH2-C-OC2H5 H 乙酸乙酯 甲酸乙酯
(一) 酮式-烯醇式互变异构 （具有酮和烯醇的双重反应性）
O CH3CCH2COOC2H5 92.5% CH3 O C H 7.5% O CH3 H O C CH O C OC2H5
CH C OC2H5
O
O
OH CH3CH2OC
O
CH3CH2OCCH2COCH2CH3 99.9%
CHCOCH2CH3 0.1%
二、互变异构
在溶液中有α-H 的醛、酮是以酮式和烯醇式平衡 而存在的。醛、酮与烯醇是同分异构体，通常它们 可 以互相转变。
乙酰乙酸乙酯显示双重反应性能：
表明分子中含 有羰基的结构
与亚硫酸氢钠、氢氰酸加成，也能 与氨基脲、苯肼反应生成黄色沉淀。
乙酰乙酸乙酯
表明分子中含 有烯醇式结构 可使溴的四氯化碳溶液褪色、能
Y Y
/
R R/ C C
Y Y
/
Y或 Y/ = COR COOR COOH CN
NO 2 等
反应机理：
Y H2C Y/ B: - Y HC / Y
+
HB
R R
/
C=O
+
-Y HC Y/
Y R - C - CH / R Y/
O-
HB
OH Y R-C-CY / R H
/
R
/
Y
C=C R / Y B:
举例:抗变态反应药物曲尼司特中间体3-(3,4-二 甲氧苯基丙烯酸的合成.
C2H5ONa
R-X
O O CH3-C-CH-C-OC2H5 R
① 稀OH ② H+, △
O CH3-C-CH2-R
甲基酮
= = =
= = =
C2H5ONa
= = =
= = =
= = =
= = =
= = =
= = =
-
① 浓OH, △ ② H+
-
O R-CH2C-OH
一元羧酸
O R/ O CH3-C-C-C-OC2H5 R
a ）相同酯缩合 ） O O CH3-C-OC2H5 + CH2-C-OC2H5 H O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 + C2H5OH
= = =
= = =
C2H5ONa
乙酰乙酸乙酯
O O O O β α C2H5ONa RCH2C-OC2H5 + H-CHCOC2H5 RCH2C-CHCOC2H5 R R
2-丁烯醛
O (CH3)2C=CHCCH3

1、柏琴反应（perkin）
芳醛和酸酐在催化剂作用下缩合，生成β-芳基丙烯酸的反应。
CHO +
芳醛
(R-CH2CO)2O
酸酐 β
RCH2 COOK △ α
CH=C-COOH R
-
+
2 RCH2COOH
H O C AcO H CH2 AcO
-
O AcO C CH2 -
O OC2H5
+
碱
C
R"
CH2
C
OC2H5
四种产物 无合成意义
均有 氢
O R'
CH2
强碱（化学计量）
O R'
CH
C
OC2H5 O
R"
C
OC2H5
C
OC2H5
O R" C
CH
O C OC2H5
R" 无 氢
R'
产物单一
第三节
β-二羰基化合物的烷基化、酰基化及其在合成中 的应用
一、 乙酰乙酸乙酯
2 乙酰乙酸乙酯的酸式分解
O O CH3C-CH2-COC2H5
-OH（浓）
O
-
O-
CH3C-CH2-C-OC 2H5 OH OH
O
O CH3-COH
+ -CH 2-COH + C2H5O-
H2O
O CH3-COH
H2O
C2H5OH
(三) 乙酰乙酸乙酯的α-烷基化、 α-酰基化
O
C2H5ONa -C2H5OH
一、羟醛缩合
有-H的醛或酮在酸或碱的作用下，缩合生 成-羟基醛或-羟基酮的反应称为羟醛缩合。
δ H O OH H OH CH O H + CH2 CHO2 OH CH3 CH O CHO C CH3 + Ba(OH)
δ CH3CCH3 β -羟基醛 (CH3)2CCH2CCH3
△
CH3 CH=CH CHO 2O H2O -H +