有机化学课件第九章乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯

OO O EtOC2H5O-C-C-OC2H5 + H-CH2CCH3
O OO H2O C2H5O-C-C-CH2CCH 3
O O -CO C2H5O-C-CH2CCH3
O O C2H5O-C-OC2H5 + H-CH 2CCH3
NaH
H2O
O O C2H5O-C-CH2CCH3
O O C-OC2H5 + H-CH 2CCH3
OH H2O
-
H
+
- CO2
O
CH3CCH2CH2CH2COH
O
O
CH3CCH2COEt EtO
-
CH2=CHCOCH3
O CH3C COOH
稀-OH
O CCH3
H+
-CO2

例3: 选用合适的原料制备下列结构的化合物。
O O CH3CCH2CH2CH2COH
O O
O O CH3CCH2CH2CH2CCH3
解：
CH3CCH2COEt EtO
-
CH2=CHCO2Et
O CH3C-CH-COOEt CH2CH2COOC2H5 O
O CH
(1) 稀 NaOH (2)H 3O+ (3)
CH3CCCOOEt C2 H5
T.M
苯甲酰基
合成练习题：
加热生成酯基
成环
二、乙酰乙酸乙酯的互变异构现象
它能与 HCN、亚硫酸氢钠发生加成反应，也 能与羟胺苯肼加成生成肟和苯腙，能被还原 成 β - 羟基酸酯。这些反应说明它具有酮式结 构。 酮式结构：CH3COCH2COOC2H5 但它还具有如下的特殊性质：它能使溴的乙 醇溶液退色，说明分子中具有C=C；与Na反 应放出 H ，生成钠的衍生物；与乙酰氯作用 生成酯。这些反应均说明分子中有 -OH 存在。 烯醇式结构：CH3C=CHCOOC2H5 OH
一、克莱森酯缩合反应 具有α-H的乙酸乙酯在乙醇钠作用下，发生 缩合反应，脱去一分子乙醇，生成乙酰乙 酸乙酯的反应称为克莱森酯缩合反应。又 名β-丁酮酸酯，3-丁酮酸酯，简称三乙。它 也可以看做是乙酸乙酯的乙酰化产物。 乙酰乙酸乙酯的合成反应见下页： 克莱森酯缩合反应的总结果是一个碳负离子 的酰基化，生成了一个β-二羰基化合物， 因此这是一个合成β-二羰基化合物的方法。
高职高专有机化学各章
第一章 有机化合物概述 第二章 脂肪烃和脂环烃 第三章 芳香烃 第四章 对映异构体 第五章 卤代烃 第六章 醇、酚和醚 第七章 醛和酮 第八章 羧酸及其衍生物 第九章 乙酰乙酸乙酯和 丙二酸二乙酯 第十章 含氮有机化合物 第十一章 含杂原子有机化 合物 第十二章 生命有机化学 第十三章 有机化合物的波 谱知识简介 第十四章 有机化合物的分 离与纯化技术
乙酰乙酸乙酯中的烯醇式较稳定，因为氢键会 形成稳定的六元环。见下页：
酮式-烯醇式互变异构式 （具有酮和烯醇的双重反应性）
O CH3CCH2COOC2H5 92.5% O H 7.5% O CH3 O C H O C OC2H5
CH3 C CH C OC2H5
CH
O
O
OH
O
CH3CH2OCCH2COCH2CH3 99.9%
酮 -H活泼
常用丙酮或其他甲基酮和酯缩合来合成 -二酮。 注意：与羟醛缩合反应不同（稀碱条件下，生成 ，-不饱和醛）。P163
CH3COCH2COOC2H5+C2H5ONa== CH3COCNaHCOOC2H5+C2H5OH CH3COCNaHCOOC2H5+CH3COOH== CH3COCH2COOC2H5+C2H5ONa
2、乙酰乙酸乙酯的酸式分解 乙酰乙酸乙酯与浓 的NaOH共热，则在α-和β-C原子之间发生断裂，生 成 两分子乙酸盐——故称为乙酰乙酸乙酯的酸式分 解。
O
O
CH3C-CH2-COC2H5
-OH（浓）
O-
O
O
CH3C-CH2-C-OC2H5 O OH
H2O H2O
- + -CH -CO- + C H OCH3-CO 2 2 5
7.3(纯液态)，气态46.1%, 水0.4%
76.5 99 100
表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。
4、碳负离子可以写出三个共振式
O O C2H5OH O
-
CH3CCH2COC2H5 + NaOH O O
O
O
ONa+
CH3CCHCOC2H5
(1) >
CH3C=CHCOC2H5
(2) > (3)
例 1: 以乙酸乙酯为原料合成4-苯基-2-丁 酮
O
解：
CH3COOC2H5
O CH3CCHCOOC2H5 CH2C6H5
CH3CCH2CH2C6H5
O
RONa (>1mol) 1 稀OH 2 H+
CH3CCHCOOC2H5 Na+
C6H5CH2Cl
O CH3CCHCOOH CH2C6H5 -CO2
断键，生成两分子乙酸盐，该分解称为酸式分解。
O O O + OH O OH O C H3C O O H +
OH
O
=
=
C H3 C C H2 C O C2H5
=
C H3 C C H2 C O C2H5
C H2 C O C2H5 + C2H5OH
=
C H3C O O
+ C H3 C O C2H5
=
2 C H3C O O
Na+
O
CH3I
O
O CH3
CH3C-CH-COC2H5
CH3C=CHCOC2H5
O O
CH3CCH2COC2H5
O
NaH
-H2
O
CH3COCl
O O
CH3CCHCOC2H5
O
Na+
OO CH3C=CHCOC2H5
CH3COCCH3
O COCH3
CH3C-CH-COC2H5
CH3COOC2H5
2、 乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用举例
NaH
H2O
O O C-CH2CCH 3
合成练习题： 解：
O
O CH3
(1) C2H5ONa C2H5OH (2) C2H5Br
（1）以乙酰乙酸乙酯为原料合成 CH3CCHCH2CH3
O CH3CCHCOOEt C 2 H5
3
CH3CCH2COOEt
(1) C2H5ONa C2H5OH (2) CH3Br
=
O R' O CH3 C C C OC2H5 R
（二）乙酰乙酸乙酯亚甲基的活泼性
乙酰乙酸乙酯分子中亚甲基上H原子受相邻 羰基和酯基吸电子的影响，变得很活泼， 能与乙醇钠作用生成乙酰乙酸乙酯的钠盐。 它与卤代烃反应生成烃基取代的乙酰乙酸 乙酯。SeeP163页的反应式。
1、几种羰基化合物甲基、亚甲基上氢pka值为： 乙酸
O CH3CCH2CH2C6H5
例2: 选用不超过4个碳的合适原料制备
O CCH3
解：
C2H5ONa
O CH3CCCOOC2H5 Br
2 CH3COOC2H5 C2H5ONa CH3CCHCOOC2H5 Na+ Br(CH2)4Br
分子内的亲核取代
O CH3C COOC2H5
O
O CH3CCHCOOC2H5 (CH2)4Br
O CH3-COH
C2H5OH
（二）乙酰乙酸乙酯亚甲基的活泼性
二羰基化合物：分子中含有两个羰基官能团的化合物； -二羰基化合物：两个羰基为一个亚甲基相间隔的化合 物。
亚甲基对于两个羰基来说都是 位置，所以 -H 特别 活泼。 -二羰基化合物也叫含有活泼亚甲基的化合物。
1、 -二羰基化合物的酸性和烯醇负离子的稳定性
O O
O O
-OH（稀）
水解
CH3C-CH2-COC2H5 CH3C-CH2-COH
O CH3C-CH3
-CO2
（一）乙酰乙酸乙酯的酮式分解和酸式分解
1、乙酰乙酸乙酯的酮式分解
乙酰乙酸乙酯在稀碱作用下，首先水解生 成乙酰乙酸，后者在加热条件下，脱羧生成酮。
2、乙酰乙酸乙酯的酸式分解 乙酰乙酸乙酯与浓碱共热，则在α-和β-碳原子间
一、克莱森酯缩合反应 ——乙酰乙酸乙酯的合成
1、乙酰乙酸乙酯的合成
两分子乙酸乙酯在乙醇钠作用下发生缩合， 脱去一分子乙醇：
轮胎切条机
乙酰乙酸乙酯 75%
2、克莱森酯缩合反应历程——亲核加成——消除
凡有 -H 原子的酯，在乙醇钠或其他碱性催化剂 （如氨基钠）存在下，都能进行克莱森酯缩合反应。
3、酮与酯在乙醇钠作用下的反应 类似克莱森酯缩合反应：
O O
CH3 C CH C OC2H5 Na+
RCOX
O O O O C2H5ONa R'X CH3 C CH C OC2H5 CH3 C C C OC2H5 Na -NaX R R
=
CH3 C CH C OC2H5 Na+
=
=
=
R
X
O
CH3 C CH C OC2H5 O R O
=
=
=
CH3 C CH C OC2H5 R C =O
CH3C=CHCOOC2H5 OH
当与酮式试剂反应时，由于平衡移动，显示出为 酮式结构，在与溴水反应时为烯醇式结构。 烯醇式结构本来是不稳定的，但是在β -二羰基化合物 中是比较稳定的。用共轭效应和分子内氢键解释。 乙酰乙酸乙酯在不同溶剂中烯醇式和酮式比例不同， 溶剂极性越小，烯醇式比例越高。质子形极性溶剂易 于与酮式形成分子间氢键，酮式比例高；非极性溶剂 易于烯醇式分子内氢键的形成，所以在环己烷类非极 性溶剂中烯醇式比例高。 某些混合物的烯醇式含量SeeP162表9-1所示。
化合物 CH3COCH3 H2O ROH EtO2CCH2CO2Et NCCH2CO2Et CH3COCH2CO2Et CH3COCH2COCH3 C6H5COCH2COCH3
O CHO
pKa 20 16 15 13.3 9 10.3 9
烯醇式含量 1.5×10-4(痕量)
7.7×10-3 2.5×10-1
（1）亚甲基的酸性： 亚甲基同时受到两个羰基的影响，使-H有较 强的酸性（比醇和水强）。互变异构生成烯醇式。 在碱作用下，生成负离子：
（2）烯醇负离子的稳定性：
2、乙酰乙酸乙酯亚甲基的活泼性
（1）亚甲基的酸性反应实例
O O CH3 C CH2 C OC2H5
C2H5ONa
O
O
=
=
O
（ 2）亚甲基与钠盐的烷基化和酰基化反应实例
CH3CH2OC CHCOCH2CH3 0.1%
O
O
OH CH3C
O
CH3CCH2CCH3 24%
CH CCH3 76%
三、乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用 （一）乙酰乙酸乙酯的酮式分解和酸式分解
1、乙酰乙酸乙酯的酮式分解 它与稀的NaOH溶 液发生水解反应，酸化生成乙酰乙酸，后者加热 则脱羧生成丙酮—称为乙酰乙酸乙酯的酮式分解。
乙酯：Pka=25；丙酮:PKa=20; 丙二酸二乙酯：Pka=13； 乙酰乙酸乙酯：Pka=11；戊二酮：Pka=9。 2、 活泼亚甲基上氢的酸性远远强于乙酸乙酯和丙酮分 子中甲基上氢的酸性。可用给出质子后生成的负碳离子的 稳 定性说明。 几种β-二羰基化合物的酸性强度规律见下表。
3、几种β-二羰基化合物的酸性强度规律
乙酰乙酸乙酯实际上是酮式和烯醇式的混合物， 酮式和烯醇式混合物是互变异构体，两者处 于平衡状态，互相转换。在室温时，液态乙 酰乙酸乙酯是由约 7.5% 的烯醇式和 92.5% 的 酮式异构体组成的平衡混合物。这种能够互 相转变的两种异构体之间存在的动态平衡现 象就称为互变异构现象。
CH3COCH2COOC2H5
第九章 乙酰乙酸乙酯 和丙二酸二乙酯 第一节 乙酰乙酸乙酯 第二节 丙二酸二乙酯
西安石油化工技工学校 化工类教研室 李志藩
第一节 乙酰乙酸乙酯 一、克莱森酯缩合反应 二、乙酰乙酸乙酯的互变异构现象 三、乙酰乙酸乙酯在有机合成中的 应用 乙酰乙酸乙酯是具有愉快气味的 无色液体，沸点180℃，微溶于水， 易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
CH3CCH=COC2H5
O
O
OH
O
CH3 O
CH O H
OC2H5
CH3CCH2COC2H5
CH3C=CHCOC2H5
酮式（92.5%）
烯醇式（7.5%）
（三）乙酰乙酸乙酯在合成上的应用
得到的 -烃基取代的乙酰乙酸乙酯,再进行酸式或 酮式分解,可制得甲基酮、二酮、一元或二元羧酸。 还可用来合成酮酸及其他环状或杂环化合物 P163。
5% NaOH O R O H3C C C COC2H5 R' 酮式分解 O R H3C C C H R' O H3C C OH C2H5OH R O H C COH R'
40% NaOH 酸式分解1、乙酰乙酸乙酯的α-烷基化和α-酰基化
O
C2H5ONa -C2H5OH
O
CH3CCHCOC2H5
O-
一般情况下，α-C上含H的酯，在乙醇钠 或其它碱性Cat.（如氨基钠）存在下， 都能进行克莱森酯缩合反应。具有α-H的 相同的酯，及一种含α-H，另一种不含αH的两种不同的酯反应时，具有制备意 义。例如下页：
O O EtOHC-OC 2H5 + H-CH2CCH 3
H2O
O O HC-CH2CCH 3