第十四章β-二羰基化合物
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β二羰基化合物
H
CH3COCHCOOC2H5
①NaOC2H5 ②CH3CH2CH2Br
CH3COCCOOC2H5
H
CH2CH2CH3
①NaOC2H5 ② CH3I
CH3
①稀 OH ②H+ ③
酮式分解
O CH3C
CH3 CH CH2CH2CH3
CH3COCCOOC2H5 CH2CH2CH3
①40%OH ②H+
酸式分解
O 2 H3C C
OC2H5
C2H5ONa C2H5OH
O
O
..
H3C C CH C OC2H5
HCl
+ Na
O
O
H3C C CH2 C OC2H5
HO H2C C OC2H5 C2H5ONa
:CH2
O
+ C OC2H5 C2H5OH
O H3C C
OC2H5
机理 动画演示
:O
O
H3C C CH2 C OC2H5
O
H
H3C C CH COC2H5
:OH
O
活泼亚甲基具有酸性pKa = 9~14
O
O
O
O
O
O
R C CH2 C R R C CH2 C OR ROKa ≈14
O
O
C
C
RO
C
H
H
O
O
C
C
C
H
O
O
H3C C CH2 C OC2H5 (92.5%)
OH
O
H
快
R CH C
R' +
O H
R C CH R' + OH
第14章-β-二羰基化合物
3.通过乙酰乙酸乙酯（Claisen酯缩合反应制备）的烷 基化和酰基化反应产物的酮式分解或酸式分解,可制 备甲基酮、二酮以及一元或二元羧酸.
4. -二羰基化合物的碳负离子通过Michael加成反应合 成１，５－二羰基化合物．
酮 -H活泼
◆常用丙酮或其他甲基酮和酯缩合来合成 -二酮。 比较克莱森（酯）缩合反应与羟醛缩合 反应的异同?
（５）克诺文格尔缩合反应 *——制备，-不饱和酸
◆醛、酮可以和-二羰基化合物（一般是丙二酸及其 衍生物），在弱碱（氨或胺）作用下缩合：
亲核加成-消除
肉桂酸 ◆这种制备制备，-不饱和酸的方法叫Knoevenagel
CH3COCHCOOC2H(C5 H2)2
CH3CO(CH2)4COCH3
CH3COCHCOOC2H5
用三乙法合成：
1,3-丁二烯与Br2的 1,4加成, 氢化.
与无-H的醛缩合
(６) 与酰卤或酸酐作用——羰基亲核加成-消除反应 例如：与酰氯的反应
NaH
非质子溶剂
酰基化产物
-二酮
◆在合成上乙酰乙酸乙酯更多的用来合成酮类。 (合成羧酸时，常有酮式分解)
乙醇得到乙酰乙酸乙酯（-丁酮酸酯）：
乙酰乙酸乙酯
◆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。克莱 森（酯）缩合反应是合成-二羰基化合物的方法。
（2）克莱森（酯）缩合反应历程——亲核加成-消除
乙酸乙酯 加成步骤 消除过程
（３）含有-H原子的酯与无-H原子的酯之间缩合 ①与苯甲酸酯缩合——位引入苯甲酰基 例如：-苯甲酰丙酸乙酯的合成
◆分子中含有两个羰基官能团的化合物叫二羰基化合物； 其中两个羰基为一个亚甲基相间隔的化合物叫-二羰 基化合物。
4. -二羰基化合物的碳负离子通过Michael加成反应合 成１，５－二羰基化合物．
酮 -H活泼
◆常用丙酮或其他甲基酮和酯缩合来合成 -二酮。 比较克莱森（酯）缩合反应与羟醛缩合 反应的异同?
（５）克诺文格尔缩合反应 *——制备，-不饱和酸
◆醛、酮可以和-二羰基化合物（一般是丙二酸及其 衍生物），在弱碱（氨或胺）作用下缩合：
亲核加成-消除
肉桂酸 ◆这种制备制备，-不饱和酸的方法叫Knoevenagel
CH3COCHCOOC2H(C5 H2)2
CH3CO(CH2)4COCH3
CH3COCHCOOC2H5
用三乙法合成：
1,3-丁二烯与Br2的 1,4加成, 氢化.
与无-H的醛缩合
(６) 与酰卤或酸酐作用——羰基亲核加成-消除反应 例如：与酰氯的反应
NaH
非质子溶剂
酰基化产物
-二酮
◆在合成上乙酰乙酸乙酯更多的用来合成酮类。 (合成羧酸时，常有酮式分解)
乙醇得到乙酰乙酸乙酯（-丁酮酸酯）：
乙酰乙酸乙酯
◆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。克莱 森（酯）缩合反应是合成-二羰基化合物的方法。
（2）克莱森（酯）缩合反应历程——亲核加成-消除
乙酸乙酯 加成步骤 消除过程
（３）含有-H原子的酯与无-H原子的酯之间缩合 ①与苯甲酸酯缩合——位引入苯甲酰基 例如：-苯甲酰丙酸乙酯的合成
◆分子中含有两个羰基官能团的化合物叫二羰基化合物； 其中两个羰基为一个亚甲基相间隔的化合物叫-二羰 基化合物。
第十四章_β-二羰基化合物
第十四章 β-二羰基化合物 14.1 定义：凡两个羰基被一个碳原子隔开的化合
物，均称为 β-二羰基化合物。
R-‖C–CH2-‖C-R
O
O
β-二酮
H-‖C–CH2–C‖-H
O
O
β-丙二醛
α-氢原子受到两个吸电基团的影响,
显得更加活泼。
14.2 命名
HO-‖C–CH2-‖C-OH
O
O
β- 丙二酸
R-‖C–CH2–C‖-OR’
CH3︱CH=CH‖COC2H5 OH O
NaOC2H5 H+
CH3‖C CH-‖COC2H5 OO
Na
+
CH3‖CCH2C‖OC2H5 OO
①5%NaOH CH3COCH2COOH
②H+
CH3COCH3
△,-CO2
?
CH3‖CCH2C‖OC2H540%△NaOH OO
CH3‖COON+a
C2H5OH
CH3‖CO︱CCHH‖O2CCOHC2C2HO①5O5C%2H︱CNHaO2CHH2CCHO3‖OCO︱CCHHH2‖OCCOHN2CaOONa ②H+ , ③△ CH3‖CCH2
O
CH3‖C︱CCHH‖2CCOHC2C2HO5OC酮2式H 分解 OO
C︱H2CH2COOH CH3‖CCH2
O
︱CH2CH2COO酸C2式H分5 解
CH3‖CCH2C‖OC2H5 OO
H2N-OH H+
CH3‖CCH2COOC2H5 N-OH
Na CH3︱C= CH ‖COC2H5 ONa O
CH3︱C = CHC‖OC2H5 OH O
+ H2
CH3‖C-CH-‖COC2H5Na +
物，均称为 β-二羰基化合物。
R-‖C–CH2-‖C-R
O
O
β-二酮
H-‖C–CH2–C‖-H
O
O
β-丙二醛
α-氢原子受到两个吸电基团的影响,
显得更加活泼。
14.2 命名
HO-‖C–CH2-‖C-OH
O
O
β- 丙二酸
R-‖C–CH2–C‖-OR’
CH3︱CH=CH‖COC2H5 OH O
NaOC2H5 H+
CH3‖C CH-‖COC2H5 OO
Na
+
CH3‖CCH2C‖OC2H5 OO
①5%NaOH CH3COCH2COOH
②H+
CH3COCH3
△,-CO2
?
CH3‖CCH2C‖OC2H540%△NaOH OO
CH3‖COON+a
C2H5OH
CH3‖CO︱CCHH‖O2CCOHC2C2HO①5O5C%2H︱CNHaO2CHH2CCHO3‖OCO︱CCHHH2‖OCCOHN2CaOONa ②H+ , ③△ CH3‖CCH2
O
CH3‖C︱CCHH‖2CCOHC2C2HO5OC酮2式H 分解 OO
C︱H2CH2COOH CH3‖CCH2
O
︱CH2CH2COO酸C2式H分5 解
CH3‖CCH2C‖OC2H5 OO
H2N-OH H+
CH3‖CCH2COOC2H5 N-OH
Na CH3︱C= CH ‖COC2H5 ONa O
CH3︱C = CHC‖OC2H5 OH O
+ H2
CH3‖C-CH-‖COC2H5Na +
第十四章 β-二羰基化合物
+
1
O
2 3
例2：由 CH2(COOC2H5)2
解：
Oδ CH2(COOC2H5)2 O CH(COOC2H5)2
H2O/H
+
CH2-COOH
4 5
ONaOC2H5
+
+
δ
CH(COOC2H5)2 O CH(COOH)2
-CO2
CH3COOH
O
CH2COOH
25
本章要点
⑴丙二酸酯的制备和应用。 ⑵克莱森酯缩合反应。 ⑶乙酰乙酸乙酯的应用。 ⑷互变异构。 ⑸麦克尔反应。
C-CH3
②制二酮 β- 二酮 二酮(1,3-二酮 ： 二酮)： 二酮
O O CH3CCHCOC2H5
O
-
Na
+
R-C-Cl or (RCO)2O
1,4-二酮： 1,4-二酮： 二酮
O O 2 CH3-C-CH2-C-OC2H5
5%NaOH H+ NaOC2H5
O O CH3CCHCOC2H5 C=O R
6
①制备烃基取代乙酸
（ⅰ）
烃基不同， 烃基不同，分步取代 利用丙二酸酯α 碳上的烷基化反应是制备 烃基取 碳上的烷基化反应是制备α 利用丙二酸酯α-碳上的烷基化反应是制备α-烃基取 代乙酸最有效的方法。 代乙酸最有效的方法。
7
8
②制备二元羧酸
Br Br
2CH2(COOC2H5)2
H2O/H+
NaOC2H5
酮式
O C
5%NaOH
H
+
O CH 3 C-CH 2 - C-CH
1,5-二羰基化合物 (1,2-加成产物)
第14章_β-二羰基化合物和有机_[1]...
![第14章_β-二羰基化合物和有机_[1]...](https://img.taocdn.com/s3/m/489a41b68762caaedd33d446.png)
不含α-H的酯如草酸二乙酯、甲酸酯、碳酸二乙酯 苯甲酸酯等在酰化反应中可分别引入-COCO2C2H5, -CHO, -COOC2H5, -COPh基团。
2. 酰基化反应
使用草酸酯得到的产物既是β-酮酯，又是α-酮 酯。由于α-酮酯在加热时可脱去羰基，为合成取 代丙二酸酯及相关化合物提供一条方便的途径。
3. 迈克尔加成反应
活泼氢化合物在催化量碱（常用醇钠，季铵碱及 苛性碱等）作用下与α, β-不饱和化合物发生1, 4-加成的反应称为Michael加成反应。
催化量 C2H5ONa + CH2=CHCCH3 C2H5OH O O (H5C2O2C) 2CH CH2CH2CCH3
CH2(CO2C2H5)2
COOC2H5 C2H5ONa PhCH2CO2C2H5 + COOC2H5 COOC2H5 C CO2C2H5 O 178° C
Ph HC
PhCH(COOC2H5)2
Ph HC
COOC2H 5 C CO 2C 2H 5 O
H 3O+
COOH Ph CH C COOH - CO2 O
PhCH2COCOOH
CH 3 O O
2-甲基-1,3-环戊二酮
练习14.2
14.1.2 β-二羰基化合物活泼氢的酸性
• β-二羰基化合物的两个羰基之间的α-氢原子的 酸性，由于其相应阴离子的共振稳定化而大大增 强。 pKa在9～13之间。 在碱的作用下，活性亚甲基上的质子具有酸性，易 脱去形成二羰基碳负离子或烯醇负离子，存在着酮 式和烯醇式的互变异构。
+ NaX
C
OC2H5 + C2H5OH
二烃基乙酰乙酸酯
α-烃基乙酰乙酸乙酯的应用
第十四章 β-二羰基
14.2 β-二羰基化合物碳负离子的反应
以乙酰乙酸乙酯为例
碳负离子可以写出三个共振式
O O C2H5OH OO-
CH3CCH2COC2H5 + NaOH O O
O
O
CH3CCHCOC2H5
CH3C=CHCOC2H5
+ CH3CCH=COC2H5 Na
(1)
>
(2)
>
(3)
碳负离子都具有带负电荷的C原子或O原子，都具有亲 核能力，反应主要发生在亲核的C原子 亲核反应 得到的主要是C原子上的烷基化或酰基化产物
二取代乙酸
应用：丙二酸酯法主要用来合成一取代、二取代乙酸 注意：1）禁用3ºRX(易消去)、乙烯型和卤苯型RX(活性差)； 2）R≠R’时，应先引入大基团； 3）可同时失去两个α-H，得到双钠盐。
_ _
_ _
OH
-
COONa
H
+
COOH COOH
丙二酸酯在合成中的应用：
（1）合成一取代乙酸
举例：用丙二酸二乙酯合成４－甲基戊酸
P358-8(2)
⑵合成二取代乙酸
例：用丙二酸合成法合成２－苄基己酸
CH2(COOC2H5)2
+ C2H5ONa － [CH(COOC2H5)2]Na C2H5OH
－CH2Br
－CH2－CH(COOC2H5)2
(1)C2H5ONa (2)CH3(CH2)3Br
－ －CH2－C(COOC2H5)2 CH2CH2CH2CH3
问题：能不能用酯化 的方法制备？
∵HOOC－CH2－COOH
不能用酯化的方法。
CH3COOH + CO2↑
丙二酸酯的结构
第十四章 β-二羰基化合物
醛、酮在弱碱（如：胺、吡啶、哌啶）催化下，与含 活泼α–氢的化合物发生缩合反应。如：
N
CHO
+ CH2(COOH)2
H , 97
-H2O
CH C(COOH)2
- CO2
O
O
H5C2OC H5C2OC
O
CH2 CH2
C CH2
O
O
H5C2OC Br H5C2OC
OO
CH2
C
CH2 CH2
CH2
HOCCH CH2 环丁烷甲酸
CH2
习题14.5 用丙二酸二乙酯为原料合成下列化合物：
⑴ 丁二酸
COOC2H5 CH2
COOC2H5
C2H5ONa CH(COOC2H5)2
I2
O
O
H
CH3C
CH
COEt + O H
H
O
O
CH3C CH COEt + H2O
H
反应特点： 反应物至少是含有两个α–氢的酯
O
O
R CH2C OCH2CH3 + H CHC OCH2CH3
NaOC2H5 H3O+
R
O CH2C
O CHC R
R
OCH2CH3 + CH3CH2OH
含一个α–氢原子的酯缩合反应（使用更强的碱）
CH2COOH CH2
CH2COOH
⑹ 4-甲基戊酸
⑹ 4-甲基戊酸 COOC2H5
CH2 COOC2H5
C2H5ONa (CH3)2CHCH2Cl
COOC2H5 (CH3)2CHCH2 CH
COOC2H5
OH-, H+H
2.丙二酸亚异丙酯的合成及其应用（略） 四、克脑文盖尔（Knoevenagel） 缩合
N
CHO
+ CH2(COOH)2
H , 97
-H2O
CH C(COOH)2
- CO2
O
O
H5C2OC H5C2OC
O
CH2 CH2
C CH2
O
O
H5C2OC Br H5C2OC
OO
CH2
C
CH2 CH2
CH2
HOCCH CH2 环丁烷甲酸
CH2
习题14.5 用丙二酸二乙酯为原料合成下列化合物：
⑴ 丁二酸
COOC2H5 CH2
COOC2H5
C2H5ONa CH(COOC2H5)2
I2
O
O
H
CH3C
CH
COEt + O H
H
O
O
CH3C CH COEt + H2O
H
反应特点： 反应物至少是含有两个α–氢的酯
O
O
R CH2C OCH2CH3 + H CHC OCH2CH3
NaOC2H5 H3O+
R
O CH2C
O CHC R
R
OCH2CH3 + CH3CH2OH
含一个α–氢原子的酯缩合反应（使用更强的碱）
CH2COOH CH2
CH2COOH
⑹ 4-甲基戊酸
⑹ 4-甲基戊酸 COOC2H5
CH2 COOC2H5
C2H5ONa (CH3)2CHCH2Cl
COOC2H5 (CH3)2CHCH2 CH
COOC2H5
OH-, H+H
2.丙二酸亚异丙酯的合成及其应用（略） 四、克脑文盖尔（Knoevenagel） 缩合
β二羰基化合物
O
H
快
R CH C
R' +
O H
R C CH R' + OH
OH
§14.1.2 化合物的结构对酮-烯醇平衡的影响 单羰基化合物在平衡状态下，烯醇式异构体的含量很少。
具有β-二羰基结构的化合物在平衡状态下，烯醇式的含量较高。
原因一：分子内氢键；原因二：C=C键和C=O键共轭
H3C
CH
C
C
OC2H5
O
§14.1.1 酸和碱对酮-烯醇平衡的影响
酸催化：
O:
RCH2 C
R' + H
H O +H
快
+O RCH2 C
H
R' + H2O
+O R CH C
H
H
R' +
H
:O
H
慢
R C CH R' + H3O+
OH
碱催化：
O R CH C
H
R' +
慢
: OH
O R CH C R'
O
R CH C R' + H2O
OC2H5
OC2H5离 去
O
O
H3C C CH2 C OC2H5
二、交叉酯缩合：两种酯均有α -H ，四产物，无价值。 只有一种酯有α -H ，两种产物，易分离。
HCOOC2H5
+ CH3COOC2H5 OC2H5
HCOCOCH2COOC2H5
+ CH3COCH2COOC2H5 + C2H5OH
CH3COCHCOOC2H5
十四章 β—二羰基化合物.
O O
O O
5% NaOH
CH3CCH2COC2H5
NaOC2H5
I2 2NaI
CH3CCHCOC2H5 CH3CCHCOC2H5 O O
H
+
O
O
CH3CCH2CH2CCH3
制1,6-二酮：
O O
O
O
2 CH3CCH2COC2H5
N OC2H5 NaOC
B CH2CH2Br BrCH B
CH3CCHCOC2H5 CH2 CH2 CH3CCHCOC2H5 O O
O O
H3C C C C OC2H5 H
- O H3C C CH C OC2H5
O
不同的共振结构式
O H3C C CH2 O C OC2H5
OH H3C C CH
O C OC2H5
互变异构
乙酰乙酸乙酯的制备: a. 乙烯酮二聚体与乙醇加成 CH2=C=O
H2C C C H2 O O
H2SO4 C2H5OH
R CHCOONa R' R
制环状的甲基酮：
1) C2H5ONa 2) Br(CH2)4Br
CH3COCH2COOC2H5
CH3COCHCOOC2H5 (CH2)4Br (
C2H5ONa
CH3CO
COOC2H5
酮式分解
CH3COຫໍສະໝຸດ 甲基环烷基甲酮（乙）制二酮
制β-二酮(1,3-二酮)
制1,4-二酮：
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 构 92.5% = =
O OH CH3-C=CH-C-OC2H5 烯醇式异构体 7.5% =
O O
5% NaOH
CH3CCH2COC2H5
NaOC2H5
I2 2NaI
CH3CCHCOC2H5 CH3CCHCOC2H5 O O
H
+
O
O
CH3CCH2CH2CCH3
制1,6-二酮：
O O
O
O
2 CH3CCH2COC2H5
N OC2H5 NaOC
B CH2CH2Br BrCH B
CH3CCHCOC2H5 CH2 CH2 CH3CCHCOC2H5 O O
O O
H3C C C C OC2H5 H
- O H3C C CH C OC2H5
O
不同的共振结构式
O H3C C CH2 O C OC2H5
OH H3C C CH
O C OC2H5
互变异构
乙酰乙酸乙酯的制备: a. 乙烯酮二聚体与乙醇加成 CH2=C=O
H2C C C H2 O O
H2SO4 C2H5OH
R CHCOONa R' R
制环状的甲基酮：
1) C2H5ONa 2) Br(CH2)4Br
CH3COCH2COOC2H5
CH3COCHCOOC2H5 (CH2)4Br (
C2H5ONa
CH3CO
COOC2H5
酮式分解
CH3COຫໍສະໝຸດ 甲基环烷基甲酮（乙）制二酮
制β-二酮(1,3-二酮)
制1,4-二酮：
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 构 92.5% = =
O OH CH3-C=CH-C-OC2H5 烯醇式异构体 7.5% =
有机化学：第14章 β-二羰基化合物
H
H RC
HO R C C R' + H2O
OH C R' + OH
2、化合物的结构对酮–烯醇平衡的影响
酮式
烯醇式
乙酸乙酯 乙醛
单羰基化合物 酮式比烯醇式更稳定。 能差：45～60 kJ • mol-1
丙酮 环己酮
超共轭效应有利于烯 醇式生成
β–二羰基化合物的平衡
O O
O O
OO O
OO
OO Ph
O-
CH2=C-OC 2H5
O
O-
CH3-C-O-C2H5 +
-CH2COOC 2H5
亲核加成
CH3-C-CH 2COOC 2H5 OC2H5
-C2H5O消除
OO CH3-C-CH 2C-OC 2H5
有酸性，PKa=11
C2H5O-
ONa O
CH3C=CH-COC 2H5 + C2H5OH
乙酰乙酸乙酯钠盐
CH3 O
CH2CH-C-OC2H5
CH2
CH2CH2C-OC2H5
O
位阻少
（酸性大）
C2H5ONa -C2H5OH
CH3
O
CH — C
CH2
CH-COOC2H5
CH2—CH2
2、乙酰乙酸乙酯的性质
酮式分解： β-酮酸加热 脱羧 生成酮
O
O
O
O
CH3C
CH2
C
OC2H5
5%NaOH
△
CH3C
CH2
OC2H5
C2H5ONa
OO
(HR)CH2C
C C OC2H5 H(R)
Na+
14bata-二羰基化合物
CH3COC2H5 O CH3CH O CH3CCH3 O C2H5OCCH2COC2H5 O O CH3CCH2COC2H5 O O CH3CCH2CCH3 O O C6H5CCH2CCH3 O O
CH2 COC2H5 OH CH2 CH OH CH2 CCH3 OH C2H5OCCH COC2H5 O OH CH3C CHCOC2H5 OH O CH3C CHCCH3 OH O C6H5C CHCCH3 OH O
**由于酸式分解的同时必然伴随酮式分解， **由于酸式分解的同时必然伴随酮式分解，故合成羧酸 由于酸式分解的同时必然伴随酮式分解 通常采用丙二酸酯法。 通常采用丙二酸酯法。 思考： 思考：经乙酰乙酸乙酯法合成下列化合物
O
CH 3 C
=
COOH
例一：
COCH3
1.EtONa
2.Br(CH2)3Br
O CH3 C CH2COOEt
第十四章 β-二羰基化合物 二羰基化合物 （一）酮-烯醇互变异构 烯醇互变异构 （二）乙酰乙酸乙酯的合成及应用 （三）丙二酸二乙酯的合成及应用 （四）其它含活泼亚甲基的化合物
β-二羰基化合物 二羰基化合物: 二羰基化合物 指两个羰基被一个碳原子隔开的一类化合物。 指两个羰基被一个碳原子隔开的一类化合物。
CH3CCHCOOC2H5 Na
+
C6H5CH2Cl
O CH3CCHCOOH t CH2C6H5 -CO2
O CH3CCH2CH2C6H5
CH3CCHCOOC2H5 CH2C6H5
（三）丙二酸二乙酯的合成及应用
（甲）制备
CH2COONa Cl
NaCN
CH2COONa CN
C2H5OH H2SO4
有机化学第14章 β-二羰基化合物
工业上乙酰乙酸乙酯可用二乙烯酮与乙醇作用制得:
乙酰乙酸乙酯为无色具有水果香味的液体，沸点181℃(稍有分解)，
微溶于水，可溶于多种有机溶剂。乙酰乙酸乙酯对石蕊呈中性，但能 溶于稀氢氧化钠溶液。它不发生碘仿反应。
2.乙酰乙酸乙酯的性质
乙酰乙酸乙酯可在稀碱(或稀酸)的作用下，水解生成乙酰乙酸，
后者在加热的条件下，脱羧生成酮。这种分解称为酮式分解，可用
键形成一个稳定的六元环，另一方面烯醇式羟基氧原子上的未共用
电子对与碳碳双键和碳氧双键是共轭体系，发生了电子的离域，降 低了分子的能量的缘故。
酮—烯醇互变异构现象在羰基化合物中较为普遍，但它们的烯
醇式含量是不同的。
(在室温条件下)
14.2 乙酰乙酸乙酯的合成及应用
1.乙酰乙酸乙酯的合成
乙酰乙酸乙酯可用Claisen酯缩合反应合成。乙酸乙酯在强碱 (如乙醇钠、金属钠等)的催化下缩合，然后酸化，即可得到乙酰乙 酸乙酯。
曾讨论过烯醇式和酮式的互变异构现象。
但β-二羰基化合物的烯醇式结构却具有一定的稳定性。如β-
丁酮酸乙酯(又称为乙酰乙酸乙酯，俗称三乙)，通常是以酮式和烯
醇式两种异构体的混合物形式存在的。
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。
乙酰乙酸乙酯的两种异构体，可在较低的温度下，用石英容器精馏
反应式表示为：
另外，乙酰乙酸乙酯如与浓碱共热，则α-和β-碳原子之间的键
发生断裂，生成两分子乙酸盐。一般β-羰基酸都发生此反应，这种
分解称为酸式分解。
乙酰乙酸乙酯分子中亚甲基上的氢原子比较活泼，与醇钠等强碱
作用，可以生成钠的衍生物，后者可与卤代烷发生取代反应，生成烷
基取代的乙酰乙酸乙酯；在需要时还可以生成二烷基取代的乙酰乙酸 乙酯，使用更强的碱如叔丁醇钾替代乙醇钠进行反应效果更好。
14-二羰基化合物
O C OH CH2
O C O C 2H 5
O CH3 C + CH2 OH
O C O C 2H 5 CH3
O C O O OH 2 CH3 C + CH3
O C O C 2H 5
O + C 2H 5O H
O H 3C C CH2
O C O C 2H 5
两种水解方式
成酸水解 成酮水解
烃化和酰化
O H 3C C CH2 O H 3C C CH O C O C 2H 5 O C N aO Et O C 2H 5 + H 3C O C O
其它结构的β- 酮酸酯也可以进行烃化，水解和脱羧反应，生成各种结构的酮 2)
O C H 3C H 2C H 2C O CHCOEt C H 2C H 3
E tO N a E tO H
1 ) O H -H 2 O , 2) H 3O +,
-
O C H 3C H 2C H 2C C H 2C H 2C H 3
I
2, 5 – 己二酮
2 C H 3C O C H C O O C 2H 5
-
C H 3C O C H C O O C 2H 5 N a+ C H 2 C l2 CH2 C H 3C O C H C O O C 2H 5 1) H 2O , K O H ; 2) H 3O +
3)
C H 3C O C H 2C H 2C H 2C O C H 3
乙酰乙酸乙酯与浓碱共热，则α-和β-碳原子之间的键发生断裂，生成两 分子的乙酸盐。一般β-羰基酸都发生此反应，这种分解称为酸式分解
O H 3C C CH2 O K O H , E tO H C O C 2H 5
第14章 β-二羰基化合物
乙酰乙酸乙酯
O O CH3 C OC2H 5 H 2C C OC2H 5
O C2H 5OH 2C C OC2H 5 H
-C2H5OH
OO H3C C CH2 C OC 2H5 OC2H 5
O O H3C C CH2 C OC2H 5
反 应 历 程
O O C2H5O H3C C CH C OC 2H5
H+
酸式分解： O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 40%NaOH =
H+
O O CH3-C-ONa + CH3-C-ONa = =
O 2 CH3-C-OH =
=
3. 乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用 三乙 碳负离子 与R-X、R-COX、X-CH2CO2R、X(CH2)n-X等反应 经酮式分解 甲基酮、二酮、环状甲 基酮和β-酮酸等化合物。 (1) 烃基化 ① 制备甲基酮 O O O O - + C2H5ONa CH3-C-CH2-C-OC2H5 CH3-C-CH-C-OC2H5 Na O O O O - + C2H5ONa CH3-C-CH-C-OC2H5 CH3-C-C-C-OC2H5 Na R R/-X R / ORO ① 稀OH CH3-C-C-C-OC2H5 ② H+, △ O R 酮式分解 CH3-C-CH2-R O R/ 一取代丙酮 二取代丙酮 CH3-C-CH-R = = = = = = = = = = = =
1) C2H5ONa 2) CH3I
CH3CH 2CH 2COOH
1) NaOH/H2O 2) H 3O,
O O C2H 5OCCCOC 2H5 CH3 C2H5
CH 3CH 2CHCOOH CH 3
② 合成二元羧酸 ● 与二卤代烷反应
O O CH3 C OC2H 5 H 2C C OC2H 5
O C2H 5OH 2C C OC2H 5 H
-C2H5OH
OO H3C C CH2 C OC 2H5 OC2H 5
O O H3C C CH2 C OC2H 5
反 应 历 程
O O C2H5O H3C C CH C OC 2H5
H+
酸式分解： O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 40%NaOH =
H+
O O CH3-C-ONa + CH3-C-ONa = =
O 2 CH3-C-OH =
=
3. 乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用 三乙 碳负离子 与R-X、R-COX、X-CH2CO2R、X(CH2)n-X等反应 经酮式分解 甲基酮、二酮、环状甲 基酮和β-酮酸等化合物。 (1) 烃基化 ① 制备甲基酮 O O O O - + C2H5ONa CH3-C-CH2-C-OC2H5 CH3-C-CH-C-OC2H5 Na O O O O - + C2H5ONa CH3-C-CH-C-OC2H5 CH3-C-C-C-OC2H5 Na R R/-X R / ORO ① 稀OH CH3-C-C-C-OC2H5 ② H+, △ O R 酮式分解 CH3-C-CH2-R O R/ 一取代丙酮 二取代丙酮 CH3-C-CH-R = = = = = = = = = = = =
1) C2H5ONa 2) CH3I
CH3CH 2CH 2COOH
1) NaOH/H2O 2) H 3O,
O O C2H 5OCCCOC 2H5 CH3 C2H5
CH 3CH 2CHCOOH CH 3
② 合成二元羧酸 ● 与二卤代烷反应
第14章 β-二羰基化合物
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）
O CH2CH2C-OC2H5
C2H5ONa
CH2 — C
O CH-COOC2H5
CH2CH2C-OC2H5 O
己二酸二乙酯 ① OH ② H+
-
-C2H5OH
CH3
C2H5ONa -C2H5OH
O
CH — C CH-COOC2H5 CH2 CH2—CH2
COOC2H5
C2H5ONa
O
？
—COOC2H5
CH2-COOC2H5
14.5乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用
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 O O - + C2H5ONa CH3-C-CH2-C-OC2H5 CH3-C-CH-C-OC2H5 Na
溴褪色（具双键） 蓝紫色（具烯醇结构）
2,4-= 硝基苯肼
O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 酮式 (93%)
O
CH3-C=CH-C-OC2H5 烯醇式 (7%)
1°形成共轭体系，降低了体系的内能。 2°烯醇结构可形成分子内氢键 （形成较稳定的六元环体系）
O O CH3-C-CH2-C-OC2H5
COOC2H5 CH2 COOC2H5
COOC2H5 Na CH COOC2H5 COOC2H5 R CH COOC2H5
NaOC2H5
COOC2H5 Na CH COOC2H5 pKa = 13
C2H5ONa 自身缩合
O O H-C-CH2-C-OC2H5 （主） 79%
O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 （次）
O CH2CH2C-OC2H5
C2H5ONa
CH2 — C
O CH-COOC2H5
CH2CH2C-OC2H5 O
己二酸二乙酯 ① OH ② H+
-
-C2H5OH
CH3
C2H5ONa -C2H5OH
O
CH — C CH-COOC2H5 CH2 CH2—CH2
COOC2H5
C2H5ONa
O
？
—COOC2H5
CH2-COOC2H5
14.5乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用
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 O O - + C2H5ONa CH3-C-CH2-C-OC2H5 CH3-C-CH-C-OC2H5 Na
溴褪色（具双键） 蓝紫色（具烯醇结构）
2,4-= 硝基苯肼
O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 酮式 (93%)
O
CH3-C=CH-C-OC2H5 烯醇式 (7%)
1°形成共轭体系，降低了体系的内能。 2°烯醇结构可形成分子内氢键 （形成较稳定的六元环体系）
O O CH3-C-CH2-C-OC2H5
COOC2H5 CH2 COOC2H5
COOC2H5 Na CH COOC2H5 COOC2H5 R CH COOC2H5
NaOC2H5
COOC2H5 Na CH COOC2H5 pKa = 13
Chapter 14 β-二羰基化合物和有机合成
2、具有酮和烯醇的双重反应性
酮式反应： 有甲基酮的典型性质—与亚硫酸氢钠等羰基的亲核加成反
应；还原变为3－羟基丁酮酸乙酯。虽为甲基酮但不发生卤仿 反应（如何解释？）。
烯醇式反应：
烯烃性质－加溴（使溴水褪色）；烯醇式结构－三氯化铁 水溶液显色；醇的性质—与三氯化磷，乙酰氯反应等 乙酰乙酸乙酯实际是酮式和烯醇式混合物，酮式和烯醇式 混合物是互变异构，两者处于平衡状态，互相转换。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，平衡向烯醇式移动。
EtOH
OHH+ -CO2
(CH2)n+2
CH-COOH
(CH2)n+2
C(CO2Et)2
还原
CH2OH (CH2)n+2 C CH2OH
SOCl2
CH2Cl (CH2)n+2 C CH2Cl
CH2(CO2Et)2 2EtO-
CO2Et (CH2)n+2 CO2Et
Eg 6： 用简单的有机原料合成
O O R C CH2 C R' O O R C CH2 C OR' O O RO C CH2 C OR'
β-二酮
β-酮酸酯
丙二酸酯
所有具有被双活化基团相连的亚甲基化合物都有类似 丙二酸酯和乙酰乙酸乙酯的性质：
CH3COCH2CN NCCH2CN NCCH2NO2 CH2(NO2)2
14.1 β -二羰基化合物的酸性和互变异构
O
CH3C-CH2-COC2H5
-OH（浓）
OOH
OOH
CH3C-CH2-C-OC2H5
O CH3-COH
O + -CH2-COH + C2H5O-
第十四章 β二羰基化合物
酸等）
例如，用丙二酸二乙酯法合成下列化合物，其结构分析如下：
引入
CH3
原有
CH3 CH2 CH COOH
引入
原有 COOH
引入 CH2 CH2COOH CH2 CH2COOH
原有
原有 CH3 CH2 CH COOH
引入
CH2COOH
COOC2H5 CH2
C2H5ONa
COOC2H5
COOC2H5
_ CH
pKa = 13
COOC2H5 Na CH
COOC2H5
RX COOC2H5
COOC2H5 R CH
COOC2H5
NaOC2H5
COOC2H5
RC
Na
COOC2H5
RX -NaX
R
COOC2H5
C
R' COOC2H5
2 CH2(COOC2H5)2
NaOC2H5 X(CH2)nX n = 3~7
CH3
CH3
从理论上分析，有可能生成四种化合物。
O
O
EtO-
HC-OC2H5 + H-CH2CCH3
OO H2O HC-CH2CCH3
OO
O
EtO-
C2H5O-C-C-OC2H5 + H-CH2CCH3
OO O H2O C2H5O-C-C-CH2CCH3
OO -CO C2H5O-C-CH2CCH3
凡有酯参与的缩合反应统称Claisen酯缩合反应。
1) 酯缩合
两分子酯在碱作用下失去一分子醇形成b-羰基酯。
2 RCH2COOR'
O RCH2COC2H5 C2H5O-
1) C2H5ONa
2) H+
例如，用丙二酸二乙酯法合成下列化合物，其结构分析如下：
引入
CH3
原有
CH3 CH2 CH COOH
引入
原有 COOH
引入 CH2 CH2COOH CH2 CH2COOH
原有
原有 CH3 CH2 CH COOH
引入
CH2COOH
COOC2H5 CH2
C2H5ONa
COOC2H5
COOC2H5
_ CH
pKa = 13
COOC2H5 Na CH
COOC2H5
RX COOC2H5
COOC2H5 R CH
COOC2H5
NaOC2H5
COOC2H5
RC
Na
COOC2H5
RX -NaX
R
COOC2H5
C
R' COOC2H5
2 CH2(COOC2H5)2
NaOC2H5 X(CH2)nX n = 3~7
CH3
CH3
从理论上分析，有可能生成四种化合物。
O
O
EtO-
HC-OC2H5 + H-CH2CCH3
OO H2O HC-CH2CCH3
OO
O
EtO-
C2H5O-C-C-OC2H5 + H-CH2CCH3
OO O H2O C2H5O-C-C-CH2CCH3
OO -CO C2H5O-C-CH2CCH3
凡有酯参与的缩合反应统称Claisen酯缩合反应。
1) 酯缩合
两分子酯在碱作用下失去一分子醇形成b-羰基酯。
2 RCH2COOR'
O RCH2COC2H5 C2H5O-
1) C2H5ONa
2) H+
Beta-二羰基化合物
乙酰乙酸乙酯钠盐 CH 3COOH
O CH3-C-CH2COOC2H5
Ó· × ÓÓÓ 2CH3COOC2H5
NaOC2H5
CH3COOH
O O CH3CCH2COC2H5
讨论： ① Claison酯缩合反应的本质是利用羰基使α－H的酸性大 增，在强碱(碱性大于OH－) 作用下，发生亲核加成-消 除反应，最终得到β-二羰基化合物。 ② 酮的酸性一般大于酯，所以在乙醇钠的作用下，酮更 易生成碳负离子。 例如：
制环状的甲基酮：
O O CH3-C-CH-C-OC2H5
NaOC 2H5
-
Na+
Br(CH 2)4Br
O O CH3-C-CH-C-OC2H5
O CH2(CH 2)3Br C-CH 3
COCH 3 COOC 2H5
成酮分解
（2）制二酮
制β-二酮(1,3-二酮)：
O O CH3CCHCOC2H5
O
练习: P470 习题14.3 答案:
O CH3CH2CH2C CHCOOC2H5 CH2CH3
O CH3CH2O C CHCOOC2H5 Ph
COOC2H5 O (3) C2H5OOC O
(1)
(2)
(4)
O C CHCH2CH2COOCH2CH3 COOC2H5
14.2.2 乙酰乙酸乙酯的性质
H2O/H+
R R'
C
O C-OH C-OH O
R R'
O CH- C-OH
ÓÓù ÓÓÓ ú ÓÓ á
思考题：用丙二酸二乙酯制备
COOH 。
提示：用1,2-二溴乙烷与丙二酸二乙酯负离子反应（1∶1）。
(2) 制二元羧酸
O CH3-C-CH2COOC2H5
Ó· × ÓÓÓ 2CH3COOC2H5
NaOC2H5
CH3COOH
O O CH3CCH2COC2H5
讨论： ① Claison酯缩合反应的本质是利用羰基使α－H的酸性大 增，在强碱(碱性大于OH－) 作用下，发生亲核加成-消 除反应，最终得到β-二羰基化合物。 ② 酮的酸性一般大于酯，所以在乙醇钠的作用下，酮更 易生成碳负离子。 例如：
制环状的甲基酮：
O O CH3-C-CH-C-OC2H5
NaOC 2H5
-
Na+
Br(CH 2)4Br
O O CH3-C-CH-C-OC2H5
O CH2(CH 2)3Br C-CH 3
COCH 3 COOC 2H5
成酮分解
（2）制二酮
制β-二酮(1,3-二酮)：
O O CH3CCHCOC2H5
O
练习: P470 习题14.3 答案:
O CH3CH2CH2C CHCOOC2H5 CH2CH3
O CH3CH2O C CHCOOC2H5 Ph
COOC2H5 O (3) C2H5OOC O
(1)
(2)
(4)
O C CHCH2CH2COOCH2CH3 COOC2H5
14.2.2 乙酰乙酸乙酯的性质
H2O/H+
R R'
C
O C-OH C-OH O
R R'
O CH- C-OH
ÓÓù ÓÓÓ ú ÓÓ á
思考题：用丙二酸二乙酯制备
COOH 。
提示：用1,2-二溴乙烷与丙二酸二乙酯负离子反应（1∶1）。
(2) 制二元羧酸
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存在酮式和烯醇式争论: 酮式结构：CH3COCH2COOC2H5 证据：有甲基酮的典型性质—与亚硫酸氢钠等羰
基的亲核加成反应；还原变为3－羟基丁酮酸 乙酯。 烯醇式结构：CH3C=CHCOOC2H5
OH 证据：烯烃性质－加溴（使溴水褪色）；烯醇式
结构－三氯化铁水溶液显色；醇的性质—与三 氯化磷，乙酰氯反应等
C2H5OH H2SO4
COOC2H5 CH2
COOC2H5
COOC2H5 CH2
COOC2H5
NaOC2H5
COOC2H5 Na CH
COOC2H5
pKa = 13
COOC2H5 Na CH
COOC2H5
RX -NaX
COOC2H5 R CH
COOC2H5
COOC2H5 R CH
COOC2H5
NaOC2H5
理论解释：用给出质子后生成的负碳离子的稳 定性说 明。
进一步说明几种β-二羰基化合物的酸性强度规律。
一 β-二羰基化合物的酸性及判别
化合物
pKa
烯醇式含量
CH3COCH3
20
H2O
16
ROH
15
EtO2CCH2CO2Et
13.3
NCCH2CO2Et
9
CH3COCH2CO2Et
10.3
1.5×10-4(痕量)
O- O CH3C=CHCOC2H5
O OCH3CCH=COC2H5 Na+
(1)
>
(2)
>
(3)
O
O
CH3CCH2COC2H5 酮式（92.5%）
41oC/2.66bar
mp -39oC
OH O
CH3
CH3C=CHCOC2H5
CH
OC2H5
烯醇式（7.5%） 32oC/2.66bar
O
O
H
乙酰乙酸乙酯的结构及互变异构
乙酰乙酸乙酯实际是酮式和烯醇式混合物， 酮式和烯醇式混合物是互变异构，两者 处于平衡状态，互相转换。
CH3COCH2COOC2H5
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。
14.2 β-二羰基化合物的烷基化、酰基化
1 乙酰乙酸乙酯的α-烷基化、 α-酰基化 2碳负离子与羰基化合物的反应 3碳负离子与α,β-不饱和羰基化合物的反应
CH2(COOC2H5)2 (1) NaOC2H5 (2) Br(CH2)4Br
COOC2H5 COOC2H5
水解脱羧
COOC2H5 R CH
COOC2H5
COONa
NaOH
(1) H
R CH
H2O
COONa (2)
R CH2COOH CO2
R COOC2H5 C
R' COOC2H5
NaOH H2O
第十四章 β-二羰基化合物
基本要求： 1．掌握酯的水解和克来森（Claisen）酯缩合
历程。 2．掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二酯在合成上
的应用。 3. 理解互变异构。 4．理解合成路线设计的基本知识。 5．了解麦克尔加成的涵义和应用。
作业：2，3，4，5，6，7，8，9，10，11
引入
CH3
原有
CH3 CH2 CH COOH
引入
原有 COOH
引入 CH2 CH2COOH CH2 CH2COOH
原有
原有 CH3 CH2 CH COOH
引入
CH2COOH
COOC2H5 CH2
C2H5ONa
COOC2H5
COOC2H5
_ CH
CH3CH2Br
COOC2H5
COOC2H5 CH3CH2CH
C C C O + Nu
1，2加成
H CCCO
Nu
1，4-加成 C C C O H Nu
C C C OH Nu
C C C OH Nu
不稳定（互变） H CCCO Nu
14.3丙二酸二乙酯在有机合成中的应用
• （1）制法
CH3COOH P Cl2
（2）性质
CH2COOH Cl
NaCN NaOH
CH2COONa CN
7.7×10-3 2.5×10-1
7.3(纯液态)，气态46.1%, 水0.4%
CH3COCH2COCH3
9
C6H5COCH2COCH3
O
CHO
76.5 99
100
*表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。
碳负离子可以写出三个共振式
OO CH3CCH2COC2H5 + NaOH
C2H5OH
OO CH3CCHCOC 2H5
凡是两个羰基中间为一个亚甲 （CH2）隔开的化合物为β-二羰 基化合物 。这里所指羰基不限 于醛、酮羰基，还包括羧基和酯 的羰基。两个羰基的作用使亚甲 基很活泼，所以又叫活泼亚甲基 化合物。活泼亚甲基化合物不限 于 β-二羰基化合物 范围更宽
β-二羰基化合物举例
β-二酮 β-酮酸酯 丙二酸酯
O
O
COOC2H5
RC
Na
COOC2H5
RX -NaX
R
COOC2H5
C
R' COOC2H5Biblioteka 2 CH2(COOC2H5)2
NaOC2H5 X(CH2)nX n = 3~7
CH(COOC2H5)2 CH2I2
C(COOC2H5)2
(CH2)n
(CH2)n CH2
CH(COOC2H5)2 NaOC2H5
C(COOC2H5)2
(1) H (2) CO2
R CHCOOH R'
COOC2H5 COOC2H5
NaOH H2O
(1) H
(2)
CO2
COOH
丙二酸二乙酯在有机合成的应用 丙二酸二乙酯的上述性质在有机合成上广泛用于合成各种类 型的羧酸（一取代乙酸，二取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧
酸等）
例如，用丙二酸二乙酯法合成下列化合物，其结构分析如下：
COOC2H5
1) C2H5ONa 2) CH3I
COOC2H5 1) OHCH3CH2C CH3 2) H+
COOC2H5
COOH -CO2
CH3CH2CCH3 COOH
CH3CH2CHCOOH CH3
,
R C CH2 C R
O ,
R C CH2COOR
OO ,
RO C CH2 C OR
14.1 β-二羰基化合物的酸 性及互变异构
1、几种羰基化合物甲基、亚甲基上氢pka值， 理论解释：
乙酸乙酯：25；丙酮:20; 丙二酸二乙酯：13； 乙酰乙酸乙酯：11；戊二酮：9
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。
基的亲核加成反应；还原变为3－羟基丁酮酸 乙酯。 烯醇式结构：CH3C=CHCOOC2H5
OH 证据：烯烃性质－加溴（使溴水褪色）；烯醇式
结构－三氯化铁水溶液显色；醇的性质—与三 氯化磷，乙酰氯反应等
C2H5OH H2SO4
COOC2H5 CH2
COOC2H5
COOC2H5 CH2
COOC2H5
NaOC2H5
COOC2H5 Na CH
COOC2H5
pKa = 13
COOC2H5 Na CH
COOC2H5
RX -NaX
COOC2H5 R CH
COOC2H5
COOC2H5 R CH
COOC2H5
NaOC2H5
理论解释：用给出质子后生成的负碳离子的稳 定性说 明。
进一步说明几种β-二羰基化合物的酸性强度规律。
一 β-二羰基化合物的酸性及判别
化合物
pKa
烯醇式含量
CH3COCH3
20
H2O
16
ROH
15
EtO2CCH2CO2Et
13.3
NCCH2CO2Et
9
CH3COCH2CO2Et
10.3
1.5×10-4(痕量)
O- O CH3C=CHCOC2H5
O OCH3CCH=COC2H5 Na+
(1)
>
(2)
>
(3)
O
O
CH3CCH2COC2H5 酮式（92.5%）
41oC/2.66bar
mp -39oC
OH O
CH3
CH3C=CHCOC2H5
CH
OC2H5
烯醇式（7.5%） 32oC/2.66bar
O
O
H
乙酰乙酸乙酯的结构及互变异构
乙酰乙酸乙酯实际是酮式和烯醇式混合物， 酮式和烯醇式混合物是互变异构，两者 处于平衡状态，互相转换。
CH3COCH2COOC2H5
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。
14.2 β-二羰基化合物的烷基化、酰基化
1 乙酰乙酸乙酯的α-烷基化、 α-酰基化 2碳负离子与羰基化合物的反应 3碳负离子与α,β-不饱和羰基化合物的反应
CH2(COOC2H5)2 (1) NaOC2H5 (2) Br(CH2)4Br
COOC2H5 COOC2H5
水解脱羧
COOC2H5 R CH
COOC2H5
COONa
NaOH
(1) H
R CH
H2O
COONa (2)
R CH2COOH CO2
R COOC2H5 C
R' COOC2H5
NaOH H2O
第十四章 β-二羰基化合物
基本要求： 1．掌握酯的水解和克来森（Claisen）酯缩合
历程。 2．掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二酯在合成上
的应用。 3. 理解互变异构。 4．理解合成路线设计的基本知识。 5．了解麦克尔加成的涵义和应用。
作业：2，3，4，5，6，7，8，9，10，11
引入
CH3
原有
CH3 CH2 CH COOH
引入
原有 COOH
引入 CH2 CH2COOH CH2 CH2COOH
原有
原有 CH3 CH2 CH COOH
引入
CH2COOH
COOC2H5 CH2
C2H5ONa
COOC2H5
COOC2H5
_ CH
CH3CH2Br
COOC2H5
COOC2H5 CH3CH2CH
C C C O + Nu
1，2加成
H CCCO
Nu
1，4-加成 C C C O H Nu
C C C OH Nu
C C C OH Nu
不稳定（互变） H CCCO Nu
14.3丙二酸二乙酯在有机合成中的应用
• （1）制法
CH3COOH P Cl2
（2）性质
CH2COOH Cl
NaCN NaOH
CH2COONa CN
7.7×10-3 2.5×10-1
7.3(纯液态)，气态46.1%, 水0.4%
CH3COCH2COCH3
9
C6H5COCH2COCH3
O
CHO
76.5 99
100
*表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。
碳负离子可以写出三个共振式
OO CH3CCH2COC2H5 + NaOH
C2H5OH
OO CH3CCHCOC 2H5
凡是两个羰基中间为一个亚甲 （CH2）隔开的化合物为β-二羰 基化合物 。这里所指羰基不限 于醛、酮羰基，还包括羧基和酯 的羰基。两个羰基的作用使亚甲 基很活泼，所以又叫活泼亚甲基 化合物。活泼亚甲基化合物不限 于 β-二羰基化合物 范围更宽
β-二羰基化合物举例
β-二酮 β-酮酸酯 丙二酸酯
O
O
COOC2H5
RC
Na
COOC2H5
RX -NaX
R
COOC2H5
C
R' COOC2H5Biblioteka 2 CH2(COOC2H5)2
NaOC2H5 X(CH2)nX n = 3~7
CH(COOC2H5)2 CH2I2
C(COOC2H5)2
(CH2)n
(CH2)n CH2
CH(COOC2H5)2 NaOC2H5
C(COOC2H5)2
(1) H (2) CO2
R CHCOOH R'
COOC2H5 COOC2H5
NaOH H2O
(1) H
(2)
CO2
COOH
丙二酸二乙酯在有机合成的应用 丙二酸二乙酯的上述性质在有机合成上广泛用于合成各种类 型的羧酸（一取代乙酸，二取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧
酸等）
例如，用丙二酸二乙酯法合成下列化合物，其结构分析如下：
COOC2H5
1) C2H5ONa 2) CH3I
COOC2H5 1) OHCH3CH2C CH3 2) H+
COOC2H5
COOH -CO2
CH3CH2CCH3 COOH
CH3CH2CHCOOH CH3
,
R C CH2 C R
O ,
R C CH2COOR
OO ,
RO C CH2 C OR
14.1 β-二羰基化合物的酸 性及互变异构
1、几种羰基化合物甲基、亚甲基上氢pka值， 理论解释：
乙酸乙酯：25；丙酮:20; 丙二酸二乙酯：13； 乙酰乙酸乙酯：11；戊二酮：9
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。