b二羰基化合物.ppt

n = 0, 1, 2, 3
COOC2H5 COOC2H5
1) NaOH 2) H+,
COOH
思考：在与卤代烃反应生成C-C键反应中，比 较三乙及丙二酸酯的钠盐与RMgX的活性差异。
29
四、Knoevenagel缩合
在弱碱的催化下，醛、酮与含有活泼亚甲基的化合物发 生的失水缩合反应。
R' R
C=O
注意：当引入基团不同时，通常是先引入活性较高和体积较
大的基团。
23
2. 合成二羰基化合物
OO
CH3CCH2COC2H5
=
O CH2 C OC2H5
X (CH2)n
X
=
O CH2 C OC2H5
CH3COCl
CH3COCH2Cl 或 用I2偶合
CH3COCH2 CH3COCH2
(CH2)n
CH3CO CH2
20
2.乙酰乙酸乙酯活泼亚甲基上的反应
OO CH3CCH2COC2H5
OO
CH3I
CH3C-CH-COC 2H5
C2H5ONa
CH3 烃基化
OO
-C2H5OH
CH3CCHCOC2H5
BrCH2COOR
O
O
CH3C-CH-COC2H5
NaH
O- O
Na+CH3COCl
CH2COOR
CH3C=CHCOC2H5
O
CH3 C + OC2H5
CH2 C OC2H5
CH3 C CH2 C OC2H5 OC2H5
O
O
O
O
CH3 C CH2 C OC2H5
CH3 C CH2 C OC2H5
pKa = 11
O
+
C2H5O
C2H5OH CH3 C
+ C2H5O O
CH C OC2H5
= =
= =
=
=
=
=
=
O
O
CH3 C CH C OC2H5
O CH3 O H3C C C C C
CH3 CH3 OEt
思考：不同的酯能否发生选择性缩合？
14
2. 不同酯的交错缩合
含α-H的酯与不含α-H的酯(如：甲酸酯、苯甲酸酯、乙
二酸酯和碳酸酯)之间不仅可以缩合，而且具有应用价值。
如：
O HCOOEt+ CH3 C OC2H5
① C2H5ONa ② CH3COOH
CH3CO
β-二羰基化合物
CH3COCH2
CH3COCH2
γ- 二羰基化合物
思考：用I2偶合的机理？
24
3. 合成酮酸
CH3COCH 2(CH2)nCOOH
引入基团 (CH2)nCOOH
注意：在引入基团时，要用卤代酸酯X(CH2)nCOOC2H5， 而不能使用卤代酸X(CH2)nCOOH。
4. 合成一元羧酸
CF3
CH3
O
O
OH O
=
CH3 C CH2 C OC2H5 酮式
= CH3 C CH C OC2H5
烯醇式
H2O C2H5OH C6H12
99.6 % 89.48 % 53.6 %
0.4 % 10.52 % 46.4 %
➢活泼亚甲基上取代基的电子效应。
➢溶剂极性。
10
• 烯醇化导致立体异构化
Et
+
H2 C
Z' Z
弱碱 苯, 分水
R' R
C=C
Z' Z
O Z: CHO, CR, COOR, CN, NO2 等
OO CH3C-CH-COC2H5
CH3
COCH3
CH2COOR
同理，二取代乙酰乙酸乙酯进行酮式分解将得到二取代丙
酮；进行酸式分解将得到二取代乙酸。
22
1. 合成甲基酮
经乙酰乙酸乙酯合成：
引入基团
CH3COCH 2CH3
引入基团
CH3
CH3COCHCH 2CH3
✓甲基酮合成时一定要经过酮式分解; ✓将TM的结构与丙酮进行比较，确定引入基团; ✓确定合成路线。
3
一、酮-烯醇互变异构 二、乙酰乙酸乙酯的合成及其应用 三、丙二酸酯的合成及其应用 四、Knoevenagel缩合 五、Mickael加成
4
一、酮-烯醇互变异构
HC CH + H2O Hg++， H+
HC CH2 OH
•酸和碱对酮-烯醇平衡的影响 不 稳 定
CH3CHO
+OH
CH3CCH3
+ H+
CH3CH2CH2CHCOOH
CH3
二取代乙酸
引ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基团:
CH3 CH2CH2CH3
COOC2H5 CH2
C2H5ONa
COOC2H5
COOC2H5
_ CH
CH3CH2Br
COOC2H5
COOC2H5 CH3CH2CH
COOC2H5
1) C2H5ONa 2) CH3I
COOC2H5 1) OHCH3CH2C CH3 2) H+
NaCl
Cl
CH2COONa C2H5OH
CN
H+
COOC2H5 H2C
COOC2H5
OO EtOCCH2COEt + EtONa
OO -
[ EtOCCHCOEt ]
Na+
OO EtO C C C OEt
H
26
1. 合成一元酸
CH3CHCH2CH2COOH CH3
一取代乙酸
引入基团: CH2CHCH3 CH3
O
O
=
=
H βC
α
CH2
C
OC2H5
= =
COOC2H5
O
+ CH3 C OC2H5
COOC2H5
① C2H5ONa COOC2H5 O
=
② CH3COOH
βCO
α
CH2
C
OC2H5
O 例： C2H5OCOC2H5 +
O
C6H5CH2COC2H5
1) C2H5ONa 2) H+
?
OO C2H5OCCHC OC2H5
= =
= =
O
O
CH3 βC
α
CH
C
OC2H5
( 酸式分解 ) R ( 酮式分解 )
① dil. OH② H+ ③ △
① 浓 OH② H+
O CH3 C CH R + CO2 + C2H5OH
一取代丙酮
O R CH2 C OH + CH3COOH + C2H5OH
OO CH3C-CH-COC2H5
O O一取代乙酸 CH3C-CH-COC 2H5
CH3CH2CH2COOH
CH3 PhCH 2CHCOOH
(1) TM为羧酸，经乙酰乙酸乙酯法合成时需酸式分解。
(2) 将TM看成取代乙酸，确定引入基团。
★由于酸式分解的同时必然伴随酮式分解，故合成羧酸 通常采用丙二酸酯法。
25
三、丙二酸酯的合成及其应用
CH2COOH Cl
NaOH H2O
CH2COONa NaCN
具有羰基的性质
✓能与金属钠作用，放出H2↑ ✓能与CH3COCl作用生成酯
✓可使溴水褪色
有醇羟基存在 有不饱和键存在
✓ 与FeCl3水溶液作用呈紫红色 具有烯醇式结构 ✓ 不能发生碘仿反应
8
OO CH3CCH2C OC2H5
OH O
CH3C
C H
C
OC2H5
在乙酰乙酸乙酯中存在着酮式和烯醇式的互变异构， 并形成一个平衡体系。
Me H
O H+ or OH-
Ph
(R)-(+)-仲丁基苯基甲酮
Et
Me H
O
Et
O
+H Ph Me
Ph
(+- )-仲丁基苯基甲酮
Et
OH
Me
Ph
11
二、乙酰乙酸乙酯的合成及应用
(一) 乙酰乙酸乙酯的制备
1.相同酯的自身缩合
O
O
O
= =
=
2
CH3COC2H5
① ②
C2H5ONa CH3COOH
CH3C
CH2
COC2H5
Claisen酯缩合反应：含α-H的酯在强碱(如：乙醇钠)
催化下缩合，生成β-酮酸酯的反应称为Claisen酯缩合。
12
= =
反应机理：
= =
= =
=
C2H5O
HO
pKa = 16 O
α
C2H5OH
+ CH2 C OC2H5
CH2 C OC2H5
pKa = 24
O
O
O
O CH2 C OC2H5
COOC2H5
COOH -CO2
CH3CH2CCH3 COOH
CH3CH2CHCOOH CH3
27
2. 合成二元酸
(1) 带支链的二元酸
CH2COOH RCHCOOH
在引入基团时要用卤代酸酯，而不能使用卤代酸。
(2) 高级直链二元酸
CH2 (CH2)n
CH2
CH2COOH CH2COOH
2 CH2(COOC2H5)2 C2H5ONa
(1) 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。
=
=
=
= =
=
O
O
CH3
C
CH2
C
OC2H5
① 5 % NaOH ② H+
O
O
CH3 C CH2 C OH
= =
H
O
O
△
C
C
CH3 CH2 O
H
O
O
C
C
CH3 CH2 O
H O
C
+ CO2
CH3 CH2
互变异构
CH3COCH3
9
烯醇式含量 1.5×10-4(痕量)
0.1 0.25
7.5(纯液态)，气态46.1%, 水0.4%
76 90
100
*表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。
7
实验现象：以乙酰乙酸乙酯为例
✓可生成肟、腙;
✓与HCN、NaHSO3加成；
✓还原可生成β-羟基酸酯；
✓1）OH- 2）H+，加热脱羧
19
(2)乙酰乙酸乙酯与浓碱共热，则在α-和β-碳原子间断键，
生成两分子乙酸盐，该分解称为酸式分解。
O
O
O
O
= =
= = =
CH3 C CH2 C OC2H5 + OH
CH3 C CH2 C OC2H5
OH
O
O
CH3COOH + CH2 C OC2H5
CH3COO + CH3 C OC2H5
OH 2 CH3COO + C2H5OH
_ 2 CH(COOC2H5)2
BrCH2CH2Br
CH2CH(COOC2H5)2 1) OHCH2CH(COOC2H5)2 2) H+
CH2CH2COOH -CO2 CH2CH2COOH
28
3. 合成环状羧酸
CH2 (CH2)n CH
CH2
COOH
COOC2H5 1) 2 C2H5ONa H2C COOC2H5 2) BrCH2CH2Br
合成二：
EtOOC-COOEt + C6H5CH2COOEt
COOEt
175oC
-CO C6H5CHCOOEt
EtONa
O CCOOEt C6H5CHCOOE t
16
3. Dieckmann缩合——分子内的Claisen酯缩合
CH2CH2COOC2H5 ① C2H5ONa ， C6H6 CH2CH2COOC2H5 ② H+
O
O
CH3COOH CH3 C CH2 C OC2H5
13
O
C2H5ONa
O CH3O
H3C CHCOEt
很难
CH3
H3C CHC C C OEt CH3 CH3
为什么？ 怎么办？
H3C
HO CC CH3
CH3 O CC
(C6H5)3C
CH3 OEt
O CH3 O H3C C C C C
CH3 CH3 OEt
OO CH3C CH2C OC2H5
酮式
OH O
CH3C=CH C OC2H5
烯醇式
6
一些活泼氢的酸性
化合物
CH3COCH3 H2O ROH EtO2CCH2CO2Et NCCH2CO2Et CH3COCH2CO2Et
CH3COCH2COCH3 C6H5COCH2COCH3
O CHO
pKa
20 16 15 13.3 9 10.3
第十四章 -二羰基化合物
1
=
= =
= =
=
O
O
R C CH2 C R
β-二酮
O
O
R C CH2 C OR'
β-酮酸酯
O
O
RO C CH2 C OR
丙二酸二酯
2
学习要求
✓ 掌握-二羰基化合物的结构特点；
✓ 熟练掌握乙酰乙酸乙酯、丙二酸酯合成 法在合成中的应用；
✓ 融会贯通已学过的有机反应，掌握合成 有机化合物的基本思路和方法。
同为烯醇式结构，为什么在乙酰乙酸乙酯中可 以稳定的存在呢？
=
= =
OH
CH3 C
O
CH C
OC2H5
分子内氢键
：OH O
= CH3 C CH C OC2H5
电子离域
9
影响烯醇式含量的因素：
O
O
O
O
O
O
=
=
= =
= = = =
CH3 C CH C OC2H5 ＞ CH3 C CH2 C OC2H5 ＞CH3 C CH C OC2H5
C6H5
15
例： 选用合适原料制备
CHO
C6H5CHCOOE t
CHO
EtONa
HCOOEt + C6H5CH2COOEt 70%
C6H5CHCOOE t
例：选用合适的原料制备
COOEt C6H5CHCOOE t
O
COOEt
合成一： C2H5O-C-OC2H5 + C6H5CH2COOEt EtONa C6H5CHCOOEt
OO
OO
CH3COCCH3 CH3C-CH-COC 2H5
-H2
CH3COOC2H5
COCH3
酰基化
β-酮酸酯α-碳原子上的两个氢原子均可被烃基取代。
= =
= =
O
O
CH3 C CH C OC2H5
① C2H5ONa ② R’ X
O R’ O CH3 C C C OC2H5
R
R
21
(三) 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用
=
O βH
α
COOC2H5
Dieckmann缩合主要用于制备五元和六元环状β-酮酸酯。