乙酰乙酸乙酯与丙二酸乙酯在有机合成的应用
第十一章羧酸及其衍生物
第十章羧酸及其衍生物【教学重点】羧酸及其衍生物的化学性质、丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯在合成上的应用。
【教学难点】诱导效应、酰基上的亲核取代反应机理。
【教学基本内容】羧酸的结构；羧酸的制备方法；羧酸及其衍生物的物理性质；羧酸的化学性质——羧酸的酸性及影响酸性强度的因素（诱导效应、共轭效应和场效应）；羧酸衍生物的生成；羧基的还原反应；脱羧反应；α-氢原子的卤代反应。
羟基酸的制备方法（卤代酸水解、羟基腈水解、Refomatsky反应）、羟基酸的化学性质——酸性、脱水反应、α-羟基酸的分解。
羧酸衍生物的化学性质——酰基上的亲核取代反应（水解、醇解、氨解）及其反应机理；还原反应；与Grignard反应；酰胺氮原子上的反应（酰胺的酸碱性、脱水反应、Hofmann降解反应）。
乙酰乙酸乙酯的制备方法（Claisen酯缩合）；乙酰乙酸乙酯的化学性质——酮式-烯醇式互变异构、酸式分解和酮式分解；乙酰乙酸乙酯在合成上的应用。
丙二酸二乙酯的制备及在合成上的应用。
Ⅰ目的要求羧酸是含有羧基(—COOH)的含氧有机化合物，我们平常所说的有机酸就是指的这类化合物。
所谓羧酸衍生物，包括的化合物种类很多，诸如羧酸盐类、酰卤类、酯类(包括内酯、交酯、聚酯等)、酸酐类、酰胺类(包括酰亚胺、内酰胺)等都是羧酸衍生物，有人甚至把腈类也包括在羧酸衍生物的范围之内。
其实，比较常见的而又比较重要的是酰卤、酸酐、酯和酰胺这四类化合物。
羧酸盐与一般无机酸盐在键价类型上没大区别，不作专门介绍。
至于腈类，将放在含氮化合物中加以介绍。
这四类化合物都是羧酸分子中，因酰基转移而产生的衍生物，所以又叫羧酸的酰基衍生物。
羧酸及其衍生物RCOL(L：－OH、－X、－OOCR′、－OR′、－NH2)在许多重要天然产物的构成以及在生物代谢过程中均占有重要地位。
本章将以饱和一元脂肪酸为重点，讨论羧酸及其衍生物的结构和性质。
鉴于乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的重要地位，本章作概括介绍。
第十四章二羰基化合物在有机合成上的应用
答：能形成稳定烯醇式异构体的化合物，具有 以下结构特点：
① 分子中的亚甲基受两个相邻极性基团的影响， 使 H 酸性增加，易于质子化。
② 形成烯醇式异构体的分子中，其共轭体系有所 延伸，体系内能降低，更趋于稳定。
丙二酸酯
O
O
CH3 C CH2 C OC2H5 NC
乙酰乙酸乙酯
CH2 COOC2H5
氰乙酸酯
2
b-丁酮酸乙酯又叫做乙酰乙酸乙酯,工业上简 称ʺ三乙ʺ。可由乙酸乙酯在醇钠作用下经Claisen 缩合反应制得：
O CH3-C-OC2H5 +
O H-CH2-C-OC2H5
C2H5ONa -C2H5OH
定比例平衡共存并相互转化的现象称为互变异构。酮
式和烯醇式互为互变异构体。
6
几种纯液体化合物烯醇式平衡含量如下：
化合物(酮式) 烯醇式含量(%) 烯醇式
O
CH3—C—CH3
10-4
=O
OO CH3-C-CH2-C-OC2H5
OO CH3-C-CH2-C-CH3
OO H—C-CH2-C—H
10-2 7 76.5
掌握Claisen酯缩合反应，了解乙酰乙酸乙酯及丙 二酸二乙酯在合成反应上的意义。
掌握酮型-烯醇型互变异构现象。
1
β－酮酸酯的基本结构
β-酮酸易于失羧，但β-酮酸酯是稳定的。
O
O
O
O
O
O
R C CH2 C R' R C CH2 C OR' RO C CH2 C OR'
β -二酮
β -酮酸酯
乙酰乙酸乙酯及在合成上的应用ppt课件
该反应可由酰胺制备有机腈类化合物。
N + H2O
•脱羰反应－霍夫曼（Hofmann）降级反应
RCONH2 + Br2 + 4NaOH H2O
RNH2 + 2NaBr + Na2CO3 + 2H2O
该反应可由酰胺制备少一个碳原子的伯胺,产率较高.
•与亚硝酸的反应
RCONH2 + HNO2
RCOOH + N2 + H2O
该反应可用于酰胺的鉴别和定性分析。
•酰胺的水解
HCl
加热
RCOOH + NH4Cl
RCONH2 + H2O
NaOH RCOONa + NH3
加热
在有机合成上，氨基的酰化在水解，多用于氨基的保护。
•酰胺的酸碱性
酰胺是近中性化合物，这是由于氮原子上的未共用电子对与碳基 上的π电子形成共轭体系，电子云向羰基方向移动，降低了氮原 子上的电子云密度，使其结合质子的能力减弱。
目标要求
1.掌握几种类型的羧酸衍生物结构及命名 2.了解羧酸衍生物的物理性质及光谱性质 3.掌握羧酸衍生物的化学性质 4.掌握羧酸衍生物的亲核取代反应机理及反应活性 5.了解羧酸衍生物的相互转换 6.掌握乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯的性质及在合成中的应用 7.学会设计有机合成路线
一、羧酸衍生物结构和命名
'
R
反应可逆
-羰基酯
= =
= =
=
=
=
反应机理：
C2H5O
αH O
+ CH2 C OC2H5
O
C2H5OH
CH2 C OC2H5
O
O
O
第章羧酸衍生物
Claisen缩合反应历程：
生成乙酰乙酸乙酯促使平衡移动
Claisen缩合反应：
具有2个α-H的酯易缩合，例：
具有1个α-H的酯难缩合，需用强碱：
不同酯的Claisen缩合反应：
• 对都具有α-H的酯：
无合成意义
二、交叉酯缩合
• 对一种无α-H的酯：
1. 用甲酸酯可在有α-H酯的α 位引入甲
O-烃基化
二、乙酰乙酸乙酯
1.酮式分解和酸式分解 • 酮式分解：
酯水解继而脱羧
制备甲基酮 CH3COCHR
β-酮酸
酸式分解： 脱乙酰基、酯水解
分解形式 酮式分解 酸式分解
条件 稀碱 浓碱
制备羧酸 产物
甲基酮 羧酸
应用：在乙酰乙酸乙酯分子中引入不同基团，再 进行不同条件的分解，可得到各种化合物。
2.亚甲基的烃基化
1. 酰卤
因为活性：酰卤＞酮
问题：如何使反应控制在 生成酮？酸酐与RMgX反 应生成什么？
所以控制用量，慢加可以控制反应停留于酮阶段
其他酰卤制备酮的方法：
• 利用酰卤与铜锂试剂反应生成酮 • 利用酰卤与有机镉试剂反应生成酮
（上册内容）
2. 酯与格氏试剂的反应
① 活性：酮＞酯（故反应难控制，一般会继续生
v=k[RCOOR][OH-]
假设——两种可能的历程：
加成-消除：
如果是SN2，当反应尚未完全时，未水解的酯中 18O相对酯的含量应不变，但实际测得其含量减 少，说明发生了18O的交换。
18O的交换
故不是SN2，而是BAC2（碱催化
、酰氧键断裂、双分子历程）
BAC2历程：
因为 碱性： 所以不易夺取醇中的氢质子，碱催化水解反应不可 逆，可进行到底。
曾昭琼有机化学第三版知识点总结
第十二章 羧酸羧酸的化学性质1、羧酸具有酸性，在水溶液中存在下列平衡：RCOOH +H 2O+H 3O +－RCOOK a =－RCOO [ ]H 3O +[ ]RCOOH[ ]注：平衡常数Ka 或pKa 的数值，反映羧酸的酸性强弱，Ka 越大或pKa 越小，酸性越强。
羧酸是弱酸，其pKa 的数值为：甲酸3.75，乙酸4.76，其他一元羧酸4.7~5。
2、影响羧酸酸性的主要因素，是取代基的诱导效应。
（1）烃基上连有吸电子诱导效应(-I ) 的基团，使酸性增强。
（2）卤代乙酸的酸性随着卤素原子数目的增加而增强。
卤素原子与羧基之间的碳链加长，影响会迅速减弱，相应卤代酸的酸性也随之减弱。
（3）在烃基上有供电子诱导效应( +I )的基团，使酸性减弱，具有供电子诱导效应的主要是烷基。
（4）场效应：卤素的吸电子作用，除了可以通过分子内传递到羧基外，还可以通过空间的电场直接传递到羧基。
（5）硝基、氰基等具有-I 和-C 效应，两者的方向一致。
硝基在间位，比邻、对位时酸性弱。
3、羧基上的OH 的取代反应成脂反应：OR C OH +R'OHOR C OR'+H 2O+成酰卤化反应：羧酸中的羟基被卤素取代生成酰卤，所用试剂为PX3、PX5、SOCl2等。
R C Cl O+PCl 3+H 3PO 3R C OH OR C Cl O+SOCl 2+SO 2R C OH O+HCl成酸酐反应：低级酸酐，可由羧酸在P2O5作用下加热失水得到。
P 2O 5ΔCH 3 C O C CH 3OO+H 2O2CH 3 C OHO成酰胺反应：CH 3CH 2CH 2COH O+NH 3CH 2CH 2CO NH 4+O－CH 3CH 2CH 2CO NH 4O－3CH 2CH 2CNH 2O+H 2O4、脱羧反应：当α-碳原子上有强吸电子基团时，使羧基变得不稳定，加热到100~200℃时，容易发生脱羧反应。
HOOCCH 2COOH CH 3COOH +CO 2ΔCH 32COOHOΔCH 3CCH 3O+CO 25、α—H 的卤代反应羧基和羰基一样能使α-氢活化，但羧基的致活作用比羰基小得多。
(二) 羧酸衍生物
Nu-：进攻的亲核试剂，即H2O、ROH、NH3、RNH2或R2NH等。
L-：离去基团，即X、-OOCR 、-OR、-NH2、-NHR或-NR2
总的反应速度和两步反应的速度都有关系，但第一步更为重要。酰基中羰基碳原子是sp2杂化，三个σ键是平面形分布。羰基碳上如果连有吸电子基团，将增加羰基碳的正电性，有利于亲核试剂的进攻；反之，如果连有供电子基团，将不利于亲核试剂的进攻。亲核加成生成的中间体，其碳原子为sp3杂化，即四面体结构。如果原来羰基碳原子上连接的基团过于庞大，在四面体结构中就显得过于拥挤而不利于反应进行。上述电子效应和空间效应都将对第一步的反应速度有所影响。第二步反应易否进行，取决于离去基团L-的碱性，碱性越弱，越易离去。羧酸衍生物各离去基团离去的难易次序为：
在有机合成中酯的还原是使羧酸间接转变为伯醇的重要方法，因为羧酸的还原比酯困难。
14.8.3 α-氢化反应
羧酸衍生物分子中的α-氢由于受羰基影响（σ-π超共轭和吸电诱导效应），比较活泼，与醛酮相似，在一些碱性试剂催化下可以发生缩合反应。在有机合成中酯缩合反应应用较多。
由于酯的α-H酸性小于醛酮，也小于酰氯（但大于酰胺），所以酯缩合用的碱是醇钠或其他碱性催化剂（如氨基钠）而不是氢氧化钠的水溶液。酯在强碱作用下发生分子间的缩合反应，称为（Claisen）酯缩合反应，在制备β-二羰基化合物时很有用。
一般克莱森酯缩合反应是在两个相同的酯之间进行。虽然我们可以进行混合酯的交叉缩合反应，即采用两种不同的酯，但产物太复杂，没有实用价值，除非一个酯有α-氢，一个酯没有α-氢，才有制备意义。例如草酸乙酯、苯甲酸酯、甲酸酯等都是不含α-氢的酯，可用于交叉酯缩合反应。这时产物比较纯。
己二酸酯和庚二酸酯在醇钠作用下主要是发生分子内的酯缩合反应，称为狄克曼（Dieckmann） 缩合反应，生成环状的β-酮酸酯。
乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法目标物的结构特征和合成策略
乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法目标物的结构特征和合成策略摘要：丙二酸酯和乙酰乙酸乙酯是分子中含有两个羰基，且两个羰基相隔一个亚甲基的化合物，称为β二羰基化合物。
具有活泼ａ-H的化合物【醛、酮、乙酰乙酸乙酯、丙二酸酯等】可发生羰基双键与烯键之间的互变异构，而且丙二酸酯和乙酰乙酸酯在有机合成上的用处很大。
丙二酸酯和乙酰乙酸乙酯之类化合物上的负碳离子在吡啶等有机碱催化下，和醛酮羰基加成发生类似醇醛缩合的缩合反应本文着重从二者的结构特点和合成策略进行论述。
关键词：结构；特点；性质；合成引言: 合成的基本原则要求:在考虑反应原料易得的同时，还要考虑反应产率的高低，副反应的多少，产物容不容易纯化，反应步骤的多少以及实验操作方便安全可靠等因素。
结构决定性质，进一步影响其合成策略。
一、乙酰乙酸乙酯1.1乙酰乙酸乙酯的结构特点经实验证明：乙酰乙酸乙酯可与金属钠反应放出氢气，生成钠盐说明分子中含有活性氢；乙酰乙酸乙酯可使溴的四氯化碳溶液褪色，说明分子中含有不饱和键；乙酰乙酸乙酯可与三氯化铁呈紫色，说明分子中具有烯醇型结构；并且乙酰乙酸乙酯存在互变异构现象，分子中含有羟基。
由此推出化学式为：C6H10O3，结构简式：CH3COCH2COOC2H5，结构决定性质：1.1.1 乙酰乙酸乙酯的互变异构现象（酮式结构）与（烯醇式结构）可相互转变。
它不仅和羟氨、苯肼等羰基试剂作用，也能和亚硫酸氢钠和氢化氰作用发生羰基上的加成反应，因此具有酮式结构。
同时，它还能和金属钠作用放出氢气，和五氯化磷作用生成氯代物，使溴的醇溶液褪色和使三氯化铁水溶液显紫红色，故它又具有烯醇式结构。
与三氯化铁的显色反应是所有具有烯醇结构化合物的特征反应。
且室温下它是由92.5%的酮式和7.5%的烯醇式所组成的平衡体系。
结果表明：极性溶剂介质中烯醇式结构含量随溶剂介质的极性减弱而增加，含氢较活泼的极性溶剂介质对烯醇式结构含量的影响较明显；亚甲基上连接基团的斥电子效应越大，则烯醇式含量越小。
碳负离子的反应
O
Nu:
H2C
CH
C
R
例如：
CH2(CO2C2H5)2 + CH2 C CO2C2H5 C6H5
NaOC2H5 55~66%
(H5C2O2C)2CH CH2 CH CO2C2H5 Ph
酮式分解 ① 稀OH-② H+ ③
CH 3COCH 2R 甲基酮 CH 3COOH + RCH 2COOH 取代乙酸
CH3COCHCOOC2H 5 R
① 浓OH- ② H ③
酸式分解
+
(a). 酮式分解
CH3COCH2COOC2H5 5%NaOH CH3COCH2COO
-
H+
CH3COCH3
CO2
(b). 酸式分解
(1).乙酰乙酸乙酯与伯卤代烷的亲核取代反应:
CH3COCH2COOC2H5
RX
C2H5ONa
[CH3COCHCOOC2H5] - Na+
[CH3COCCOOC2H5] - Na+ R
CH3COCHCOOC2H5 R
(CH3)3COK
R' R'X CH3COCCOOC2H5 R
(2). 乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用
CH2(CO2C2H5)2 + CH2
CH CHO
NaOC2H5 HOC2H5
(H5C2O2C)2CHCH2CH2CHO
O
O
+ CH2 CHCO2Et
O
EtONa, EtOH
互变异构和三乙及丙二酸二乙酯的应用
酮式与烯醇式互变异构乙酰乙酸乙酯及丙二酸二乙酯的合成应用一、酮式与烯醇式互变异构（以乙酰乙酸乙酯为例说明）CH 3C CH C OEtHOH 3C C CH O C OH OEt （7.5%）1、乙酰乙酸乙酯α-H 受羰基和酯基的影响，具有一定酸性，易被羰基氧夺取而形成烯醇；2、形成的烯醇可在分子内形成氢键，使烯醇具有了相对的稳定性，可以一定的比例存在；3、酮式与烯醇式之间的变换存在一个动态的平衡，谓之“酮式与烯醇式互变异构”；两者称为“互变异构体”，属于同分异构体中的一种，但室温下迅速变换，不可分离；4、平衡时酮式和烯醇式两者的比例恒定（根据烯醇的稳定性来确定其含量多少）；5、两者均显示出其固有的反应特性，根据反应条件不同，可显示单纯化合物性质；例如乙酰乙酸乙酯中加入FeCl 3，可显示紫色（因为存在7.5%的烯醇式），若加入足量溴水，可使紫色褪去，因为Br 2与C=C 加成，烯醇式用尽而不能与FeCl 3显色；但将此反应液放置一段时间后，紫色又显现出来，因为烯醇式用尽后，互变平衡又向右移动，一段时间后建立起新的平衡，烯醇式重新达到7.5%比例，又可与FeCl 3显紫色；如此反复添加溴水，最终酮式将全部转为烯醇式而使反应完全，紫色将不再显现。
6、CO CH 2 COO 具 结构,可存在 酮式与烯醇式互变异构CO CH 2 CO即：酮式与烯醇式互变异构需要满足一定的条件：（1）α-H 易质子化；（2）烯醇式存在稳定因素(共轭、氢键)；（3）α-H 两端不能同时为羧基或酯基（COO 的吸电子能力小于CO ，使α-H 活性下降；且-COO-存在共轭，难打开形成烯醇）。
7、互变异构体及其含量举例CO CH 2C OC 2HOOOH 0.02%COH CHCO OC 2H 521%CCH 2CO O CH 3CH CO H CHC O CH 3CH 380%CCH 2CO O CH 3CO H CHCO CH 399%烯醇不稳定α-H 不够活泼满足两者二、乙酰乙酸乙酯在合成中的应用 （一）乙酰乙酸乙酯的酮式和酸式分解 1、酮式分解（产物为丙酮）H 3C C OCH 2CO稀碱C O CH 2C OHOH 3C COH 3C C O CH 3+酯水解β-酮酸的酮式分解2、酸式分解（产物为两分子乙酸）H 3C C O CH 2C OEtOC OOH H 3C +CH 3C OH O+ EtOH酯水解成β-酮酸再经酸式分解得到两分子酸（和一分子醇）3、乙酰乙酸乙酯的合成应用（1）三乙的α-H 被碱夺取，形成C -；（2）C -与RX 反应形成烃基化的三乙，可引入1或2个R ，也可通过二卤代物引入环基或进行桥联；（3）C -与RCOX 、RCOOCOR’反应形成酰基化的三乙；（4）烃基化、酰基化的三乙再经酮式分解或酸式分解可得到相应的目标产物；酮式分解比较常用。
有机化学课件第九章乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯全篇
O
O
EtO-
HC-OC2H5 + H-CH2CCH3
OO H2O HC-CH2CCH3
OO
3、几种β-二羰基化合物的酸性强度规律
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
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
OO CH3CCH2COC2H5 + NaOH
C2H5OH
OO CH3CCHCOC 2H5
O- O CH3C=CHCOC2H5
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。
CH3
解： O
O
有机化学第十三章羧酸衍生物
C3H7 C OH H
这是用二元酸酯合成大环化合物很好的方 法。
2019/9/30
CO3OCH Na
(C 2 )8H CO3O二 C 甲 苯 H
HAc
CO
(C 2 )8HCO
3、酸酐的还原 酸酐的活性不如酰卤， 但酸酐可以被LiAlH4 、NaBH4还原成醇。
4、酰胺的还原 酰胺在LiAlH4 作用下 还原成伯胺。
L
(1)与 酰 基 相 连 的 原 子 的 电 负 性 都 比 碳 大 ， 故 有I效 应 (2)L和 碳 相 连 的 原 子 上 有 未 共 用 电 子 对 ， 故 具 有 +C (3) 当 +C> I时 ， 反 应 活 性 将 降 低
Pπ共 20轭 19/9体 /30系
当 +C< I时 ， 反 应 活 性 将 增 大
酯在酸催化下进行的水解为可逆水解：
H +
C H 3C O O C 2H 5 +H 2O
C H 3C O O H+C 2H 5O H
酯在碱催化下进行的水解为不可逆水解：
C H 3C O O C 2H 5 +H 2ON aO HC H 3C O O N a+C 2H 5O H
因此，在碱性下水解反应更为彻底，其 碱性水解称为皂化，即为工业上制造肥皂的 原理。
R C OH R
从产物的结构看，格氏试剂与酯作用是 合成具有两个相同烃基的叔醇的最有效方法。 例如：
COCH3
1）乙醚 +2CH3M gX2）3O H +
CH3 C OH CH3
2019/9/30
当使用HCOOR与RMgX作用，可以制备 结构对称的仲醇。例如
第十一章 丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯
第十一章丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯是分子中含有两个羰基，且两个羰基相隔一个亚甲基的化合物，称为β-二羰基化合物。
乙酰乙酸乙酯丙二酸二乙酯两个羰基之间的亚甲基受羰基吸电子诱导效应的影响，氢原子很活泼，使得β-二羰基化合物在有机合成上具有重要的用途。
•丙二酸二乙酯1．丙二酸二乙酯的制备丙二酸二乙酯可以由乙酸经卤化、氰解、酯化得到。
丙二酸二乙酯是具有香味的无色液味，熔点-50℃，沸点198.8℃。
不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。
丙二酸二乙酯是合成取代乙酸和其他羧酸常用的试剂，在有机合成中具有广泛用途。
2．丙二酸二乙酯的性质丙二酸二乙酯的α-氢原子，是两个酯基双重的α-氢，非常活泼，能与醇钠作用生成钠盐。
其钠盐是强的亲核试剂，能与卤代烃作用，在α-碳原子引入烃基，生成α-烃基取代的丙二酸二乙酯。
α-烃基丙二酸二乙酯水解后，得到α-烃基丙二酸，它受热脱羧，即得一取代乙酸。
一取代丙二酸二乙酯还有一个α-氢原子，再依次与醇钠、卤代烃作用，然后水解、脱羧可以得到二取代乙酸。
３．丙二酸二乙酯在有机合成中的应用利用丙二酸酯法主要用来合成取代乙酸，还可以合成二元羧酸。
【例11-1】由丙二酸二乙酯合成3-甲基戊酸。
【解析】3-甲基戊酸可以看成是仲丁基取代的乙酸。
可采用仲丁基溴作烷基化试剂。
反应式如下：【例11-2】由丙二酸二乙酯合成2-乙基-3-苯基丙酸【解析】2-乙基-3-苯基丙酸可以看成是一个苄基和一个乙基二取代的乙酸。
可分别采用苄基氯和溴乙烷作烷基化试剂，分两次引入。
反应式如下：【例11-3】由丙二酸二乙酯合成丁二酸【解析】丁二酸可以看成是两个乙酸的α-碳原子连在一起形成的化合物。
由于氯乙酸不稳定，常采用氯代酸酯作烷基化试剂来制备二元酸。
反应式如下：根据所合成的二元酸的结构不同，也可以采用二卤代烷作烷基化试剂。
【例11-4】由丙二酸二乙酯合成己二酸【解析】己二酸可以看成是两个乙酸的α-碳原子之间结合两个亚甲基。
请教高手合成题，用丙二酸二乙酯和不超过三个碳的有机物合成，无机试剂任选
0考元1.机理题 2.合成题，用丙二酸二乙酯和不超过三个碳的有机物合成，无机试剂任选3.解释下列现象，为什么会发生消旋化不好意思，图片编辑错了，第一幅图是第三道题的，哎，超出能力范围了，只说说第二题吧，这是“丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯”方面的合成应用问题，建议看一下邢老的《基础有机化学》第十三章、十四章内容，主要涉及到claisen 反应和Dieckmann反应，可能还涉及到烃化。
没有邢老的书的话，看看“羧酸及其衍生物”有关内容，应该好解决！回2楼(树两棵) 的帖子谢谢您的建议回3楼(lyp123456) 的帖子相关反映我给找到了，你看看吧回4楼(树两棵) 的帖子没有太大的操作意义帮顶，我也不会第一题是不是变成烯醇负离子，然后氧Sn2进攻氮成环消旋化的？第二题是不是N先进攻环丙烷环的仲碳原子，然后再发生胺解而成环的？第三题用丙二酸二乙酯和甲醛合成不饱和酸然后和丙酮进行Michael加成，用溴甲烷的有机锌试剂和上述产物反应，水解生成环外双键，然后再酯缩合成产物？我自己的猜想是：1.第一题，季铵碱消去，一边桥头碳相连的键断开，形成碳正离子，然后生成的三级胺的N在进攻碳正离子，构型改变，发生消旋，因为有C=O的存在，使β位的氢更易消去。
2第二题，苯胺先进攻酯羰基，然后扩环重排。
第三题从羰基和酯间的键断开入手，再想办法合成。
请各位高手吧自家的本领都拿出来晒晒。
感激不尽.....大家认为第一题机理这样合不合理好像也只能这样了！回10楼(树两棵) 的帖子你这考上海有机所的，理应很轻松解决呀1.胺基氮进攻羰基碳，三元环的大张力电子再来进攻碳正，下面是羧基是酸酐的胺解2.丙二酸二乙酯与阿尔法卤带脂制成丁二酸二乙脂再脂缩合3.羰基碳正离子稳定，从两侧进攻看一下第二题合成的，合理不回13楼(lyp123456) 的帖子第一步就不对，第一个甲醛加上去之后会导致α-H更活泼，不会对称的加，会加在一个上这道合成题用鲁滨逊环合挺好的回14楼(iceberg1113) 的帖子但是如果分两步不就可以了吗？先生成丁烯酮，再羟醛缩合，不就可以了吗？引用第13楼lyp123456于2010-10-24 17:15发表的: 看一下第二题合成的，合理不突然发现这个路线的真正问题，是第一二步的碳数有问题。
羧酸衍生物
三、羧酸衍生物的光谱性质 1、红外光谱
酰卤、酸酐、酯、腈的特征振动吸收 化合物 1815～1770 ～645
1300～1050
1750～1735强
1300～1000 两个强吸 收峰
2260～2240
2、核磁共振 酯中烷基上的质子 的化学位 移,δH: 3.7～4 ppm。 酰胺中氮上的质子 的化学位 移，一般在δH: 5～9.4 ppm之间，往往不 能给出一个尖锐的峰。 羰基附近α 碳上的质子具有类似的化 学位移,δH: 2～3 ppm 。
（2）柏琴（Perkin）反应 酸酐在羧酸钠催化下与醛作用，再脱水生 成烯酸的反应称为柏琴（Perkin）反应。
O RCH 2C RCH 2C O O + CHO RCOONa R CH C COOH -H2O OH H R CH=C-COOH
13-3 羧 酸 酯
一、来源与制法 广泛存在于自然界。是生命不可缺少的物质。 酯可通过酯化反应、酰卤或酸酐的醇解、羧酸钠 盐与卤代烃作用等方法制得。 二、物理性质 酯常为液体，低级酯具有芳香气味，存在于 花、果中。例如，香蕉中含乙酸异戊酯，苹果中 含戊酸乙酯，菠萝中含丁酸丁酯等等。 酯的比重比水小，在水中的溶解度很小，溶 于有机溶剂，也是优良的有机溶剂。其常见酯的 物理常数见P391表13-2。
3
R C
Fe + 3HCl
N O 3 H 红色含铁络合物
2．与格氏试剂反应 酯与格氏试剂反应生成酮，由于格氏 试剂对酮的反应比酯还快，反应很难停留 在酮的阶段，故产物是第三醇。
O R C OC2H5 R'MgX O MgX R C OC2H5 R' R R' C O R'MgX H2O R' R C OH R'
第十四章 二羰基化合物
第十四章二羰基化合物
♦乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯
♦有机合成的方法和合成路线的选择。
♦乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯在合成中的应用。
14-4 有机合成路线
有机合成，是运用有机化学的基本理论、基本反应，从简单易得的原料制取比较复杂的有机化合物的过程。
⏹进行有机合成工作需要丰富的理论知识和实践经验；
⏹在实际工作中还要考虑经济价值、反应设备等多种因素。
有机化学工作者的一个基本和重要的任务，就是如何用最简便、经济的方法，将所需结构的化合物合成出来。
⏹合成路线的好坏，也反映出一个化学工作者的知识水平与能力。
分析问题的着眼点，是原料产物的相互关系，包括：
⏹碳架的结构是否发生了变化，碳链是增长了还是缩短了；
⏹官能团的位置、数量及类型是否发生了变化。
进行有机合成，必须具备各类有机化合物的综合知识：⏹熟悉各类有机化合物的基本反应；
⏹掌握各类有机化合物之间的相互转化；
⏹掌握一定的合成技巧。
合成的要求：步骤越少越好；每步的产率越高越好；
原料越便宜越好。
2 官能团的引入
有机合成中在特定的位置引入所需的官能团，往往是合成成败的关键。
这时就需要一些必要的合成技巧，如应用选择性反应、官能团保护等。
⏹选择性反应：是控制反应主要在某一部位进行，如烯烃加成反应中的马氏、反马氏规则等的应用。
⏹官能团保护：引进多个官能团时，要把一个官能团保护起来，完成反应后再去掉保护基。
乙酰乙酸乙酯及丙二酸二乙酯在有机合成上的应用
O O CH3CCH2COOC2H5
EtONa
RX
O O CH3CCHCOOC 2H5 R O O CH3CCHCOOC 2H5 C O R
O O + Na CH3CCHCOOC H 2 5
RCOX
O O RCOCH 2Cl CH3CCHCOOC 2H5 CH2 C O R
酮式分解
O O CH3CCHCOOC 2H5 C O R
二卤代烃与一分子丙二酸二乙酯反应
5．举例
由丙二醇合成
COOH
H2C COOH COOH
EtOH H+
H2C
CH 2OH CH 2OH
KMn O4 H+
EtOOC CH 2 EtOOC
P，Br2
CH2(CH2Br)2
CH2(CH2Br) 2
-NaBr
EtOOC CH 2 EtOOC
EtONa
CH2CH2CH2CH(COO Et)2
2). 合成二羰基化合物
C H3C O C H3CБайду номын сангаасO
C H3C O C H 2 C H3C O C H 2 C H2
γ-二 羰基化合物
H2
物
2 引入基团为 O CH CH CO CH 3 2 3H C H C O C C H3C O 3 2 引入基团为 C O C:H CH 试剂 O引入基团为 Cl 3C H3C O 2C l
一取代乙酸
C
取代乙酸
二取代
引入基团 :H C H2C HC 3 C H2C HC H 3 C H3 C H3
引入基团:
引入基团 : C H3
C
C H2C H2C H3 C
2）合成二元酸
丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯综述
R R'
C
COOH COOH
R R'
CHCOOH
例如:由丙二酸二乙酯合成2-乙基-3-苯基丙酸
CH2CHCOOH CH2CH3
分析: 可分别采用苄基氯和溴乙烷作烷基化试剂， 分两次引入。反应式如下： 2乙基3苯基丙酸可以 看成是一个苄基和一个乙基二取代的乙酸。
CH2(COOC2H5)2
二、乙酰乙酸乙酯的性质
(1) 特性
①乙酰乙酸乙酯的互变异构现象
O O OH O CH3 C CH2 C OC2H5 CH3 C CH C OC2H5
（酮式结构）
（烯醇式结构）
这种能够相互转变的两种异构体之间存在的动 态平衡现象，叫做互变异构现象。
（2）乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用
可以通过亚甲基上的取代，引入各种不同的基团 后，再经酮式分解或酸式分解， 得到不同结构的酮 或酸等化合物。
例1：由乙酰乙酸乙酯合成
O CH 3 C CH 2 CH 2 原 经结构分析，需引入 引
① C2H5ONa OC2H5 ② C H CH Br 6 5 2 Δ
CH 2
O
O
O CH2
O
CH3C CH2 C O
① 稀NaOH ② H+
CH3C CH C OC2H5 O
CH3C CH COOH -CO CH3CCH2CH2 2 CH2
丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯
丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯是分子 中含有两个羰基，且两个羰基相隔一个亚 甲基的化合物，称为β二羰基化合物。
O O O O CH3C CH2 COC2H5 C2H5O C CH2 C OC2H5
乙酰乙酸乙酯
丙二酸二乙酯
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生命科学与理学院乙酰乙酸乙酯、丙二酸乙酯在有机合成的应用专业：生物科学班级：2012级1班学号：20123062姓名：张昆乙酰乙酸乙酯一、乙酰乙酸乙酯的性质1.1物理性质无色液体，熔点＜-45℃，沸点181℃，相对密度1.0282（20/4℃），折射率1.4194，蒸气压（20℃）106.66Pa 。
与乙醇、乙醚、苯等一般有机溶剂混溶，易溶于水。
具有愉快的水果香气。
1.2化学性质1.2.1互变异构一般的乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式互变异构体和平衡混合物，酮式占93%，烯醇式占7%。
酮式乙酰乙酸乙酯沸点为41℃（0.267kPa ），不能与溴起加成反应，也不使三氯化铁显色，但能与酮试剂作用。
烯醇式乙酰乙酸乙酯沸点为33℃（0.267kPa ），不与酮试剂作用，但能使三氯化铁显色，烯醇分子内发生氢键缔合，形成螯合环。
因此，烯醇式都以单分子形态存在，沸点较低。
1.2.2 乙酰乙酸乙酯的分解反应乙酰乙酸乙酯在不同条件下不同反应条件下发生不同类型的分解反应，生产酮或酸。
乙酰乙酸乙酯在稀碱作用下，发生酯的水解反应，受热后脱羧成酮，这种分解称为酮式分解。
+ CO 2在浓碱条件下，OH -浓度高，除了和酯作用外，还可以使乙酰乙酸乙酯中α-与β-碳原子之间的键断裂，生成两分子羧酸，这种分解称为酸式分解。
1.2.3取代反应乙酰乙酸乙酯亚甲基上的氢受到相邻两个吸电子基的影响，变得非常活泼，1)5%NaOH2)H1)浓NaOH2)H +在金属钠或乙醇钠的作用下可以被烷基或酰基取代。
选择适当的烷基化试剂或酰基化试剂与乙酰乙酸乙酯反应，然后酮式分解或酸式分解就可以得到不同结构的酮或酸。
二、乙酰乙酸乙酯的合成乙酰乙酸乙酯（俗名三乙）具有典型的β-酮酸酯结构，可用于多种合成反应，是一种重要的有机及药用合成的中间体。
在医药上用于合成氨基吡啉、维生素B 等，还广泛用于配制草莓、苹果、杏、樱桃、桃等水果型和酒型(朗姆、威士忌等)香精。
在农药生产上用于合成有机磷杀虫剂蝇毒磷的中间体α-氯代乙酰乙酸乙酯、嘧啶氧磷的中间体，杀菌剂恶霉灵等，也是杀菌剂新品种嘧菌环胺、氟嘧菌胺、呋吡菌胺及植物生长调节剂杀雄啉的中间体。
其可以通过乙酸乙酯发生Claisen 酯缩合反应合成。
Claisen 酯缩反应中需要强碱促进反应的发生，如乙醇钠、叔丁醇钠。
合成反应如下：二、乙酰乙酸乙酯在有机合成的应用2.1合成一取代同或二取代酮有乙酰乙酸乙酯合成2-戊酮（）合成2-戊酮可以看成是一个乙基取代的丙酮，因此采用溴乙烷作为烷基化试剂经酮式分解得到的，其反应如下：由乙酰乙酸乙酯合成3-甲基-2-己酮()合成3-甲基-2-己酮可以看成是由1个甲基和1个正丙基取代的丙酮。
因此，采用正丙基溴和碘化甲烷作为烷基化试剂，按先大后小原则，先引入正丙基，后引入甲基经酮式分解得到。
反应式如下：①②①② 5%NaOH 酮式分解2.2合成二酮合成取代酮时，RX 可以是卤代烃，也可以是卤代酮、卤代酸酯、酰卤等卤化物，生成产物发生酮式分解可得到二酮。
如：有乙酰乙酸乙酯合成2,4-戊二酮()合成2,4-戊二酮可以看成是一个乙酰基取代的丙酮，可以用酰氯在非水溶剂中与乙酰乙酸乙酯发生酰基化反应，生成乙酰基取代的乙酰乙酸乙酯，经酮式分解得到，反应如下：2.3 2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯的合成2.3.1 实验原理在四氯化碳中，三氟乙酰乙酸乙酯与溴反应，合成2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯。
合成线路如下：2.3.2 原料配比、温度对反应的影响三氟乙酰乙酸乙酯和溴素反应合成2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯，从反应来看1摩尔三氟乙酰乙酸乙酯需要2摩尔溴素，实验表明，溴素用量低时，三氟乙酰乙酸乙酯反应效果差，产物的收率低，反应过程中使用过量才能获得较高的收率。
当原料配比为理论量时，2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯收率低，随着溴素量的增加，2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯产率提高，当n （三氟乙酰乙酸乙酯）：n （溴素）=1:2.6时，2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯的产率达到73.9%，再继续增加溴素的用量，2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯的产量增加不明显。
①②① ②5%NaOH当n（2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯）：n（溴素）=2.6:1时，反应时间为20h。
反应温度低时，三氟乙酰乙酸乙酯与溴素反应慢，产物收率低，随着反应温度升高，2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯的收率也不断提高。
在25℃左右2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯的收率达到最大值。
温度继续升高其产率反而下降。
2.4 Michael加成反应Michael加成反应是形成碳碳键的最有效的方法之一，因而在有机和生物合成上应用非常广泛。
传统条件下的Michael加成反应大都是以强碱作催化剂在有机溶剂中进行，但强碱的剧烈作用往往伴随着很多副反应，如底物自身缩合、重排、双加成、加成产物的进一步缩合或裂（酯）解、反Michael、聚合等，从而产率不理想，给产物的纯化也带来诸多不便。
要避免上述问题，无溶剂条件是一种重要的手段。
其中，机械化学技术已逐渐成功应用到有机合成中，取得一系列重要成果，并显示出巨大的优越性。
基于此，常采用弱碱K2CO3作催化剂，利用机械研磨技术系统研究乙酰乙酸乙酯对一系列查尔酮及氮杂查尔酮的Michael加成反应，取得了理想的结果。
2.2.1底物对反应的影响机械化学条件下K2CO3催化的乙酰乙酸乙酯对一系列查尔酮的Michael加成反应结果。
反应在室温下即可有效进行，且时间较短10%的K2CO3用量足以使原料转化完全，而且乙酰乙酸乙酯的用量为等当量，反应产率几乎达到定量化（>90%），因此反应后只需用除去催化剂K2CO3，然后干燥便能得到相应的加成产物，而且这样直接得到的大多数产品其纯度足以到达常规分析的要求。
该机械化学的无溶剂技术的高效性可能是源于无溶剂存在下反应物的高浓度所导致的二级反应速率的增加；此外，反应器内部因高频振荡产生的摩擦剪切作用及等离子体效应也在很大晨读上促进化学的进行。
此外，底物中期待及的吸点性有利于反应的进行，且氮杂查尔酮的反应活性比查尔酮高；加成产物中两个手性碳的存在导致了两种非対映异构体的存在，这两种异构体之间存在动态平衡，但以反式结果为主。
丙二酸二乙酯一、丙二酸二乙酯物理性质无色液体,具有甜的醚气味。
熔点-50℃，沸点199.3℃，相对密度1.0551，折射率1.4135，蒸汽压0.344mmHg （25°C），与醇、醚混溶,溶于氯仿、苯等有机溶剂。
稍溶于水，20℃时水中溶解度为2.08g/100ml。
二、丙二酸二乙酯的制备丙二酸二乙酯可由氯乙酸经过氰解、酯化反应制备三、丙二酸二乙酯的化学性质丙二酸二乙酯分子中，α-氢原子受2个酯基的影响，变得非常活泼，具有微弱的酸性，能与强碱如乙醇钠作用，生成丙二酸二乙酯的钠盐。
此钠盐与烷烃作用，可生成一烷基取代丙二酸二乙酯，继续反应，可引入第二个烷基，生成二烷基取代丙二酯二乙酯。
此取代丙二酸二乙酯经水解、脱羧可得到二取代的乙酸。
例如：丙二酸二乙酯在有机合成中的应用2.1合成一元取代乙酸：由丙二酸二乙酯合成丁酸(CH3CH2CH2COOH)。
合成的丁酸可以看成是一个乙基取代的乙酸，因此用丙二酸二乙酯合成丁酸时，需采用溴乙烷作为烷基化试剂，反应式如下：2.2合成二元取代乙酸：由丙二酸二乙酯合成2一甲基庚酸（）。
合成的2一甲基庚酸可以看成是由正戊基和甲基取代的二取代乙酸，因此合成2一甲基庚酸时，需分别采用诈戊基滇和甲基碘作为烷基化试剂，分2次引入。
反应式如下：2.3合成环状羧酸由丙二酸二乙酯合成环戊基甲酸合成环戊基甲酸可以看成是由4个碳的烃基2次取代并关环后形成的取代乙酸，需采用1，4一二溴丁烷作为烷基化试剂。
在反应中，要控制原料的配比。
反应式如下：①②①②2.4合成二元羧酸由丙二酸二乙酯合成丁二酸(HOOCCH2CH2COOH)。
合成的丁二酸可以看成是由两个乙酸的a一碳原子连接在一起形成的化合物。
可采用氯代酸酯来制备二元酸。
反应式如下：由丙二酸二乙酯合成己二酸(HOOCCH2CH2CH2CH2COOH)。
合成的己二酸可以看成是一个乙基取代的二元酸，可采用二卤代烷作为烷基试剂，与两分子的丙二酸二乙酯反应。
反应式如下：反应中，丙二酸二乙酯必须过量，否则，主要产物将是环状羧酸。
参考文献［1］赵玉娟，满城娜，王重斌.2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯的合成.山东化工，2012年，第4期.［2］张泽，王春山，吴浩浩，唐亚军.机械化学条件下乙酸乙酯与查尔酮的Michael加成反应.化学研究与应用，2013年5月，第25卷第5期.［3］吴禄勇，林小明，黄国华.乙酰乙酸乙酯合成实验的方法改进.广东化工，2012年，第11期［4］潘鹤林，田恒林，黄振华，宋新杰.多用途的丙二酸二乙酯.化工进展，1997,3:35～38.［5］姚晓华.稀土固体超强酸SO42-/Nd2O3-Fe2O3，催化合成丙二酸二乙酯.淮南师范学院学报，2004年，第3期［5］陈秋云，段正康，李海涛，颜志祥，彭叶，曾航日.同效液相色谱法分析乙酰乙酸乙酯制备脱氢乙酸反应液中的脱氢乙酸和乙酰乙酸乙酯.色谱，2013年5月。