乙酰乙酸乙酯及丙二酸乙酯在有机合成的应用(优质严制)
有机化学中的亲核取代反应
有机化学中的亲核取代反应孙金鱼;赵三虎;赵明根【摘要】亲核取代反应是有机化学中的一类非常重要的反应，可分为四种类型：①饱和碳原子上的亲核取代反应（SN1和SN2）；②不饱和碳原子（主要是芳环）上的亲核取代反应；③经苯炔中间体的亲核取代反应；④底物为羧酸衍生物（酰卤、酸酐、酯、酰胺）的亲核取代反应。
这些亲核取代反应在有机合成上有着极其广泛的应用，但因反应机理的差异性较大，学生学买并掌握起来困难较大。
文章拟将上述四种类型的亲核取代反应进行系统分析和比较，找出反应的规律性，以期帮助学生学习之需要。
%As a kind of very important organic chemistry reactions, nucleophilic substitution reactions are generally di- vided into four types：①nucleophilic substitution reactions on the saturated carbon atoms（SN1 and SN2）;②nucleophilic substitution reactions on the u nsaturated carbon atoms （mainly aromatic ring）; ③nucleophilic substitution reactions through such intermediate as benzyne, ④nucleophilic substitution reactions which substrates are carboxylic derivatives （acyl halides, anhydrides, esters, amides）. These nucleophilic substitution reactions have an extremely wide range of ap- plications, but due to the differences of reaction mechanisms, we have found it difficult for students to learn and master these reactions. In this paper, we will analyse and compare the four types of nucleophilic substitution reactions systemati- cally and find out their regularities so as to meet the need of students.【期刊名称】《海南师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(025)001【总页数】7页(P109-114,118)【关键词】有机化学;亲核取代反应;机理【作者】孙金鱼;赵三虎;赵明根【作者单位】忻州师范学院化学系,山西忻州034000;忻州师范学院化学系,山西忻州034000;忻州师范学院化学系,山西忻州034000【正文语种】中文【中图分类】O621.13在有机化学中，亲核取代反应是一种特别重要的反应，按照其反应机理可以归纳为四种类型.即①饱和碳原子上的亲核取代（SN1和SN2）；②不饱和碳原子（主要是芳环）上的亲核取代；③经苯炔中间体的亲核取代；④底物为羧酸衍生物（酰卤、酸酐、酯、酰胺）的亲核取代.这些反应本质上都是亲核取代，但由于反应机理的差异性较大，学生学习并掌握起来困难较大.只有从反应机理上彻底认识并掌握各类亲核取代反应，才是解决问题的根本方法.1.1 一般的饱和碳原子上的亲核取代反应这类反应主要涉及卤代烷烃（RX）、醇（ROH）以及饱和碳原子上连有羟基、卤原子等的其他类型的有机物.从反应机理讲，分为SN1和SN2两种极限历程.SN1为单分子亲核取代历程，中间体为碳正离子，整个反应分两步完成，立体化学为外消旋化.SN2为双分子亲核取代历程，经过渡态一步完成，立体化学为瓦尔登（Walden）翻转，即构型翻转.简要表示其通式[1]如下：①SN1的反应通式为：②SN2的反应通式为：在SN1中，反应的快慢取决于离去基团的性质.离去基团的亲核性弱，则易于离去；反之，则不易离去.离去基团的碱性、中心原子的半径大小等影响着它亲核性的强弱.一般来说，碱性弱则亲核性弱，易于离去；中心原子的半径大则变形性大（强），也易于离去.在SN2中，反应的快慢与底物结构、离去基团、亲核试剂的性质有关，有时还与溶剂的极性有关.底物结构简单、试剂的亲核性强，离去基团的碱性弱（即易于离去），都有利于反应的快速进行；反之，反应则不易进行.对于亲核试剂，碱性强则亲核性强；中心原子的半径大则变形性大，亲核性也强.对于离去基团，则与SN1相同.对于那些碱性特别强的离去基团如羟基（-OH）、氨基（-NH2）等，须在酸催化下才能顺利离去，以实现取代.醇分子间脱水成醚的反应属于亲核取代，反应一般按SN2历程进行.例如[2]：Williamson合成法制醚的反应也属于亲核取代，反应一般按SN2历程进行.反应通式为：RX+NaOR′（或NaOAr）→ROR′（或ROAr）因醇钠或酚钠碱性较强而容易引起脱卤化氢的消除反应，反应中所用卤代烃一般要求是一级卤代烃.醚键断裂的反应是重要的亲核取代反应，特别是环氧乙烷衍生物的开环反应更为重要.醚键断裂反应的通式为：反应中氢卤酸的活性顺序为：HI＞HBr＞HCl.一般用HI进行反应，偶尔用HBr进行反应，几乎不用HCl，因其反应活性差.对于脂肪族混合醚，醚键优先在较小烃基一边断裂（SN2机理）[2].对于含有叔烃基的脂肪族混合醚，醚键优先在叔烃基一边断裂，因这种断裂可生成稳定的叔碳正离子（SN1机理）[3].对于芳基烷基混合醚与HX反应，醚键总是在脂肪族烃基一边断裂，这是因为芳基碳氧键结合得很牢固（p-π共轭）.显然，二芳基醚在HI作用下也不会发生断裂反应.环氧乙烷衍生物的开环反应是一种特殊的亲核取代反应.环氧乙烷衍生物因其具有三元环而能与许多含有活泼氢化合物(如水、醇、胺、酚、氢卤酸等)发生反应，可用酸或碱作催化剂.不对称环氧乙烷衍生物的开环反应有一个方向问题.在碱性条件下开环，亲核试剂优先进攻空间位阻较小的环碳原子（SN2机理）.而在酸性条件下开环，亲核试剂优先进攻取代程度高的环碳原子（带有SN1机理性质）[4]：从立体化学上讲，酸性开环和碱性开环反应都属于SN2类型的反应[2]，如下列两个例子：1.2 特殊的饱和碳原子上的亲核取代反应1.2.1 邻近基团参与的亲核取代反应邻近基团参与的亲核取代反应简称邻基参与.当能够提供电子的基团处于底物中心碳原子的邻近位置时，它们通过某种环状中间体先于亲核试剂参与亲核取代反应，其结果不仅加快了反应速率，而且使产物保持原构型（但有时也会得到重排产物）.其反应分两步进行，先发生分子内亲核取代形成环状结构（此时构型已发生翻转），然后亲核试剂沿着离去基团离去路径反方向进攻，发生取代（此时构型再次发生翻转），两次构型翻转（SN2）等于构型不变，即构型保持.反应通式[2]如下：常见的邻近基团有：COO-、O-、S-、OH、OR、NH2、NR2-、SR、Cl、Br、I、以及苯基、烯基等.列举三例如下：例1 （S）-α-溴代丙酸盐的水解反应例2 β-苯基溴代烷的水解反应例3 β-碘代醇的溴化反应1.2.2烯胺为亲核试剂的亲核取代反应烯胺与活泼卤代烃可进行亲核取代反应.五元环酮或六元环酮形成烯胺后可与活泼卤代烃进行亲核取代，在羰基α-位引入烷基（烃基），生成取代环酮.其反应通式[2]如下：R′X=CH2=CHCH2Cl，BrCH2COOC2H5，RCOCl，CH3I，BrCH2COR等1.2.3 丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯中活泼亚甲基为亲核试剂的亲核取代反应丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯作为特殊的试剂在有机合成上非常有用，可合成众多有机化合物.它们的反应是在强碱作用下形成碳负离子，并作为亲核试剂进行亲核取代反应，从而引入各种不同的基团，再经酮式或酸式分解，可得到不同结构的酮、酸或二酸等.应该特别指出的是，如果引入两个相同的烃基，丙二酸二乙酯可一次完成，而乙酰乙酸乙酯由于无法形成双钠盐，必须分步进行才能完成.1.2.3.1 丙二酸二乙酯在有机合成上具体应用反应通式：其中R1X或R2X=使用二卤代烃还可合成环状产物：1.2.3.2 乙酰乙酸乙酯在有机合成上具体应用反应通式：2.1 苯环上的亲核取代反应当芳环上连有强拉电子基时可使环上的电子云密度降低，不利于发生亲电取代反应，有利于发生亲核取代反应.亲核试剂首先同芳环加成，然后离去基团离去，重新恢复环的芳香性，反应机理为加成-消除历程[1]：当环上连有拉电子基，尤其是在邻、对位有拉电子基时，会使反应速率加快.因邻对位拉电子基通过共轭效应，使连有离去基团的碳原子上的电子云密度降低，有利于亲核试剂进攻，也有利于碳负离子中间体的稳定.当卤原子的邻对位有拉电子基团存在时，可以发生水解、醇解、氰解、氯解等亲核取代反应.例如[2]：应该指出：①乙酰乙酸乙酯亚甲基上的取代产物可以分别在稀碱或浓碱的作用下发生酮式分解或酸式分解.由于在浓碱的作用下酸式分解时往往伴随有酮式分解，因此，合成羧酸最好使用丙二酸二乙酯.②由于乙酰乙酸乙酯不像丙二酸二乙酯那样能形成双钠盐，因此不能合成三四元环.③如果反应底物为卤代烃、α-卤代酮、α-卤代酸酯等，则机理一般为SN2；如果反应底物为酰卤，则机理为加成-消除历程. 反应活性顺序与脂肪族卤代烃的亲核取代反应活性顺序正好相反，原因在于反应机理为加成-消除机理，与饱和碳原子上的亲核取代反应机理不同.一个典型的例子是氯苯水解时随着环上硝基数目的增多，取代反应越来越易[3，5]：拉电子基主要活化其邻、对位，对间位的活化作用很弱.例如：在制备脂基芳基混合醚（Williamson合成法）时，一般选择酚钠和脂肪族卤代烃进行反应.但在芳环上邻、对位连有拉电子基的卤代芳烃，可以和醇钠作用，生成脂基芳基混合醚.例如：2.2 吡啶环上的亲核取代反应吡啶具有芳香性，属于含氮芳杂环化合物.由于环上氮原子的拉电子作用，在2-位或4-位上容易发生亲核取代反应.例如齐齐巴宾（Chicibabin A E）反应：反应机理：当吡啶的2-位或4-位上有易离去基团（如Cl、Br、NO2等）时能与亲核试剂发生亲核取代反应.例如：反应机理为加成-消除历程：2.3 经苯炔中间体的亲核取代反应苯炔（benzyne）是许多芳族亲核取代反应中的中间体.例如，用强碱（如KNH2）处理不活泼芳卤，在生成正常取代产物的同时，也会得到变位（cine）取代的异构产物.这些反应的机理均为消除-加成历程.一般是未被活化的芳基卤代物在强碱作用下发生消除反应生成苯炔中间体，而后亲核试剂再对苯炔进行加成反应得到产物：当生成的苯炔不对称时，就产生苯炔的生成方向及加成方向问题.以芳卤的氨解反应为例讨论如下.2.3.1 苯炔的生成方向取决于取代基Z的诱导效应上述反应可能生成的苯炔中间体为：式（3）中生成两种苯炔中间体.到底哪一种占优势，取决于碳负离子的稳定性，而碳负离子的稳定性又与取代基的诱导效应有关.当Z为拉电子基时，（1）比（2）要稳定，因为前者负电荷更靠近拉电子基Z，相应的主要生成苯炔（1′）.当Z为推电子基时，（2）比（1）要稳定，主要生成苯炔（2′）.2.3.2 苯炔的加成方向也取决于取代基Z的诱导效应羧酸衍生物（酰卤、酸酐、酯、酰胺）的结构特点是：分子中都有酰基，而且酰基都直接与带有未共用电子对的原子或基团相连，既存在诱导效应，又存在p-π共轭效应.这类化合物发生亲核取代反应的一般通式为：羧酸衍生物的水解、醇解、氨解均属于这类亲核取代，反应活性次序为：酰氯＞酸酐＞酯＞酰胺.此外，酯缩合反应也属于羧酸衍生物的亲核取代反应，其机理加成-消除历程，并且非常重要.如Claisen酯缩合反应和Dieckmann缩合反应.Claisen酯缩合反应[2]：例1 完成反应（中南大学2007年硕士研究生招生试题）例2 完成反应（上海师大2007年硕士研究生招生试题）例3 完成反应（江苏大学2009年硕士研究生招生试题）Dieckmann缩合反应[2]：反应机理为：例4 完成反应（四川大学2008年、天津大学2007年硕士研究生招生试题）【相关文献】[1]高鸿宾.有机化学[M].北京:高等教育出版社,2005:243,252.[2]王积涛,张宝申,王永梅,等.有机化学[M].2版.天津:南开大学出版社,2003:313,318,332,239,550,507,508.[3]曾昭琼.有机化学(下册)[M].北京:高等教育出版社,2004:299-300,81.[4]王永梅,王桂林.有机化学提要·例题和习题[M].天津:天津大学出版社,1999:125.[5]曾昭琼.有机化学(上册)[M].北京:高等教育出版社,2004:293.。
烯醇式含量丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯-概述说明以及解释
烯醇式含量丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯-概述说明以及解释1.引言1.1 概述烯醇式含量是指在丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯中烯醇结构所占的比例或含量。
烯醇结构是一种特殊的化学结构，具有一定的活性和稳定性。
丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯作为一种重要的有机溶剂和工业原料，在许多领域中有广泛的应用。
而烯醇式含量对于丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯的性质和用途具有重要的影响。
烯醇式含量的测定方法主要包括色谱法、核磁共振法和红外光谱法等。
这些方法通过对丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯样品中烯醇结构的分析和检测，可以准确地确定烯醇式含量的大小。
烯醇式含量对于丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯的性质和用途具有重要的影响。
首先，烯醇结构的存在可以增加丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯的极性，从而提高它的溶解性和溶剂力。
此外，烯醇式含量的增加还可以改变丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯的分子结构和链段排列方式，从而影响其物理性质和化学反应性。
烯醇式含量的大小还与丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯在聚合反应、涂料、油墨和胶黏剂等领域中的应用性能密切相关。
因此，准确地测定和控制丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯中的烯醇式含量，对于优化其性能、提高其质量和降低生产成本具有重要意义。
同时，烯醇式含量的研究也为进一步探索丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯的新的应用领域提供了理论基础和实验依据。
综上所述，本文将通过对烯醇式含量的定义和测定方法进行介绍，探讨烯醇式含量对丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯的影响，旨在总结烯醇式含量的重要性，并展望其在丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯应用领域的前景。
通过本文的研究，将为丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯的生产和应用提供科学依据，促进相关领域的发展和进步。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，首先进行概述，介绍了研究的背景和意义。
随后，说明了文章的结构，即引言、正文和结论三个部分。
最后，明确了本文的目的，即探讨烯醇式含量对丙二酸二乙酯乙酰乙酸乙酯的影响。
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
乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用
有机化学二羰基化合物
碳氧双键处于共轭体系，发生了电子的离域，使体
系能量降低而趋于稳定。
:OH
H3C C CH
O C OC2H5
2024/7/26
4
第5页/共53页
影响烯醇式含量的其它因素：
① 活泼亚甲基上连有吸电子基团，烯醇式含 量↑，连有供电子基团，烯醇式含量↓。
O
O
O
O
H3C
C
CH
C OC2H5 > H3C
C
CH2
2+
Hg
+
H
OH CH CH2
O CH3C H
β-二羰基化合物的烯醇式结构稳定性：乙酰乙酸乙酯
实验事实：
① 能与NaHSO3、HCN等发生加成反应； ② 能与羟胺、苯肼反应，生成肟、苯腙等； ③ 能被还原成β-羟基酸酯； ④ 经水解、酸化后，可以脱羧生成丙酮。
O
O
H3C C CH2 C OC2H5
有羰基
O CH3C CH
O COC2H5
Na+
Br(CH2)4Br
O CH3C
C2H5ONa
COCH3
成酮分解
COOC2H5
O CH COC2H5 CH2(CH2)3Br
O
CCH3
2024/7/26
28
第29页/共53页
② 制二酮
2024/7/26
制β-二酮(1,3-二酮)
O CH3C CH
O COC2H5
第11页/共53页
三、丙二酸二乙酯的合成及应用
1、丙二酸二乙酯的制法 2、丙二酸二乙酯在有机合成上的应用
① 制备烃基取代乙酸 ② 制备二元羧酸
2024/7/26
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
乙酰乙酸乙酯及丙二酸乙酯在有机合成的应用
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：姓名：张昆乙酰乙酸乙酯一、乙酰乙酸乙酯的性质物理性质无色液体，熔点＜-45℃，沸点181℃，相对密度（20/4℃），折射率，蒸气压（20℃）。
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。
化学性质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℃（），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℃（），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。
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。
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。
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。
羧酸衍生物集合成1
• （3）氨解
• 例： RCOOC2H5 NH2NH2 RCONHNH2 C2H5OH • • 氨解不需要酸、碱等催化剂；胺及其衍生物也 能与酯发生反应。其中羟胺与酯的反应产物（羟 肟酸）与三氯化铁作用生成红色含铁络合物。 • 例： RCOOC2H5 NH2OH HCl RCONHOH C2H5OH •
CH3
• 乙酸乙烯酯 α -甲基丙烯酸甲酯 • vinyl acetate methylα -methacrylate
• 二、羧酸衍生物的光谱性质 • 1、红外光谱
• • • • 羧酸衍生物的羰基吸收峰在1928-1550cm-1之间，比 醛、酮的吸收 1740-1705cm-1扩大了一些。 酸酐的C=O有两个伸缩振动吸收峰； 1850-1800cm-1和 1790-1740 cm-1；C-O伸缩振动吸收峰在1310-1045cm-1。 酰氯的C=O伸缩振动吸收峰在1800cm-1，如与不饱和 键或芳环共轭，吸收峰的波数约有下降。 酯的C=O伸缩振动吸收峰在1750-1745cm-1，如与芳环 共轭，吸收峰的波数约有下降；酯无OH吸收谱带，故可以 借此与羧酸区别。酯的C-O伸缩振动吸收峰在13001050cm-1区域有两个强的吸收峰。 酰胺的C=O伸缩振动吸收峰在1690-1630cm-1，约低于 酮的吸收：N-H的伸缩震动吸收在3550-3050cm-1。
•
• 2、核磁共振 • 酯中烷氧基上的质子比酰氧基上的质 子具有较大的δ 值。 O • 例： CH3 C O CH2 • • CH3：δ = 2.0 CH2：δ = 5.1 • 酰胺中N-H质子的δ = 5—8 之间。
• 第二节 酰卤和酸酐 • 一、酰卤和酸酐的物理性质 • 了解即可。 • 二、酰卤和酸酐的化学性质 • 1、水解、醇解、氨解 • 以酰氯的水解历程为例说明其它历程：
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
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。
药学综合
华中科技大学硕士研究生入学考试《中药学综合》考试大纲（科目代码：756）一、考试性质药学综合是报考我校药学专业硕士研究生的一门综合基础课程，由有机化学、分析化学和药用植物学三门课程组成。
旨在考察学生对中药学基础课程基本概念、理论以及各方面知识的掌握程度，为进一步学习药学相关课程打下基础。
二、考试形式与试卷结构1、答卷方式：闭卷、笔试2、答题时间：180分钟3、题型比例：单选题50％简答题30％论述题20％三、考查要点有机化学部分本课程理论部分着重介绍有机化学的基本结构理论、各类化合物的结构、命名、性质和合成等方面的知识，强调学生灵活运用有机基本理论来解释、分析实验现象、结果的能力。
通过本课程的学习，要求学生：（1）掌握各类有机化合物的命名法、有机化合物的异构现象（碳链、位置及官能团异构、构象、顺反及对映异构）；（2）应用价键理论和共振论的基本概念，理解典型有机化合物的基本结构；（3）掌握立体化学的基本知识和基本理论；（4）能运用电子效应（诱导与共轭）理论，理解结构与性质的关系，解释某些有机反应的问题；（5）初步掌握碳正离子、碳负离子、碳游离基、碳烯等活性中间体及其在有机反应中的作用；（6）掌握重要亲核取代、亲电取代、亲电加成、亲核加成和游离基反应的历程，并能初步运用以解释相应的化学反应。
（7）掌握各类有机化合物的基本性质与重要有机化学反应：取代、加成、消除、氧化、酯化、酰化、脱羧、偶联等反应，以及它们在有机合成上的初步运用。
第一章绪论1、有机化合物的分类和构造式的表达；2、有机酸碱的概念。
重点内容：有机酸碱理论。
第二章烷烃和环烷烃1、烷烃和环烷烃的分类、命名、构造异构；2、烷烃的结构与构象分析；3、烷烃的化学反应：氧化、热裂解和卤代反应；卤代反应机理、反应进程与能量关系、过渡态理论对理解有机反应机理的促进；4、环烷烃的结构与化学性质：活泼性（开环及开环方向）与环大小的关系；5、环己烷及取代环己烷的构象（船式和椅式、a键和e键）。
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
14第十四章 1,3-二羰基化合物
第十三章 羧酸及其衍生物 第一节 羧酸
1、丙二酸二乙酯的合成
CH2 COOH NaCN CH2 COOH Cl NC
H3O+ COOH H2C COOH EtOH H+ COOEt H2C COOEt 丙二酸二乙酯
三、丙二酸二乙酯在 有机合成中的应用 1、合成
2、碳负离子的生成
2、碳负离子的生成
COOEt H2C COOEt COOEt HC COOEt
C2H5O C CH2 C OC2H5 C2H5O C CH C OC2H5
烯醇式
O
H3C C CH2 C OC2H5 O O H3C C CH2 C CH3 O O Ph C CH2 C CH3 O O
导航
主页
Department of Material and Engineering, Soochow University
第十三章 羧酸及其衍生物 第一节 羧酸
1、活泼的亚甲基化合物
结构特征
G －CH2－ G ' G、G '：吸电子基团。 、 ：吸电子基团。 G 、G '： COR, CHO, COOR, ： CN, NO2等吸电子基团。 等吸电子基团。 1,3-戊二酮 戊二酮 由于邻位两个吸电子基的 影响， 影响 ， 使亚甲基上电荷密度 降低，碳氢化学键变得活泼。 降低 ， 碳氢化学键变得活泼 。 戊 烷
3、酮式与酸式分解
O O H3C C CH C ONa R
H
+
O R O
O
H3C C CH C OH
4、应用
酸式C OEt t
1) 40% NaOH CH C OH + CH3COOH + EtOH 2 + 2) H
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
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，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。
2.4Michael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。
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：
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，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：
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： 2.32,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯的合成
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。
2.2.1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。
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。