二羰基化合物

合成甲基酮(丙酮同系物)和一元羧酸(乙酸同系物)
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(2,4-二酮)：与酰卤或酸酐作用用NaH代替 醇钠 ,用非质子溶剂
③ 交错的酯缩合反应：
O 例1：
-H 甲酸酯，无
位引入：醛基
(1) NaOEt (2) H
+
O H-C-CHCOOEt CH3
H-C-OEt + CH 3CH2COOEt
O-
O
O + H-C-OC2H5
O
NaH
-CH OC2H5
O O -C-H + C H OH 2 5
(1) NaOEt (2) H +

O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 O OCH3-C=CH-C-OC2H5
OH
-
O O CH3-C-CH-C-OC2H5 O O CH3-C-CH=C-OC2H5
14.1 酮-烯醇互变异构
O CH3-C-CH2COOC2H5
酮式(92.5%)
能与羟胺、苯肼反应，生成肟、苯腙等； 能与NaHSO3、HCN等发生加成反应； b -羟基酸酯； 能被还原为 经水解、酸化后，可以脱羧生成丙酮。
O-
O
CH3-C=CH-C-OC 2H5
O CH3-C-CH-C-OC 2H5
O
不同的共振结构式
仅电子排布不同
14.2 乙酰乙酸乙酯的合成及应用
14.2.1 乙酰乙酸乙酯的合成----Claisen酯缩合反应
14.2.2 乙酰乙酸乙酯的性质 (1) 成酮分解 √ (2) 成酸分解
14.2.3 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用
b
O
CH2 — C CH2 CH2 CH2—CH2
④ 分子内的酯缩合反应被称为Dieckmann反应： 制备5员环和6员环状β酮酸酯
COOEt O
CH2CH2COOEt CH2CH2COOEt
EtONa
苯，80 C
。
COOEt O-
H
+
80%
反 应 特 征
反应物：具有H,并能够形成五、六元环的二元羧酸酯。 催化剂：C2H5ONa 产 物：环状b-酮酸酯 过 程：-C2H5OH
Óá Ó ÓÓ á
O CH3C-CH2-R + CO2 + C2H5OH
±Ó Ó ú ÓÓÓÓ ú ÓÓÓÓÓ
R-CH2COONa + CH3COONa + C2H5OH
±Ó Ó ú ÓÓ ¨ÓÓÓÓ à ÓÓ ú ÓÓÓÓÓÓ
制二烃基取代的甲基酮：
O O CH3C-CH-COC2H5 R O O CH3C-C-COC2H5 Na+ R O R'O CH3C-C-COC2H5 R
CH3
C O
CH H
C OC2H5 O
CH3-C CH-C-OC 2H5 OH O
共轭体系
六元环
烯醇式羟基氢原子能 形成分子内氢键
共轭:电子离域 ,降低分子能量
下列数据说明了结构对烯醇式含量的影响：
注意下列表达方式的不同含义：
O O
符号不同
OH
O
CH3-C-CH 2-C-OC 2H5
互变异构
CH3-C=CH-C-OC 2H5
O CH3-C-CH3
O O CH3-C-OC2H5 + CH2-C-CH3
C2H5ONa
O CH3-C-CH2
O OCH3-C-CH2-C-CH3 OCH2CH3
O-
CH3-C=CH2
O O CH3-C-CH2-C-CH3
不同酯间的缩合 如果两个不同的酯都有α-H 也可以发生酯缩合反应， 理论上可以得到四种产物，在制备上没有很大价值。
β-二羰基化合物
第十四章
β-二羰基化合物
14.1 酮-烯醇互变异构 14.2 乙酰乙酸乙酯的合成及应用
第14章 目 录
14.3 丙二酸二乙酯的合成及应用
14.4 Knoenenagel反应
14.5 Michael加成 14.6 其它含活泼亚甲基的化合物
第十四章
β-二羰基化合物
两个羰基被一个亚甲基相间隔的二羰基化合物叫做β-二羰基化合 物。例如：
CH3-C-CH2COOC2H5 OC2H5
O
-C2H5O 消除
-
O
C2H5O
-
ONa
O
CH3-C-CH2C-OC2H5
有酸性， PKa=11
CH3C=CH-COC2H5 + C2H5OH
乙酰乙酸乙酯钠盐
O
CH3COOH
酯分子的α-H 在OH- 条件下 与另一分子酯失去醇得到β-酮基 酯—— 称酯缩合反应。
克 莱 森 缩 合
反应物：酯
产 物：β- 羰基化合物 碱性催化剂：乙醇钠、NaNH2 等
过 程：-C2H5OH（α-H，-OC2H5）
a ）相同酯缩合
O O CH3-C-OC2H5 + CH2-C-OC2H5 H O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 + C2H5OH
乙酰乙酸乙酯
C2H5ONa
ÓÓÓ ù ÓÓÓÓ á ÓÓ
NaOC2H5
R'X
ÓÓ
O R'O CH3C-C-C-O-C2H5 R
ÓÓ á ÓÓ á
5% NaOH ÓÓ· ÓÓ 40% NaOH ÓÓ á · ÓÓ
O R' CH3C-CH-R + CO2 + C2H5OH R' R-CHCOONa + CH3COONa + C2H5OH
O O 例2： EtO-C--C-OEt + CH 3CH2COOEt
-H 草酸酯，无 -CO
CH3CHCOOEt C=O COOEt
CH3CH(COOEt) 2
位引入：酯基（加热）
3：与苯甲酸酯缩合——位引入：苯甲酰基
苯甲酰基
O CH2CH2C-OC2H5
C2H5ONa
CH2 — C
b
O CH-COOC2H5

CH2CH2C-OC2H5 O
己二酸二乙酯 ① OH ② H+
-
-C2H5OH
CH2—CH2
O CH2
CH2 — C
CH2—CH2
C2H5ONa -C2H5OH
O CH2CH2C-OC2H5 CH2 CH2CH2C-OC2H5 庚二酸二乙酯 O
① OH ② H+
-
CH2 — C CH-COOC2H5 CH2 CH2—CH2 O
CH3
C OC H CH 2 5
酮式bp 41 ℃(2mmHg)
烯醇式bp 33 ℃(2mmHg)
乙酰乙酸乙酯的互变异构现象
室温时乙酰乙酸乙酯是由92.5%的酮式和7.5%的烯 醇式所组成的平衡体系。 和羟氨、苯肼等羰基试剂作用，也和NaHSO3和 HCN作用发生羰基上的加成反应——具有酮式结构 和金属钠作用放出氢气，和PCl5作用生成氯代物， 使溴的醇溶液和使FeCl3水溶液显紫红色——具有烯 醇式结构。
OH RH2C C O CHCR1 RH2C C O CCR1
R1 R
R1 R
14.2.1 乙酰乙酸乙酯的性质
(1) 成酮分解√
O O CH3C-CH2-COC2H5
-CO 2 微热 5% NaOH
O O CH3C-CH2-C-ONa
H
+
O O CH3C-CH2-C-OH
O CH3C-CH2-H
乙酰乙酸脱羧历程：
CH2-COOC2H5
ph C CH3OOC
CH2CH2COOCH3 CH2CH2COOCH3
CH3ONa
ph CH3OOC
COOCH3 O
[环化方向] 含两种不同-H时, 酸性较大的-H优先被碱夺去。
CH2CH2CHCOOC2H5 CH2CHCOOC2H5 CH3 COOC2H5 O CH3
不对称的二元羧酸酯进行缩合，主要是位阻少的-H被去掉。 CH3 O CH2CH-C-OC2H5 CH2 CH2CH2C-OC2H5 O
位阻少 （酸性大）
CH3
C2H5ONa -C2H5OH
O
CH — C CH-COOC2H5 CH2 CH2—CH2
O
源自文库
COOC2H5
C2H5ONa
？
—COOC2H5
(1)
制甲基酮
O
NaOC2H5
制一烃基取代的甲基酮：
O
CH3C-CH2-COC2H5
ÓÓÓ
O O CH3C-CH-COC2H5
-
Na+
RX
O O CH3C-CH-COC2H5 R
ÓÓÓ ù ÓÓÓÓ á ÓÓ
ÓÓ
5% NaOH ÓÓ· ÓÓ 40% NaOH ÓÓ á · ÓÓ
O O CH3C-CH-C-O-C2H5 R
(1) 制甲基酮 (2) 制二元酮
14.2 乙酰乙酸乙酯的合成及应用
14.2.1 乙酰乙酸乙酯的合成 —Claisen酯缩合反应
H CH2COOC2H5
乙酸乙酯 NaOC 2H5
O
-
O-
CH2-C-OC2H5
CH2=C-OC2H5
dO
-
O
亲核加成
-
CH3-C-O-C 2H5 + -CH COOC H + 2 2 5 d
反应历程
O O O O β α C2H5ONa RCH2C-OC2H5 + H-CHCOC2H5 RCH2C-CHCOC2H5 R R = = = =
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。酮和酯在乙醇钠的作用 下，也可发生类似克莱森（酯）缩合的反应， 用丙酮或其它甲基酮和酯缩合来合成β-二酮
14.1 酮-烯醇互变异构 一 、 β –二羰基化合物的酸性 由于β –二羰基化合物的亚甲基同时受到两个羰基 的影响，使原子有较强的酸性。 β –二羰基化合 物的pKa在9-13之间， 二、 烯醇负离子的稳定性 β –二羰基化合物能发生异构化生成稳定的烯醇式 结构。以乙酰乙酸乙酯为例：
O O CH3-C-CH2-C-OC 2H5 O C H O
CH2CH2CH2COOC2H5 CH2CHCOOC2H5 CH3
:B-
克莱森缩合
β-酮酸酯 、1, 3-二酮、1, 3-二酯
O
2RCH2COOR1 1) C2H5ONa RCH CCHCOOR + R OH 1 2 1 2) H3O+ R
羟醛缩合
O RH2C CR1
β-羟基醛或酮、α,β-不饱和羰基化合物
CH3-C-CH2COOC2H5
克莱森（酯）缩合反应历程——亲核加成-消除
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 性增大，在强碱(碱性大于OH－)作用下，发生亲核 加成-消除反应，最终一个碳负离子的酰基化，得到 β-二羰基化合物。 • 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b-二羰基化合物的方法。
-
O-
O
O
-
O
CH3-C CH 2-C-OC 2H5 CH3-C + CH 2-C-OC 2H5 CH3-C-CH 2-C-OC 2H5 + OH + d OH OH O O O CH3C-O - + CH 3C-OC 2H5 OH 2 CH3C-O - + C 2H5OH
14.2.3 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用
OH CH3-C=CHCOOC2H5
烯醇式(7.5%)
能与钠作用放出氢气； 能与乙酰氯作用生成酯； 能使Br2/CCl4褪色； 能与FeCl3作用呈现紫红色。
乙酰乙酸乙酯既有羰基的性质，又有羟基和双键的性 质，表明它是由酮式和烯醇式两种互变异构体组成的。
为什么乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种互变异构体组 成的？其烯醇式结构有一定的稳定性：
O H3C C H CH2 O C O H3C O C H CH2 O C O H3C O C H + CH2 O C O CH3COCH 3
六元环状过渡态
(2) 成酸分解
O O CH3C-CH2-COC2H5
NaO H 40% NaOH
O 2 CH3C-ONa + C2H5OH
反应历程：
d
-
O
O
O
d
+
O
O
d
+
O
O
d
O
CH3C-CH2-CCH3
ÓÓ á Ó ÓÓ± ÓÓ 2,4-Ó ì ÓÓ
CH3C-CH2-C-OC2H5
ÓÓ á Ó ÓÓÓÓ á ÓÓ á ÓÓ b-ÓÓÓ
C2H5OC-CH -C-OC2H5 + 2
ÓÓ á Ó ÓÓÓ ± á ÓÓÓ
β－二羰基化合物的α－H受两个羰基的影响，具有特殊的活泼性！
• 酮式分解得：b-二酮
（2）制二酮
制2,5-二酮：
O O CH3-C-CH-C-OC2H5
O O 2 CH3-C-CH2-C-OC2H5
5%NaOH H+
如果两个酯中只是一个有α-H，另一个酯无α-H，通 过控制反应条件也可得一个主要的产物，有合成意义。
O O H-C-OC2H5 + CH2-C-OC2H5 H 乙酸乙酯 甲酸乙酯
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）