现代有机合成化学第

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酸式分解并不是绝对不用,特别是在α -位有二个取代基时,酸式 分解也能有较好的收率。
(2)丙二酸酯的烃基化
丙二酸酯的烃基化常在乙醇钠的乙醇溶液中进行;因其酸性不太 强,氧上取代的竞争反应不严重,故除可用卤代烷作烃基化剂外, 也可用磺酸酯作烃基化剂。’
丙二酸酯的烃基化产物经水解再受热脱羧,可转化成羧酸。
脱羧
(-CO2)
COOH 形成环状酮 (异常反应) COOH COOH COOH
O
+
H2O
+
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CO2
O
+
H2O
+
CO2
例如:
CH2(CO2Et)2
(1)EtONa, EtOH (2)n-C5H11Br
n-C5H11CH(CO2Et)2
(1)EtONa, EtOH (2)CH3I
n-C5H11
COOEt C COOEt CH3
通常是碳上优先烃基化,碳原子的亲核性大于氧原子。
2. 影响活泼亚甲基化合物烃基化的因素
A. 碱的影响 叔丁醇钾特别适用于酸性适中活泼亚甲基的烃基化。对于那些 酸性较弱的活性亚甲基化合物,则需用更强的碱,如氨基钠的液氨 溶液等作催化剂。
不对称的二酮在过量的碱存在下,可生成两种不同的 双负离子,当与烷基化试剂反应时,往往以一种烃基化产 物为主,即烃基首先进入取代基较少的α-碳。
B. 烃基化剂的影响
常用的烃化剂是卤代物。伯卤烷、仲卤烷、烯丙基卤、 苄卤等反应结果较好。叔卤烷则主要发生消除反应。
若采用非碱性的氟化硼或过氯酸银作催化剂,则叔卤代 烷亦可顺利进行烷基化反应。
选用伯卤烷为烃基化剂,可以得到较多的碳烃基化产物。
不同卤素的RX相比,反应活性如下:
RI>RBr>RCl
2.1.1 活泼亚甲基化合物的烃基化
1. 活泼亚甲基化合物的定义
当一个饱和碳原子上连有硝基、羰基、氰基、酯基、苯基等吸 电子基团时,这个碳原子上的氢被致活了,因此这类化合物叫做活 泼亚甲基化合物。
给电子基团:电负性比氢小的 吸电子基团:电负性比氢大的 有机化合物中一些常见原子及取代基的电负性大小次序 : -N+R3>-NO2>-COOH>-COOR>-CO>-F > -Cl > Br > -I > -OCH3 > -NHCOCH3 > -C6H5 > -CH=CH2> H >-CH3 > -C2H5 > -CH(CH3) 2 > -C(CH3) 3
C.溶剂的影响
在非质子极性溶剂中,氧上烃基化比例增加; 在质子溶剂或非 极性溶剂中,碳上烃基化比例增加。 溶剂 HMPA(六甲基磷酰胺) THF(四氢呋喃) t-BuOH(叔丁醇) 碳烃基化产物 15% 94% 94% 氧烃基化产物 83% 0% 0%
D.金属离子的影响
与烯醇负离子配对的金属离子的种类,对烃基化位置也有影响。 以Li+、Na+、K+相比,Li+与烯醇负离子结合最牢,K+最不牢, Na+居中。这就是说烯醇锂盐最有利于碳上烃基化。
(1)NaOH,H2O (2)HCl
n-C5H11
H C COOH CH3
(3)β -二酮的烃基化
β-二酮与β-酮酸酯、丙二酸酯类似,也能发生烃基化而生成相 应的烃基化产物。
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(4)其它活泼亚甲基化合物的烃基化
含有其它致活基团(如 CN 、 Ph 、 SO 、 SO2 等)的活泼亚甲 基化合物的烃基化反应与1,3-二羰基化合物的相似。
丙二酸酯和β-酮酸酯既可发生一烃基化,也可发生二烃基化反应。 但丙二酸酯的烃基化产物只能分解成酸而不能得到酮。
HOOCCOOH HOOCCH2COOH
COOH COOH 形成环状酸酐 (易发生) (正常反应) COOH
HCOOH + CO2 CH3COOH + CO2
O O O O O COOH O + H2O + H2 O
由于活泼亚甲基化合物的酸性甚至比醇的酸性还强,因此它们 与醇钠的无水醇溶液作用即可形成一定浓度的烯醇负离子。
O CH3CCH3 NaOC2H5 C2H5OH O CH2-C-CH3 O CH2=C-CH3
②由于烯醇负离子的α -碳上和氧上都带有部分负电荷,所以作 为亲核试剂,它也是两可的,既可以用碳进攻 R-X,也可以用氧进 攻R-X。
反应历程:
δ - O
CH3 C CH2 O COC2H5
O
O
+
OH
-
H3C C CH2COC2H5 OH
O CH3 C O
O
δ+
O H3 C C OH
+
CH2 COC2H5
OH -
O
O
+
+
CH3 COC2H5
CH3CH2OH
O 2 CH3 C
β -酮酸酯在发生酸式分解的同时,不可避免地要发生酮式分解, 以致羧酸的收率不如利用丙二酸酯的好。所以若以β -酮酸酯为原料 时,主要应用它的酮式分解反应。
2.1.2 由烯胺的烃基化反应形成碳碳单键
1.烯胺的制备 酮、醛与仲胺在酸催化下缩合得到相应的烯胺(enamine)
这是一个可逆反应,并且逆反应极易进行。因此制备烯胺时, 必须有脱水剂(例如无水碳酸钾、对甲苯磺酸)存在,或者用共沸 蒸馏法将反应生成的水不断带出。
2. 活泼亚甲基化合物的性质
①活泼亚甲基化合物由于吸电子基的诱导效应,使得α-碳上的 氢具有一定的酸性 ,可以解离而生成碳负离子,通常称为烯醇负离 子。
常见的能使α -氢活化的基团,其活化作用的大小顺序大致如下: -NO2>-COR>-SO2R>-COOR=CN>-SOR>-Ph
当一个碳上连有两个这样的基团时,这个碳上的氢就更加活泼, 也就表现出有更大的酸性。
β-酮酸酯的烃基化产物经水解再受热脱羧,可转化成 酮。
常把β-酮酸酯的烃化物在稀酸中水解,或先在稀碱中水解,然 后酸化,最后脱羧得产物酮的过程称为酮式分解。
若将β-酮酸酯的烃化物在较浓的碱液中水解,OH-会进攻羰基 并促使羰基与α -C之间键断裂,再经酸化后得羧酸 ,所以常把β-酮 酸酯的这种分解称为酸式分解。
3. 1,3-二羰基化合物的烃基化 最常用的1,3-二羰基化合物有:
A. β-酮酸酯:如β-丁酮酸乙酯,即乙酰乙酸乙酯 B. 丙二酸酯:如丙二酸二乙酯(C2H5OOCCH2COOC2H5) C. β-二酮:即RCOCH2COR。
(1)β-酮酸酯的烃基化 通常都是在乙醇中用C2H5ONa或C2H5OK将它们转化成 烯醇盐,然后与卤代烷发生烃基化反应,即在α-C上引入 烃基。
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