第十二章二羰基化合物在有机合成上的应用

1掌握掌握 Claisen酯缩合反应，了解乙酰乙酸乙酯及丙酯缩合反应，了解乙酰乙酸乙酯及丙二酸二乙酯在合成反应上的意义。二酸二乙酯在合成反应上的意义。掌握酮型掌握酮型 -烯醇型互变异构现象。烯醇型互变异构现象。23氰乙酸酯氰乙酸酯-酮酸易于失羧，但酮酸易于失羧，但 -酮酸酯是稳定的。酮酸酯是稳定的。乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯- 酮酸酯酮酸酯 丙二酸酯丙二酸酯- 二酮二酮酮酸酯的基本结构酮酸酯的基本结构4b-丁酮酸乙酯又叫做乙酰乙酸乙酯丁酮酸乙酯又叫做乙酰乙酸乙酯 ,工业上简工业上简称称 三乙三乙 。可由乙酸乙酯在醇钠作用下经。可由乙酸乙酯在醇钠作用下经 Claisen缩合反应制得：缩合反应制得：C2H5ONa-C2H5OHO OCH3-C-CH2-C-OC2H5+OOCH3-C-OC2H5 H-CH2-C-OC2H5它是由具有它是由具有 a H的酯在碱的作用下与另一分子酯的酯在碱的作用下与另一分子酯发生类似醇醛缩合的反应称发生类似醇醛缩合的反应称 Claisen酯缩合反应酯缩合反应 。5CH3-C-CH2-C-OC2H5O OCH3-C-OC2H5O C2H5ONa C2H5OH :CH2-C-OC2H5OOCH3-C-OC2H5OCH3-C-OC2H5CH2-C-OC2H5O CH3CH2O-乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯6不具有不具有 a H的酯可以与具有的酯可以与具有 a H的酯发的酯发生生 交叉交叉 Claisen酯缩合反应酯缩合反应 ：OH-C-OC2H5OH CH2-C-OC2H5+ C2H5ONaOH-C-CH2-C-OC2H5O+ CH3CH2OHCOOC2H5 OH CH2-C-OC2H5 C2H5ONaCOCH2COOC2H5+ CH3CH2OH7二、酮式 烯醇式互变异构 (tautomerism)O HR-CCHROR-CCHR + H+OHR-C=CHR酮式酮式 烯醇负离子烯醇负离子碳负离子或氧负离子碳负离子或氧负离子烯醇式烯醇式醛、酮在溶液中总是通过醛、酮在溶液中总是通过 烯醇负离子烯醇负离子 而以而以 酮式酮式 和和烯醇式烯醇式 平衡共存，并互相转化。同分异构体之间以一平衡共存，并互相转化。同分异构体之间以一定比例平衡共存并相互转化的现象称为互变异构。定比例平衡共存并相互转化的现象称为互变异构。 酮酮式和烯醇式式和烯醇式 互为互变异构体。互为互变异构体。8几种纯液体化合物烯醇式平衡含量如下：化合物化合物 (酮式酮式 ) 烯醇式含量烯醇式含量 (%) 烯醇式烯醇式CH3 C CH3O10-410-2776.5100=OCH3-C-CH2-C-CH3O OHC-CH 2-CHO OCH3-C-CH2-C-OC2H5O O CH3-C C-OC2H5CHHO OCH3-C = CH-C-CH3O-H OHC = CH-CHO-H O1.-H活性活性2.六员环结构六员环结构的分子内氢键的分子内氢键3.共轭体系共轭体系CH3 -C=CH2OH9CH3-C-CH2-C-OC2H5O O乙酰乙酸乙酯的性质：1.具有甲基酮的典型反应 能与能与 HCN、 NaHSO3、羰、羰基试剂等发生亲核加成；能发生碘仿反应。基试剂等发生亲核加成；能发生碘仿反应。2.具有酯的通性：具有酯的通性： 用稀碱水解生成用稀碱水解生成 3丁酮酸和乙醇。丁酮酸和乙醇。3.特性特性 ： 使使 Br2水褪色水褪色 ;与与 FeCl3显色显色 ;与与 Na作用放出作用放出 H2。实验证明，三乙不是一种物质，而是酮实验证明，三乙不是一种物质，而是酮式与烯醇式式与烯醇式 2种异构体的平衡混合物。种异构体的平衡混合物。10CH3-C-CH2-C-OC2H5O OCH3-C=CH-C-OC2H5O-H O酮式： 93% 烯醇式： 7%室温下彼此转变的速度室温下彼此转变的速度很快，不能将二者分离；在很快，不能将二者分离；在反应时可以全部以酮式或者反应时可以全部以酮式或者烯醇式进行反应，表现为一烯醇式进行反应，表现为一个单纯化合物。在特殊条件个单纯化合物。在特殊条件下可分离出两种异构体。下可分离出两种异构体。Br2CH3-CCH-C-OC 2H5OH OBr Br-HBrCH3-C-CH-C-OC2H5O OBr参与酮的反应参与酮的反应11Question 将下列化合物按烯醇式结构稳定性将下列化合物按烯醇式结构稳定性 由大到小排列由大到小排列 .丙酮丙酮 2,4-戊二酮戊二酮 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯 苯甲酰丙酮苯甲酰丙酮 1,3-二苯基二苯基 -1,3-丙二酮丙二酮答 ： 能形成稳定烯醇式异构体的化合物，具有能形成稳定烯醇式异构体的化合物，具有以下结构特点：以下结构特点： 分子中的分子中的 亚甲基亚甲基 受两个相邻极性基团的影响，受两个相邻极性基团的影响，使使 H 酸性增加，易于质子化。酸性增加，易于质子化。 形成烯醇式异构体的分子中，其共轭体系有所形成烯醇式异构体的分子中，其共轭体系有所延伸延伸 ，体系内能降低，更趋于稳定。，体系内能降低，更趋于稳定。 烯醇式形成烯醇式形成 分子内氢键分子内氢键 能增加其稳定性。能增加其稳定性。12C=CH-C-CH3O-H OCH3-C=CH-C-OC2H5O-H OCH3-C=CH-C-CH3O-H OC2H5O-C = CH-C-OC2H5O-H OCH3-C=CH2O-H(90.0%)(76.5%)(7.0%)(710-4%)(1.510-4%)C = CH-CO-H O(96.0%)CH3-C-CH2-C-OC2H5C2H5O-CCH 2C-OC 2H5OOC-CH2-COOC-CH2-COO-CH3CH3 C-CH2-C-CH3O OO OOCH3CCH 313乙酰乙酸乙酯的两类分解反应：乙酰乙酸乙酯的两类分解反应： 酮式分解酮式分解 和和 酸式分解酸式分解酮式分解酮式分解CH3CCH3 + CO2OH+2 CH3CO2Na + C2H5OH酸式分解酸式分解CH3-C-CH2-C-OC2H5O O稀 OH-H+浓 OH-(40%NaOH)OCH3CCH2CO2Na + C2H5OH14活性亚甲基烃化和酰化反应烃化和酰化反应吸电子基团吸电子基团12.5 二羰基化合物的反应二羰基化合物的反应15一、活性亚甲基的烷基化和酰基化一、活性亚甲基的烷基化和酰基化 1. 乙酰乙酸乙酯合成法乙酰乙酸乙酯合成法乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法(Methods of Acetoacetic Ester Synthesis16过程：上述是乙酰乙酸乙酯在合成上的第一个用途：上述是乙酰乙酸乙酯在合成上的第一个用途： 制备甲基酮。制备甲基酮。17n 应用应用 1：制备取代丙酮（甲基酮）类化合物：制备取代丙酮（甲基酮）类化合物二取代丙酮二取代丙酮18n 酮式水解和酸式水解酮式水解和酸式水解合成上可用于制备取代乙酸合成上可用于制备取代乙酸酮式水解酮式水解 酸式水解酸式水解取代乙酸取代乙酸取代丙酮取代丙酮19n 应用应用 2：通过酰基化制备：通过酰基化制备 b -二酮类化合物二酮类化合物b -二酮类化合物二酮类化合物20n 应用应用 3：通过：通过 卤代酮制备卤代酮制备 -二酮类化合物二酮类化合物21总之：乙酰乙酸乙酯合成法可向合成的目标产物中提供总之：乙酰乙酸乙酯合成法可向合成的目标产物中提供注意：要上两个基团，必须分步进行，先上活性小的后上活性大的注意：要上两个基团，必须分步进行，先上活性小的后上活性大的， 先上位阻大的，后上位阻小的。先上位阻大的，后上位阻小的。n 应用应用 4：通过：通过 卤代酯卤代酯 制备制备 -酮酸酮酸22Question 5* 由乙酸乙酯合成下列化合物 ：1. CH3-CO-CH2-CH2-CH2-CH32. -CH2-CH2-COOH3. CH3-CO-CH-CH2-CH2-CH3C=O23解： 1）242. 丙二酸酯合成法1). 合成一元羧酸合成一元羧酸1. 制法制法 :252). 合成二元羧酸合成二元羧酸26除乙酰乙酸乙酯，丙二酸二乙酯外还有下列一些含活性亚甲基的试剂：总之：丙二酸酯合成法可向合成的目标