羧酸衍生物涉及碳负离子的反应及在合成中的应用

第16章羧酸衍生物涉及碳负离子的反应及在合成中的应用 16 1a氢的酸性和互变异构 一些化合物a氢的酸性 拉电子基团的能力越强 离解的负离子越稳定 酸性越强 互变异构 1酮式 2烯醇式 乙酰乙酸乙酯的两种结构 常温下它是两种形式互变的平衡混合物 这种酮式和烯醇式的互变叫互变异构 16 2酯缩合反应及在合成中的应用 酯缩合反应 克莱森Claisen酯缩合反应 克莱森 施密特缩合 P378 克莱森重排 P339 芳香醛 酮 克莱森酯缩合反应 theClaisenCondensation 通式 举例 机理 第一步 强碱夺去酯的酸性a H 第二步 碳负离子亲核进攻另一中性的酯羰基 第三步 四面体中间体发生消去反应 第四步 强碱夺去b酮酸酯的一个a H 第五步 酸性水解的最终产物 只有一个a氢的酯一般条件下缩合较为困难 原因在于不能进行上述机理的第四步 当采用更强的碱时则反应能够进行 狄克曼 Dieckmann 缩合 适当位置的开链双酯在醇钠存在下可进行分子内酯缩合 常用来合成五 六环化合物 举例 机理 交叉酯缩合 具有a 氢的酮也可与酯在碱作用下发生交叉酯缩合 由于酮的a 氢酸性较酯强 酮pKa 20 21 酯pKa 24 5 反应中酮优先生成a碳负离子进攻酯中的羰基 酯缩合反应在合成中的应用 合成1 3 双官能团化合物 b酮酸酯 1 3二酮 1 3二酯 16 3丙二酸二乙酯 三乙 和其他酸性氢化合物的a碳负离子的亲核取代反应及在合成中的应用 1 丙二酸二乙酯的烃基化及在合成中应用 丙二酸二乙酯有两个a氢 呈现明显的酸性 pKa 13 能与碱作用生成碳负离子 烃基化及产物的脱羧 一烃基乙酸 二烃基乙酸 合成羧酸中的应用 1 取代乙酸的制备2 二元羧酸的制备3 环烷酸的制备 可制备三 四 五和六元环的环烷酸 4 1 4 官能团化合物制备当采用a 卤代化合物进行反应 可以成功合成1 4 官能团化合物 习题 合成题 2 三乙 的烃基化及在合成中的应用 乙酰乙酸乙酯 三乙 也有两个a氢 呈现明显的酸性 pKa 11 能与碱作用生成碳负离子 三乙 的烃基化及产物的脱羧 一取代丙酮 二取代丙酮 合成甲基酮中的应用 合成甲基酮中的应用 当采用1mol1 4 二卤代丁烷 1mol 三乙 和2mol醇钠时 则得到环戊基甲基酮 由于 三乙 不能生成双钠盐 因此不能合成三 四元环 合成甲基酮中的应用 当采用带官能团的a 卤代化合物进行反应 也可以成功合成1 4 双官能团化合物 由 三乙 和a卤代丙酮合成2 5 己二酮 1 4 二酮 3 酯缩合产物和其他双重a氢化合物的烃基化及在合成中的应用 通过酯缩合可以得到b酮酸酯 两个酯缩合产物 和1 3 二酮 酯和酮缩合产物 这两种产物均存在双重a氢 b酮酸酯 1 3 二酮 其他具有酸性氢的化合物在碱的作用下同样可以发生类似反应 合成各种化合物 4 羧酸 酯 腈a碳负离子的生成 反应和应用 羧酸和强碱二异丙基氨基锂作用生成羧酸二锂盐 这个盐的a 碳负离子可与卤代烃发生亲核取代反应 在a 位导入烃基 这是一个有价值的实验室由酸合成更高级酸的一种新方法 与羧酸一样 酯和腈的酸性a氢同样与二异丙基氨基锂作用生成a碳负离子 继而与活泼卤代烃发生亲核取代反应 在a为导入烃基 16 4涉及a碳负离子的亲核加成反应 1 克脑文盖尔缩合 Knoevenagel 反应 醛 酮在弱碱 胺 吡啶等 催化下与具有活泼a 氢的化合物缩合的反应 机理类似于羟醛缩合 具有活泼a 氢的化合物 如Y CH2 Y 类型的双重a氢化合物 Y Y 可为 CO2C2H5 COR CN NO2等拉电子基团 进行该反应均有较好的收率 克脑文盖尔 Knoevenagel 反应举例 2 迈克尔 Michael 加成 丙二酸二乙酯 三乙 在碱存在下与a b不饱和化合物的1 4加成 机理也是起始于a碳负离子的亲核进攻 过程为共轭加成 活泼a 氢的化合物为Y CH2 Y Y Y 可为 CO2C2H5 COR CN NO2等 a b不饱和化合物为a b不饱和酯 醛 酮 腈等 反应中的碱为醇钠 季胺碱 氢氧化钾 氢氧化钠等 Prof ArthurMichael 1853 1942 HarvardUniv Cambridge MA 迈克尔 Michael 加成反应举例 迈克尔加成是增长碳链的反应 在合成1 5双官能团化合物上有重要应用 1 2345 迈克尔加成中双重a氢化合物若具有酮羰基 a b不饱和酮具有a氢 那么反应产生的1 5二羰基化合物在碱作用下可继续反应发生环合 鲁宾逊 Robinson 环合 SirRobertRobinson 1886 1975 OxfordUniversity England NobelPrize1947 chemistry 3 瑞佛马斯基 Reformatsky 反应 在惰性溶剂中a溴代乙酸酯与锌和醛或酮作用生成b羟基酸酯的反应 机理类似于格氏试剂对羰基化合物的加成 有机锌化合物活性较差 在反应条件下不与酯羰基加成 瑞佛马斯基 Reformatsky 反应举例 b 羟基酸容易脱水 所以也是制备a b不饱和酸的方法之一 4 达尔森 Darzen 反应 醛酮与a卤代酸酯在强碱存在下反应生成a b 环氧酸酯的反应 机理 氧负离子中间体不稳定 容易发生分子内亲核取代生成环氧化合物 达尔森 Darzen 反应举例 5 普尔金 Perkin 反应 芳香醛和酸酐在相应羧酸钠 或钾 盐存在下可发生类似羟醛缩合的反应 最终得到a b 不饱和芳香酸的反应 一般用来制备肉桂酸及同系物 机理也是起始于碳负离子对醛的亲核加成 反应中应用的酸酐必需含有两个a 氢 RCH2CO 2O 芳香醛芳环上可带有拉电子的基团 如