南开大学有机化学第十六章 羧酸衍生物涉及碳负离子的反应在合成中的应用ppt课件

第十六章羧酸衍生物涉及负离子的反应在合成中的应用 16 1 H的酸性及互变异构 R CH2 Y R CH Y H H以正离子离解下来的能力称为 H的活性或 H的酸性 影响 H活性的因素 Y的吸电子能力 H周围的空间环境 负碳离子的稳定性 判断 H活性的方法 pKa值 同位素交换的速率 1 H的酸性 1CH3CH CH2pka 35 pka 16 2 的酸性比 强 的酸性与一元酮差不多 3羰基的 H是十分活泼的 2 酮式 烯醇式的互变异构 酸或碱 乙酰乙酸乙酯碳负离子可以写出三个共振式 分子内氢键的形成有利于烯醇式的存在 为什么 酮式 92 5 41oC 2 66barmp 39oC 烯醇式 7 5 32oC 2 66bar 3在一般情况下 烯醇式在平衡体系中的含量是比较少的 但随着 H活性的增强 烯醇式也可能成为平衡体系中的主要存在形式 烯醇式含量1 5 10 47 7 10 32 0 10 2 7 376 5最多 化合物烯醇式含量与烯醇式稳定性有关 化合物pKa烯醇式含量CH3COCH3201 5 10 4 痕量 H2O16ROH15EtO2CCH2CO2Et13 37 7 10 3NCCH2CO2Et92 5 10 1CH3COCH2CO2Et10 37 3 纯液态 气态46 1 水0 4 CH3COCH2COCH3976 5C6H5COCH2COCH399100 表中的烯醇式含量均在纯净液态 无溶剂 下测定 在极强碱的作用下 可以形成很不稳定的双负离子 举例说明你所学过的一些强碱及其碱性强弱之比较 16 2酯缩合反应 Claisen 及其在合成中之应用 1 克莱森缩合反应 1 定义 具有 活泼氢的酯 在碱的作用下 两分子酯相互作用 生成 羰基酯 同时失去一分子醇的反应 一 酯缩合反应 2 反应机理 前四步均为可逆反应 最后一步是关键 底物有两个 H 3 在强碱作用下的酯缩合反应 只有一个 H 必须用强碱作催化剂 才能使反应进行 4狄克曼酯缩合反应 二元酸酯若分子中的酯基被四个以上的碳原子隔开时 就发生分子中的酯缩合反应 形成五员环或更大环的酯 这种环化酯缩合反应称为狄克曼 Dieckmann 酯缩合 实例1 请写出上述反应之机理 实例2 实例3 写出下列两种酯缩合反应之可能产物 丙酸乙酯 CH3CH2CH2COOCH2CH3和乙酯乙酯 CH3CH2COOCH2CH3 二 混合酯缩合 交叉酯缩合反应 1 甲酸酯 醛基 RO NaH 0 25oC H2O NaBH4 C2H5OH25oC 1 甲酸酯中含有醛基 催化剂碱性不能太强 产率不高 2 是在分子中引入甲酰基的好方法 3 如果用一个环酯和甲酸酯缩合 不能用RO 做催化剂 否则会发生酯交换而开环 讨论 1 一个酯羰基的诱导效应 增加了另一个酯羰基的活性 反应顺利 产率好 2 羰基活性好 所以催化剂的碱性不用太强 3 在合成上用来制备 丙二酸酯或 取代的丙二酸酯 羰基酸 2 草酸酯 丙二酸酯 羰基酸 1 羰基活性差 选用强一些碱作催化剂 2 在合成上用来制备丙二酸酯或 取代的丙二酸酯 3 碳酸酯 1 羰基活性差 选用强碱作催化剂 2 在合成上 主要用于在 C上引入苯甲酰基 4 苯甲酸酯 酯缩合反应应用实例 eg1 选用合适原料制备 eg2 选用合适的原料制备 合成二 HCOOEt C6H5CH2COOEt EtONa 70 合成一 EtOOC COOEt C6H5CH2COOEt EtONa CO 175oC C6H5CH2COOEt EtONa 合成 eg3 选用合适的原料合成 逆合成分析 CO2 EtO H H OH eg4 选用合适的原料合成 逆合成剖析 具体合成 3酮酯缩合 从理论上分析 有可能生成四种化合物 NaH EtO EtO NaH H2O H2O H2O H2O CO 16 3丙二酸二乙酯 乙酰乙酯乙酯等的活性碳负离子的取代及其应用 一 丙二酸二乙酯 1合成 2烃基化 丙二酸二乙酯烃基化产物的应用 合成一元或二元羧酸 CH2 CO2Et 2 2EtO EtOH BrCH2 CH2 nCH2Br OH H CO2 SOCl2 CH2 CO2Et 2 2EtO 合成螺环化合物 还原 I2在eg9中的作用 2CH2 CO2Et 2 2EtO BrCH2CH2CH2Br CH CO2Et 2 CH CO2Et 2 2EtO H I2 OH Eg9 用简单的有机原料合成 二 乙酰乙酸乙酯的 烷基化 酰基化 CH3COOC2H5 C2H5ONa C2H5OH Na CH3I NaH H2 Na CH3COCl 二羰基化合物的Na盐在非质子溶剂中不溶 为了改善盐的溶解性能 用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐 方法一 方法二 用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐 C2H5OH Mg CH2 COOC2H5 2 C2H5OMg CH COOC2H5 2 CCl4 C2H5COCl 三 二羰基化合物的酮式分解和酸式分解 1乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应2乙酰乙酸乙酯的酮式分解3乙酰乙酸乙酯的酸式分解 1乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应 C2H5O 2乙酰乙酸乙酯的酮式分解 乙酰乙酸乙酯的 H CO2 OH 稀 3乙酰乙酸乙酯的酸式分解 H2O H2O C2H5OH OH 浓 四 二羰基化合物在合成中的应用实例 eg1 以乙酸乙酯为原料合成4 苯基 2 丁酮 CH3COOC2H5 RONa 1mol C6H5CH2Cl 1稀OH 2H CO2 eg2 选用不超过4个碳的合适原料制备 2CH3COOC2H5 C2H5ONa C2H5ONa Br CH2 4Br 分子内的亲核取代 稀 OH H CO2 eg3 乙酰乙酸乙酯与BrCH2CH2CH2Br在醇钠作用下反应 主要得到而不是 请解释原因 吡喃衍生物 主要产物 有张力 无张力 慢 主要 稀 eg4 制备 H NaOEt EtOH NaOEt EtOH CH3I CH3CH2CH2Br OH 浓 CH3COOH 酸式分解 eg5 选用合适的原料制备下列结构的化合物 eg6 如何实现下列转换 CH3 3SiCl 蒸馏分离 1moln C4H9Br CH3Li n C4H9Br C2H5ONa HCOOC2H5 2mol KNH2 NH3 l OH 引入醛基的目的是帮助定向 烷基化 eg7 如何实现下列转换 合成一 合成二 对甲苯磺酸 H3O LDA THF 70oC 1 引入醛基的目的是为了使反应能定向进行 2 若 二羰基化合物中的一个羰基是醛基 则在稀碱存在下 也能发生酮式分解 合成三 CO2 H2 C2H5ONa HCOOC2H5 1molKNH2 NH3 l OH OH HCOOH ROH ROH 四 羧酸 腈 酯的 负离子的生成 反应和应用 LDA Lithiumdiisopropylamide i C3H7 2NH n BuLi i C3H7 2NH C4H10 16 4与 H相关的缩合反应 在弱碱的催化作用下 醛 酮与含有活泼亚甲基的化合物发生的失水缩合反应为脑文格 Knoevenagel E 反应 一脑文格 Knoevenagel 反应 1定义 2反应机理 3脑文格反应的实例 eg1 eg2 eg3 制备各种类型的 不饱和化合物 二麦克尔 Michael A 加成反应 一个能提供亲核碳负离子的化合物 给体 与一个能提供亲电共轭体系 受体 的化合物 在碱性催化剂作用下 发生亲核1 4 共轭加成反应 称为麦克尔加成 Michael A 反应 反应产物为1 5 二官能团化合物 尤以1 5 二羰基化合物为多 定义 反应式 常用碱性催化剂 反应机制 1不对称酮进行麦克尔加成时 反应总是在多取代的 C上发生 麦克尔加成反应的规律 环己酮及其衍生物在碱 如氨基钠 醇钠等 存在下 与曼尼期碱的季铵盐反应产生二并六元环的产物 该反应称为鲁宾逊 Robinson R 增环反应 鲁宾逊 Robinson R 增环反应 一定义 鲁宾逊增环反应实际上是分三步完成的 碱 eg1 选用合适的原料合成 应用实例 合成 Eg2 选用合适的原料合成 剖析 合成 三 列福尔马茨基反应 Reformastky 例如在维生素A合成中的应用 四达参反应 一定义 环氧酸酯 CH2生成醛CHR生成酮 醛 酮与 卤代酸酯在强碱 RONa NaNH2 CH3 3COK 催化作用下互相作用 生成 环氧酸酯的反应称为达参 Darzen G 反应 二反应机理 CO2 产生碳负离子 H 实例 由环己酮转化成其他化合物 三应用 合成环氧酸酯 合成比原料醛 酮多一个碳的醛 酮 五浦尔金反应和脑文格反应 1定义 在碱性催化剂的作用下 芳香醛与酸酐反应生成 芳基 不饱和酸的反应为浦尔金 Perkin W 反应 2反应机理 制备肉桂酸 香豆素 3应用实例 一 解答下列问题 60分 30min 1 乙酸乙酯与乙醇钠反应得到缩合产物 但异丁酸乙酯与乙醇钠反应得不到缩合产物 2 一同学想用 三乙 与格氏试剂反应 合成叔醇的酯 但当加入乙基溴化镁时 产生一种气体 请问发生了什么反应 3 简单的酮如环戊酮分子中只有一