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

.,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1.510-47.710-32.010-2,7.376.5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CH3COCH3201.510-4(痕量)H2O16ROH15EtO2CCH2CO2Et13.37.710-3NCCH2CO2Et92.510-1CH3COCH2CO2Et10.37.3(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