[理学]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ppt课件

1、第第16章章 羧酸衍生物涉及碳负离子羧酸衍生物涉及碳负离子的反响及在合成中的运用的反响及在合成中的运用16.1 a氢的酸性和互变异构氢的酸性和互变异构一些化合物一些化合物a氢的酸性氢的酸性Y =C-R(H)OC-OROOC-XCNOC-OH-NO2,拉电子基团的才干越强，拉电子基团的才干越强，离解的负离子越稳定，离解的负离子越稳定，酸性越强。酸性越强。CHRYCHRY+ H+H互变异构互变异构CH3C CH2COC2H5OOCH3C CHCOC2H5OHO1酮式酮式2烯醇式烯醇式乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯的两种构造的两种构造常温下它是两种方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。1

2、6.2 酯缩合反响及在合成中的运用酯缩合反响及在合成中的运用酯缩合反响酯缩合反响(克莱森克莱森Claisen酯缩合反响酯缩合反响)( (克莱森克莱森- -施密特缩合施密特缩合,P378,P378( (克莱森重排克莱森重排,P339,P339( (芳香醛芳香醛( (酮酮克莱森酯缩合反响克莱森酯缩合反响 (the Claisen Condensation)通式：通式：举例：举例：机理：机理：第一步：强碱夺去酯的酸性第一步：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响。第三步：四面体中间体发生消去反响。第

3、四步：强碱夺去第四步：强碱夺去b酮酸酯的一个酮酸酯的一个a-H。第五步：酸性水解的最终产物。第五步：酸性水解的最终产物。只需一个只需一个a a氢的酯普通条件下缩合较为困难，缘由在于不能进展上述氢的酯普通条件下缩合较为困难，缘由在于不能进展上述机理的第四步。当采用更强的碱时那么反响可以进展。机理的第四步。当采用更强的碱时那么反响可以进展。NaC(C6H5)3狄克曼狄克曼(Dieckmann)(Dieckmann)缩合缩合适当位置的开链双酯在醇钠存在下可进展分适当位置的开链双酯在醇钠存在下可进展分子内酯缩合。常用来合成五、六环化合物。子内酯缩合。常用来合成五、六环化合物。举例：举例：机理：机理：交

4、叉酯缩合交叉酯缩合具有具有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-氢酸性较氢酸性较酯强酯强(酮酮pKa=2021，酯，酯pKa=24.5) ，反响中酮优先生成，反响中酮优先生成a碳负离子进攻酯碳负离子进攻酯中的羰基。中的羰基。酯缩合反响在合成中的运用酯缩合反响在合成中的运用:合成合成1,3-双官能团化合物。双官能团化合物。R COH2CC-OROR COH2CC-RORO COH2CC-OROb b酮酸酯酮酸酯1,3二酮二酮1,3二酯二酯16.3 丙二酸二乙酯、三乙和其他酸性氢化合物丙二酸二乙酯、三乙和其他酸性氢化合物的的a碳负离

5、子的亲核取代反响及在合成中的运用碳负离子的亲核取代反响及在合成中的运用1.丙二酸二乙酯的烃基化及在合成中运用丙二酸二乙酯的烃基化及在合成中运用丙二酸二乙酯有两个丙二酸二乙酯有两个a氢，呈现明显的酸性氢，呈现明显的酸性(pKa=13)能与碱作用生成碳负离子能与碱作用生成碳负离子C2H5O2CH2CCO2C2H5烃基化及产物的脱羧烃基化及产物的脱羧一烃基乙酸一烃基乙酸二烃基乙酸二烃基乙酸合成羧酸中的运用合成羧酸中的运用1取代乙酸的制备取代乙酸的制备2二元羧酸的制备二元羧酸的制备3环烷酸的制备环烷酸的制备CH3CH2CH2CH2CH2COOH可制备三、四、五可制备三、四、五和六元环的环烷酸和六元环的

6、环烷酸41,4-官能团化合物制备官能团化合物制备当采用当采用a-卤代化合物进展反响，可以胜利合成卤代化合物进展反响，可以胜利合成1,4-官能团化官能团化合物。合物。COOHCOOHCOOHCOOHHOOC习题习题合成题答案答案2.“三乙的烃基化及在合成中的运用三乙的烃基化及在合成中的运用乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯“三乙也有两个三乙也有两个a氢，呈现明显的酸性氢，呈现明显的酸性(pKa=11) 能与碱作用生成碳负离子能与碱作用生成碳负离子CH3CCH2CO2C2H5O“三乙的烃基化及产物的脱羧三乙的烃基化及产物的脱羧一取代丙酮一取代丙酮二取代丙酮二取代丙酮合成甲基酮中的运用合成甲基酮中的运用合成甲

7、基酮中的运用合成甲基酮中的运用当采用当采用1mol 1,4-二卤代丁烷，二卤代丁烷，1mol“三乙和三乙和2mol醇钠时，那醇钠时，那么得到环戊基甲基酮么得到环戊基甲基酮由于由于“三乙不能生成双钠盐，因此不能合成三、四元环。三乙不能生成双钠盐，因此不能合成三、四元环。合成甲基酮中的运用合成甲基酮中的运用当采用带官能团的当采用带官能团的a-卤代化合物进展反响，也可以胜利合成卤代化合物进展反响，也可以胜利合成1,4-双官能团化合物。双官能团化合物。由由“三乙和三乙和a卤代丙酮合成卤代丙酮合成2,5-己二酮。己二酮。1,4-二酮二酮3.酯缩合产物和其他双重酯缩合产物和其他双重a氢化合物的烃基化氢化合

8、物的烃基化 及在合成中的运用及在合成中的运用经过酯缩合可以得到经过酯缩合可以得到b酮酸酯两个酯缩合产物和酮酸酯两个酯缩合产物和1,3-二酮酯和二酮酯和酮缩合产物，这两种产物均存在双重酮缩合产物，这两种产物均存在双重a氢。氢。b b酮酸酯酮酸酯1,3-二酮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响，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响，合成各种化合物。合成各种化合物。4.羧酸、酯、腈羧酸、酯、腈a碳负离子的生成、反响和运用碳负离子的生成、反响和运用RCH2CO2H2 LiNCH(CH3)22RHC CO2 LiLiRXH2OCHCO2HRR羧酸和强碱二异丙基氨基

9、锂作用生成羧酸二锂盐，这个盐的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响，在碳负离子可与卤代烃发生亲核取代反响，在a-位导入烃基。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。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，酯和腈的酸性与羧酸一样，酯和腈的酸性a a氢同样与二异丙基氨基锂作用生成氢同样与二异丙基氨基锂作用生成a a碳碳负离子，继而与活泼卤代烃发生亲核取代反响，在负离子，继而与活泼卤代烃发生亲核取代反响，在a a为导入烃基。为导入烃基。16.4 涉及涉及a碳负离子的亲核加成反响碳负离子的亲核加成反响

10、1.克脑文盖尔缩合克脑文盖尔缩合(Knoevenagel)反响反响醛、酮在弱碱胺、吡啶等催化下与具有活泼醛、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响。氢的化合物缩合的反响。RCHO + CH2(CO2C2H5)2NHRCH=C(CO2C2H5)21) OH-/H2O2) H+,RCH=CHCOOH机理类似于羟醛缩合。机理类似于羟醛缩合。具有活泼具有活泼a-氢的化合物，如氢的化合物，如Y-CH2-Y类型的双重类型的双重a氢化合物氢化合物(Y,Y可为可为-CO2C2H5、-COR、-CN、-NO2等拉电子基团进等拉电子基团进行该反响均有较好的收率。行该反响均有较好的收率。克脑文盖

11、尔克脑文盖尔(Knoevenagel)反响举例反响举例2.迈克尔迈克尔(Michael)加成加成丙二酸二乙酯、丙二酸二乙酯、“三乙在碱存在下与三乙在碱存在下与a, b不饱和化合物的不饱和化合物的1,4加成。加成。机理也是起始于机理也是起始于a碳负离子的亲核进攻，过程为共轭加成。碳负离子的亲核进攻，过程为共轭加成。CH2(CO2C2H5)2 + CH2=CH-CHONaOC2H5HOC2H5(C2H5O2C)2CHCH2CH2CHO活泼活泼a-氢的化合物为氢的化合物为Y-CH2-Y (Y,Y可为可为-CO2C2H5、-COR、-CN、-NO2等等)a, ba, b不饱和化合物为不饱和化合物为a,

12、 ba, b不饱和酯、醛、酮、腈等。不饱和酯、醛、酮、腈等。反响中的碱为醇钠、季胺碱、氢氧化钾、氢氧化钠等。反响中的碱为醇钠、季胺碱、氢氧化钾、氢氧化钠等。Prof. Arthur Michael (1853-1942)Harvard Univ., Cambridge, MA.迈克尔迈克尔(Michael)加成反响举例加成反响举例迈克尔加成是增长碳链的反响，在合成迈克尔加成是增长碳链的反响，在合成1,5双官能团化合物上有重要运用。双官能团化合物上有重要运用。12 3 4 5迈克尔加成中双重迈克尔加成中双重a氢化合物假设具有酮羰基，氢化合物假设具有酮羰基，a, b不饱和酮具有不饱和酮具有a氢，那

13、氢，那么反响产生的么反响产生的1,5二羰基化合物在碱作用下可继续反响发生环合。二羰基化合物在碱作用下可继续反响发生环合。鲁宾逊鲁宾逊(Robinson)环合环合Sir Robert Robinson (1886-1975)Oxford University, England, Nobel Prize 1947 (chemistry)3.瑞佛马斯基瑞佛马斯基(Reformatsky)反响反响在惰性溶剂中在惰性溶剂中a溴代乙酸酯与锌和醛或酮作用生成溴代乙酸酯与锌和醛或酮作用生成b羟基酸酯的反响。羟基酸酯的反响。机理类似于格氏试剂对羰基化合物的加成。机理类似于格氏试剂对羰基化合物的加成。有机锌化合物

14、活性较差，在反响条件下不与酯羰基加成。有机锌化合物活性较差，在反响条件下不与酯羰基加成。C ORR(H)+ BrCH2CO2C2H51) Zn/乙醚2) H+C CH2CO2C2H5RR(H)OH瑞佛马斯基瑞佛马斯基(Reformatsky)反响举例反响举例b-b-羟基酸容易脱水，所以也是制备羟基酸容易脱水，所以也是制备a, ba, b不饱和酸的方法之一。不饱和酸的方法之一。4.达尔森达尔森(Darzen)反响反响醛酮与醛酮与a卤代酸酯在强碱存在下反响生成卤代酸酯在强碱存在下反响生成a, b-环氧酸酯的反响。环氧酸酯的反响。机理机理:NaOC2H5C ORR(H)+ ClCH2CO2C2H5C

15、CHCO2C2H5RR(H)O氧负离子中间体不稳定，容易发生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。分子内亲核取代生成环氧化合物。达尔森达尔森(Darzen)反响举例反响举例5.普尔金普尔金(Perkin)反响反响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响，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响，最终得到最终得到a, b-不饱和芳香酸的反响。普通用来制备肉桂酸及同系物。不饱和芳香酸的反响。普通用来制备肉桂酸及同系物。C6H5CHO + CH3COCCH3O OCH3COONaC6H5CH=CH-COOH + CH3COOH机理也是起始于碳负离子对醛的亲核加成。机理也是起始于碳负离子对醛的亲核加成。反响中运用的酸酐必需含有两个反响中运用的酸酐必需含有两个a-氢氢 (RCH2CO)2O。芳香醛芳环上可带有拉电子的基团，如芳香醛芳环上可带有拉电子的基团，如-X、-NO2等，但芳环上带有羟基时也能等，但芳环上带有