第一β二羰基化合物第二有机合成PPT学习教案

1、会计学1第一第一二羰基化合物第二有机合成二羰基化合物第二有机合成第1页/共53页CH3C-CH2-CCH3OOOOC2H5OC-CH2-C-OC2H5OOCH3C-CH2-C-OC2H5有酸性有酸性有酸性乙酰丙酮乙酰乙酸乙酯丙二酸二乙酯2,4-戊二酮丁酮酸乙酯 两个羰基被一个亚甲基相间隔的二羰基化合物叫做-二羰基化合物。例如： 二羰基化合物的二羰基化合物的H受两个羰基的影响，具有特殊的活泼性！受两个羰基的影响，具有特殊的活泼性！ 第2页/共53页CH3-C-CH2COOC2H5OCH3-C=CHCOOC2H5OH酮式(92.5%)烯醇式(7.5%)能与羟胺、苯肼反应，生成肟、苯腙等；能与NaH

2、SO3、HCN等发生加成反应；经水解、酸化后，可以脱羧生成丙酮。能被还原为 -羟基酸酯；能与钠作用放出氢气；能与乙酰氯作用生成酯；能使Br2/CCl4褪色；能与FeCl3作用呈现紫红色。第3页/共53页为什么乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种互变异构体组成的？其烯醇式结构有一定的稳定性： COHOCCHCH3OC2H5六元环CH3-C CH-C-OC2H5OHO共轭体系下列数据说明了结构对烯醇式含量的影响： 第4页/共53页CH3-C=CH-C-OC2H5OHOCH3-C-CH2-C-OC2H5OO互变异构CH3-C=CH-C-OC2H5O-CH3-C-CH-C-OC2H5OOO-不同的共振结构

3、式第5页/共53页第6页/共53页CH2COOC2H5HNaOC2H5O-CH2=C-OC2H5-CH2-C-OC2H5O乙酸乙酯CH3-C-CH2C-OC2H5-C2H5O-C2H5O-消除CH3C=CH-COC2H5OONa+ C2H5OHCH3COOH乙酰乙酸乙酯钠盐PKa=11有酸性，OOCH3-C-CH2COOC2H5O-CH2COOC2H5CH3-C-CH2COOC2H5O-OC2H5亲核加成CH3-C-O-C2H5O+第7页/共53页2CH3COOC2H5NaOC2H5CH3COOHCH3CCH2COC2H5OO总反应：CH3-C-CH3OC2H5ONaOCH3-C-CH2-CH

4、3-C=CH2O-+CH3-C-OC2H5OOCH2-C-CH3-CH3-C-CH2-C-CH3OO-OCH2CH3CH3-C-CH2-C-CH3OO第8页/共53页ONaHO-C-HO+ C2H5OHO-CH OC2H5O-+ H-C-OC2H5O 交错的酯缩合反应： 例1：H-C-OEtO+ CH3CH2COOEt(1) NaOEt(2) H+OH-C-CHCOOEtCH3甲酸酯，无 -H(1) NaOEt(2) H+ CH3CH2COOEtEtO-C-C-OEtOOCH3CHCOOEtCOOEtC=O-COCH3CH(COOEt)2草酸酯，无 -H例2：第9页/共53页 分子内的酯缩合反

5、应被称为Dieckmann反应： COOEtO-COOEtOH+80%苯，80 C。EtONaCH2CH2COOEtCH2CH2COOEt第10页/共53页CH3C-CH2-COC2H5OO5% NaOHCH3C-CH2-C-OHOOH+CH3C-CH2-C-ONaOOCH3C-CH2-HO-CO2微热OCCH2COHOH3COCCH2COHH3COH3CCCH2OHOCO+CH3COCH3六元环状过渡态乙酰乙酸脱羧历程： 第11页/共53页CH3C-CH2-COC2H5OO40% NaOHNaO HCH3C-ONaO+ C2H5OH2CH3C-O-O2CH3C-O-OOH-+ C2H5OH+

6、 CH3C-OC2H5O+ -OHCH3-C-CH2-C-OC2H5OOO-OHCH3-C CH2-C-OC2H5OOHCH3-C CH2-C-OC2H5O O+-反应历程： 第12页/共53页CH3C-CH2-COC2H5OO活泼氢NaOC2H5RXCH3C-CH-COC2H5OO-Na+RCH3C-CH-COC2H5OO一烃基乙酰乙酸乙酯CH3C-CH2-RO5% NaOH成酮分解40% NaOH成酸分解+ CO2 + C2H5OH+ CH3COONa + C2H5OHR-CH2COONa 副产物（酮式）多，产率低，不常用副产物少，产率高，常用 RCH3C-CH-C-O-C2H5OO成酮成

7、酸成酸第13页/共53页NaOC2H5RCH3C-CH-COC2H5OORCH3C-C-COC2H5OO-Na+RXOOCH3C-C-COC2H5RR二烃基乙酰乙酸乙酯5% NaOH成酮分解40% NaOH成酸分解RCH3C-C-C-O-C2H5OOR+ CH3COONa + C2H5OHR-CHCOONa R成酮成酸成酸+ CO2 + C2H5OHCH3C-CH-RO R第14页/共53页CH3-C-CH-C-OC2H5OO-Na+CH3-C-CH-C-OC2H5OOBr(CH2)4BrCH2(CH2)3BrNaOC2H5COCH3COOC2H5C-CH3O成酮分解第15页/共53页R-C-

8、ClOor (RCO)2O成酮分解 -Na+CH3CCHCOC2H5OOCH3CCHCOC2H5OOC=OR二酮CH3CCH2C-ROO制1,4-二酮： CH3-C-CH2-C-OC2H5OO2NaOC2H5CH3-C-CH-C-OC2H5OOCH3-C-CH-C-OC2H5OO-2NaII25%NaOHH+CH3-C-CH2-CH2-C-CH3OO第16页/共53页制1,6-二酮： CH3-C-CH2-C-OC2H5OOCH3-C-CH2-CH2CH2-CH2-C-CH3OO例：由5%NaOHH+CH2CH2CH3-C-CH-C-OC2H5OOCH3-C-CH-C-OC2H5OOCH3-C-

9、CH2-C-OC2H5OO2NaOC2H5CH2-CH2BrBrCH3-C-CH2-CH2CH2-CH2-C-CH3OO第17页/共53页第18页/共53页CH2COONaClCH2COONaCNNaCNC2H5OH,H2SO4CH2C-OC2H5C-OC2H5OO氯乙酸钠丙二酸二乙酯水解、酯化同时进行(丙二)第19页/共53页CH2C-OC2H5C-OC2H5OOCHC-OC2H5C-OC2H5OONa+-NaOC2H5RXR-CHC-OC2H5C-OC2H5OOR-CHC-OHC-OHOOH2O/H+R-CH-COOHH150-200 C。-CO2一烃基取代乙酸第20页/共53页二烃基取代

10、乙酸R-CHC-OC2H5C-OC2H5OORXNaOC2H5RRCC-OC2H5OC-OC2H5OH2O/H+RRCC-OHOC-OHO-CO2RRCH-C-OHO思考题：用丙二酸二乙酯制备 。 提示：用1,2-二溴乙烷与丙二酸二乙酯负离子反应（1 1）。 COOH第21页/共53页(乙乙) 制二元羧酸制二元羧酸 2CH2(COOC2H5)22CH(COOC2H5)2-Na+NaOC2H5CH2-CH2BrBrCH(COOC2H5)2CH(COOC2H5)2CH2-CH2-CH(COOH)2CH(COOH)2CH2-CH2-2CO2H2O/H+CH2COOHCH2COOHCH2-CH2-2C

11、H2(COOC2H5)22CH(COOC2H5)2-Na+NaOC2H5H2O/H+CH(COOC2H5)2CH(COOC2H5)2CH2COOHCH2COOHCH(COOH)2CH(COOH)2-2CO2I2-2NaI第22页/共53页它们都可与碱作用可生成具有亲核性的碳负离子碳负离子，与： RX C=OC=CCO、发生亲核反应，形成新的碳碳健，这在有机合成中非常重要。 CH3C-CH H2-CCH3OO有酸性乙酰丙酮2,4-戊二酮RCH H2-NOO-+硝基化合物氰基乙酸乙酯CNCH2C OC2H5O第23页/共53页例如： NCCH2COOC2H5 + BrCH2CH2BrCOOC2H5

12、CNNaOH,H2OC6H5CH2N(C2H5)3Cl-,86%+若采用相转移催化法，反应可在强碱的水溶液中进行： 活泼氢!碱68%C2H5I，120 C，6h。NCCHCOOC2H5C2H5氰基乙酸乙酯CNCH2C OC2H5O第24页/共53页CH3CH3CH2C=O+ N CCH2COOC2H5乙酸胺-乙酸，苯85%CH3CH3CH2C=C-COOC2H5CNArCHO + ArCH=C(COOC2H5)2不饱和酸CH2(COOC2H5)2(1)H2O/H+(2) ArCH=CHCOOHEt3NCHO(CH3)2N+ CH3NO2C5H11NH2CH=CHNO2(CH3)2N83%第25

13、页/共53页CH3-C-CH2-C-OC2H5OOCH3-C-CH-C-OC2H5OO-Na+NaOC2H5C CCO1,4-加成烯醇式HOC2H5C CCO-OC2H5CH3C-CHO C=OOC2H5CH3C-CHO C=OOHC CC烯醇式重排酮式1,5-二羰基化合物(1,2-加成产物)OC2H5CH3C-CHO C=OCH3C-CH2-O5%NaOHH+C-CHCOC-CHCO第26页/共53页CH3COCH2COCH3 +CH3COCHCOCH3CH2CH2CN(C2H5)3N，叔丁醇25 C，71%。CH2=CHCN+ CH3COCH2COOC2H5C2H5ONaCH3COCHCO

14、OC2H5H-C=CH-COOC2H5HCCCOC2H5O第27页/共53页Michael加成是制取加成是制取1,5二羰基化合物的最好方法二羰基化合物的最好方法! CH3CCH2COOC2H5OCH3CCH2CH2CH2CCH3OO例1 ： 由54321CH3CCH2COOC2H5OCH3CCH2CH2CH2CCH3OOCH2=CH-C-CH3ONaOC2H5+CH3CCH-CH2CH2CCH3OOCOOC2H55%NaOHH+HOC2H5CH3CCH-CH2-CH=CCH3OCOOC2H5ONa解：第28页/共53页例2：由 CH2(COOC2H5)212345OCH2-COOHCH2(CO

15、OC2H5)2NaOC2H5CH3COOHO-CH(COOC2H5)2+OOCH(COOC2H5)2OCH2COOHOCH(COOH)2H2O/H+-CO2思考题思考题：由乙酸乙酯、丙烯腈制备5-己酮酸 答案 解：第29页/共53页例：用C4或C4以下有机物制备 O答案 OOOOOOOOH-H2OOOO+NaOEtMichael加成NaOH羟醛缩合第30页/共53页第31页/共53页有机合成的任务就是利用已有的原料，制备新的、更复杂、更有价值的有机化合物。 合成一个有机化合物常常可以有多种路线。例如，丙酮的制法有多种： 丙烯氧化： CH3CH=CH2 + O2PdCl2-CuCl221CH3-

16、C-CH3O第32页/共53页 异丙醇氧化： CH3CH=CH2CH3-C-CH3OCH3CHCH3OHH2OH3PO4CrO3H2SO4CH(CH3)2+ O2C-O-O-HCH3CH3OHCH3-C-CH3O+H+CH2C CH + H2OHgSO4稀H2SO4CH3-C-CH3O 异丙苯氧化法： 丙炔水合： 第33页/共53页乙醛与格氏试剂反应： 乙腈与格氏试剂反应： 3-丁酮酸脱羧： CH3CHO + CH3MgICH3-C-CH3OCH3CHCH3OHCrO3H2SO4(1) 无水乙醚(2) H+，H2OCH3CN + CH3MgICH3CHCH3无水乙醚NMgI H+，H2OCH3

17、-C-CH3O2CH3COOC2H5CH3CCH2COOC2H5CH3COCH3(1) C2H5ONa(2) CH3COOHH+,H2OO第34页/共53页 以上的例子说明，有机合成并非只有唯一的答案有机合成并非只有唯一的答案。即使对于一个较简单的合成，也往往可从逆推法导出许多不同的中间体，组成许多不同的合成程序，结果得到一个所谓的“合成树”： 目标分子中间产物可供选择的原料分子中间产物 对于复杂的合成来说，合成树将变得非常巨大，以致于有人采用计算机为工具从漫无边际的合成树中找出一条合理的合成路线，并已逐渐发展成一门专门的学科。但目前，在很多情况下，实验化学家通过逻辑分析加上直觉所设计的合成路

18、线常常比计算机解得的更切实可行通过逻辑分析加上直觉所设计的合成路线常常比计算机解得的更切实可行。但要运用逻辑和凭直觉，就必须通晓大多数有机反应并熟悉其反应机理。 第35页/共53页 通常有机合成路线设计所考虑的一般原则主要有三点：途径简捷；原料易得；总产率高。 例例：由C4或C4以下有机物合成二丙基乙酸。 解：使用逆推法可导出下列几个中间产物： (CH3CH2CH2)2CHCOOH丙二酸酯合成法伯醇氧化格氏反应(CH3CH2CH2)2CHOH(CH3CH2CH2)2C=CH2(CH3CH2CH2)2C(COOC2H5)2CO2+(CH3CH2CH2)2CHMgCl(CH3CH2CH2)2CHC

19、H2OHCH2(COOC2H5)2(I)(II)(III)(CH3CH2CH2)2C=O仲醇，由格氏反应得第36页/共53页其具体合成方法分别表示如下： (CH3CH2CH2)2C(COOC2H5)2CH2(COOC2H5)2(1) C2H5ONa(2) CH3CH2CH2Br(1) C2H5ONa(2) CH3CH2CH2Br(1) OH-(2) H+-CO2(CH3CH2CH2)2CHCOOH(CH3CH2CH2)2CHOH(CH3CH2CH2)2CHMgClCH3CH2CH2CHO(1) CH3CH2CH2MgX(2) H2O,H+(1) PBr3(2) Mg,纯醚(1) CO2(2)

20、H2O,H+(CH3CH2CH2)2CHCOOH其中，方法(I)较为合理，而其它方法反应步骤较长。 (I) (II) (III) (CH3CH2CH2)2CHCOOH(CH3CH2CH2)2CHCH2OH(CH3CH2CH2)2CHOHCH3CH2CH2CHO氧化(CH3CH2CH2)2C=O(CH3CH2CH2)2C=CH2氧化(1) (BH3)2(2) H2O2,OH-(1) CH3CH2CH2MgX(2) H2O,H+CH2=P(C6H5)3第37页/共53页第38页/共53页第39页/共53页卤烷水解烯烃水合醛、酮、酸、酯还原格氏反应CH3CHCH2CH3ClCH2=CHCH2CH3C

21、H3-CH-CH2CH3OHCH3-C-CH2CH3OabO不需增长碳链CH3CHO + C2H5MgBrCH3CH2CHO + CH3MgBr原料易得不符合题意符合题意路线合理CH3CH2XCH3CH2MgXMg纯醚(1) CH3CHO(2)H2O，H+CH3CHCH2CH3OHK2Cr2O7H2SO4CH3CCH2CH3O合成路线： 第40页/共53页分析：CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2-CH2C CCH3CH2CH2CH2CH2CH32CH3CH2CH2Cl + NaC CNaCH2=CHCH2ClCH2=CH-CH3CH2=CH2Br2BrCH2-CH2BrC CHHNaO

22、H/醇Na/液NH3Cl2/hH2/NiCH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2-CH2C CCH3CH2CH2CH2CH2CH3CH2=CH2Br2BrCH2-CH2BrC CHHNaOH/醇Na/液NH32CH3CH2CH2Cl + NaC CNaH2/Ni-2NaClC CNaNa解：CH2=CHCH2ClCH2=CH-CH3Cl2/hCH3CH2CH2ClH2/Ni第41页/共53页例例1：用简单的原料合成 OOCH3H3COH分析：内酯+ HCN+ CH2O羟甲基，可由：CH2O+R2CHCHO羟醛缩合得OHHOCOOHCH3CH3羟基酸HOCHOCH3CH3CHOCH3CH3羧基

23、，可由：C=O+HCN亲核加成得OOCH3H3COH第42页/共53页OOCH3H3COHCH2OH(CH3)2C-CH-COOHOHH+CH2OH(CH3)2C-CH-CNOHH2OH+解：(CH3)2CH-CHO + CH2O 稀OH-(CH3)2C-CHO CH2OHHCNOH-第43页/共53页O分析：O考虑分子内羟醛缩合Michael加成OO1,5-二羰基物不饱和酮O+“三乙”CH3CCH2COOEtCH2=CHCCH3ONaOEtOCH3CCHCH2CH2CCH3OOCOOEtCH3CCH2CH2CH2CCH3OO(1)5%NaOH(2)H+(3)麦克尔加成羟醛缩合ONaOH解： 第44页/共53页例例1：由CH2=CH-CHO合成 CH2