乙酰乙酸乙酯及丙二酸乙酯在有機合成的應(yīng)用

1、Atacnusn Agncuiturai unmersiiy生命科學(xué)與理學(xué)院乙酰乙酸乙酯、丙二酸乙酯在有機合成的應(yīng)用專業(yè)：生物科學(xué)班級：2012級1班學(xué)號：20123062姓名：張昆乙酰乙酸乙酯一、乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)1.1物理性質(zhì)無色液體，熔點V -45 C,沸點181C，相對密度1.0282 (20/4 C),折射率 1.4194，蒸氣壓(20C)106.66Pa。與乙醇、乙醚、苯等一般有機溶劑混溶，易 溶于水。具有愉快的水果香氣。1.2化學(xué)性質(zhì)1.2.1互變異構(gòu)一般的乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式互變異構(gòu)體和平衡混合物，酮式占93% 烯醇式占7%oOOH oII【* H IIH3CCCH；CO

2、C2Hs fJ H3c 叫酮式乙酰乙酸乙酯沸點為41 C( 0.267kPa)，不能與溴起加成反應(yīng)，也不使 三氯化鐵顯色，但能與酮試劑作用。烯醇式乙酰乙酸乙酯沸點為33 C(0.267kPa)，不與酮試劑作用，但能使三氯化鐵顯色，烯醇分子內(nèi)發(fā)生氫鍵締 合，形成螯合環(huán)。因此，烯醇式都以單分子形態(tài)存在，沸點較低。1.2.2乙酰乙酸乙酯的分解反應(yīng)乙酰乙酸乙酯在不同條件下不同反應(yīng)條件下發(fā)生不同類型的分解反應(yīng)，生產(chǎn)酮或酸。乙酰乙酸乙酯在稀堿作用下，發(fā)生酯的水解反應(yīng)，受熱后脫羧成酮，這 種分解稱為酮式分解。1)5%NaOHo00+。 H 。AII2)HHz+ CO2在濃堿條件下，OH濃度高，除了和酯作用外

3、，還可以使乙酰乙酸乙酯中a-與B -碳原子之間的鍵斷裂，生成兩分子羧酸，這種分解稱為酸式分解。o o1)濃 NaOH1-(- 2H+2(一+.丨1.2.3取代反應(yīng)乙酰乙酸乙酯亞甲基上的氫受到相鄰兩個吸電子基的影響，變得非?；顫?，在金屬鈉或乙醇鈉的作用下可以被烷基或?；〈?。選擇適當(dāng)?shù)耐榛噭┗蝓?基化試劑與乙酰乙酸乙酯反應(yīng)，然后酮式分解或酸式分解就可以得到不同結(jié)構(gòu)的 酮或酸。二、乙酰乙酸乙酯的合成乙酰乙酸乙酯（俗名三乙）具有典型的B -酮酸酯結(jié)構(gòu)，可用于多種合成反 應(yīng)，是一種重要的有機及藥用合成的中間體。 在醫(yī)藥上用于合成氨基吡啉、維生 素B等，還廣泛用于配制草莓、蘋果、杏、櫻桃、桃等水果型

4、和酒型（朗姆、威士忌等）香精。在農(nóng)藥生產(chǎn)上用于合成有機磷殺蟲劑蠅毒磷的中間體a -氯代乙酰乙酸乙酯、嘧啶氧磷的中間體，殺菌劑惡霉靈等，也是殺菌劑新品種嘧菌環(huán)胺、 氟嘧菌胺、呋吡菌胺及植物生長調(diào)節(jié)劑殺雄啉的中間體。其可以通過乙酸乙酯發(fā)生Claisen酯縮合反應(yīng)合成。Claisen酯縮反應(yīng)中需要強堿促進反應(yīng)的發(fā)生，如 乙醇鈉、叔丁醇鈉。合成反應(yīng)如下：O、乙酰乙酸乙酯在有機合成的應(yīng)用2.1合成一取代同或二取代酮有乙酰乙酸乙酯合成2-戊酮（I 屯;:“合成2-戊酮可以看成是一個乙基取代的丙酮，因此采用溴乙烷作為烷基化試 劑經(jīng)酮式分解得到的，其反應(yīng)如下：Oh3c cchch2ch2ch3由乙酰乙酸乙酯合

5、成3-甲基-2-己酮（）合成3-甲基-2-己酮可以看成是由1個甲基和1個正丙基取代的丙酮。因此,米用正丙基溴和碘化甲烷作為烷基化試劑，按先大后小原則，先引入正丙基,后引入甲基經(jīng)酮式分解得到。反應(yīng)式如下： 廠小一， |- 丨 , 1 HCH2CH2C5%NaOH酮式分解1: 1 1ch52.2合成二酮合成取代酮時，RX可以是鹵代烴，也可以是鹵代酮、鹵代酸酯、酰鹵等鹵化物，生成產(chǎn)物發(fā)生酮式分解可得到二酮。如：有乙酰乙酸乙酯合成2,4-戊二9h0酮（ |，）合成2,4-戊二酮可以看成是一個乙?；〈谋?，可以用酰氯在非水溶 劑中與乙酰乙酸乙酯發(fā)生?；磻?yīng)，生成乙?；〈囊阴Ｒ宜嵋阴ィ?jīng)酮式分解

6、得到，反應(yīng)如下:chJ駄沁上竺亠j53H.COCCHjCC C CH3 “C02-C2H5OH2.3 2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯的合成2.3.1 實驗原理在四氯化碳中，三氟乙酰乙酸乙酯與溴反應(yīng)，合成2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯。合成線路如下：Q H 0CC1 斗O Bct?CF3CC COCjH5 - 2 CFyCC C OC2H5 + 2HB12.3.2 原料配比、溫度對反應(yīng)的影響三氟乙酰乙酸乙酯和溴素反應(yīng)合成 2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯，從 反應(yīng)來看1摩爾三氟乙酰乙酸乙酯需要2摩爾溴素，實驗表明，溴素用量低時， 三氟乙酰乙酸乙酯反應(yīng)效果差，產(chǎn)物

7、的收率低，反應(yīng)過程中使用過量才能獲得 較高的收率。當(dāng)原料配比為理論量時，2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯收率 低，隨著溴素量的增加，2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯產(chǎn)率提高，當(dāng)n （三 氟乙酰乙酸乙酯）：n （溴素）=1:2.6時，2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯 的產(chǎn)率達到73.9%,再繼續(xù)增加溴素的用量，2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙 酯的產(chǎn)量增加不明顯。當(dāng)n （2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯）：n （溴素）=2.6:1時，反應(yīng)時 間為20h。反應(yīng)溫度低時，三氟乙酰乙酸乙酯與溴素反應(yīng)慢，產(chǎn)物收率低，隨 著反應(yīng)溫度升高，2,2-二溴-4,4

8、,4-三氟乙酰乙酸乙酯的收率也不斷提高。在 25C左右2,2-二溴-4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯的收率達到最大值。溫度繼續(xù)升 咼其產(chǎn)率反而下降。2.4 Michael 加成反應(yīng)Michael加成反應(yīng)是形成碳碳鍵的最有效的方法之一，因而在有機和生物合 成上應(yīng)用非常廣泛。傳統(tǒng)條件下的 Michael加成反應(yīng)大都是以強堿作催化劑在 有機溶劑中進行，但強堿的劇烈作用往往伴隨著很多副反應(yīng)，如底物自身縮合、重排、雙加成、加成產(chǎn)物的進一步縮合或裂（酯）解、反 Michael、聚合等， 從而產(chǎn)率不理想，給產(chǎn)物的純化也帶來諸多不便。要避免上述問題，無溶劑條 件是一種重要的手段。其中，機械化學(xué)技術(shù)已逐漸成功應(yīng)用到

9、有機合成中，取 得一系列重要成果，并顯示出巨大的優(yōu)越性?；诖耍２捎萌鯄A&CO作催化劑，利用機械研磨技術(shù)系統(tǒng)研究乙酰乙酸乙酯對一系列查爾酮及氮雜查爾酮的 Michael加成反應(yīng)，取得了理想的結(jié)果。2.2.1底物對反應(yīng)的影響機械化學(xué)條件下&CG催化的乙酰乙酸乙酯對一系列查爾酮的 Michael加成 反應(yīng)結(jié)果。反應(yīng)在室溫下即可有效進行，且時間較短 10%勺&CQ用量足以使原 料轉(zhuǎn)化完全，而且乙酰乙酸乙酯的用量為等當(dāng)量，反應(yīng)產(chǎn)率幾乎達到定量化（90%,因此反應(yīng)后只需用除去催化劑 &CO,然后干燥便能得到相應(yīng)的加成 產(chǎn)物，而且這樣直接得到的大多數(shù)產(chǎn)品其純度足以到達常規(guī)分析的要求。該機 械化學(xué)的無溶劑

10、技術(shù)的高效性可能是源于無溶劑存在下反應(yīng)物的高濃度所導(dǎo)致的二級反應(yīng)速率的增加；此外，反應(yīng)器內(nèi)部因高頻振蕩產(chǎn)生的摩擦剪切作用及 等離子體效應(yīng)也在很大晨讀上促進化學(xué)的進行。此外，底物中期待及的吸點性 有利于反應(yīng)的進行，且氮雜查爾酮的反應(yīng)活性比查爾酮高；加成產(chǎn)物中兩個手 性碳的存在導(dǎo)致了兩種非対映異構(gòu)體的存在，這兩種異構(gòu)體之間存在動態(tài)平衡, 但以反式結(jié)果為主。丙二酸二乙酯、丙二酸二乙酯物理性質(zhì)無色液體,具有甜的醚氣味。熔點-50C,沸點199.3 C,相對密度1.0551， 折射率1.4135，蒸汽壓0.344mmHg ( 25 C)，與醇、醚混溶，溶于氯仿、苯等 有機溶劑。稍溶于水，20E時水中溶解

11、度為2.08g/100ml。二、丙二酸二乙酯的制備丙二酸二乙酯可由氯乙酸經(jīng)過氰解、酯化反應(yīng)制備COOC2H5NaCNh2c-coohClJd2C-COOHNaoH 二h2so4COOC2Hs三、丙二酸二乙酯的化學(xué)性質(zhì)丙二酸二乙酯分子中，a -氫原子受2個酯基的影響，變得非?；顫姡哂?微弱的酸性，能與強堿如乙醇鈉作用，生成丙二酸二乙酯的鈉鹽。此鈉鹽與烷 烴作用，可生成一烷基取代丙二酸二乙酯，繼續(xù)反應(yīng)，可引入第二個烷基，生 成二烷基取代丙二酯二乙酯。此取代丙二酸二乙酯經(jīng)水解、脫羧可得到二取代 的乙酸。例如：COOCjH；,C?H5ONaCOOC2HtCH卻 WH3C xCOOC2H5COOCH-

12、,COOC2Ha+ CHCILBr/Na:-|_JCOOHHjC匚制HOOC利用丙二酸二乙酯可以合成一取代乙酸和二取代乙酸若引入的2個烴基不2個烴基相同，也要同時，一般先引入體積較大的基團，后引入小基團。即使 分2次引入。丙二酸二乙酯在有機合成中的應(yīng)用2.1合成一元取代乙酸：由丙二酸二乙酯合成丁酸 (CHCHCHCOOH)合成的 丁酸可以看成是一個乙基取代的乙酸，因此用丙二酸二乙酯合成丁酸時，需采 用溴乙烷作為烷基化試劑，反應(yīng)式如下：CQOC2H53伴h3ch2c-cCOOC2HsILOH3CHzC-CCOOH-co2cii,cn2cn2cooiiCOOH2.2合成二元取代乙酸：由丙二酸二乙酯

13、合成 2 一甲基庚酸CH3(CIL)4CHCOOII(乩 )合成的2一甲基庚酸可以看成是由正戊基和甲基取代的二取代乙酸， 因此合 成2一甲基庚酸時，需分別采用詐戊基滇和甲基碘作為烷基化試劑，分 2次引 入)反應(yīng)式如下：嚴(yán)嗨cooc H/ C2H5ONa/ 3C(H2C)4-C:1：兀- ICOOCH6COOCjHj,CH3cooc5hs120/COOH苗CHjtCHjCHCOOHHsC 、coohch32.3合成環(huán)狀羧酸由丙二酸二乙酯合成環(huán)戊基甲酸合成環(huán)戊基甲酸可以看成是由4個碳的烴基2次取代并關(guān)環(huán)后形成的取代乙 酸，需采用1, 4一二溴丁烷作為烷基化試劑。在反應(yīng)中，要控制原料的配比 反應(yīng)式如

14、下：cooc2h&BrHJCHPC)2HJCCjIRONaCOOCjHsCOOC2H51I2OifBrCJI2(CIL)2Ci?Br egg%2.4合成二元羧酸由丙二酸二乙酯合成丁二酸(HOOCGCHCOOH)合成的丁二酸可以看成是由 兩個乙酸的a一碳原子連接在一起形成的化合物。可采用氯代酸酯來制備二元酸)反應(yīng)式如下:COOC2HsCOOC?HSCOOHCQOCHj,+ hooch2chicHCOOHd 一H HOOCCH2CH2COOIICOOC2HtC1CH2CXC2H. CjiHOQCHgC由丙二酸二乙酯合成己二酸(HOOCCHHCHCHCOOH)合成的己二酸可以看成是一個乙基取代的二元

15、酸，可采用二鹵代烷作為烷基試劑，與兩分子的丙二酸 二乙酯反應(yīng))反應(yīng)式如下：COOCjHCOOC2H5CjHjONaBrCH2CH20rCHjCHtCOOCjHflhClhCll(COOC2II5)2h2o ch,ch(cooh)2V* U.COOH,J hoocch2ch2ch2ch:cooh反應(yīng)中，丙二酸二乙酯必須過量，否則，主要產(chǎn)物將是環(huán)狀羧酸參考文獻1趙玉娟，滿城娜，王重斌.2,2- 二溴-4,4,4- 三氟乙酰乙酸乙酯的合成 . 山東 化工， 2012年，第 4 期.2張澤，王春山，吳浩浩，唐亞軍 . 機械化學(xué)條件下乙酸乙酯與查爾酮的 Michael 加成反應(yīng) . 化學(xué)研究與應(yīng)用， 2013年 5 月，第 25 卷第 5 期. 3吳祿勇，林小明，