β二羰基化合物和有機(jī)合成課件

第十四章β-二羰基化合物和

凡是兩個(gè)羰基中間為一個(gè)亞甲（CH2）隔開的化合物稱為β-二羰基化合物。這里所指羰基不限于醛、酮羰基，還包括羧酸和酯的羰基。兩個(gè)羰基的作用使亞甲基很活潑，所以這類化合物又叫活性亞甲基化合物?；钚詠喖谆衔锊幌抻讦?二羰基化合物，范圍更寬。

這類化合物在有機(jī)合成上用處很大，所以單獨(dú)設(shè)章介紹，其中最常用的是丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯。β-二酮β-酮酸酯丙二酸酯所有具有被雙活化基團(tuán)相連的亞甲基化合物都有類似丙二酸酯和乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)：14.1β-二羰基化合物的酸性和互變異構(gòu)1、水、乙醇和部分羰基化合物甲基、亞甲基上氫pKa值名稱分子式pKa水H2O14乙醇CH3CH2OH17乙酸乙酯CH3COOCH2CH325丙酮CH3COCH320丙二酸二乙酯CH2(COOCH2CH3)213乙酰乙酸乙酯CH3COCH2COOCH2CH3112,4-戊二酮CH3COCH2COCH3914.2

乙酰乙酸乙酯性質(zhì)及其反應(yīng)1、酮式-烯醇式互變異構(gòu)及其與介質(zhì)的關(guān)系分子內(nèi)氫鍵的存在使烯醇式穩(wěn)定化。乙酰乙酸乙酯在不同溶劑中烯醇式和酮式比例不同：溶劑極性越小，烯醇式比例越高。質(zhì)子性極性溶劑易于與酮式形成分子間氫鍵，酮式比例高；非極性溶劑有利于烯醇式分子內(nèi)氫鍵的形成，所以在環(huán)己烷類非極性溶劑中烯醇式比例高。2、具有酮和烯醇的雙重反應(yīng)性酮式反應(yīng)：有甲基酮的典型性質(zhì)—與亞硫酸氫鈉等羰基的親核加成反應(yīng)；還原變?yōu)?－羥基丁酮酸乙酯。雖為甲基酮但不發(fā)生鹵仿反應(yīng)（如何解釋？）。烯醇式反應(yīng)：烯烴性質(zhì)－加溴（使溴水褪色）；烯醇式結(jié)構(gòu)－三氯化鐵水溶液顯色；醇的性質(zhì)—與三氯化磷，乙酰氯反應(yīng)等乙酰乙酸乙酯實(shí)際是酮式和烯醇式混合物，酮式和烯醇式混合物是互變異構(gòu)，兩者處于平衡狀態(tài)，互相轉(zhuǎn)換。當(dāng)與酮式試劑反應(yīng)時(shí)，由于平衡移動(dòng)，顯示出為酮式結(jié)構(gòu)，在與溴水反應(yīng)時(shí)為烯醇式結(jié)構(gòu)，平衡向烯醇式移動(dòng)。2）乙酰乙酸乙酯的酸式分解——濃堿（40％NaOH）H2OH2OC2H5OH-OH（濃）4、乙酰乙酸乙酯的α-烷基化、α-?；疌H3COOC2H5C2H5ONa-C2H5OHNa+CH3INaH-H2Na+CH3COCl5、乙酰乙酸乙酯的制備Claisen酯縮合：在乙醇鈉（金屬鈉+少量乙醇）作用下乙酸乙酯縮合生成乙酰乙酸乙酯，反應(yīng)由三步組成。反應(yīng)實(shí)質(zhì)：乙酸乙酯甲基具有一定酸性，在強(qiáng)堿作用下，生成負(fù)碳離子，然后負(fù)碳離子進(jìn)攻酯分子中羰基碳，負(fù)碳離子乙氧基取代下來，生成乙酰乙酸乙酯。CH3COOC2H5RONa(>1mol)C6H5CH2Cl1稀OH-2H+-CO2Claisen酯縮合eg2:選用不超過4個(gè)碳的合適原料制備2CH3COOC2H5C2H5ONaC2H5ONaBr(CH2)4Br分子內(nèi)的親核取代稀-OHH+-CO2eg3:乙酰乙酸乙酯與BrCH2CH2CH2Br在醇鈉作用下反應(yīng)，主要得到而不是。請(qǐng)解釋原因。吡喃衍生物（主要產(chǎn)物）有張力無張力慢主要稀eg4:制備合成乙酸衍生物（更適合是選用丙二酸酯為起始原料）：通過乙酰乙酸乙酯合成的二元酮最少是2,5－己二酮.酮酸酯的合成：4－戊酮酸乙酯二元酮的合成：2,5－己二酮，2,6－庚二酮練習(xí)：2,3－丁二酮的合成：用草酸二乙酯與乙酸乙酯縮合，然后經(jīng)過酮式分解。2,4－己二酮的合成：用乙酸乙酯與丙酮發(fā)生酮酯縮合。注意：14.4丙二酸二乙酯在有機(jī)合成上的應(yīng)用丙二酸二乙酯的制法：用氯乙酸與氰化鈉發(fā)生氰解，然后在濃硫酸催化下與乙醇反應(yīng)得到，（一般不用丙二酸的酯化反應(yīng)）。環(huán)烷烴羧酸的制備：合成螺環(huán)化合物：CH2(CO2Et)22EtO-EtOHBrCH2(CH2)nCH2BrOH-H+-CO2SOCl2CH2(CO2Et)22EtO-還原Eg6：用簡(jiǎn)單的有機(jī)原料合成2CH2(CO2Et)22EtO-BrCH2CH2CH2BrCH(CO2Et)2CH(CO2Et)22EtO-H+I2OH-I2在eg6中的作用Eg8用簡(jiǎn)單的有機(jī)原料合成CH2(CO2Et)2EtO-分子內(nèi)酯交換EtO-分子內(nèi)酯交換

試寫出下面反應(yīng)的產(chǎn)物：比較親核試劑的堿性和位阻情況！4、若干鄰位取代的肉桂酸酯會(huì)發(fā)生分子內(nèi)的Michael加成：5、Michael加成的反應(yīng)歷程：該產(chǎn)物在當(dāng)量C2H5ONa的存在下，發(fā)生分子內(nèi)Claisen縮合OS64,27說明以下反應(yīng)的過程：14.6Knoevenagel反應(yīng)活性亞甲基化合物（指具有兩個(gè)吸電子基團(tuán)的）在氨、胺或其羧酸鹽的催化下，與醛、酮發(fā)生醛醇縮合，脫水而得α,β-不飽和化合物。反應(yīng)通式：常用催化劑（兩類）和反應(yīng)條件：有機(jī)堿如吡啶、哌啶、二乙胺、氨或它們的羧酸鹽；以及氫氧化鈉、碳酸鈉等。反應(yīng)時(shí)常用甲苯、苯等有機(jī)溶劑共沸帶水，以使反應(yīng)完全。

反應(yīng)機(jī)理兩種（依據(jù)催化劑的不同）：對(duì)于采用伯胺、仲胺及其鹽類催化的一般認(rèn)為是經(jīng)亞胺過渡態(tài)完成反應(yīng)的。在無機(jī)堿催化下，其反應(yīng)機(jī)理類似于一般的醇醛縮合。應(yīng)用實(shí)例：（1）丙二酸酯、β-酮酸酯及β-二酮在堿性催化劑作用下均能與醛順利縮合，但只能與個(gè)別活性酮發(fā)生縮合：（2）氰乙酸酯活性較高，可與醛、酮縮合(3)