羧酸衍生物涉及碳負(fù)離子的反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用

羧酸衍生物涉及碳負(fù)離子的反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用第1頁/共60頁第十六章羧酸衍生物涉及碳負(fù)離子的反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用第2頁/共60頁第一節(jié)α氫的酸性和互變異構(gòu)第二節(jié)酯縮合反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用第三節(jié)碳負(fù)離子的親核取代反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用第四節(jié)碳負(fù)離子的親核加成反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用本章提綱第3頁/共60頁第一節(jié)α氫的酸性和互變異構(gòu)一、一些化合物α氫的酸性

共振結(jié)構(gòu)中以氧負(fù)離子為主，但有機(jī)反應(yīng)中往往以碳負(fù)離子參與反應(yīng)。

乙酰乙酸乙酯離解后，負(fù)電荷存在三種共振形式，負(fù)電荷充分分散于碳、酮的羰基和酯的羰基氧上，比丙酮或乙酸乙酯穩(wěn)定得多，相應(yīng)的α氫酸性也強(qiáng)。第4頁/共60頁結(jié)構(gòu)與酸性的關(guān)系:PKaPKa5911111325~161920~2124.59第5頁/共60頁二、互變異構(gòu)(tautomerism)酮式烯醇負(fù)離子碳負(fù)離子或氧負(fù)離子烯醇式

醛、酮在溶液中總是通過烯醇負(fù)離子而以酮式和烯醇式平衡共存，并互相轉(zhuǎn)化。同分異構(gòu)體之間以一定比例平衡共存并相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象稱為互變異構(gòu)。酮式和烯醇式互為互變異構(gòu)體。第6頁/共60頁CH3-C C-OC2H5 CHHOOCH3-C

=

CH-C-CH3O-HOH—C=CH-C—HO-HO1.α-H活性2.六員環(huán)結(jié)構(gòu)的分子內(nèi)氫鍵3.共軛體系CH3

-C=CH2OH幾種純液體化合物烯醇式平衡含量如下：化合物(酮式) 烯醇式含量(%) 烯醇式10-410-2776.5100第7頁/共60頁將下列化合物按烯醇式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性由大到小排列.

丙酮2,4-戊二酮乙酰乙酸乙酯丙二酸二乙酯苯甲酰丙酮1,3-二苯基-1,3-丙二酮能形成穩(wěn)定烯醇式異構(gòu)體的化合物，具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

①分子中的亞甲基受兩個(gè)相鄰極性基團(tuán)的影響，使H酸性增加，易于質(zhì)子化。②形成烯醇式異構(gòu)體的分子中，其共軛體系有所延伸，體系內(nèi)能降低，更趨于穩(wěn)定。③烯醇式形成分子內(nèi)氫鍵能增加其穩(wěn)定性。第8頁/共60頁C=CH-C-CH3O-HOCH3-C=CH-C-OC2H5O-HOCH3-C=CH-C-CH3O-HOC2H5O-C

=

CH-C-OC2H5O-HOCH3-C=CH2O-HC

=

CH-CO-HO(90.0%)(76.5%)(7.0%)(7×10-4%)(1.5×10-4%)(96.0%)第9頁/共60頁

b-丁酮酸乙酯又叫做乙酰乙酸乙酯,工業(yè)上簡(jiǎn)稱“三乙”?？捎梢宜嵋阴ピ诖尖c作用下經(jīng)Claisen縮合反應(yīng)制得：C2H5ONa-C2H5OHOOCH3-C-CH2-C-OC2H5+OOCH3-C-OC2H5H-CH2-C-OC2H5乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)：1.具有甲基酮的典型反應(yīng)：能與HCN、NaHSO3、羰基試劑等發(fā)生親核加成；能發(fā)生碘仿反應(yīng)。2.具有酯的通性：用稀堿水解生成3-丁酮酸和乙醇。3.特性：使Br2水褪色;與FeCl3顯色;與Na作用放出H2。

實(shí)驗(yàn)證明，三乙不是一種物質(zhì)，而是酮式與烯醇式兩種異構(gòu)體的平衡混合物。第10頁/共60頁水楊酸乙酰乙酸乙酯丙酮酸丙酰乙酸乙酯

用化學(xué)方法鑒別：互變異構(gòu)寫出下列變化：第11頁/共60頁

兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-羰基酯。一、酯縮合(Claisen酯縮合)反應(yīng)第二節(jié)酯縮合反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用機(jī)理：第12頁/共60頁只有一個(gè)α-H的酯縮合需要在更強(qiáng)的堿作用下第13頁/共60頁分子內(nèi)酯縮合（Dieckmann縮合）

建立五、六元脂環(huán)系

[環(huán)化方向]含兩種不同-H時(shí),酸性較大的-H優(yōu)先被堿奪去。第14頁/共60頁二、交叉酯縮合

兩種不同的酯，其中一個(gè)不含-H。第15頁/共60頁酮酯縮合：酮的-H比酯的-H活潑。第16頁/共60頁三、酯縮合反應(yīng)在合成中的應(yīng)用合成1，3-二官能團(tuán)化合物分析（1）（2）β酮酸酯酯縮合1，3二酯碳酸酯與酯縮合1，3二酮酮酯縮合P534問題16-1，2第17頁/共60頁第三節(jié)丙二酸二乙酯、“三乙”和其他酸性氫化合物的α碳負(fù)離子的親核取代反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用一、丙二酸二乙酯的烴基化及在合成中的應(yīng)用1）形成碳負(fù)離子，2）親核取代，3）堿性水解，4）酸化加熱生成各種羧酸的過程：第18頁/共60頁丙二酸酯在合成羧酸中的應(yīng)用合成取代羧酸第19頁/共60頁制備環(huán)烷酸合成二元羧酸可以形成雙鈉鹽第20頁/共60頁制備1，4-二官能團(tuán)化合物利用丙二酸二乙酯可以制備含有結(jié)構(gòu)的化合物例：由丙二酸二乙酯合成：第21頁/共60頁I2在上例中的作用（P536問題16-3）例用簡(jiǎn)單的有機(jī)原料合成2CH2(CO2Et)22EtO-BrCH2CH2CH2BrCH(CO2Et)2CH(CO2Et)22EtO-H+I2OH-第22頁/共60頁二、乙酰乙酸乙酯的烴基化及應(yīng)用乙酰乙酸乙酯的α-烷基化、α-酰基化利用乙酰乙酸乙酯可以制備含有結(jié)構(gòu)的化合物第23頁/共60頁酮式分解和酸式分解機(jī)理：第24頁/共60頁在合成上的應(yīng)用第25頁/共60頁合成路線P538第26頁/共60頁三、酯縮合產(chǎn)物和其他雙重α氫化合物的烴基化及在合成中的應(yīng)用β酮酸酯1，3二酮第27頁/共60頁其他酸性氫的化合物在堿作用下發(fā)生類似的反應(yīng)P541問題16-9，致活基團(tuán)的引入和除去P549習(xí)題11第28頁/共60頁四、羧酸、酯、腈α碳負(fù)離子的生成、反應(yīng)和應(yīng)用1.羧酸α碳負(fù)離子的生成和烷基化二鋰鹽二鋰鹽中的碳負(fù)離子比氧負(fù)離子親核性強(qiáng)第29頁/共60頁2.酯和腈a-碳負(fù)離子生成及反應(yīng)第30頁/共60頁3.酸和酯的間接烴基化（P541）2-氨基-2-甲基-1-丙醇2-烷基-4，4-二甲基惡唑啉若采用手性的惡唑啉衍生物，可得到手性的羧酸或酯第31頁/共60頁

在弱堿的催化作用下，醛、酮與含有活潑亞甲基的化合物發(fā)生的失水縮合反應(yīng)為克腦文格(Knoevenagel,E.)反應(yīng)。一、克腦文蓋兒（Knoevenagel）反應(yīng)第四節(jié)丙二酸二乙酯、“三乙”和其他酸性氫化合物的碳負(fù)離子的親核加成反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用第32頁/共60頁反應(yīng)機(jī)理：實(shí)例：第33頁/共60頁制備各種類型的α,β-不飽和化合物。第34頁/共60頁二、麥克爾（Michael）加成反應(yīng)

一個(gè)能提供親核碳負(fù)離子的化合物(給體)與一個(gè)能提供親電共軛體系(受體)的化合物，在堿性催化劑作用下，發(fā)生親核1,4-共軛加成反應(yīng)，此類反應(yīng)稱為麥克爾加成(Michael,A.)反應(yīng)。常用堿性催化劑：第35頁/共60頁反應(yīng)機(jī)理:第36頁/共60頁麥克爾加成反應(yīng)使是增長(zhǎng)碳鏈的重要反應(yīng)，在合成1，5二官能團(tuán)化合物上有重要應(yīng)用。例：選用合適的原料合成Robinson增環(huán)反應(yīng)第37頁/共60頁?如何完成下列的轉(zhuǎn)變？第38頁/共60頁

如何完成下列的轉(zhuǎn)變？邢其毅基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)習(xí)題解答與解題示例P288(ii)第39頁/共60頁三、Reformatsky,S.(瑞福馬斯基)反應(yīng)

-羥基酸酯

醛或酮、-鹵代酸酯、鋅，在惰性溶劑中反應(yīng)。第40頁/共60頁討論：第41頁/共60頁四、達(dá)爾森（Darzen）反應(yīng)α,β-環(huán)氧酸酯*CH2

生成醛

CHR生成酮

醛、酮與α-鹵代酸酯在強(qiáng)堿(RONa,NaNH2,(CH3)3COK)存在下反應(yīng)生成α,β-環(huán)氧酸酯的反應(yīng)稱為達(dá)爾森(Darzen,G.)反應(yīng).可用于合成醛、酮第42頁/共60頁反應(yīng)機(jī)理-CO2產(chǎn)生碳負(fù)離子H+第43頁/共60頁例如由環(huán)己酮轉(zhuǎn)化成其它化合物:應(yīng)用：合成環(huán)氧酸酯及比原料醛、酮多一個(gè)碳的醛、酮。由2-丁酮合成:第44頁/共60頁實(shí)例：由苯甲醛轉(zhuǎn)化成其它化合物第45頁/共60頁

芳香醛與酸酐在堿性催化劑（羧酸鈉）作用下發(fā)生類似羥醛縮合的反應(yīng)，生成β-芳基-α,β-不飽和酸的反應(yīng)為普爾金(Perkin,W.)反應(yīng)。五、普爾金（Perkin）反應(yīng)第46頁/共60頁反應(yīng)機(jī)理：第47頁/共60頁制備肉桂酸、呋喃丙烯酸、香豆素.實(shí)例：第48頁/共60頁1）曼尼希堿熱消除法P563制備α,β-不飽和醛酮的方法α,β-不飽和醛酮是麥克爾加成反應(yīng)的重要原料，下面歸納了制備α,β-不飽和醛酮的幾種方法。2）羥醛縮合法：合成α,β-不飽和醛酮最重要的方法第49頁/共60頁3）由α-鹵代酮制備4）由α-鹵代烯制備5)通過魏悌息反應(yīng)來制備第50頁/共60頁合成舉例用合適的原料出發(fā)合成：（1）以環(huán)戊醇為主要原料或者通過烯胺合成：第51頁/共60頁（3）以不超過3個(gè)碳的有機(jī)物為原料（2）以環(huán)己烯為原料第52頁/共60頁選用合適的原料合成1，3-環(huán)己二酮。分析：不夠第53頁/共60頁合成路線（1）合成路線（2）第54頁/共60頁由丙二酸二乙酯和丙酮合成：分析：合成：第55頁/共60頁

由乙酰乙酸乙酯和不超過3個(gè)碳的化合物合成:

由不超過3個(gè)碳的化合物合成:第56頁/共60頁

由乙酰乙酸乙酯和不超過3個(gè)碳的化合物合成:

由苯、三乙和不超過4個(gè)碳的化合物合成:第57頁/共60頁課外練習(xí)：1。酮能（醛不能，為什么？）和酯進(jìn)行交叉Claisen縮合，例如：?jiǎn)枺海?）寫出該反應(yīng)的機(jī)理。