β二羰基化合物2学时文档格式.docx

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教学目的要求：

1．掌握酯的水解和克莱森（Claisen）酯缩合历程。

2．掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二酯在合成上的应用。

3.理解互变异构。

4．理解合成路线设计的基本知识。

5．了解麦克尔加成的涵义和应用。

教学方法和教学手段：

本课程以课堂讲授为主，结合必要的课堂讨论。

教学手段以板书和多媒体相结合。

讨论、思考题、作业：

教材：

1①②;

3①;

8①③;

9①②;

10;

思考11

参考资料：

1．邢其毅等，《基础有机化学》.高等教育出版社，1993

2．胡宏纹主编《有机化学》高等教育出版社1990

3．王积涛等《有机化学》南开大学出版社1993

4（美）莫里森、博伊德编《有机化学》（第二版），复旦大学化学系有机化学教研室译，科学出版社，1993年。

第十四章β-二羰基化合物

§

14.1β-二羰基化合物的酸性和烯醇负离子的稳定性

分子中含有两个羰基官能团的化合物，统称为二羰基化合物；

其中两个羰基为一个亚甲基相间隔的化合物，叫做β-二羰基化合物。

14.1.1β-二羰基化合物的酸性

由于β-二羰基化合物中的亚甲基同时受到两个羰基的影响，使这个碳上的α氢原子显得特别活跃，具有较强的酸性。

该类化合物的pka在9～13之间，远比醇和水的酸性强。

因而，β-二羰基化合物具有自己独特的反应。

14.1.2烯醇负离子的稳定性

乙酰乙酸乙酯：

又叫β-丁酮酸乙酯，简称三乙，是酮式和烯醇式互变异构的一个最著名的例子。

（1）性质：

在室温下为无色液体，无色有水果香味的液体；

沸点180.4CO；

微溶于水，易溶于乙醚、乙醇等有机溶剂。

以酮式和烯醇式两种结构以动态平衡而同时存在的互变异构体。

1．互变异构现象

（1）生成的烯醇式稳定的原因

1°

形成共轭体系，降低了体系的内能。

2°

烯醇结构可形成分子内氢键（形成较稳定的六元环体系）

（2）烯醇负离子：

在碱的作用下生成烯醇负离子，以2，4－戊二酮为例

14.2β-二羰基化合物碳负离子的反应

由共振结构式可知，碳负离子都具有带负电荷的碳原子或氧原子，都具有亲核性能，但反应主要发生在亲核的碳原子上。

亚甲基活泼氢的性质：

1．酸性

乙酰乙酸乙酯的α-C原子上由于受到两个吸电子基（羰基和酯基）的作用，α-H很活泼，具有一定的酸性，易与金属钠、乙醇钠作用形成钠盐。

2．钠盐的烷基化和酰基化

乙酰乙酸乙酯的钠盐与卤代烃、酰卤反应，生成烃基和酰基取代的乙酰乙酸乙酯。

（a）烷基化：

注：

①R最好用1°

，2°

产量低，不能用3°

和乙烯式卤代烃。

②二次引入时，第二次引入的R′要比R活泼。

3RX也可是卤代酸酯和卤代酮。

（b）酰基化：

3．酮式分解和酸式分解

（a）酮式分解乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物与稀碱作用，水解生成β-羰基酸，受热后脱羧生成甲基酮。

故称为酮式分解。

例如：

（b）酸式分解乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物在浓碱作用下，主要发生乙酰基的断裂，生成乙酸或取代乙酸，故称为酸式分解。

14.3丙二酸二乙酯

丙二酸二乙酯CH2（COOC2H5）2为无色液体，有芳香气味，沸点199.3℃，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。

（1）制法：

可以从氯乙酸的钠盐来制备丙二酸二乙酯。

（2）性质

1．酸性和烃基化：

活泼亚甲基能与醇钠反应生成钠盐，产生的碳负离子（强亲核试剂）与卤代烃反应，产生一烃基取代的丙二酸酯。

2．水解脱羧

丙二酸二乙酯及其取代衍生物水解生成丙二酸，丙二酸不稳定，易脱羧成为羧酸。

3．丙二酸二乙酯在有机合成的应用

丙二酸二乙酯的上述性质在有机合成上用途很广，用于合成各种类型的羧酸（一取代乙酸，二取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧酸等）。

例如，用丙二酸酯合成法合成下列化合物，其结构分析如下：

具有活泼亚甲基的化合物容易在碱性条件下形成稳定的碳负离子，所以它们还可以和羰基发生一系列亲核加成，例如，柯诺瓦诺格（Knoevenagel）反应，迈克尔（Michael）反应。

14.4．酯缩合反应：

1克莱森（Claisen）缩合反应－乙酰乙酸乙酯的合成

这类反应称为Claisen缩合反应

历程：

乙酸乙酯的酸性是很弱的（Pka～24）,而乙醇钠又是一个比较弱的碱（乙醇Pka～15.9）。

因此，可以想到乙酸乙酯形成的负离子在平衡体系中是很少的。

这也就是说,用乙氧负离子把乙酸乙酯变为-CH2COOC2H5是很困难的。

但是在实际上为什么这个反应会进行的如此完全呢?

其原因就是最后产物乙酰乙酸乙酯是一个比较强的酸（Pka～11）,形成很稳定的负离子,可以使平衡朝产物方向移动。

体系中乙酸乙酯负离子浓度虽然很低,但一形成后,就不断的反应,结果使反应完成。

当酯的α－碳上只有一个氢时,由于增加了烃基的诱导效应,酸性减弱了,进行酯缩合反应时,需要使用比醇钠更强的碱（如ph3CNa,NaH）,夺取酯的α氢,形成较稳定的α负碳离子,才能迫使反应朝右方进行。

②交叉Claisen缩合

如两个酯只有一个酯有α—H,相互缩合就能得到一个单纯产物。

③酮与酯缩合

酮的α-H比酯的α-H活泼：

④Dieckmann缩合反应

酯缩合反应也可在分子内进行，形成环酯，这种环化酯缩合反应又称为Dieckmann反应。

（己二酸酯和庚二酸酯在醇钠作用下进行自身的酯缩合反应）

注意！

酯缩合常用的碱性催化剂是醇钠RONa，不是醇加钠。

醇加钠是一组还原剂，它要将酯还原成醇。

它是合成五元环、六元碳环的一个方法。

（并不是所有的二元酸酯都能发生环缩合，一般局限于生成稳定的五、六碳环。

所以，只是有α氢的己二酸酯和庚二酸酯才能起Dieckmann缩合）如：

14.5乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用

由于乙酰乙酸乙酯的上述性质，我们可以通过亚甲基上的取代，引入各种不同的基团

后，再经酮式分解或酸式分解，就可以得到不同结构的酮或酸。

见P354。

同理，二取代乙酰乙酸乙酯进行酮式分解将得到二取代丙酮；

进行酸式分解将得到二取代乙酸。

例1：

合成

例2：

合成

例3：

说明：

乙酰乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解制取酮，酸式分解制酸很少，制酸一般用丙二酸二乙酯合成法。

14.6不饱和羰基化合物

不饱和羰基化合物是指分子中即含有羰基，又含有不饱和烃基的化合物，根据不饱和键和羰基的相对位置可分为三类。

（1）烯酮（RCH=C=O）

（2）α,β-不饱和醛酮（RCH=CH-CHO）

（3）孤立不饱和醛酮（RCH=CH（CH2）nCHO）n≥1

孤立不饱和醛酮兼有烯和羰基的性质，α,β-不饱和醛酮、烯酮有其特性及用途，下面我们主要讨论这两类化合物。

14.6.1乙烯酮最简单且最重要的烯酮是乙烯酮。

14.6.2α,β-不饱和醛酮

α,β-不饱和醛酮的结构特点是碳碳双键与羰基共轭，故α,β-不饱和醛酮兼有烯烃、醛、酮和共轭二烯烃的性质，若与亲电试剂加成，则应加到碳碳双键上，若与亲核试剂加成则应加到羰基上，但其特性反应是共轭加成。

1．共轭加成（1，2-加成或1，4-加成）

反应为1，2-加成还是1，4-加成决定于三个方面：

（1）亲核试剂的强弱弱的亲核试剂主要进行1，4-加成，强的主要进行1，2-加成。

（2）反应温度低温进行1，2-加成，高温进行1，4加成。

（3）立体效应羰基所连的基团大或试剂体积较大时，有利于1，4加成。

1．麦克尔（Michael）反应

α,β-不饱和醛酮、羧酸、酯、硝基化合物等与有活泼亚甲基化合物的共轭加成反应称为麦克尔（Michael）反应，其通式是：

麦克尔（Michael）反应在有机合成上有其应用价值