1、第十四章 -二羰基化合物和有機(jī)合成,凡是兩個(gè)羰基中間為一個(gè)亞甲（CH2）隔開(kāi)的化合物稱(chēng)為-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(lèi)化合物又叫活性亞甲基化合物。活性亞甲基化合物不限于 -二羰基化合物，范圍更寬。 這類(lèi)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。,-二酮 -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(lèi)似丙二酸酯和乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)：,14.1 -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,2、酸性的理論解釋和互變異構(gòu)

2、：,1）碳負(fù)離子的穩(wěn)定性說(shuō)明： 在堿作用下用給出質(zhì)子后生成的負(fù)碳離子可在相鄰的兩個(gè)羰基之間離域形成烯醇式。,2）幾種-二羰基化合物的酸性強(qiáng)度規(guī)律進(jìn)一步說(shuō)明。 酮羰基的作用大于酯羰基。,3）關(guān)于烯醇式和酮式的說(shuō)明： 由于由-二羰基化合物得到的負(fù)離子有烯醇式存在，所以一般稱(chēng)之為烯醇負(fù)離子。但由于亞甲基碳原子上也帶有負(fù)電荷，且反應(yīng)往往發(fā)生在此碳原子上，所以這種負(fù)離子也常稱(chēng)為碳負(fù)離子。,問(wèn)：用一個(gè)離域式如何表示該碳負(fù)離子？,14.2 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

3、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(lèi)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?zhuān)浚?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

4、烯醇式移動(dòng)。,3、酮式分解和酸式分解,1） 乙酰乙酸乙酯的酮式分解稀堿（5NaOH),乙酰乙酸乙酯,H+,-CO2,-OH（?。?丙酮,2） 乙酰乙酸乙酯的酸式分解濃堿（40NaOH）,H2O,H2O,C2H5OH,-OH（濃）,4、乙酰乙酸乙酯的-烷基化、 -?；?CH3COOC2H5,C2H5ONa,-C2H5OH,Na+,CH3I,NaH,-H2,Na+,CH3COCl,5、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

5、中羰基碳，負(fù)碳離子乙氧基取代下來(lái)，生成乙酰乙酸乙酯。,14.3 乙酰乙酸乙酯在有機(jī)合成上的應(yīng)用,1、可以合成的化合物： 甲基酮（丙酮衍生物)； 羧酸（乙酸衍生物，一般不用）；二元酮；二元酸（一般不用），酮酸酯；環(huán)酮，環(huán)狀二元酮。,2、乙酰乙酸乙酯在合成中的應(yīng)用實(shí)例,eg 1: 以乙酸乙酯為原料合成4-苯基-2-丁酮,合成丙酮衍生物：,CH3COOC2H5,RONa (1mol),C6H5CH2Cl,1 稀OH -,2 H+,-CO2,Claisen酯縮合,eg 2: 選用不超過(guò)4個(gè)碳的合適原料制備,2 CH3COOC2H5,C2H5ONa,C2H5ONa,Br(CH2)4Br,分子內(nèi)的親核取代

6、,稀-OH,H+,-CO2,eg 3: 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(wú)張力,慢,主要,稀,eg 4: 制備,合成乙酸衍生物（更適合是選用丙二酸酯為起始原料）：,H+,NaOEt,EtOH,NaOEt,EtOH,CH3I,CH3CH2CH2Br,OH-（濃）,+ CH3COOH,酸式分解,eg 5: 選用合適的原料制備下列結(jié)構(gòu)的化合物。,合成1,5-二羰基化合物： （與Michael麥克爾加成比較）,通過(guò)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,

7、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(guò)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)）。,一元羧酸衍生物的制備：,二元羧酸衍生物的制備：,環(huán)烷烴羧酸的制備：,合成螺環(huán)化合物：,CH2(CO2Et)2,2EtO-,EtOH,BrCH2(CH2)nCH2Br,OH-,H+,-CO2,SOCl2,CH2(CO2Et)2,2EtO-,還原,Eg 6： 用簡(jiǎn)單的有機(jī)原料合成,2

8、 CH2(CO2Et)2,2 EtO-,BrCH2CH2CH2Br,CH(CO2Et)2,CH(CO2Et)2,2 EtO-,H+,I2,OH-,I2在 eg6中的作用,eg 7 用簡(jiǎn)單的有機(jī)原料合成,(螺環(huán)二元羧酸),CH3CHO + 3CH2O,2 CH2(COOEt)2 +,(HOCH2)3C-CHO,-CO2,EtO-,HO-,H+,HO-,HO-,HBr,濃,Eg 8 用簡(jiǎn)單的有機(jī)原料合成,CH2(CO2Et)2,EtO-,分子內(nèi)酯交換,EtO-,分子內(nèi)酯交換,試寫(xiě)出下面反應(yīng)的產(chǎn)物：,比較親核試劑的堿性和位阻情況！,14.5 麥克爾加成及1,5二羰基化合物的合成,麥克爾加成的實(shí)質(zhì)是含

9、活潑亞甲基的化合物在強(qiáng)堿作用下與,不飽和羰基化合物的1,4親核加成，負(fù)碳離子加到碳上，反馬氏規(guī)則 含活潑亞甲基的化合物的通式為： A-CH2-A A,A是吸電基，包括：RCO-;-CO-; -COOR;-CONR2;CN;-NO2 ,不飽和羰基化合物可以是不飽和醛、酮及羧酸酯； ,不飽和可以是C=C, 也可以是碳碳叁鍵。,1、乙酰乙酸乙酯在乙醇鈉作用下與丙烯醛加成,2、丙二酸二乙酯在乙醇鈉作用下與丙烯酸甲酯（或衍生物）反應(yīng),3、丙烯腈在乙醇鈉作用下與乙酰乙酸乙酯反應(yīng),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

10、在下，發(fā)生分子內(nèi)Claisen縮合,OS 64, 27,說(shuō)明以下反應(yīng)的過(guò)程：,14.6 Knoevenagel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,-不飽和化合物。 反應(yīng)通式：,常用催化劑（兩類(lèi)）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(lèi)催化的一般認(rèn)為是經(jīng)亞胺過(guò)渡態(tài)完成反應(yīng)的。 在無(wú)機(jī)堿催化下，其反應(yīng)機(jī)理類(lèi)似于一般的醇醛縮合。 應(yīng)用實(shí)例： （1）丙二酸酯、-酮酸酯及-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