【教学课件】第十四章β–二羰基化合物

第十四章第十四章 二羰基化合物二羰基化合物 14.1 酮酮烯醇互变异构烯醇互变异构14.1.1 酸和碱对酮酸和碱对酮烯醇平衡的影响烯醇平衡的影响 14.1.2 化合物的结构对酮化合物的结构对酮烯醇平衡的影响烯醇平衡的影响14.1.3 烯醇化导致立体异构化烯醇化导致立体异构化14.2 乙酰乙酸乙酯的合成及其应用乙酰乙酸乙酯的合成及其应用14.2.1 乙酰乙酸乙酯的合成乙酰乙酸乙酯的合成14.2.2 乙酰乙酸乙酯的性质乙酰乙酸乙酯的性质14.2.3 乙酰乙酸乙酯在合成上应用乙酰乙酸乙酯在合成上应用14.3 丙二酸酯的合成及其应用丙二酸酯的合成及其应用14.3.1 丙二酸二乙酯的合成及其应用丙二酸二乙酯的合成及其应用14.3.2 丙二酸亚异丙酯的合成及其应用丙二酸亚异丙酯的合成及其应用14.4 Knoevenagel 缩合缩合14.5 Michael 加成加成14.6 其它含活泼亚甲基的化合物其它含活泼亚甲基的化合物二羰基化合物：二羰基化合物：二酮二酮 (PKa 8.8)酮酸酯酮酸酯 (PKa 11)丙二酸二酯丙二酸二酯 (PKa 13)R COORCOCH2RO COORCOCH2R CORCOCH2 14.1 酮酮烯醇互变异构烯醇互变异构 由分子内的原子或基团连接的位置由分子内的原子或基团连接的位置 不同而产生的异构不同而产生的异构互变异构互变异构OOOOCH3CCH2COC2H5CH3C COC2H5CHH酮式酮式 烯醇式烯醇式 14.1.1 酸和碱对酮酸和碱对酮烯醇平衡的影响烯醇平衡的影响 酸催化的酮酸催化的酮烯醇互变异构：烯醇互变异构：CCHOHRR+H:B 快快CCHOHRRH慢慢B:CCOHRRH+H:B碱催化的酮碱催化的酮烯醇互变异构：烯醇互变异构：HO:+CCHOHRR慢慢CCOHRRCCOHRR+H2OCCOHRR+OHHCCOHRRH 快快+OH 14.1.2 化合物的结构对酮化合物的结构对酮烯醇平衡的影响烯醇平衡的影响 (24%)(76%)OOOCH3CCH2CCH3CH3C CCH3OHCH(互变异构互变异构)(92.5%)(7.5%)OOOOCH3CCH2COC2H5CH3C COC2H5CHHOOOC2H5OCCH2COC2H5C2H5OC COC2H5OHCH(99.9%)(0.1%)14.2.1 乙酰乙酸乙酯的合成乙酰乙酸乙酯的合成乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯(三乙三乙)(三氧代丁酸乙酯三氧代丁酸乙酯)Claisen 酯缩合法酯缩合法 Claisen 酯缩合反应机理：酯缩合反应机理：14.2 乙酰乙酸乙酯的合成及其应用乙酰乙酸乙酯的合成及其应用 H CH2 C OC2H5CH2 C OC2H5C2H5ONaOOOOH CH2C C C OC2H5(R)(R)(R)(R)HH Na+OOCH3COOH(R)(R)H CH2C CH C OC2H5H乙酸乙酯乙酸乙酯 OOOOOOOOOOC2H5O-CH3C OC2H5 CH2 C OC2H5CH3CH2OHCH3C OC2H5CH2 C OC2H5 CH3 C CH2 C OC2H5OC2H5+CH3C CH2 C OC2H5+C2H5O-C2H5ONaCH3C CH C OC2H5 Na 乙酰乙酸乙酯的工业制法：乙酰乙酸乙酯的工业制法：CCH2OCO+C2H5OHH2SO4CH3CCH2COC2H5CH2OO二乙烯酮二乙烯酮 Claisen 酯缩合反应机理：酯缩合反应机理：不同酯的缩合：不同酯的缩合：OOOOOOC OC2H5CH3CH2C OC2H5C C C OC2H5 NaC CH C OC2H5CH3CH3NaH+CH2COC2H5O+C2H5OCOC2H5O(1)NaOC2H5(2)H3O+CHCOC2H5OCOC2H5O(65%)分子内缩合：分子内缩合：Dieckmann缩合缩合 +CH2COOC2H5CH2COOC2H5NaNH2COOC2H5NaCOOC2H5C=OC=OH+苯；二酯二酯 环状环状酮酸酯酮酸酯 己二酸乙酯己二酸乙酯 2氧代环戊甲酸乙酯氧代环戊甲酸乙酯CH2CH2COOC2H5CH2CH2COOC2H5(1)NaOC2H5,C6H6,80(2)H3O+，80OHCOOC2H5 14.2.2 乙酰乙酸乙酯的性质乙酰乙酸乙酯的性质 酮式分解：酮式分解：OOOOCH3C CH2 C OC2H5CH3C CH2 C ONaCH3CH2OH5%NaOHOOCH3C CH2 C OHCH3C CH2C ONaOOOH+CH3CCH3CO2羰基酸受热分解的机理：羰基酸受热分解的机理：RCCCOOOHHHRCCCOOOHHHRCCH2OH+COOOHCRCH2RCCH3O 酸式分解：酸式分解：OOCH3C CH2 C OC2H540%NaOHOCH3C ONaC2H5OH2H+2CH3COOH 酸式分解反应机理：酸式分解反应机理：HO+CH3CCH2COC2H5OOCH3CCH2COC2H5OOOHCH3COOH+CH2COC2H5OCH3COO+CH3COC2H5OCH3COC2H5OOHCH3COO+C2H5OH亚甲基上的反应：亚甲基上的反应：OOOOOOOOCH3C CH C OC2H5 Na+CH3C CH2 C OC2H5+C2H5ONaCH3C CH C OC2H5 Na CH3C C C OC2H5OORCH2XCH2RNaNH2CH2RR CH2XCH2RCH3CC COC2H5CH2RCH2RCH2R（）酯钠才有亲核性酯钠才有亲核性(酯的亚甲基没有亲核性酯的亚甲基没有亲核性)；卤代烃只能用伯、仲卤代烃卤代烃只能用伯、仲卤代烃(不能用叔卤烃、不能用叔卤烃、乙烯型卤烃、卤代苯型卤烃乙烯型卤烃、卤代苯型卤烃)；所用强碱一般是所用强碱一般是C2H5ONa、(CH3)3COK、NaH、NaNH2 先引入大的烃基，后引入小的烃基。先引入大的烃基，后引入小的烃基。14.2.3 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用乙酰乙酸乙酯在合成上的应用 合成同碳二烃基酮合成同碳二烃基酮、二烃基取代乙酸二烃基取代乙酸 OCH3CH2CHCCH3 和 CH3CH2CHCOOHCH3CH3 例一：例一：OOCH3C CH2 C OC2H5OO+C2H5ONaCH3C CH C OC2H5 Na CH3CH2BrOOOO CH3C CH C OC2H5 Na+CH3C C C OC2H5CH2CH3NaNH2CH2CH3CH3Br40%NaOHOCH2CH3CH3 C C COOC2H5CH3CH3CH2CHCOONa CH3CH2CHOOHCH3CH3H+OOOCH3C C COONaCH3C C COOHCH3C CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3CO2H+5%NaOHCH3合成同碳一烃基酮和一烃基取代乙酸合成同碳一烃基酮和一烃基取代乙酸 例二：例二：OCH3CH2CH2CCH3 和 CH3CH2CH2COOHOOOO+CH3C CH2 C OC2H5+NaOC2H5CH3C CH C OC2H5 Na CH3CH2BrOO CH3C CH C OC2H540%NaOHCH2CH3CH3CH2CH2COONa CH3CH2CH2OOHH+OOOCH3C CHCOONaCH3C CHCOOHCH3C CH2CH2CH3CH2CH3CH2CH3CO2H+5%NaOH合成环状甲基酮合成环状甲基酮 OOOOCH3C CH2 C OC2H5+CH3C C C OC2H5 Na NaNH222OCC CH3BrCH2(CH2)3CH2Br5%NaOHH+COOC2H5/OCH C CH3例三：合成例三：合成 OCH C CH3合成二元酮合成二元酮 和和 酮酸酮酸 例四：用酰卤合成例四：用酰卤合成二元酮二元酮 和和酮酸酮酸 OOOCH3CCH2 C CH2CH3 和 CH3CH2CCH2COOHOOOOCH3C CH2 C OC2H5+CH3C CH C OC2H5 Na ONaHC2H5C ClOO CH3C CH C OC2H540%NaOHCCH2CH3OOH+CH3CH2CCH2COOHOOCCH2CH3CH3 C CH COOHCH3C CH2CCH2CH35%NaOHOOH+CO2 第一步不用第一步不用C2H5ONa,因其可与酰卤反应失去作用；因其可与酰卤反应失去作用；C2H5ONa转化为转化为C2H5OH也消耗也消耗CH3CH2COCl。例五：用卤代酮合成例五：用卤代酮合成二元酮二元酮 和和酮酸酮酸 OOOCH3CCH2CH2C CH3 和 CH3C CH2CH2COOHOO CH3C CH C OC2H540%NaOHCH2CCH3OOH+CH3CCH2CH2COOHOOCH2CCH3CH3 C CH COOHCH3C CH2CH2CCH35%NaOHOOH+CO2OOOO+CH3C CH2 C OC2H5+NaOC2H5CH3C CH C OC2H5 Na CH3CCH2ClO例六：例六：用用BrCH2COOC2H5代替代替CH3COCH2Br合合 成成酮酸酮酸 OOOOCH3C CH2 C OC2H5+NaOC2H5CH3C CH C OC2H5 Na OO CH3C CH C OC2H5+40%NaOHCH2COOC2H5BrCH2COC2H5H+OHOOCCH2CH2COOHOOCH2COOHCH3C CH COOH CH3C CH2CH2COOH5%NaOHH+CO2例七：合成例七：合成二元酮二元酮 和二元酸和二元酸OOOOCH3C CH2 C OC2H5+NaOC2H5CH3C CH C OC2H5 Na 222CH2Br2OO CH3C CH C OC2H540%NaOHHOOCCH2CH2CH2COOHOH+OCH3C CH C OC2H5CH2OOCH2 CH3C CH COOH OCH3CCH2CH2CH2CCH35%NaOHOH+CO2CH3C CH COOH2OOHOOCCH2CH2CH2COOHCH3CCH2CH2CH2CCH3和14.3 丙二酸酯的合成及其应用丙二酸酯的合成及其应用 14.3.1 丙二酸二乙酯的合成及其应用丙二酸二乙酯的合成及其应用 丙二酸二乙酯的制法：丙二酸二乙酯的制法：HOOCCH2COOH HOCH2CH32H2SO4OOCH3COOH CH2COOH CH2COOKBr2 PKCNCNCH3CH2OH H2SO4/CH3CH2OCCH2COCH2CH3Br丙二酸二乙酯在合成上的应用丙二酸二乙酯在合成上的应用合成一烃基取代乙酸：合成一烃基取代乙酸：例一：合成例一：合成 CH3CHCH2COOH 和CH3CH3NH2(缬氨酸)CH3CHCHCOOHH5C2O C CH2 C OC2H5H5C2O C CH C OC2H5 -Na+NaOC2H5OOOO H5C2O C CH C OC2H5CH3CH CH2C OHCH3CH BrCH35%NaOHH+/CH3CH(CH3)2OOOCH3NH2CH3CHCHCOOHCH3CHCHCOOHBr2P2NH3BrCH3例二：合成例二：合成CH3CH2 CHCOOHCH3H5C2O C CH2 C OC2H5H5C2O C CH C OC2H5 -Na+NaOC2H5OOOO CH3CH2BrCH3CH2CH(COOC2H5)2NaOC2H5CH3CH2 C(COOC2H5)2-Na+5%NaOHH+CH3CH3BrCH3CH2 C(COOC2H5)2CH3CH2C(COOH)2CH3CH3CH CH C OHCH3OCO2合成二烃基取代乙酸：合成二烃基取代乙酸：合成环状羧酸：合成环状羧酸：CH2CH2CH2CH2CH COOH例三：合成例三：合成CH2(COOC2H5)2 CH(COOC2H5)2-Na+NaOC2H5NaOC2H5CH2CH2CH2CH2BrC(COOC2H5)2Na+COOC2H5COOC2H5CHCOOHCOONaCOONaNaOHH+BrCH2CH2CH2CH2BrCH2CH2CH2CH2BrCH(COOC2H5)2+合成二元羧酸：合成二元羧酸：例四：合成例四：合成HOOC CH2 CH2CH2 CH2 COOHH+NaOHCO2CH2CH COOC2H5CH2CH COOC2H5CH2CH COOHCH2CH COOH()2()2()2()2+22NaOC2H5BrCH2CH2BrCH2 COOC2H5()2NaCH COOC2H5NaCH COOC2H5()2()2+CH2CH2COOHCH2CH2COOH用卤代酯和丙二酸酯合成二元羧酸用卤代酯和丙二酸酯合成二元羧酸HOOC CH2 CH2 COOH例五：合成例五：合成CH2(COOC2H5)2 CH(COOC2H5)2-NaNaOC2H5+BrCH2COOC2H5+OOC2H5OCCH2CH(COOC2H5)2NaOHH+HOC CH2CHCOOHCOOHOOCO2HOC CH2 CH2 C OH14.4 Knoevenagel(诺文葛尔诺文葛尔)缩合反应缩合反应/OCH2(COOC2H5)2NaOC2H5H+CH3CH2CCH3+CH3CH2C CHCOOHCOOHOHCH3H2O;CO2CH3CH2C=CHCOOHCH3 CHOCH2(COOH)2CH CHOHCOOHCOOH+NHH2O;CO2CH=CHCOOH14.5 Michael 加成加成 含亚甲基化合物与含强吸电子基共含亚甲基化合物与含强吸电子基共 轭化合物进行亲核加成的反应。轭化合物进行亲核加成的反应。+CH3CCH2C OC2H5CH2=CH C HCH3C CH C OC2H5CH2CH2CHOOOOOONaOC2H5+(亚甲基盐)OOONaOHH+CH3C CH C OHCH2CH2CHOCO2CH3CCH2CH2CH2CHOOOOOO+CH2=CH C CH3KOH CH3OH回流C=OCH3OOONaOC2H5H+H2O回流苯/OHO14.6 其它含活泼亚甲基的化合物其它含活泼亚甲基的化合物CH3C CH2 C H CH3C CH2 C CH3 CH3C CH2 CNOOOOO 活泼亚甲基化合物的钠盐都有亲核性，可与活泼亚甲基化合物的钠盐都有亲核性，可与 卤烃或卤代酮、酰卤等进行烃基化、酰基化卤烃或卤代酮、酰卤等进行烃基化、酰基化 等反应，在合成上有广泛应用。等反应，在合成上有广泛应用。例：例：+OCH3C CH2 CN CH3CH2CH2BrNaOC2H5 H2OCH3(CH2)11N(CH3)3Cl/OOCH3C CH CNCH2CH2CH3H2O/H+CH3C CH COOHCH2CH2CH3CO2OCH3CCH2CH2CH2CH3 其它含活泼亚甲基化合物也可以与醛酮进行其它含活泼亚甲基化合物也可以与醛酮进行Knoevenagel(诺文葛尔诺文葛尔)、Michael(麦克尔麦克尔)加成缩合反应：加成缩合反应：OOCH3CH2CCH3+CH3CH2C CH C CH3OHCH3ONaOC2H5CH2 C CH3CNCN+OH2OCH3CH3CH2C=CC CH3CN 例例:ONaOC2H5OO+OCH3C CH2 CN CH2=CH C HCH3CCHCH2CH2CHCN+(共轭不饱和醛)本章小结：本章小结：1、乙酰乙酸乙酯的制法乙酰乙酸乙酯的制法以乙酸乙酯在以乙酸乙酯在 NaOC2H5或或Na或或NaH或或NaNH2的催化作用下，的催化作用下，其中一分子酯的其中一分子酯的-碳进攻另一分子酯的羰基碳进攻另一分子酯的羰基 碳缩合生成乙酰乙酸乙酯。碳缩合生成乙酰乙酸乙酯。2、乙酰乙酸乙酯及其烃基取代衍生物在稀碱中加、乙酰乙酸乙酯及其烃基取代衍生物在稀碱中加 热进行酮式分解得到酮；在浓碱中加热进行酸热进行酮式分解得到酮；在浓碱中加热进行酸 式分解得到酸。式分解得到酸。3、乙酰乙酸乙酯不能作为亲核试剂与卤代烃、酰、乙酰乙酸乙酯不能作为亲核试剂与卤代烃、酰 卤反应，乙酰乙酸乙酯的亚甲基上的钠盐才能卤反应，乙酰乙酸乙酯的亚甲基上的钠盐才能 与卤代烃、酰卤反应引进烃基、酰基。与卤代烃、酰卤反应引进烃基、酰基。4、丙二酸二乙酯也不能作为亲核试剂与卤代烃、丙二酸二乙酯也不能作为亲核试剂与卤代烃、酰卤反应，丙二酸二乙酯的酰卤反应，丙二酸二乙酯的亚甲基上的钠盐才亚甲基上的钠盐才 能与卤代烃、酰卤反应引进烃基、酰基能与卤代烃、酰卤反应引进烃基、酰基。第十四章作业（第十四章作业（P478-480）：）：（一）（一）（五）（五）（七的（七的1、2、3、5小题）小题）