北京大学有机化学课件13

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十三章 羧酸衍生物,exit,第一节 羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质,第二节 羧酸衍生物的结构和反应性能,第三节 羧酸及其衍生物的制备,第四节 羧酸衍生物的其它反应,第五节 与酯缩合、酯的烷基化、酰基化相类,似的反应,第六节,-,二羰基化合物的特性及应用,本章提纲,第一节 羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质,1 酰卤的命名,:,在命名时可作为酰基的卤化物，在酰基后加卤素的名称即可。,普通命名法：,-溴丁酰溴 对氯甲酰苯甲酸,IUPAC,命名法：,2-溴丁酰溴 4-氯甲酰苯甲酸,常用英文命名,一 羧酸衍生物的命名,2 酸酐的命名,单酐：在羧酸的名称后加酐字；,混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；,环酐：在二元酸的名称后加酐字。,普通命名法：,醋酸酐,乙丙酸酐 丁二酸酐,IUPAC,命名法：,乙酸酐,乙丙酸酐 丁二酸酐,常用英文命名,3 酯的命名,酯可看作将羧酸的羧基氢原子被烃基取代的产物。命名时把羧酸名称放在前面，烃基的名称放在后面，再加一个酯字。内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置。,普通命名法：,醋酸苯甲酯,-甲基-,-,丁内酯,IUPAC,命名法：,乙酸苯甲酯,2,-甲基-,4-,丁内酯,常用英文命名,4,酰胺的命名,命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可；,普通命名法：,异丁酰胺,N,N,-,二甲基戊酰胺,IUPAC,命名法：,2-甲基丙酰胺,N,N,-,二甲基戊酰胺,(,C,H,3,),C,H,C,N,H,2,C,H,3,C,H,2,C,H,C,H,2,C,N,(,C,H,3,),2,O,O,2,-,M,e,t,h,y,l,p,r,o,p,a,n,a,m,i,d,e,d,i,m,e,t,h,y,l,p,e,n,t,a,n,a,m,i,d,e,常用英文命名,N,N,-,5,腈的命名,腈命名时要把,CN,中的碳原子计算在内，并从此碳原子开始编号；氰基作为取代基时，氰基碳原子不计在内。,常用英文命名,普通命名法：,-,甲基戊,腈,-氰基丁酸 己二,腈,IUPAC,命名法：,3,-,甲基戊,腈,2-氰基丁酸 己二,腈,二 羧酸衍生物的物性,低级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体，高级的为固体；,低级的酯具有芳香的气味，可作为香料；十四碳酸以下,的甲酯和乙酯均为液体；,酰胺除甲酰胺外，由于分子内形成氢键，均是固体；,而当酰胺的氮上有取代基时为液体；,羧酸衍生物可溶于有机溶剂；,酰氯和酸酐不溶于水，低级的遇水分解；,酯在水中溶解度很小；,低级酰胺可溶于水。,三 羧酸衍生物的光谱性质,见核磁共振和红外光谱一章,第二节 羧酸衍生物的结构和反应性能,氧的碱性,-,H,的,活性,羰基的活性,离去基团,-,H,的活性减小（,-,H,的,p,k,a,值,增大,）,羰基的活性减小（取决于综合电子效应）,W,的离去能力减小（离去基团的稳定性减小）,一 羧酸衍生物的羰基的亲核加成-消除机制,二 羧酸及衍生物的转换关系概貌,三 酰卤的制备,四 酸酐的制备,五 羧酸的制备,六 酯的制备,七 酰胺的酸碱性及制备,八 腈的制备,第三节 羧酸及其衍生物的制备及互相转换,该取代反应需要在碱或酸的催化作用下进行。,碱性催化的反应机制为：,取代反应,一 羧酸衍生物的羰基的亲核加成-消除反应,催化剂,酸催化的反应机制为：,这是一个可逆反应，要使反应向右方进行，其条件是：,（1）羰基的活性,（2）,离去基团的活性,W,-,Nu,-,（3）,改变影响平衡移 动的其它因素。,二 羧酸及其衍生物的转换关系概貌,腈,芳烃,氧化,酸酐,羧酸,酰卤,酸酐,酯,酯,酰胺,H,2,O,羧酸,RX,NaCN,+,RMgX,+,CO,2,三 酰卤的制备,实 例,说明：,（,i）,反应原料是羧酸，反应试剂是,SOCl,2,、PCl,3,、PCl,5。,（ii）,反应需在无水条件下进行。,（,iii）,产物酰卤通常都通过蒸馏方法提纯，所以试剂、,副产物与产物的沸点要有较大的差别。,（,iv）,反应机制与醇的卤代类似。,SOCl,2,(,bp,77,o,C),PCl,3,(,bp,74.2,o,C),(160,o,C,升华,),PCl,5,+,SO,2,+,HCl,+,H,3,PO,3,+,POCl,3,(,bp,197,o,C),(,bp,80,o,C),(,bp,196,o,C),(,bp,107,o,C),(200,o,C,分解,),亲核取代,各类卤化反应的归纳总结,卤化反应的类别,卤化试剂,反应条件及催化剂,反应机理,烷烃的卤化,X,2,光照,自由基取代,芳烃的卤化,X,2,路易斯酸,FeX,3,亲电取代（加成消除）,烯丙位苯甲位的卤代,NBS,*1,或,X,2,+,光照,自由基取代,醇的卤化,SOCl,2,PCl,5,PCl,3,PBr,3,HX (HI,HBr,HCl,),X,-,醛、酮、酸的,-,H,卤化,X,2,PX,3,烯醇化 加成,羧酸羟基的卤化,卤代烃中卤素的交换,*3,醇能用,HX,取代，,羧酸不行,SOCl,2,PCl,5,PCl,3,*2,亲核取代,汉斯狄克法,、,克利斯脱法、珀脱法 、柯齐反应,烯烃、炔烃的加成,X,2,， HX， HOX,亲电加成,自由基反应,羧酸的脱羧卤化,四 酸酐的制备,1.,混合酸酐法（酰卤和羧酸盐的反应）,2. 羧酸的脱水（甲酸除外）-制备单纯的羧酸,C,O,O,H,(,C,H,3,C,O,),2,O,C,),2,O,O,+,C,H,3,C,O,O,H,（,4. 乙酸酐的特殊制法,700-800,o,C,700-740,o,C,AlPO,4,乙烯酮,互变异构,3. 芳烃的氧化,V,2,O,5,400,o,C,+ 3,O,2,（,空气）,五 羧酸的制备,1. 氧化法（参见羧酸一章）,2. 金属有机化合物与二氧化碳的反应,（参见羧酸一章）,3. 羧酸衍生物的水解反应,HCl,NH,3,NH,3,室温,加热,长时间回流,请同学考虑：,反应是否需要催化剂？需要什么催化剂？为什么？,（1） 水解反应的一般情况,3. 羧酸衍生物的水解反应,*1.,HNO,2,-H,+,CH,3,COOH,H,2,SO,4,，H,2,O,35,o,C,亚硝酸在酰胺制酸中的作用,（2） 酯的水解反应,*1.,碱性水解（又称皂化反应）,同位素跟踪结果表明：,碱性水解时，发生酰氧键断裂。,四面体中间体,是负离子,反应机理,慢,快,碱性水解的,讨论,1. 碱性水解速率与 ,-,OH,成正比。,2.,羰基活性越大，,-,C,空阻越小，酯基空阻越小，,反应速率越快。,CH,3,COOCMe,3,Me,3,CCOOEt CH,3,COOEt ClCH,2,COOEt,V,相对,0,.002 0.01,1 296,3. 形成的四面体中间体能量越低，反应速度越快。,（能分散负电荷的取代基对反应是有利的）,4. 酯的碱性水解是不可逆的。,5. 碱的用量要超过催化量,。,*2. 酸性水解,同位素跟踪结果表明：,酸性水解时，也发生酰氧键断裂。,反应机理,四面体中间体是正离子,1. 酸在反应中的作用有二：,活化羧基,使,OH、OR,形成,盐而更易离去。,2 在酯 （,RCOOR）,中，,R,有吸电子基团虽能活化,羧羰基，但会使关键中间体正离子能量升高，,R,为给电子基团亦有两种相反的作用，故表现不出,明显的影响。,酸性水解的讨论,3. 酯的酸性水解和酯化反应互为逆反应，平衡的,移动取决于反应的条件。体系中有大量水存在，,发生酯的水解。若有大量醇存在，并采取去水,措施，则有利于酯化反应。,4. 在,RCOOR,1,中，,R,对速率的影响是： 一级 二级 三级,R,1,对速率的影响是：,三级, 一级 二级,CH,3,COOR,1,在盐酸中，于25,O,C,时水解的相对速率,v,的,实验数据如下：,R,1,： CH,3,C,2,H,5,CH(CH,3,),2,C(CH,3,),3,v,： 1 0.97 0.53 1.15(,机理不同),*3 酯的酸性水解和碱性水解的异同点,不 同 点,1 催化剂用量不同。碱大于1,mol，,酸只需要催化量。,2 碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。,3 吸电子取代剂对碱性催化有利。对酸性催化没有明显的影响。,4 碱性催化：1,o,ROH, 2,o,ROH 3,o,ROH,酸性催化：3,o,ROH, 1,o,ROH 2,o,ROH,相同点,1 都是经过加成消除机理进行的，增大空阻，对反应不利。,2 都发生酰氧键断裂,3,o,ROH,的水解只能用新的机理来解释。,*4 3,o,醇酯的酸性水解历程,通过同位素跟踪可以证明上述反应机制,反应式,反 应 机 理,关键中间体,A,制备羧酸和醇,B,测定酯的结构,*5 酯水解的应用,六 酯的制备,1.,酯化反应,2. 羧酸盐+卤代烷,3. 羧酸+重氮甲烷,参见羧酸一章,4. 羧酸对烯、炔的加成：,（1） 酸催化,（2） 亲电加成反应机制,（3） 可以制备各种醇的酯,5.,羧酸衍生物的醇解反应,eg3.,-丁内酯（主要产物）,-丙内酯（次要产物）,eg2.,CH,3,COOH + HC,CH,CH,3,COOC,H=CH,2,H,+, HgSO,4,75-80,o,C,（醋酸乙烯酯，维尼纶的单体）,eg1.,CH,2,(COOH),2,+,2(CH,3,),2,C=CH,2,CH,2,(COOCMe,3,),2,浓H,2,SO,4,室温,58 % -60%,4. 羧酸对烯、炔的加成,5.,羧酸衍生物的醇解反应,酯交换,酸,催化为主,酸,催化,肖特-鲍曼条件,吡啶、三乙胺、,N,N,-,二甲苯胺等弱有机碱反应条件称为肖特-鲍曼条件,催化剂,催化剂,催化剂,催化剂,催化剂,*,酯交换的讨论：,（1）,酯交换用酸（,HCl, H,2,SO,4,对甲苯磺酸,）和碱,（,RONa,）,等催化均可。,（2）3,o,ROH,的酯交换比较困难（因空阻太大）。,（3）常应用于一个低沸点醇的酯转化为高沸点醇的,酯，反应过程中将低沸点醇不断蒸出，可移动,平 衡。,*,RCN,醇解的反应机制,H,+,亚胺酯的盐，无水条件下能得到。,反 应 实 例,实例一：,CH,CH + CH,3,COOH,H,+,CH,3,COOCH=CH,2,聚合,CH,3,OH,CH,3,O,-,CH,2,O,维尼纶,实例三：,实例二：,将乙醇不断蒸出。,+,CH,3,CH,2,CH,2,OH,CH,3,CH,2,CH,2,O,-,CH,3,CH(OH)CH,2,CH,2,COOCH,2,CH,2,CH,3,实例五：,ClCH,2,COONa,ClCH,2,COOH,NCCH,2,COONa,C,2,H,5,OOCCH,2,COOC,2,H,5,Na,2,CO,3,H,2,O,低温,NaCN,C,2,H,5,OH,H,2,SO,4,ClCH,2,COOH,H,2,SO,4,C,2,H,5,OH,ClCH,2,COOC,2,H,5,NaCN,NCCH,2,COOC,2,H,5,丙二酸二乙酯,氰乙酸乙酯,实例四:,实例六：,CH,3,O,-,七 酰胺的酸碱性和制备,1. 酰胺的酸碱性,CH,3,CH,3,CH,2,=CH,2,NH,3,CH,CH C,2,H,5,OH H,2,O,p,K,a,50 40 34-35,25,16 15.7,p,ka,10 9.62 8.3,15.1,中性,弱酸性,碱性,Br,2,KOH,+,H,2,O,HBr,+,丁二酰亚胺,N,-,溴代丁二酰亚胺,丁二酰亚胺的钾盐,酸碱反应,取代反应,(1),羧酸铵盐的失水,(2) 腈的水解,羧酸,NH,3,铵盐,酰胺,100,o,200,o,C -H,2,O,H,2,O 40,o,50,o,C,-,H,2,O,腈,H,2,O,2. 酰胺的制备,利用,OOH,具有强亲核性,eg,3,.,CH,3,COOH + NH,3,CH,3,COO,-,NH,4,+,+,H,2,O,35%,HCl,40,o,50,o,C,eg,1.,eg,2.,+,H,2,O,2,6,N,NaOH, C,2,H,5,OH,40,o,50,o,C, 4,小时,+,O,2,100,o,C,3.,羧酸衍生物的氨（胺）解（碱催化）,(1) 反应只能碱催化，不能酸催化。,(2) 不溶于水的酰卤可用,NaOH,水溶液催化，溶于水,的酰卤须用有机碱催化。,(3) 3,o,胺不能发生酰基化反应。,(4) 酰胺交换注意平衡移动,请写出酸酐氨解,的反应机理。,(5) 酸酐氨解的应用,八 腈的制备,1 用卤代烃和氢氰酸盐制备(参见卤代烃）,2 酰胺失水(参见酰胺的制备）,一,羧酸衍生物,与有机金属化合物的反应,二,羧酸衍生物的,还原反应,三 酰卤,-,氢的卤化,四 烯酮的制备和反应,五 瑞佛马斯基反应,六 酯的热裂,七 酯缩合反应,八 酯的酰基化反应,九 酯的烷基化反应,第四节 羧酸衍生物的其它反应,一 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应,eg,1:,R,1,MgX,R,1,Li,R,1,2,CuLi,R,2,Cd,RCOOH,RCOOMg,RRC=O,RCOX,RR,1,2,C-OH,RRC=O,RRC=O,RRC=O,RRC=O,RRC=O,RR,1,2,C-OH,(RCO),2,O,*1,RCHO,1,o,ROH,2,o,ROH,3,o,ROH,R,2,C=O,RCOOR”,RCN,RCONH,2,*2,同左,同左（慢）,同左（慢）,同左,同左（慢）,同左（慢）,2,o,ROH,3,o,ROH,同左,同左,羰基化合物与有机金属化合物的反应归纳,91%,eg,3:,88%,eg,2:,二 羧酸衍生物的还原反应,1. 一般还原反应的归纳：,还原试剂,反应物,反应条件,产物,（1）反应式：,（2）各类化合物还原反应的总结,（3）几点补充说明：,*1 关于酸酐还原的说明,+,NaBH,4,0-25,o,C,DMF, 1h,*2 关于酰胺还原的说明,LiAlH,4,LiAlH,4,LiAlH,4,LiAlH,4,LiAlH,4,LiAlH,4,H,2,O,H,2,O,RCH=NH,RCH=NR,RCH=NR,2,+,RCH,2,NH,2,RCH,2,NHR,RCH,2,NR,2,H,2,O,H,2,O,H,2,O,RCH=O,RCH=O,RCH=O,(,好控制）,(不好控制）,(不好控制）,加成-,消除,加成,加成-,消除,2. 特 殊 还 原 法,（1）酯的单分子还原：鲍维特-勃朗克还原,*1 定义：用金属钠和无水乙醇将酯还原成一级醇的反应称为鲍维特-勃朗克还原。,RCOOR,1,RCH,2,OH + R,1,OH,Na-,无水乙醇,*2 酯单分子还原的反应机理,（2）酯的双分子还原：酮醇反应（偶姻反应）,Na,惰性溶剂,H,2,O,*1 定义：在惰性溶剂中，用金属钠将脂肪酸酯还原成,-,羟基酮的反应称为酮醇反应。,+ 2,Na,2Na,-2RO,-,H,2,O,偶联,偶合,互变异构,*2 酯双分子还原的反应机理,*3.酯双分子还原反应的应用,A,制备,-,羟基酮,B,制备,-,羟基环酮,C,制备索烃,三 酰卤,-,氢的卤化,请完成下列转换,反应机理：（将赫尔-乌尔哈-泽林斯基反应头尾除去）,KMnO,4,(CH,3,CO),2,O,C,2,H,5,OH,SOCl,2,C,2,H,5,OH,Br,2,四 烯酮的制备和反应,最简单的烯酮是乙烯酮。,CH,2,=C=O,(,乙)烯酮,CH,3,CH=C=O,甲基,(,乙)烯酮,2 烯酮的制备方法：,（1）,-,溴代酰溴脱溴,RCH=C=O + ZnBr,2,Zn,1 定义 羧酸分子内失水后的生成物称为烯酮。,（3,）,甲基酮脱甲烷,（2）,羧酸的脱水,CH,3,COOH,AlPO,4, 700,o,C,CH,2,=C=O,RCH,2,COOH,AlPO,4, 700,o,C,-H,2,O,-H,2,O,RCH,2,=C=O,700-800,o,C,700-800,o,C,CH,2,=C=O,-CH,4,-CH,4,RCH,2,=C=O,3. 烯酮的反应,(2) 发生羰基的一般反应。,（两个,键成正交，互不共轭，可各自进行反应）,CH,2,=C=O +,H-OH,H-X,HOOCR,CH,3,COOH,CH,3,COX,互变异构,互变异构,互变异构,(1) 形成亚甲基卡宾的反应,h,:CH,2,+ CO,氢加在氧上，其余部分加在碳上。,CH,3,COOR,CH,3,CONH,2,互变异构,互变异构,互变异构,H,2,O,H-OR,H-NH,2,RMgBr,CH,2,=C=O +,这也是乙烯酮的储存方式。,（3） 烯酮和甲醛的反应和乙烯酮的二聚,*1,乙烯酮与甲醛反应形成,-,丙内酯,*2 乙烯酮二聚形成取代的,-,丙内酯,ZnCl,2,或,AlCl,3,*3 ,-,丙内酯的开环反应,在中性或弱酸性条件下，通过烷氧键断裂开环（发生,S,N,2,反应），烷氧键断裂开环得到,-,取代羧酸。,CH,3,OH,+,NaCl,HCl,NaSH,NH,3,H,2,O,H,2,O,CH,3,OH,CH,3,CN,ClCH,2,CH,2,COOH (91%),HSCH,2,CH,2,COOH (81%),H,2,NCH,2,CH,2,COOH,CH,3,OCH,2,CH,2,COOH (73%),在碱性或强酸性条件下，通过酰氧键断裂开环（加成消除机制），生成,-,取代羧酸衍生物。,H,+,五 瑞佛马斯基反应,醛或酮、,-,溴(卤)代酸酯、锌在惰性溶剂中互相作用，得到,-,羟基酸酯的反应称为瑞佛马斯基反应。,Zn,1 定义：,说 明,1 反应需在惰性溶剂中进行；,2 不能用,BrMgCH,2,CO,2,Et,代替,BrZnCH,2,CO,2,Et；,3,-,溴代酸酯的,-,碳上的取代基空阻太大时，,反应不能进行。,4 该反应定向性好。,2 反应机理,H,2,O,+,反应主要用来制备：,1,.,-,羟基酸酯,2.,-,羟基酸 ,3., -,不饱和酸酯,4.,-,不饱和酸以及由,它们,衍生的化合物。,3 反应的应用,应用不超过4个碳的醇合成,实 例,六 酯的热解（裂）,酯在400500的高温进行热裂，产生烯和,相应羧酸的反应 称为酯的热解。,CH,3,COO-CH,2,CH,2,-H,CH,3,COOH + CH,2,=CH,2,400-500,o,C,（1）定义：,1 酯的热解,*1 消除反应是通过一个六中心过渡态完成的。,CH,3,COOH +,六中心过渡态,*2 反应机理说明：消除时，与,-,C,相连的酰氧键和与-,C,相连的,H,处在同一平面上，发生顺式消除。,（2） 反应机理：,eg,1.,顺式消除,顺式消除,500,o,C,500,o,C,主要,产物,全重叠式,部分重叠式,*3 部分重叠式构象比全重叠式构象稳定，因此以部分重叠,式构象进行顺式消除而得到的反型产物占多数。,CH,2,=CHCH,2,CH,2,CH,3,+,CH,3,CH=CHCH,2,CH,3,eg,2.,500,o,C,*4 当,-c,两侧都有,-H,时，以空阻小，酸性大的,-H,被消除为主要产物.,主要产物,以,为起始原料，制备,和,eg,3.,CH,3,COCl,-H,+,500,o,C,H,+,重排,+,CH,3,COOH,环外双键,环内双键,eg,4.,以,CH,3,CH,2,CH,2,CH,2,OH,为原料,合成,CH,3,CH,2,CH=CH,2,CH,3,CH,2,CH,2,CH,2,OH,CH,3,CH=CHCH,3,CH,3,CH,2,CH=CH,2,HOAc,CH,3,COOCH,2,CH,2,CH,2,CH,3,500,o,C, 100%,末端烯烃,H,+,合成：,NaOC,2,H,5,PhCH,2,Cl,NaOC,2,H,5,H,+,H,+,NaOC,2,H,5,CH,3,I,eg,5.,（1） 碳酸及其衍生物；,（2） 原（某）酸及其衍生物简解；,（3） 黄原酸酯及其衍生物。,2,碳酸，原(某)酸和黄原酸及其衍生物,保留一个羟基的碳酸衍生物均不稳定，易分解。,CO,2,+,HCl,CO,2,+,EtOH,CO,2,+ NH,3,碳酸,（1） 碳酸及其衍生物,-,HCl,ROH,NH,3,ROH,RNH,2,RN=C=O,RNH,2,(C,2,H,5,),3,N,C,6,H,5,SO,2,Cl,RN=C=NR,NH,3,-,HCl,O=C=NH,HO-C,N,NH,3,碳二亚胺,光气,氰酸,异氰酸,异氰酸酯,CCl,4,+ 2SO,3,碳酸衍生物的制备及介绍,二个羟基均被取代的碳酸衍生物十分有用。,（2）原（某）酸及其衍生物简解,碳酸 原碳酸 甲酸 原甲酸 原(某)酸 原(某)酸,三酰氯 三甲酯,原甲酸 三乙酯的制备和应用,HCOOC,2,H,5,+ 2C,2,H,5,OH,HCCl,3,+ 3C,2,H,5,ONa,H,3,O,+,R,2,C(OC,2,H,5,),2,+ HCOOC,2,H,5,RCH,2,CH(OC,2,H,5,),2,+C,2,H,5,OMgX,RCH,2,MgX,R,2,C=O,缩醛,缩酮,（3）黄原酸酯及其衍生物,黄原酸 烷基黄原酸盐 烷基黄原酸甲酯,*2黄原酸酯的制备,ROH + CS,2,+,NaOH,CH,3,I,*1黄原酸酯及其衍生物,*3 黄原酸酯的热裂,170,o,C,CH,3,SH + O=C=S,顺式消除,+,*4 实 例,碱,1.,克莱森缩合反应,（1）定义：具有,-,活泼氢的酯，在碱的作用下,两分子酯相互作用，生成,-,羰基酯,同时失去一分子醇的反应。,七 酯缩合反应,（2）反应机理,（3）在强碱作用下的酯缩合反应,只有一个,-H，,必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。,在强碱作用下酯缩合的,反应机制,2. 混合酯缩合,（1）甲酸酯,醛基,RO,-,NaH,0-25,o,C,H,2,O,NaBH,4,C,2,H,5,OH,25,o,C,*1.,甲酸酯中含有醛基、催化剂碱性不能太强，产率不高.,*2. 是在分子中引入甲酰基的好方法.,*3. 如果用一个环酯和甲酸酯缩合，不能用,RO,-,做催化剂，,否则会发生酯 交换而开环.,讨 论,*1. 一个酯羰基的诱导效应，增加了另一个酯羰基的活性，,反应顺利，产率好。,*2. 羰基活性好，所以催化剂的碱性不用太强。,*3. 在合成上用来制备 丙二酸酯或,-,取代的丙二酸酯。,-,羰基酸。,（2）草酸酯,丙二酸酯,-,羰基酸,*1. 羰基活性差，选用强一些碱作催化剂。,*2. 在合成上用来制备丙二酸酯或,-,取代的丙二酸酯,。,(3) 碳酸酯,*1. 羰基活性差，选用强碱作催化剂。,*2. 在合成上，主要用于在,-C,上引入苯甲酰基。,(4) 苯甲酸酯,（5）实 例 剖 析,eg,1.,选用合适原料制备,eg,2.,选用合适的原料制备,合成二：,HCOOEt,+ C,6,H,5,CH,2,COOEt,EtONa,70%,合成一：,EtOOC,-,COOEt,+ C,6,H,5,CH,2,COOEt,EtONa,-CO,175,o,C,+ C,6,H,5,CH,2,COOEt,EtONa,合成：,eg,3.,选用合适的原料合成,逆合成分析,-CO,2,EtO,-,H,+,H,+,OH,-,eg,4.,选用合适的原料合成,逆合成剖析：,具体合成：,3 酮 酯 缩 合,从理论上分析，有可能生成四种化合物。,NaH,EtO,-,EtO,-,NaH,H,2,O,H,2,O,H,2,O,H,2,O,-CO,酮酯缩合,实 例,实例 1. 选用合适的原料合成,酯缩合,C,6,H,5,COOC,2,H,5,+ CH,3,COOC,2,H,5,1,NaH,1,NaH,2H,+,2H,+,-CO,NaH,实例 2,NaH,/Et,2,O,40-55,o,C,酸性大，空阻小对动力学有利。,稳定性好，对热力学有利。,51%,9%,4 狄 克 曼 酯 缩,合 反 应,二元酸酯若分子中的酯基被四个以上的碳原子隔开时，就发生分子中的酯缩合反应，形成五员环或更大环的酯，这种环化酯缩合反应称为狄克曼酯缩合。,实例 1,实例 2,实例 3,实例 4,实例 5,发生分子内酮酯缩合时, 总是倾向于形成五元环、六元环。,八 酯的酰基,化,反应,反应在无质子溶剂中进行。,一元酸酯在强碱作用下，可与酰氯或酸酐进行反应，而在,-C,上引入酰基，这称为酯的酰基化反应。,一元酸酯在强碱作用下，与卤代烷发生反应，,在,-C,上引入烷基，这称为烷基化反应。,九,酯的烷基化反应,反应在无质子溶剂中进行。,第五节 与酯缩合、酯的烷基化、酰基化相类似的反应,一 酮的类似反应总述,二 酮的烃基化反应,三 酮的酰基化反应,四 酮经烯胺烷基化、酰基化,五 醛的烃基化反应,一 酮的类似反应总述,RX,B:,RCOOC,2,H,5,亲核加成,亲核取代,醇醛缩合,酮的烷基化反应,酮的酰基化反应,二 酮的烃基化反应,eg,2,1.,只有一种,-H,的酮的烃基化反应,*1.,为了在反应中抑制,aldol,反应，使用足够强的碱（如,NaNH,2,、,Ph,3,CNa、,NaH,）,将反应物迅速地全部变为碳负离子,*2.,反应要在非质子溶剂中进行。,*3. 烷基化反应主要在碳端发生（,C,亲核性强，软-软）,eg,1,2. 有两种,-,H,的不对称酮的烃基化反应,(1),用,LDA,处理，得动力学控制产物,(2),用三甲基氯硅烷和锂盐处理，得热力学控制产物,ROH + Me,3,SiCl,ROSiMe,3,ROH + Me,3,SiOH,-,HCl,Et,3,N,25,o,C,H,3,O,+,DMF,回流,Et,3,N Me,3,SiCl,78%,22%,蒸馏分离,CH,3,Li,-Me,4,Si,RX,三 酮的酰基化反应,1.,酮酯缩合是可逆的，酮与酰卤、酸酐的反应是不可逆的。,2. 酸酐、酰卤和空阻大的酯要用强碱催化，在非质子溶剂,中进行反应。,3. 烯醇负离子是两位负离子，要使酰基化反应在碳端发生，,烯醇负离子必须过量。,4. 对于不对称酮，有热力学控制与动力学控制两种酰基化,产物，通常，空阻大的碱、强碱、低温、非质子溶剂有,利于动力学产物产生。,四 酮经烯胺烷基化、酰基化,含有下边结构的化合物称为烯胺，,N,上有氢的,烯胺是不稳定的，,N,上没氢的烯胺是稳定的。,1 烯胺结构：,（1）不对称酮形成烯胺时，双键总是在取代基较少的地方形成。,（2）能形成共轭体系时，双键在共轭处形成。,五原子重叠，空阻大。,稳定的烯胺是含,-,H,的酮与二级胺在酸催化下反应来制备的。,2 烯胺制备：,3.,烯胺的反应,烯胺具有双位反应性能,（1 ） 烯胺的烃基化反应,互变异构,使用活泼卤代烷如碘甲烷、烯丙型卤化物、苯甲型卤代物等主要发生碳烃基化产物。,烃基化反应既可以在氮上发生也可以在碳上发生。,酰基化反应一般在碳上发生,（2）烯胺的酰基化反应,溶剂不同，产物不同，在非质子溶剂中得一取代产物，在质子溶剂中得二取代产物。,（3）与,-,不饱和酸、酯、腈等发生反应,C,2,H,5,OH,+,H,+,CH,2,=CH-COOCH,3,H,3,O,+,2CH,2,=CH-COOCH,3,H,3,O,+,二氧六环,（4）烯胺在合成中的应用实例,*1. 制备长链脂肪酸,*2. 制备长链的二元羧酸,五 醛的烃基化反应,但如能在反应前将醛基予以保护，则烷基化反应还是可以发生的。,醛在碱性条件下，易发生羟醛缩合反应，所以很难使它通过负碳离子直接发生烷基化、酰基化反应。,RR”CHCH=NR,RCH,2,CHO,RCH,2,CH=NR,RCHCH=NR,RR”CHCHO,H,+,RNH,2,C,2,H,5,MgX,or LDA,R”X,第六节,-,二羰基化合物的特性及应用,一,-,二羰基化合物的酸性及判别,二,-,二羰基化合物的,烷基化、酰基化,三,-,二羰基化合物的酮式分解和酸式分解,四, -,二羰基化合物在合成中的应用实例,一,-,二羰基化合物的酸性及判别,化合物,p,K,a,烯醇式含量,CH,3,COCH,3,20 1.510,-4,(,痕量),H,2,O 16,ROH 15,EtO,2,CCH,2,CO,2,Et 13.3 7.710,-3,NCCH,2,CO,2,Et 9 2.510,-1,CH,3,COCH,2,CO,2,Et 10.3,7.3(,纯液态)，气态46.1%, 水0.4%,CH,3,COCH,2,COCH,3,9 76.5,C,6,H,5,COCH,2,COCH,3,99,100,*,表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。,碳负离子可以写出三个共振式,(1) (2) (3),酮式（92.5%）,41,o,C,/2.66bar,mp -39,o,C,烯醇式（7.5%）,32,o,C,/2.66bar,在极强碱的作用下，可以形成很不稳定的双负离子,二,-,二羰基化合物的,烷基化、酰基化,1 乙酰乙酸乙酯的,-,烷基化、,-,酰基化,2 乙酰乙酸乙酯的,-,烷基化、,-,酰基化3,-,二酮,的,-,烷基化、,-,酰基化,1 乙酰乙酸乙酯的,-,烷基化、,-,酰基化,CH,3,COOC,2,H,5,C,2,H,5,ONa,-C,2,H,5,OH,Na,+,CH,3,I,NaH,-H,2,Na,+,CH,3,COCl,-,二羰基化合物的,Na,盐在非质子溶剂中不溶，为了改善盐的溶解性能，用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐。,方法一：,方法二：,用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐。,C,2,H,5,OH + Mg + CH,2,(COOC,2,H,5,),2,C,2,H,5,OMg,+,-,CH(COOC,2,H,5,),2,CCl,4,C,2,H,5,COCl,2 乙酰乙酸乙酯的,-,烷基化、,-,酰基化,or,用,RLi,，,惰性溶剂,NH,3,(,液,),NaNH,2,Na,+,NaNH,2,NH,3,(,液,),1mol RX,1mol RX,1mol RCOX,1mol,1,mol,RCOOEt,1mol RCOX,NH,4,Cl or H,2,O,3,-,二酮,的,-,烷基化、,-,酰基化,*烷基化用,NaNH,2,-NH,3,(,l,)，,酰基化用,RLi,-,惰性溶剂,其它的,-,二羰基化合物(如,-,二酮)也能发生同样的反应。,例如:,H,3,O,+,2,NaNH,2,NH,3,(,l,),n-C,4,H,9,Br,对于不对称的,-,二酮，有两个,位，反应总是在质子酸性较大的,r,位发生。例如：,2,NaNH,2,NH,3,(,l,),NH,4,Cl,RX,三,-,二羰基化合物的酮式分解和酸式分解,1,乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应,2 乙酰乙酸乙酯的酮式分解,3 乙酰乙酸乙酯的酸式分解,1 乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应,+,C,2,H,5,O,-,2 乙酰乙酸乙酯的酮式分解,乙酰乙酸乙酯的,H,+,-CO,2,-,OH（,稀）,3 乙酰乙酸乙酯的酸式分解,H,2,O,H,2,O,C,2,H,5,OH,-,OH（,浓）,四, -,二羰基化合物在合成中的应用实例,eg,1:,以乙酸乙酯为原料合成4-苯基-2-丁酮,CH,3,COOC,2,H,5,RONa,(1mol),C,6,H,5,CH,2,Cl,1 稀,OH,-,2,H,+,-CO,2,eg,2:,选用不超过4个,碳的,合适原料制备,2 CH,3,COOC,2,H,5,C,2,H,5,ONa,C,2,H,5,ONa,Br(CH,2,),4,Br,分子内的亲核取代,稀,-,OH,H,+,-CO,2,eg,3:,乙酰乙酸乙酯与,BrCH,2,CH,2,CH,2,Br,在醇钠作用下反应，,主要得到 而不是 。请解释原因。,吡喃衍生物（主要产物）,有张力,无张力,慢,主要,稀,eg,4:,制备,H,+,NaOEt,EtOH,NaOEt,EtOH,CH,3,I,CH,3,CH,2,CH,2,Br,OH,-,（,浓）,+,CH,3,COOH,酸式分解,eg,5:,选用合适的原料制备下列结构的化合物,。,eg,6:,如何实现下列转换,(CH,3,),3,SiCl,蒸馏分离,1mol n-C,4,H,9,Br,CH,3,Li,n,-C,4,H,9,Br,C,2,H,5,ONa,HCOOC,2,H,5,(2mol) KNH,2,NH,3,(,l,),OH,-,引入醛基的目的是帮助定向。,-烷基化,eg,7:,如何实现下列转换,合成一：,合成二：,+,对甲苯磺酸,H,3,O,+,LDA,THF -70,o,C,*1. 引入醛基的目的是为了使反应能定向进行。,*2. 若,-,二羰基化合物中的一个羰基是醛基，则在稀碱,存在下，也能发生酮式分解。,合成三：,CO,2,+ H,2,C,2,H,5,ONa,HCOOC,2,H,5,1mol KNH,2,NH,3,(,l,),OH,-,OH,-,+ HCOOH,-,ROH,ROH,CH,2,(CO,2,Et),2,2,EtO,-,EtOH,BrCH,2,(CH,2,),n,CH,2,Br,OH,-,H,+,-CO,2,SOCl,2,CH,2,(CO,2,Et),2,2,EtO,-,eg,8：,合成螺环化合物,还原,I,2,在,eg,9,中的作用,2,CH,2,(CO,2,Et),2,2,EtO,-,BrCH,2,CH,2,CH,2,Br,CH(CO,2,Et),2,CH(CO,2,Et),2,2,EtO,-,H,+,I,2,OH,-,Eg,9：,用简单的有机原料合成,CH,3,CHO + 3CH,2,O,2,CH,2,(,COOE,t,),2,+,(螺环二元羧酸),(HOCH,2,),3,C-CHO,-CO,2,EtO,-,HO,-,H,+,HO,-,HO,-,HBr,eg,10,用简单的有机原料合成,浓,Eg,11,用简单的有机原料合成,CH,2,(CO,2,Et),2,EtO,-,分子内酯交换,EtO,-,分子内酯交换,