β-二羰基化合物在有机合成中的应用

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,*,*,*,第一节,-,二羰基化合物,第二节 有机合成,第十二章,-,二羰基化合物和有机合成,主讲人 王美怡,制药工程专业,第十六章,-,二羰基化合物和有机合成,第一节,-,二羰基化合物,两个羰基被一个,亚甲基,相间隔的二羰基化合物叫,-,二羰基化合物。例如：,二羰基化合物的,H,受两个羰基的影响，具有特殊的活泼性！,2,(,一,),酮,-,烯醇互变异构,乙酰乙酸乙酯,既有羰基的性质，又有羟基和双键的性质，表明它是由酮式和烯醇式两种互变异构体组成：,3,为什么乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种互变异构体组成的？,其烯醇式结构有一定的稳定性：,下列数据说明了结构对烯醇式含量的影响：,4,注意下列表达方式的不同含义：,5,(,二,),乙酰乙酸乙酯的合成及应用,(1),乙酰乙酸乙酯的合成,Claisen,酯缩合反应,6,讨论：,Claison,酯缩合反应的本质是利用羰基使,H,的酸性大增，在强碱,(,碱性大于,OH,),作用下，发生亲核加成,-,消除反应，最终得到,-,二羰基化合物。,酮的酸性一般大于酯，所以在乙醇钠的作用下，酮更易生成碳负离子。,例如：,7,交错的酯缩合反应：,8,分子内的酯缩合反应被称为,Dieckmann,反应：,9,(2),乙酰乙酸乙酯的性质,(,甲,),成酮分解,乙酰乙酸脱羧历程：,10,(,乙,),成酸分解,反应历程：,11,(3),乙酰乙酸乙酯在合成上的应用,(,甲,),制甲基酮,制一烃基取代的甲基酮：,12,制二烃基取代的甲基酮：,13,制环状的甲基酮：,14,（乙）制二酮,制,-,二酮,(,1,3-,二酮,),：,制,1,4-,二酮：,15,制,1,6-,二酮：,16,(,三,),丙二酸二乙酯的合成及应用,(1),丙二酸二乙酯的制法,17,(2),丙二酸二乙酯在有机合成上的应用,(,甲,),制烃基取代乙酸,18,思考题,：用丙二酸二乙酯制备,提示：用,1,2-,二溴乙烷与丙二酸二乙酯负离子反应（,11,）。,19,(,乙,),制二元羧酸,20,(,四,),其它含活泼亚甲基的化合物,下列化合物都属于含有活泼氢的化合物：,它们都可与碱作用可生成具有亲核性的,碳负离子,，与：,发生亲核反应，形成新的碳碳健，这在有机合成中非常重要。,21,例如：,若采用相转移催化法，反应可在强碱的水溶液中进行：,22,Knoenenagel,反应,：,醛、酮在弱碱,(,胺、吡啶等,),催化下，与具有活泼,-,氢的化合物进行的缩合反应。例如：,23,(,五,)Michael,加成,Michael,加成,碳负离子与,-,不饱和羰基化合物进行共轭加成，生成,1,5-,二羰基化合物的反应。例如：,24,其它碱和其它,-,不饱和化合物也可进行,Michael,加成。例如：,25,Michael,加成是制取,1,5,二羰基化合物的最好方法,!,解：,26,思考题：由乙酸乙酯、丙烯腈制备,5-,己酮酸,答案,解：,27,Robinson,并环反应：,即,Michael,加成与羟醛缩合联用，合成环状化合物。,例：用,C,4,或,C,4,以下有机物制备,答案,28,第二节 有机合成,(,一,),有机合成的任务和意义,有机合成的任务就是利用已有的原料，制备新的、更复杂、更有价值的有机化合物。,合成一个有机化合物常常可以有多种路线。例如，丙酮的制法有多种：,丙烯氧化：,29,异丙醇氧化：,异丙苯氧化,法：,丙炔水合：,30,乙醛与格氏试剂反应：,乙腈与格氏试剂反应：,3-,丁酮酸脱羧：,31,有机合成并非只有唯一的答案,。,可从,逆推法,导出许多不同的中间体，组成许多不同的合成程序，结果得到一个所谓的“合成树”：,对于复杂的合成，合成树将变得非常巨大，以致于有人采用计算机为工具从漫无边际的合成树中找出一条合理的合成路线，并逐渐发展成一专门的学科。但目前，实验化学家,通过逻辑分析加上直觉所设计的合成路线常常比计算机解得的更切实可行,。,但要运用逻辑和凭直觉，就必须通晓大多数有机反应并熟悉其反应机理。,32,(,二,),设计有机合成路线的基本原则,通常有机合成路线设计所考虑的一般原则主要有三点：,途径简捷；原料易得；总产率高。,例：由,C,4,或,C,4,以下有机物合成二丙基乙酸。,解：使用逆推法可导出下列几个中间产物：,33,其具体合成方法分别表示如下：,其中，方法,(I),较为合理，而其它方法反应步骤较长。,(I),(II),(III),34,(,三,),有机合成路线的设计,对目标化合物的分子结构设计主要包括三个方面：,碳架的建立；官能团的转化；立体化学的选择和控制。,其中,碳架的建立,是设计合成路线的,核心,。,(1),碳架的建立,碳架的建立实际上是新的碳,-,碳键如何形成的问题。,而碳架的建立也不能脱离官能团，因为碳碳键形成的反应一般也要发生在官能团上或受官能团影响而活化的部位上,(,例如双键或羰基的,位,),。,35,例,1,：由,C,3,或,C,3,以下有机物合成,2-,丁酮,解：由逆推法分析：,合成路线：,36,例,2,：从乙烯、丙烯合成正辛烷,37,(2),官能团的转化,碳架的建立与官能团的转化是密切联系在一起的。形成碳碳键时，必须通过官能团或官能团影响下的反应才能实现，而且构成碳架之后往往还要通过官能团的转化、引入、除去或替代，才能达到目标分子的结构。,例,1,：用简单的原料合成,38,39,例,2,：由简单化合物合成,解：,40,(3),官能团的保护,官能团保护最常用方法是先将不希望转化的官能团保护起来，待反应完成后再将其复原。,例,1,：由,CH,2,=CH-CHO,合成,解：此题需要保护醛基。,41,官能团保护的另一种方法是利用不同官能团对试剂选择性的不同，选取特殊的试剂，以达到预期的目的。,例：,42,(4),立体构型的控制,例：从乙烯、丙烯合成顺,-4-,辛烯、反,-4-,辛烯,43,(,四,),工业合成,实验室合成是工业合成的基础，但不等同于工业合成。,工业合成的特点是,规模大,，注重,降低成本,。除了考虑反应原理和单元操作之外，还必须考虑整个生产过程的要求，如,设备、操作、产物的综合利用、物料和能量的平衡以及是否适合于连续性生产,等，而且还要考虑,三废处理和环境保护,。,44,由乙酸乙酯、丙烯腈制备,5-,己酮酸：,45,由,C,4,或,C,4,以下有机物制备,46,作业：,P,383,2,、,4,47,