第十二章 二羰基化合物在有机合成上的应用.ppt

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1、第十二章第十二章 二羰基化合物在有机合成上的二羰基化合物在有机合成上的应用应用1掌握掌握ClaisenClaisen酯缩合反应，了解乙酰乙酸乙酯及丙酯缩合反应，了解乙酰乙酸乙酯及丙二酸二乙酯在合成反应上的意义。二酸二乙酯在合成反应上的意义。掌握酮型掌握酮型-烯醇型互变异构现象。烯醇型互变异构现象。2基本要求基本要求3氰乙酸酯氰乙酸酯氰乙酸酯氰乙酸酯-酮酸易于失羧，但酮酸易于失羧，但酮酸易于失羧，但酮酸易于失羧，但-酮酸酯是稳定的。酮酸酯是稳定的。酮酸酯是稳定的。酮酸酯是稳定的。乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯-酮酸酯酮酸酯酮酸酯酮酸酯丙二酸酯丙二酸酯丙二酸酯丙二酸酯-二酮二酮二

2、酮二酮 酮酸酯的基本结构酮酸酯的基本结构酮酸酯的基本结构酮酸酯的基本结构4一、克莱森缩合一、克莱森缩合 b-b-丁丁酮酮酸酸乙乙酯酯又又叫叫做做乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酯酯,工工业业上上简简称称 三三乙乙。可可由由乙乙酸酸乙乙酯酯在在醇醇钠钠作作用用下下经经Claisen缩合反应制得：缩合反应制得：C C2 2HH5 5ONaONa-C-C2 2HH5 5OHOHOOCH3-C-CH2-C-OC2H5+OOCH3-C-OC2H5H-CH2-C-OC2H5 它它它它是是是是由由由由具具具具有有有有a a a aH H的的的的酯酯酯酯在在在在碱碱碱碱的的的的作作作作用用用用下下下下与与与与另另另另一一

3、一一分分分分子子子子酯酯酯酯发生类似醇醛缩合的反应称发生类似醇醛缩合的反应称发生类似醇醛缩合的反应称发生类似醇醛缩合的反应称ClaisenClaisen酯缩合反应酯缩合反应酯缩合反应酯缩合反应。5反应机理：反应机理：CH3-C-CH2-C-OC2H5OOCH3-C-OC2H5OC2H5ONaC2H5OH:CH2-C-OC2H5OOCH3-C-OC2H5OCH3-C-OC2H5CH2-C-OC2H5O CH3CH2O-乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯6 不不不不具具具具有有有有a a a aH H的的的的酯酯酯酯可可可可以以以以与与与与具具具具有有有有a a a aH H的的的的

4、酯酯酯酯发发发发生生生生交叉交叉交叉交叉ClaisenClaisen酯缩合反应酯缩合反应酯缩合反应酯缩合反应：OH-C-OC2H5OHCH2-C-OC2H5+C2H5ONaOH-C-CH2-C-OC2H5O+CH3CH2OHCOOC2H5OHCH2-C-OC2H5C2H5ONaCOCH2COOC2H5+CH3CH2OH7二、酮式二、酮式烯醇式互变异构烯醇式互变异构(tautomerism)O HR-CCHR OR-CCHR+H+OHR-C=CHR酮式酮式酮式酮式烯醇负离子烯醇负离子烯醇负离子烯醇负离子碳负离子或氧负离子碳负离子或氧负离子碳负离子或氧负离子碳负离子或氧负离子烯醇式烯醇式烯醇式烯醇

5、式 醛醛醛醛、酮酮酮酮在在在在溶溶溶溶液液液液中中中中总总总总是是是是通通通通过过过过烯烯烯烯醇醇醇醇负负负负离离离离子子子子而而而而以以以以酮酮酮酮式式式式和和和和烯烯烯烯醇醇醇醇式式式式平平平平衡衡衡衡共共共共存存存存，并并并并互互互互相相相相转转转转化化化化。同同同同分分分分异异异异构构构构体体体体之之之之间间间间以以以以一一一一定定定定比比比比例例例例平平平平衡衡衡衡共共共共存存存存并并并并相相相相互互互互转转转转化化化化的的的的现现现现象象象象称称称称为为为为互互互互变变变变异异异异构构构构。酮酮酮酮式和烯醇式式和烯醇式式和烯醇式式和烯醇式互为互变异构体。互为互变异构体。互为互变异构

6、体。互为互变异构体。8几种纯液体化合物烯醇式平衡含量如下：化合物化合物化合物化合物(酮式酮式酮式酮式)烯醇式含量烯醇式含量烯醇式含量烯醇式含量(%)(%)烯醇式烯醇式烯醇式烯醇式CH3CCH3O10-410-2 7 76.5100=OCH3-C-CH2-C-CH3OOHC-CH2-CHOOCH3-C-CH2-C-OC2H5OOCH3-C C-OC2H5 CHHOOCH3-C=CH-C-CH3O-HOHC=CH-CHO-HO1.-H1.-H活性活性活性活性2.2.六员环结构六员环结构六员环结构六员环结构 的分子内氢键的分子内氢键的分子内氢键的分子内氢键3.3.共轭体系共轭体系共轭体系共轭体系CH

7、3-C=CH2OH9CH3-C-CH2-C-OC2H5OO乙酰乙酸乙酯的性质：1.具有甲基酮的典型反应 能与能与能与能与HCNHCN、NaHSONaHSO3 3、羰、羰、羰、羰基试剂等发生亲核加成；能发生碘仿反应。基试剂等发生亲核加成；能发生碘仿反应。基试剂等发生亲核加成；能发生碘仿反应。基试剂等发生亲核加成；能发生碘仿反应。2.2.具有酯的通性：具有酯的通性：具有酯的通性：具有酯的通性：用稀碱水解生成用稀碱水解生成用稀碱水解生成用稀碱水解生成3 3丁酮酸和乙醇。丁酮酸和乙醇。丁酮酸和乙醇。丁酮酸和乙醇。3.特性特性特性特性：使使使使BrBr2 2水褪色水褪色水褪色水褪色;与与与与FeClFe

8、Cl3 3显色显色显色显色;与与与与NaNa作用放出作用放出作用放出作用放出H H2 2。实验证明，三乙不是一种物质，而是酮实验证明，三乙不是一种物质，而是酮实验证明，三乙不是一种物质，而是酮实验证明，三乙不是一种物质，而是酮式与烯醇式式与烯醇式式与烯醇式式与烯醇式2 2种异构体的平衡混合物。种异构体的平衡混合物。种异构体的平衡混合物。种异构体的平衡混合物。10CH3-C-CH2-C-OC2H5OOCH3-C=CH-C-OC2H5O-HO酮式：酮式：93%烯醇式：烯醇式：7%室室室室温温温温下下下下彼彼彼彼此此此此转转转转变变变变的的的的速速速速度度度度很很很很快快快快，不不不不能能能能将将将

9、将二二二二者者者者分分分分离离离离；在在在在反反反反应应应应时时时时可可可可以以以以全全全全部部部部以以以以酮酮酮酮式式式式或或或或者者者者烯烯烯烯醇醇醇醇式式式式进进进进行行行行反反反反应应应应，表表表表现现现现为为为为一一一一个个个个单单单单纯纯纯纯化化化化合合合合物物物物。在在在在特特特特殊殊殊殊条条条条件件件件下可分离出两种异构体。下可分离出两种异构体。下可分离出两种异构体。下可分离出两种异构体。Br2CH3-CCH-C-OC2H5OHOBrBr-H HBrCH3-C-CH-C-OC2H5OOBr参与酮的反应参与酮的反应参与酮的反应参与酮的反应11Question 将下列化合物按烯醇式

10、结构稳定性将下列化合物按烯醇式结构稳定性将下列化合物按烯醇式结构稳定性将下列化合物按烯醇式结构稳定性由大到小排列由大到小排列由大到小排列由大到小排列.丙酮丙酮丙酮丙酮 2,4-2,4-戊二酮戊二酮戊二酮戊二酮 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯 苯甲酰丙酮苯甲酰丙酮苯甲酰丙酮苯甲酰丙酮 1,3-1,3-二苯基二苯基二苯基二苯基-1,3-1,3-丙二酮丙二酮丙二酮丙二酮 答答：能能能能形形形形成成成成稳稳稳稳定定定定烯烯烯烯醇醇醇醇式式式式异异异异构构构构体体体体的的的的化化化化合合合合物物物物，具具具具有有有有以下结构特点：以下结

11、构特点：以下结构特点：以下结构特点：分分子子中中的的亚亚甲甲基基受受两两个个相相邻邻极极性性基基团团的的影影响响，使使 H 酸性增加，易于质子化。酸性增加，易于质子化。形形成成烯烯醇醇式式异异构构体体的的分分子子中中，其其共共轭轭体体系系有有所所延伸延伸，体系内能降低，更趋于稳定。，体系内能降低，更趋于稳定。烯醇式形成烯醇式形成分子内氢键分子内氢键能增加其稳定性。能增加其稳定性。12C=CH-C-CH3O-HOCH3-C=CH-C-OC2H5O-HOCH3-C=CH-C-CH3O-HOC2H5O-C=CH-C-OC2H5O-HOCH3-C=CH2O-H(90.0%)(90.0%)(76.5%)

12、(76.5%)(7.0%)(7.0%)(710(710-4-4%)%)(1.510(1.510-4-4%)%)C=CH-CO-HO(96.0%)(96.0%)CH3-C-CH2-C-OC2H5C2H5O-CCH2C-OC2H5OOC-CH2-COOC-CH2-COO-CH3CH3 C-CH2-C-CH3OOOOOCH3CCH313三、三、三、三、酮酸酯的水解酮酸酯的水解酮酸酯的水解酮酸酯的水解乙酰乙酸乙酯的两类分解反应：乙酰乙酸乙酯的两类分解反应：乙酰乙酸乙酯的两类分解反应：乙酰乙酸乙酯的两类分解反应：酮式分解酮式分解酮式分解酮式分解和和和和酸式分解酸式分解酸式分解酸式分解酮式分解酮式分解酮式

13、分解酮式分解CH3CCH3+CO2OH+2 CH3CO2Na+C2H5OH酸式分解酸式分解酸式分解酸式分解CH3-C-CH2-C-OC2H5OO稀稀OH-H+浓浓OH-(40%NaOH)OCH3CCH2CO2Na+C2H5OH14活性亚甲基活性亚甲基烃化和酰化反应烃化和酰化反应吸电子基团吸电子基团12.5 二羰基化合物的反应二羰基化合物的反应15一、活性亚甲基的烷基化和酰基化一、活性亚甲基的烷基化和酰基化一、活性亚甲基的烷基化和酰基化一、活性亚甲基的烷基化和酰基化 1.1.1.1.乙酰乙酸乙酯合成法乙酰乙酸乙酯合成法乙酰乙酸乙酯合成法乙酰乙酸乙酯合成法乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法乙酰乙酸乙酯和

14、丙二酸酯合成法(Methods of Acetoacetic Ester Synthesis16过程：过程：上述是乙酰乙酸乙酯在合成上的第一个用途：上述是乙酰乙酸乙酯在合成上的第一个用途：上述是乙酰乙酸乙酯在合成上的第一个用途：上述是乙酰乙酸乙酯在合成上的第一个用途：制备甲基酮。制备甲基酮。制备甲基酮。制备甲基酮。17n n 应用应用应用应用 1 1：制备取代丙酮（甲基酮）类化合物：制备取代丙酮（甲基酮）类化合物：制备取代丙酮（甲基酮）类化合物：制备取代丙酮（甲基酮）类化合物二取代丙酮二取代丙酮二取代丙酮二取代丙酮18n n 酮式水解和酸式水解酮式水解和酸式水解酮式水解和酸式水解酮式水解和酸式

15、水解合成上可用于制备取代乙酸合成上可用于制备取代乙酸合成上可用于制备取代乙酸合成上可用于制备取代乙酸酮式水解酮式水解酮式水解酮式水解酸式水解酸式水解酸式水解酸式水解取代乙酸取代乙酸取代乙酸取代乙酸取代丙酮取代丙酮取代丙酮取代丙酮19n n 应用应用应用应用2 2：通过酰基化制备：通过酰基化制备：通过酰基化制备：通过酰基化制备 b-b-b-b-二酮类化合物二酮类化合物二酮类化合物二酮类化合物b-b-b-b-二酮类化合物二酮类化合物二酮类化合物二酮类化合物20n n 应用应用应用应用3 3：通过：通过：通过：通过 卤代酮制备卤代酮制备卤代酮制备卤代酮制备 -二酮类化合物二酮类化合物二酮类化合物二酮

16、类化合物21总之：乙酰乙酸乙酯合成法可向合成的目标产物中提供总之：乙酰乙酸乙酯合成法可向合成的目标产物中提供总之：乙酰乙酸乙酯合成法可向合成的目标产物中提供总之：乙酰乙酸乙酯合成法可向合成的目标产物中提供注意：要上两个基团，必须分步进行，先上活性小的后上活性大的，注意：要上两个基团，必须分步进行，先上活性小的后上活性大的，注意：要上两个基团，必须分步进行，先上活性小的后上活性大的，注意：要上两个基团，必须分步进行，先上活性小的后上活性大的，先上位阻大的，后上位阻小的。先上位阻大的，后上位阻小的。先上位阻大的，后上位阻小的。先上位阻大的，后上位阻小的。n n 应用应用应用应用4 4：通过：通过：

17、通过：通过 卤代酯卤代酯卤代酯卤代酯 制备制备制备制备 -酮酸酮酸酮酸酮酸22Question 5*由乙酸乙酯合成下列化合物：1.CH3-CO-CH2-CH2-CH2-CH32.-CH2-CH2-COOH3.CH3-CO-CH-CH2-CH2-CH3 C=O23解：解：1）242.丙二酸酯合成法丙二酸酯合成法1).1).合成一元羧酸合成一元羧酸合成一元羧酸合成一元羧酸1.制法制法制法制法:252).2).合成二元羧酸合成二元羧酸合成二元羧酸合成二元羧酸26除乙酰乙酸乙酯，丙二酸二乙酯外还有下列一些含活性除乙酰乙酸乙酯，丙二酸二乙酯外还有下列一些含活性亚甲基的试剂：亚甲基的试剂：总之：丙二酸酯合

18、成法可向合成的目标产物中提供：总之：丙二酸酯合成法可向合成的目标产物中提供：273.乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯还可发生下列反应乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯还可发生下列反应1).与醛酮加成与醛酮加成(含有活泼氢的化合物，缩合含有活泼氢的化合物，缩合)诺文葛尔反应（诺文葛尔反应（Knoevengel 反应）反应）2).发生迈克尔（发生迈克尔（Michael）反应（与不饱和的醛酮）反应（与不饱和的醛酮1,4加成）加成）+28例：例：+例：例：p382p3823853851 1。2 2。（。（。（。（1616，1010）3 3。（。（。（。（1414）4 4。（。（。（。（1.21.2）6 6。29l l习题习题习题习题