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1、第十六章第十六章 羧酸衍生物涉及碳负羧酸衍生物涉及碳负 离子的反应及在合成中的应用离子的反应及在合成中的应用 第一节 氢的酸性和互变异构 第二节 酯缩合反应及在合成中的应用 第三节 碳负离子的亲核取代反应及在 合成中的应用 第四节 碳负离子的亲核加成反应及在 合成中的应用 本章提纲 第一节 氢的酸性和互变异构 一、一些化合物氢的酸性 共振结构中以氧负离子为主，但有机反应中往往 以碳负离子参与反应。 乙酰乙酸乙酯离解后，负电荷存在三种共振形式， 负电荷充分分散于碳、酮的羰基和酯的羰基氧上，比丙 酮或乙酸乙酯稳定得多，相应的氢酸性也强。 结构与酸性的关系: PKa PKa 5 9 11 11 13
2、 25 16 19 2021 24.5 9 二、互变异构(tautomerism) 酮式烯醇负离子 碳负离子或氧负离子 烯醇式 醛、酮在溶液中总是通过烯醇负离子而以酮式和烯醇 式平衡共存，并互相转化。同分异构体之间以一定比例平 衡共存并相互转化的现象称为互变异构。酮式和烯醇式互 为互变异构体。 CH3-C C-OC2H5 CH H OO CH3-C = CH-C-CH3 O-H O HC = CH-CH O-H O 1.-H活性 2.六员环结构 的分子内氢键 3.共轭体系 CH3 -C=CH2 OH 几种纯液体化合物烯醇式平衡含量如下： 化合物(酮式) 烯醇式含量(%) 烯醇式 10-4 10
3、-2 7 76.5 100 将下列化合物按烯醇式结构稳定性由大到小排列. 丙酮 2,4-戊二酮 乙酰乙酸乙酯 丙二酸二乙酯 苯甲酰丙酮 1,3-二苯基-1,3-丙二酮 能形成稳定烯醇式异构体的化合物，具有以下结构特点： 分子中的亚甲基受两个相邻极性基团的影响，使H酸性增加 ，易于质子化。 形成烯醇式异构体的分子中，其共轭体系有所延伸，体系内 能降低，更趋于稳定。 烯醇式形成分子内氢键能增加其稳定性。 C=CH-C-CH3 O-H O CH3-C=CH-C-OC2H5 O-H O CH3-C=CH-C-CH3 O-H O C2H5O-C = CH-C-OC2H5 O-H O CH3-C=CH2
4、O-H C = CH-C O-H O (90.0%) (76.5%) (7.0%) (710-4%) (1.510-4%) (96.0%) -丁酮酸乙酯又叫做乙酰乙酸乙酯,工业上简称“三乙”。可 由乙酸乙酯在醇钠作用下经Claisen缩合反应制得： C2H5ONa -C2H5OH OO CH3-C-CH2-C-OC2H5+ OO CH3-C-OC2H5H-CH2-C-OC2H5 乙酰乙酸乙酯的性质： 1. 具有甲基酮的典型反应：能与HCN、NaHSO3、羰基试剂 等发生亲核加成；能发生碘仿反应。 2.具有酯的通性：用稀碱水解生成3-丁酮酸和乙醇。 3.特性：使Br2水褪色;与FeCl3显色;与
5、Na作用放出H2。 实验证明，三乙不是一种物质，而是酮式与烯醇式两种异构 体的平衡混合物。 水杨酸 乙酰乙酸乙酯 丙酮酸 丙酰乙酸乙酯 用化学方法鉴别： 互变异构 写出下列变化： 两分子酯在碱作用下失去一分子醇形成-羰基酯。 一、 酯缩合 (Claisen酯缩合)反应 第二节 酯缩合反应及在合成中的应用 机理： 只有一个-H的酯缩合需要在更强的碱作用下 分子内酯缩合（ Dieckmann缩合） 建立五、六元脂环系 环化方向 含两种不同-H时, 酸性较大的-H优先被碱夺去。 二、交叉酯缩合 两种不同的酯，其中一个不含-H。 酮酯缩合：酮的-H比酯的-H活泼。 三、酯缩合反应在合成中的应用 合成1
6、，3-二官能团化合物 分析 （1） （2） 酮酸酯 酯缩合 1，3二酯 碳酸酯与酯缩合 1，3二酮 酮酯缩合 P534问题16-1，2 第三节 丙二酸二乙酯、“三乙”和其他酸性氢 化合物的碳负离子的亲核取代反应及在合成 中的应用 一、丙二酸二乙酯的烃基化及在合成中的应用 1）形成碳负离子，2）亲核取代，3）碱性水解，4） 酸化加热 生成各种羧酸的过程： 丙二酸酯在合成羧酸中的应用 合成取代羧酸 制备环烷酸 合成二元羧酸 可以形成双钠盐 制备1，4-二官能团化合物 利用丙二酸二乙酯可以制备含有 结构的化合物 例：由丙二酸二乙酯合成： I2在 上例中的作用（P536问题16-3） 例 用简单的有机
7、原料合成 2 CH2(CO2Et)2 2 EtO- BrCH2CH2CH2Br CH(CO2Et)2 CH(CO2Et)2 2 EtO- H+ I2 OH- 二、乙酰乙酸乙酯的烃基化及应用 乙酰乙酸乙酯的-烷基化、-酰基化 利用乙酰乙酸乙酯可以制备含有 结构的化合物 酮式分解和酸式分解 机理： 在合成上的应用 合成路线 P538 三、 酯缩合产物和其他双重氢化合物的烃基化及在合成中的 应用 酮酸酯 1，3二酮 其他酸性氢的化合物在碱作用下发生类似的反应 P541问题16-9，致活基团的引入和除去 P549习题11 四、羧酸、酯、腈碳负离子的生成、反应和应用 1. 羧酸碳负离子的生成和烷基化 二
8、锂盐 二锂盐中的 碳负离子比 氧负离子亲 核性强 2. 酯和腈a-碳负离子生成及反应 3. 酸和酯的间接烃基化（P541） 2-氨基-2-甲基-1-丙醇2-烷基-4，4-二甲基恶唑啉 若采用手性的恶唑啉衍生物，可得到手性的羧酸或酯 在弱碱的催化作用下，醛、酮与含有活泼亚甲基的化 合物发生的失水缩合反应为克脑文格(Knoevenagel, E.)反应。 一、克脑文盖儿（Knoevenagel）反应 第四节 丙二酸二乙酯、“三乙”和其他酸性氢化合 物的碳负离子的亲核加成反应及在合成中的应用 反应机理： 实例： 制备各种类型的,-不饱和化合物。 二、麦克尔（Michael）加成反应 一个能提供亲核碳
9、负离子的化合物(给体) 与一个能提供 亲电共轭体系(受体)的化合物，在碱性催化剂作用下，发生 亲核1,4-共轭加成反应，此类反应称为麦克尔加成(Michael, A.)反应。 常用碱性催化剂： 反应机理: 麦克尔加成反应使是增长碳链的重要反应，在合成1，5二 官能团化合物上有重要应用。 例： 选用合适的原料合成 Robinson 增环反应 ? 如何完成下列的转变？ 如何完成下列的转变？ 邢其毅基础有机化学习题解答与解题示例P288(ii) 三、 Reformatsky,S.(瑞福马斯基)反应 -羟基酸酯 醛或酮、-卤代酸酯、锌，在惰性溶剂中反应。 讨论： 四、达尔森（Darzen）反应 ,-环
10、氧酸酯 * CH2 生成醛 CHR 生成酮 醛、酮与-卤代酸酯在强碱(RONa, NaNH2, (CH3)3COK) 存在下反应生成,-环氧酸酯的反应称为达尔森(Darzen, G.)反 应. 可用于合成醛、酮 反应机理 -CO2 产生碳负离子 H+ 例如由环己酮转化成其它化合物: 应用：合成环氧酸酯及比原料醛、酮多一个碳的醛、酮。 由2-丁酮合成: 实例：由苯甲醛转化成其它化合物 芳香醛与酸酐在碱性催化剂（羧酸钠）作用下发生类似 羟醛缩合的反应，生成-芳基-,-不饱和酸的反应为普尔金 (Perkin, W.)反应。 五、 普尔金（Perkin）反应 反应机理： 制备肉桂酸、呋喃丙烯酸、香豆素
11、.实例： 1） 曼尼希碱热消除法 P563 制备,-不饱和醛酮的方法 ,-不饱和醛酮是麦克尔加成反应的重要原料，下面归纳 了制备,-不饱和醛酮的几种方法。 2）羟醛缩合法：合成,-不饱和醛酮最重要的方法 3）由-卤代酮制备 4）由- 卤代烯制备 5) 通过魏悌息反应来制备 合成举例 用合适的原料出发合成： （1）以环戊醇为主要原料 或者通过烯胺合成： （3）以不超过3个碳的有机物为原料 （2）以环己烯为原料 选用合适的原料合成1，3-环己二酮。 分析： 不够 合成路线（1） 合成路线（2） 由丙二酸二乙酯和丙酮合成： 分析： 合成： 由乙酰乙酸乙酯和不超过3个碳的化合物合成: 由不超过3个碳的化合物合成: 由乙酰乙酸乙酯和不超过3个碳的化合物合成: 由苯、三乙和不超过4个碳的化合物合成: 课外练习： 1。酮能（醛不能，为什么？）和酯进行交叉Claisen 缩合，例如： 问：（1）写出该反应的机理。 （2）丙酸乙酯和丙酮反应的主要产物？ （3）苯甲酸乙酯和苯乙酮反应的产物？ （4）草酸乙酯和环己酮反应的产物？ 2。炔酯 可被转化成乙酰乙酸乙酯，（1） 如何转化？（2）写出一个从乙炔和任何必要的试剂合成此 化合物的方法。 3。由指定原料出发，选择不大于四个碳原子的有机试剂 和无机试剂合成： 作业：P547 5 7（1）（2）（6） 12 （1）（2） 15