《第十六章羧酸衍物涉及碳负离子的反应及在合成中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十六章羧酸衍物涉及碳负离子的反应及在合成中的应用（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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第一节 氢的酸性和互变异构氢的酸性和互变异构第二节第二节 酯缩合反应及在合成中的应用酯缩合反应及在合成中的应用第三节第三节 碳负离子的亲核取代反应及在碳负离子的亲核取代反应及在合成中的应用合成中的应用第四节第四节 碳负离子的亲核加成反应及在碳负离子的亲核加成反应及在合成中的应用合成中的应用本章提纲本章提纲第一节第一节 氢的酸性和互变异构氢的酸性和互变异构一、一些化合物一、一些化合物氢的酸性氢的酸性 共振结构中以氧负离子为主，但有机反应中往往共振结构中以氧负离子为主，但有机反应中往往以
2、碳负离子参与反应。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，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，相应的酮或乙酸乙酯稳定得多，相应的氢酸性也强。氢酸性也强。结构与酸性的关系结构与酸性的关系:PKaPKa59111113251619202124.59二、互变异构二、互变异构(tautomerism)酮式酮式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烯醇式烯醇式 醛醛、酮酮在在溶溶液液中中总总是是通通过过烯烯醇醇负负离离子子而而以以酮酮式
3、式和和烯烯醇醇式式平平衡衡共共存存，并并互互相相转转化化。同同分分异异构构体体之之间间以以一一定定比比例例平平衡衡共共存存并并相相互互转转化化的的现现象象称称为为互互变变异异构构。酮酮式式和和烯烯醇醇式式互互为互变异构体为互变异构体。CH3-C C-OC2H5 CHHOOCH3-C = CH-C-CH3O-HOHC = CH-CHO-HO1.-H1.-H活性活性2.2.六员环结构六员环结构 的分子内氢键的分子内氢键3.3.共轭体系共轭体系CH3 -C=CH2OH几种纯液体化合物烯醇式平衡含量如下：几种纯液体化合物烯醇式平衡含量如下：化合物化合物( (酮式酮式) ) 烯醇式含量烯醇式含量(%)(
4、%) 烯醇式烯醇式1010-4-41010-2-2 7 776.576.5100100将下列化合物按烯醇式结构稳定性由大到小排列将下列化合物按烯醇式结构稳定性由大到小排列. . 丙酮丙酮 2,4-戊二酮戊二酮 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯 苯甲酰丙酮苯甲酰丙酮 1,3-二苯基二苯基-1,3-丙二酮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：能形成稳定烯醇式异构体的化合物，具有以下结构特点： 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酸酸性性增增加加，易于质子化。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
5、中中，其其共共轭轭体体系系有有所所延延伸伸，体体系系内内能降低，更趋于稳定。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。烯醇式形成分子内氢键能增加其稳定性。C=CH-C-CH3O-HOCH3-C=CH-C-OC2H5O-HOCH3-C=CH-C-CH3O-HOC2H5O-C = CH-C-OC2H5O-HOCH3-C=CH2O-HC = CH-CO-HO(90.0%)(76.5%)(7.0%)(710-4%)(1.510-4%)(96.0%) -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”。可由乙酸乙酯在醇钠作用下经可由乙酸乙酯在醇钠
6、作用下经Claisen缩合反应制得：缩合反应制得：C2H5ONa-C2H5OHOOCH3-C-CH2-C-OC2H5+OOCH3-C-OC2H5H-CH2-C-OC2H5乙酰乙酸乙酯的性质：乙酰乙酸乙酯的性质：1. 具有甲基酮的典型反应：能与具有甲基酮的典型反应：能与HCN、NaHSO3、羰基试剂、羰基试剂等发生亲核加成；能发生碘仿反应。等发生亲核加成；能发生碘仿反应。2.2.具有酯的通性：用稀碱水解生成具有酯的通性：用稀碱水解生成3-3-丁酮酸和乙醇。丁酮酸和乙醇。3.3.特性：特性：使使Br2水褪色水褪色;与与FeCl3显色显色;与与Na作用放出作用放出H2。 实验证明，三乙不是一种物质，
7、而是酮式与烯醇式两种异构实验证明，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。体的平衡混合物。水杨酸水杨酸 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 丙酮酸丙酮酸 丙酰乙酸乙酯丙酰乙酸乙酯 用化学方法鉴别：用化学方法鉴别：互变异构互变异构写出下列变化：写出下列变化： 两分子酯在碱作用下失去一分子醇形成两分子酯在碱作用下失去一分子醇形成 -羰基酯。羰基酯。一、一、 酯缩合酯缩合 (Claisen酯缩合酯缩合)反应反应第二节第二节 酯缩合反应及在合成中的应用酯缩合反应及在合成中的应用机理：机理：只有一个只有一个- -H的酯缩合需要在更强的碱作用下的酯缩合需要在更强的碱作用下分子内酯缩合（分子内酯缩合
8、（ Dieckmann缩合）缩合） 建立五、六元脂环系建立五、六元脂环系 环化方向环化方向 含两种不同含两种不同 -H时时, 酸性较大的酸性较大的 -H优先被碱夺去。优先被碱夺去。二、交叉酯缩合二、交叉酯缩合 两种不同的酯，其中一个不含两种不同的酯，其中一个不含 -H。酮酯缩合：酮的酮酯缩合：酮的 -H比酯的比酯的 -H活泼。活泼。三、酯缩合反应在合成中的应用三、酯缩合反应在合成中的应用合成合成1，3-二官能团化合物二官能团化合物分析分析 （1） （2）酮酸酯酮酸酯 酯缩合酯缩合1，3二酯二酯 碳酸酯与酯缩合碳酸酯与酯缩合1，3二酮二酮 酮酯缩合酮酯缩合 P534问题问题16-1，2第三节第三
9、节 丙二酸二乙酯、丙二酸二乙酯、“三乙三乙”和其他酸性和其他酸性氢化合物的氢化合物的碳负离子的亲核取代反应及在合碳负离子的亲核取代反应及在合成中的应用成中的应用一、丙二酸二乙酯的烃基化及在合成中的应用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，）形成碳负离子，2）亲核取代，）亲核取代，3）碱性水解，）碱性水解，4）酸化加热酸化加热生成各种羧酸的过程：生成各种羧酸的过程：丙二酸酯在合成羧酸中的应用丙二酸酯在合成羧酸中的应用合成取代羧酸合成取代羧酸制备环烷酸制备环烷酸合成二元羧酸合成二元羧酸可以形成双钠盐可以形成双钠盐制备制备1，4-二官能团化合物二官能团化合物利用丙二酸二乙酯可以制备含
10、有利用丙二酸二乙酯可以制备含有 结构的化合物结构的化合物例：由丙二酸二乙酯合成：例：由丙二酸二乙酯合成：I2在在 上例上例中的作用中的作用（P536问题问题16-3）例例 用简单的有机原料合成用简单的有机原料合成2 CH2(CO2Et)22 EtO-BrCH2CH2CH2BrCH(CO2Et)2CH(CO2Et)22 EtO-H+I2OH-二、乙酰乙酸乙酯的烃基化及应用二、乙酰乙酸乙酯的烃基化及应用乙酰乙酸乙酯的乙酰乙酸乙酯的-烷基化烷基化、-酰基化酰基化利用乙酰乙酸乙酯可以制备含有利用乙酰乙酸乙酯可以制备含有 结构的化合物结构的化合物酮式分解和酸式分解酮式分解和酸式分解机理：机理：在合成上的
11、应用在合成上的应用合成路线合成路线P538三、三、 酯缩合产物和其他双重酯缩合产物和其他双重氢化合物的烃基化及在合成中的氢化合物的烃基化及在合成中的应用应用酮酸酯酮酸酯1，3二酮二酮其他酸性氢的化合物在碱作用下发生类似的反应其他酸性氢的化合物在碱作用下发生类似的反应P541问题问题16-9，致活基团的引入和除去致活基团的引入和除去P549习题习题11四、羧酸、酯、腈四、羧酸、酯、腈碳负离子的生成、反应和应用碳负离子的生成、反应和应用1. 羧酸羧酸碳负离子的生成和烷基化碳负离子的生成和烷基化二锂盐二锂盐二锂盐中的二锂盐中的碳负离子比碳负离子比氧负离子亲氧负离子亲核性强核性强2. 酯和腈酯和腈a-
12、碳负离子生成及反应碳负离子生成及反应3. 酸和酯的间接烃基化（酸和酯的间接烃基化（P541）2-氨基氨基-2-甲基甲基-1-丙醇丙醇2-烷基烷基-4，4-二甲基恶唑啉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合物发生的失水缩合反应为克克脑文格脑文格(Knoevenagel, E.)反应反应。一、克脑文盖儿（一、克脑文盖儿（Knoevenagel）反应）反应第四节第四节 丙二酸二乙酯、丙二酸二乙酯、“三乙三乙”和其他酸
13、性氢化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：反应机理：实例：实例：制备各种类型的制备各种类型的,-不饱和化合物。不饱和化合物。二、麦克尔（二、麦克尔（Michael）加成反应）加成反应 一个能提供亲核碳负离子的化合物一个能提供亲核碳负离子的化合物(给体给体) 与一个能提供与一个能提供亲电共轭体系亲电共轭体系(受体受体)的化合物，在碱性催化剂作用下，发生的化合物，在碱性催化剂作用下，发生亲核亲核1,4-共轭加成共轭加成反应，此类反应称为反应，此类反应称为麦克尔加成麦克尔加成(Michael, A.)反应。反应。常用碱性催化
14、剂：常用碱性催化剂：反应机理反应机理:麦克尔加成反应使是增长碳链的重要反应，在合成麦克尔加成反应使是增长碳链的重要反应，在合成1，5二二官能团化合物上有重要应用。官能团化合物上有重要应用。例：例： 选用合适的原料合成选用合适的原料合成Robinson增环反应增环反应?如何完成下列的转变？如何完成下列的转变？ 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、三、 Reformatsky,S.(瑞福马斯基瑞福马斯基)反应反应 -羟基酸酯羟基酸酯 醛或酮、醛或酮、 -卤代酸酯、锌，在惰性溶剂中反应。卤代酸酯、锌，在惰性溶剂中反应。讨论：讨论：四、达尔森
15、（四、达尔森（Darzen）反应）反应,-环氧酸酯环氧酸酯* CH2 生成醛生成醛 CHR 生成酮生成酮 醛、酮与醛、酮与-卤代酸酯在强碱卤代酸酯在强碱(RONa, NaNH2, (CH3)3COK)存在下反应生成存在下反应生成,-环氧酸酯的反应称为环氧酸酯的反应称为达尔森达尔森(Darzen, G.)反反应应.可用于合成醛、酮可用于合成醛、酮反应机理反应机理-CO2产生碳负离子产生碳负离子H+例如由环己酮转化成其它化合物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。应用：合成环氧酸酯及比原料醛、酮多一个碳的醛、酮。由由2-丁酮合成丁酮合成:实例：由苯甲醛转化
16、成其它化合物实例：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，生成羟醛缩合的反应，生成-芳基芳基-,-不饱和酸的反应为不饱和酸的反应为普尔金普尔金(Perkin, W.)反应。反应。五、五、 普尔金（普尔金（Perkin）反应）反应反应机理：反应机理：制备肉桂酸、呋喃丙烯酸、香豆素制备肉桂酸、呋喃丙烯酸、香豆素.实例：实例：1） 曼尼希碱热消除法曼尼希碱热消除法 P563制备制备,-不饱和醛酮的方法不饱和醛酮的方法 ,-不饱和醛酮是麦克尔加成反应的重要原料，下面归纳不饱和醛酮是麦克尔加成反应的重要原料
17、，下面归纳了制备了制备,-不饱和醛酮的几种方法。不饱和醛酮的几种方法。2）羟醛缩合法：合成）羟醛缩合法：合成,-不饱和醛酮最重要的方法不饱和醛酮最重要的方法3）由）由-卤代酮制备卤代酮制备4）由）由- 卤代烯制备卤代烯制备5) 通过魏悌息反应来制备通过魏悌息反应来制备 合成举例合成举例用合适的原料出发合成：用合适的原料出发合成：（1）以环戊醇为主要原料）以环戊醇为主要原料或者通过烯胺合成：或者通过烯胺合成：（3）以不超过）以不超过3个碳的有机物为原料个碳的有机物为原料（2）以环己烯为原料）以环己烯为原料选用合适的原料合成选用合适的原料合成1，3-环己二酮。环己二酮。分析：分析：不够合成路线（合
18、成路线（1）合成路线（合成路线（2）由丙二酸二乙酯和丙酮合成：由丙二酸二乙酯和丙酮合成：分析：分析：合成：合成： 由乙酰乙酸乙酯和不超过由乙酰乙酸乙酯和不超过3个碳的化合物合成个碳的化合物合成: 由不超过由不超过3个碳的化合物合成个碳的化合物合成: 由乙酰乙酸乙酯和不超过由乙酰乙酸乙酯和不超过3个碳的化合物合成个碳的化合物合成: 由苯、三乙和不超过由苯、三乙和不超过4个碳的化合物合成个碳的化合物合成:课外练习：课外练习：1。酮能（醛不能，为什么？）和酯进行交叉。酮能（醛不能，为什么？）和酯进行交叉Claisen缩合，例如：缩合，例如：问：（问：（1）写出该反应的机理。）写出该反应的机理。 （2
19、）丙酸乙酯和丙酮反应的主要产物？）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？）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？）草酸乙酯和环己酮反应的产物？2。炔酯。炔酯 可被转化成乙酰乙酸乙酯，（可被转化成乙酰乙酸乙酯，（1）如何转化？（如何转化？（2）写出一个从乙炔和任何必要的试剂合成此）写出一个从乙炔和任何必要的试剂合成此化合物的方法。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。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：和无机试剂合成： 作业：作业：P54757（1）（）（2）（）（6）12 （1）（）（2）15
