第16章羧酸衍生物涉及碳負(fù)離子的反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用

1、第16章羧酸衍生物涉及碳負(fù)離子的反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用第一節(jié) 氫的酸性和互變異構(gòu)第二節(jié) 酯縮合反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用第三節(jié) 碳負(fù)離子的親核取代反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用第四節(jié) 碳負(fù)離子的親核加成反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用本章提綱第一節(jié) 氫的酸性和互變異構(gòu)一、一些化合物氫的酸性 共振結(jié)構(gòu)中以氧負(fù)離子為主，但有機(jī)反應(yīng)中往往以碳負(fù)離子參與反應(yīng)。 乙酰乙酸乙酯離解后，負(fù)電荷存在三種共振形式，負(fù)電荷充分分散于碳、酮的羰基和酯的羰基氧上，比丙酮或乙酸乙酯穩(wěn)定得多，相應(yīng)的氫酸性也強(qiáng)。結(jié)構(gòu)與酸性的關(guān)系:PKaPKa59111113251619202124.59二、互變異構(gòu)(tautomerism)酮式烯醇負(fù)離子碳負(fù)離子或氧負(fù)

2、離子烯醇式 醛、酮在溶液中總是通過(guò)烯醇負(fù)離子而以酮式和烯醇式平衡共存，并互相轉(zhuǎn)化。同分異構(gòu)體之間以一定比例平衡共存并相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象稱為互變異構(gòu)。酮式和烯醇式互為互變異構(gòu)體。CH3-C C-OC2H5 CHHOOCH3-C = CH-C-CH3O-HOHC = CH-CHO-HO1.-H活性2.六員環(huán)結(jié)構(gòu) 的分子內(nèi)氫鍵3.共軛體系CH3 -C=CH2OH幾種純液體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10-410-2 776.5100將下列化合物按烯醇式結(jié)構(gòu)穩(wěn)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

3、酮能形成穩(wěn)定烯醇式異構(gòu)體的化合物，具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 分子中的亞甲基受兩個(gè)相鄰極性基團(tuán)的影響，使H酸性增加，易于質(zhì)子化。 形成烯醇式異構(gòu)體的分子中，其共軛體系有所延伸，體系內(nèi)能降低，更趨于穩(wěn)定。 烯醇式形成分子內(nèi)氫鍵能增加其穩(wěn)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%) b-丁酮酸乙酯又叫做乙酰乙酸乙酯,工業(yè)上簡(jiǎn)稱“三乙”。可由乙酸乙酯在醇鈉作用

4、下經(jīng)Claisen縮合反應(yīng)制得：C2H5ONa-C2H5OHOOCH3-C-CH2-C-OC2H5+OOCH3-C-OC2H5H-CH2-C-OC2H5乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)：1. 具有甲基酮的典型反應(yīng)：能與HCN、NaHSO3、羰基試劑等發(fā)生親核加成；能發(fā)生碘仿反應(yīng)。2.具有酯的通性：用稀堿水解生成3-丁酮酸和乙醇。3.特性：使Br2水褪色;與FeCl3顯色;與Na作用放出H2。 實(shí)驗(yàn)證明，三乙不是一種物質(zhì)，而是酮式與烯醇式兩種異構(gòu)體的平衡混合物。水楊酸 乙酰乙酸乙酯 丙酮酸 丙酰乙酸乙酯 用化學(xué)方法鑒別：互變異構(gòu)寫(xiě)出下列變化： 兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-羰基酯。一、 酯縮合 (Cla

5、isen酯縮合)反應(yīng)第二節(jié) 酯縮合反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用機(jī)理：只有一個(gè)-H的酯縮合需要在更強(qiáng)的堿作用下分子內(nèi)酯縮合（ Dieckmann縮合） 建立五、六元脂環(huán)系 環(huán)化方向 含兩種不同-H時(shí), 酸性較大的-H優(yōu)先被堿奪去。二、交叉酯縮合 兩種不同的酯，其中一個(gè)不含-H。酮酯縮合：酮的-H比酯的-H活潑。三、酯縮合反應(yīng)在合成中的應(yīng)用合成1，3-二官能團(tuán)化合物分析 （1） （2）酮酸酯 酯縮合1，3二酯 碳酸酯與酯縮合1，3二酮 酮酯縮合 P534問(wèn)題16-1，2第三節(jié) 丙二酸二乙酯、“三乙”和其他酸性氫化合物的碳負(fù)離子的親核取代反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用一、丙二酸二乙酯的烴基化及在合成中的應(yīng)用1）形成碳

6、負(fù)離子，2）親核取代，3）堿性水解，4）酸化加熱生成各種羧酸的過(guò)程：丙二酸酯在合成羧酸中的應(yīng)用合成取代羧酸制備環(huán)烷酸合成二元羧酸可以形成雙鈉鹽制備1，4-二官能團(tuán)化合物利用丙二酸二乙酯可以制備含有 結(jié)構(gòu)的化合物例：由丙二酸二乙酯合成：I2在 上例中的作用（P536問(wèn)題16-3）例 用簡(jiǎn)單的有機(jī)原料合成2 CH2(CO2Et)22 EtO-BrCH2CH2CH2BrCH(CO2Et)2CH(CO2Et)22 EtO-H+I2OH-二、乙酰乙酸乙酯的烴基化及應(yīng)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備含有 結(jié)構(gòu)的化合物酮式分解和酸式分解機(jī)理：在合成上的應(yīng)用合成路線P538三、 酯縮

7、合產(chǎn)物和其他雙重氫化合物的烴基化及在合成中的應(yīng)用酮酸酯1，3二酮其他酸性氫的化合物在堿作用下發(fā)生類似的反應(yīng)P541問(wèn)題16-9，致活基團(tuán)的引入和除去P549習(xí)題11四、羧酸、酯、腈碳負(fù)離子的生成、反應(yīng)和應(yīng)用1. 羧酸碳負(fù)離子的生成和烷基化二鋰鹽二鋰鹽中的碳負(fù)離子比氧負(fù)離子親核性強(qiáng)2. 酯和腈a-碳負(fù)離子生成及反應(yīng)3. 酸和酯的間接烴基化（P541）2-氨基-2-甲基-1-丙醇2-烷基-4，4-二甲基惡唑啉若采用手性的惡唑啉衍生物，可得到手性的羧酸或酯 在弱堿的催化作用下，醛、酮與含有活潑亞甲基的化合物發(fā)生的失水縮合反應(yīng)為克腦文格(Knoevenagel, E.)反應(yīng)。一、克腦文蓋兒（Knoev

8、enagel）反應(yīng)第四節(jié) 丙二酸二乙酯、“三乙”和其他酸性氫化合物的碳負(fù)離子的親核加成反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用反應(yīng)機(jī)理：實(shí)例：制備各種類型的,-不飽和化合物。二、麥克爾（Michael）加成反應(yīng) 一個(gè)能提供親核碳負(fù)離子的化合物(給體) 與一個(gè)能提供親電共軛體系(受體)的化合物，在堿性催化劑作用下，發(fā)生親核1,4-共軛加成反應(yīng)，此類反應(yīng)稱為麥克爾加成(Michael, A.)反應(yīng)。常用堿性催化劑：反應(yīng)機(jī)理:麥克爾加成反應(yīng)使是增長(zhǎng)碳鏈的重要反應(yīng)，在合成1，5二官能團(tuán)化合物上有重要應(yīng)用。例： 選用合適的原料合成Robinson增環(huán)反應(yīng)?如何完成下列的轉(zhuǎn)變？ 如何完成下列的轉(zhuǎn)變？邢其毅基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)習(xí)題解答

9、與解題示例P288(ii)三、 Reformatsky,S.(瑞福馬斯基)反應(yīng) -羥基酸酯 醛或酮、-鹵代酸酯、鋅，在惰性溶劑中反應(yīng)。討論：四、達(dá)爾森（Darzen）反應(yīng),-環(huán)氧酸酯* CH2 生成醛 CHR 生成酮 醛、酮與-鹵代酸酯在強(qiáng)堿(RONa, NaNH2, (CH3)3COK)存在下反應(yīng)生成,-環(huán)氧酸酯的反應(yīng)稱為達(dá)爾森(Darzen, G.)反應(yīng).可用于合成醛、酮反應(yīng)機(jī)理-CO2產(chǎn)生碳負(fù)離子H+例如由環(huán)己酮轉(zhuǎn)化成其它化合物:應(yīng)用：合成環(huán)氧酸酯及比原料醛、酮多一個(gè)碳的醛、酮。由2-丁酮合成:實(shí)例：由苯甲醛轉(zhuǎn)化成其它化合物 芳香醛與酸酐在堿性催化劑（羧酸鈉）作用下發(fā)生類似羥醛縮合的反應(yīng)

10、，生成-芳基-,-不飽和酸的反應(yīng)為普爾金(Perkin, W.)反應(yīng)。五、 普爾金（Perkin）反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理：制備肉桂酸、呋喃丙烯酸、香豆素.實(shí)例：1） 曼尼希堿熱消除法 P563制備,-不飽和醛酮的方法 ,-不飽和醛酮是麥克爾加成反應(yīng)的重要原料，下面歸納了制備,-不飽和醛酮的幾種方法。2）羥醛縮合法：合成,-不飽和醛酮最重要的方法3）由-鹵代酮制備4）由- 鹵代烯制備5) 通過(guò)魏悌息反應(yīng)來(lái)制備 合成舉例用合適的原料出發(fā)合成：（1）以環(huán)戊醇為主要原料或者通過(guò)烯胺合成：（3）以不超過(guò)3個(gè)碳的有機(jī)物為原料（2）以環(huán)己烯為原料選用合適的原料合成1，3-環(huán)己二酮。分析：不夠合成路線（1）合成路線（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過(guò)3個(gè)碳的化合物合成: 由不超過(guò)3個(gè)碳的化合物合成: 由乙酰乙酸乙酯和不超過(guò)3個(gè)碳的化合物合成: 由苯、三乙和不超過(guò)4個(gè)碳的化合物合成:課外練習(xí)：1。酮能（醛不能，為什么？）和酯進(jìn)行交叉Clais