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第14章 β-二羰基化合物

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有机化学第十四章

有机化学第十四章

COOC2H5 CH3COCH2COOC2H5 + C2H5OH COCH2COOC2H5
两种产物在性质上有较大差别， 两种产物在性质上有较大差别，可分离
分子内Claisen 酯缩合（Dieckmann狄克曼缩合） 酯缩合（ 狄克曼缩合） 分子内 狄克曼缩合
CH2CH2COOC2H5 CH2CH2COOC2H5 O
C2H5C O + CH2COOC2H5 CN CH3
乙酸铵－乙酸
C6H6
CH3 C2H5
C C COOC2H5 CN 85%
CHO
+
CH2(COOH)2
哌啶,95~100℃ ℃ -H2O
CH C(COOH)2
- CO2
CH CHCOOH (80%~95%)
五、Michael加成 加成
O + CH2(COOC2H5)2 C2H5ONa C2H5OH CH(COOC2H5)2 90% (C2H5)3N,叔丁醇 叔 O
三、丙二酸二乙酯的合成及应用
1、制备 、
CH2COONa Cl
NaCN
CH2COONa CNOC H 2 5
腈化反应
水解、 水解、成酯反应
2、应用 、 （1）制备取代乙酸（一取代或二取代）： ）制备取代乙酸（一取代或二取代）： 脱H+,生成钠盐 生成钠盐
步2
制备甲基酮或烷基取代酸： 制备甲基酮或烷基取代酸：
①稀OH -,②H+,③∆ 酮式分 解 ①40%OH-,②H+,③∆ 酸式分解
CH3 CH3COCCOOC2H5 CH2CH2CH3
CH3 CH3COCHCH2CH2CH3
CH3 CH3CH2CH2CHCOOH

第十四章 β-二羰基化合物

第十四章 β-二羰基化合物

-
C OC H 2 5 OR C CH O C OC2H5
O C6H5CCl
O C CH COC6H5 OC2H5
C- 烃化产物
(1) NaOEt, EtOH (2) R'X
O- 烃化产物
O H3 C C
O H3 C C C R R
O C OC2H5
C- 酰化产物
R = 伯卤代烷，而仲卤代烷和叔卤代烷在碱性条件下易发生消去反应
+ CH3CCH2CO2Et
反应机理
CH2(CO2Et)2 + EtO
-
CH(CO2Et)2 + EtOH
-
O
O
CH
CH
CH
CH2 + CH(CO2Et)2
O
-
O
CH
-
CH
CH CH2CH(CO2Et)2
-
CH CH2CH(CO2Et)2
CH2 CH2CH(CO2Et)2 + EtO
-
如：
O
O
+ CH2 CHCO2Et
1) H2O, KOH; 2) H3O+
CH3COCHCOOC2H5
3)
I
CH3COCH2CH2COCH3
2, 5 – 己二酮
2 CH3COCHCOOC2H5 Na+
-
CH2Cl2
CH3COCHCOOC2H5 CH2 CH3COCHCOOC2H5 1) H2O, KOH; 2) H3O+
3)
O
O
H3C C CH2 C OR
一. β- 酮酸酯的合成
Claisen Condensation:

第十四章_β-二羰基化合物

第十四章_β-二羰基化合物
第十四章 β-二羰基化合物 14.1 定义：凡两个羰基被一个碳原子隔开的化合
物，均称为 β-二羰基化合物。
R-‖C–CH2-‖C-R
O
O
β-二酮
H-‖C–CH2–C‖-H
O
O
β-丙二醛
α-氢原子受到两个吸电基团的影响,
显得更加活泼。
14.2 命名
HO-‖C–CH2-‖C-OH
O
O
β- 丙二酸
R-‖C–CH2–C‖-OR’
CH3︱CH=CH‖COC2H5 OH O
NaOC2H5 H+
CH3‖C CH-‖COC2H5 OO
Na
+
CH3‖CCH2C‖OC2H5 OO
①5%NaOH CH3COCH2COOH
②H+
CH3COCH3
△,-CO2
?
CH3‖CCH2C‖OC2H540%△NaOH OO
CH3‖COON+a
C2H5OH
CH3‖CO︱CCHH‖O2CCOHC2C2HO①5O5C%2H︱CNHaO2CHH2CCHO3‖OCO︱CCHHH2‖OCCOHN2CaOONa ②H+ , ③△ CH3‖CCH2
O
CH3‖C︱CCHH‖2CCOHC2C2HO5OC酮2式H 分解 OO
C︱H2CH2COOH CH3‖CCH2
O
︱CH2CH2COO酸C2式H分5 解
CH3‖CCH2C‖OC2H5 OO
H2N-OH H+
CH3‖CCH2COOC2H5 N-OH
Na CH3︱C= CH ‖COC2H5 ONa O
CH3︱C = CHC‖OC2H5 OH O
+ H2
CH3‖C-CH-‖COC2H5Na +

第十四章 β-二羰基化合物

第十四章 β-二羰基化合物

+
1
O
2 3
例2：由 CH2(COOC2H5)2
解：
Oδ CH2(COOC2H5)2 O CH(COOC2H5)2
H2O/H
+
CH2-COOH
4 5
ONaOC2H5
+
+
δ
CH(COOC2H5)2 O CH(COOH)2
-CO2
CH3COOH
O
CH2COOH
25
本章要点
⑴丙二酸酯的制备和应用。 ⑵克莱森酯缩合反应。 ⑶乙酰乙酸乙酯的应用。 ⑷互变异构。 ⑸麦克尔反应。
C-CH3
②制二酮 β- 二酮 二酮(1,3-二酮 ： 二酮)： 二酮
O O CH3CCHCOC2H5
O
-
Na
+
R-C-Cl or (RCO)2O
1,4-二酮： 1,4-二酮： 二酮
O O 2 CH3-C-CH2-C-OC2H5
5%NaOH H+ NaOC2H5
O O CH3CCHCOC2H5 C=O R
6
①制备烃基取代乙酸
（ⅰ）
烃基不同， 烃基不同，分步取代 利用丙二酸酯α 碳上的烷基化反应是制备 烃基取 碳上的烷基化反应是制备α 利用丙二酸酯α-碳上的烷基化反应是制备α-烃基取 代乙酸最有效的方法。 代乙酸最有效的方法。
7
8
②制备二元羧酸
Br Br
2CH2(COOC2H5)2
H2O/H+
NaOC2H5
酮式
O C
5%NaOH
H
+
O CH 3 C-CH 2 - C-CH
1,5-二羰基化合物 (1,2-加成产物)

第14章_β-二羰基化合物和有机_[1]...

第14章_β-二羰基化合物和有机_[1]...

不含α-H的酯如草酸二乙酯、甲酸酯、碳酸二乙酯 苯甲酸酯等在酰化反应中可分别引入-COCO2C2H5, -CHO, -COOC2H5, -COPh基团。
2. 酰基化反应
使用草酸酯得到的产物既是β-酮酯，又是α-酮 酯。由于α-酮酯在加热时可脱去羰基，为合成取 代丙二酸酯及相关化合物提供一条方便的途径。
3. 迈克尔加成反应
活泼氢化合物在催化量碱（常用醇钠，季铵碱及 苛性碱等）作用下与α, β-不饱和化合物发生1, 4-加成的反应称为Michael加成反应。
催化量 C2H5ONa + CH2=CHCCH3 C2H5OH O O (H5C2O2C) 2CH CH2CH2CCH3
CH2(CO2C2H5)2
COOC2H5 C2H5ONa PhCH2CO2C2H5 + COOC2H5 COOC2H5 C CO2C2H5 O 178° C
Ph HC
PhCH(COOC2H5)2
Ph HC
COOC2H 5 C CO 2C 2H 5 O
H 3O+
COOH Ph CH C COOH - CO2 O
PhCH2COCOOH
CH 3 O O
2-甲基-1,3-环戊二酮
练习14.2
14.1.2 β-二羰基化合物活泼氢的酸性
• β-二羰基化合物的两个羰基之间的α-氢原子的 酸性，由于其相应阴离子的共振稳定化而大大增 强。 pKa在9～13之间。 在碱的作用下，活性亚甲基上的质子具有酸性，易 脱去形成二羰基碳负离子或烯醇负离子，存在着酮 式和烯醇式的互变异构。
+ NaX
C
OC2H5 + C2H5OH
二烃基乙酰乙酸酯
α-烃基乙酰乙酸乙酯的应用

第14章 β-二羰基化合物(2012)

第14章 β-二羰基化合物(2012)

CO2H
Michael加成 加成
亲核取代 -CH(COOC H ) 2 5 2 亲 核加 成 （α,β-不饱和醛酮的亲核加成----Michael加成） 不 加
Michael加成是非常有用的合成 5—二羰基化合物的反应 加成是非常有用的合成1, 加成是非常有用的合成 二羰基化合物的反应
O CH2(COOC2H5)2 + NaOC2H5 HOC2H5 CH(COOC2H5)2 O - CO2 CH2COOH 90% 酸化 水解 CH(COOC2H5)2 OH
14.3 乙酰乙酸乙酯的反应及其在有机合成中的应用 乙酰乙酸乙酯的反应及其在有机合成中的应用
1. 乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应 乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应
O O
O-
O
CH3C-CH2-COC2H5
C2H5O-
CH3C-CH2-COC2H5 OC2H5
O CH3-COC2H5
O
+
-
CH2-COC2H5 O CH3-COC2H5
3. 乙酰乙酸乙酯的酸式分解 乙酰乙酸乙酯的酸式分解
OO-
O
O
CH3C-CH2-COC2H5
-OH（浓） （
CH3C-CH2-C-OC2H5 OH OH
O
O CH3-COH
+ -CH2-COH + C2H5OH2O H2用下， 在浓碱作用下，α−与β−位碳原子间断裂生成二分子羧酸。 位碳原子间断裂生成二分子羧酸。
生成的烯醇式稳定的原因 （1）形成共轭体系，降低了体系的内能 ）形成共轭体系，
（2）烯醇结构可形成分子内氢键（形成较稳定的六元环体系） ）烯醇结构可形成分子内氢键（形成较稳定的六元环体系）
苯酚的烯醇与酮式互换

第十四章 β-二羰基化合物

第十四章 β-二羰基化合物
* *
• 水解、加热脱羧——1,5-二羰基化合物
例2:

• 水解、加热脱羧——1,5-二羰基化合物
（3）酸式分解——在浓碱(40% NaOH)中加热, 和 的C-C键断裂而生成两个分子的乙酸:
(4) 乙酰乙酸乙酯烃基化反应--与卤烷亲核取代反应
A: 一烃基取代
• -碳原子上的烃基化反应.
再反应
B: 二烃基取代
注意：两个卤代烃（不 同）分步取代，否则产 物复杂化 • 得到的 -烃基取代的乙酰乙酸乙酯,再进行酸式或酮 式分解,可制得甲基酮、二酮、一元或二元羧酸。 • 还可用来合成酮酸及其他环状或杂环化合物。
补充1：
如三级卤代烃易 消除！不行！
解：
烃基不同，分 步取代！
解：
(2) 合成二元羧酸 例如:合成丁二酸、己二酸
物料比（2：1）-直链 + CH2I2 （醇钠）成环
2 C2H5ONa CH2I2
COOC2H5 COOC2H5 COOC2H5 COOC2H5
COOH COOH
补充2： 作业8（4）
2
2
补充3： (3)环状一元羧酸
n=2， 易开环
• 二卤化物（Br(CH2)nBr，n=3~7）与丙二酸酯的成 环反应
CH2 (COOC2H5 )2
2 C2H5ONa
COOC2 H5 COOC2 H5
Br(CH2)5Br
注意物料比1：1
COOH
• 利用丙二酸酯为原料的合成方法，常称为丙二酸酯 合成法。
• 酮式分解得：-二酮
补充8
（1）与-卤代酮（Cl-CH2COR）反应
• 酮式分解——1,4-二酮 • 酸式分解——-酮酸
（2）与Br-(CH2)nCOOC2H5反应 • 酸式分解——二元酸 HOOC-(CH2)n+1COOH

第十四章 β-二羰基

第十四章 β-二羰基

14.2 β-二羰基化合物碳负离子的反应
以乙酰乙酸乙酯为例
碳负离子可以写出三个共振式
O O C2H5OH OO-
CH3CCH2COC2H5 + NaOH O O
O
O
CH3CCHCOC2H5
CH3C=CHCOC2H5
+ CH3CCH=COC2H5 Na
(1)
>
(2)
>
(3)
碳负离子都具有带负电荷的C原子或O原子，都具有亲 核能力，反应主要发生在亲核的C原子 亲核反应 得到的主要是C原子上的烷基化或酰基化产物
二取代乙酸
应用：丙二酸酯法主要用来合成一取代、二取代乙酸 注意：1）禁用3ºRX(易消去)、乙烯型和卤苯型RX(活性差)； 2）R≠R’时，应先引入大基团； 3）可同时失去两个α-H，得到双钠盐。
_ _
_ _
OH
-
COONa
H
+
COOH COOH
丙二酸酯在合成中的应用：
（1）合成一取代乙酸
举例：用丙二酸二乙酯合成４－甲基戊酸
P358-8(2)
⑵合成二取代乙酸
例：用丙二酸合成法合成２－苄基己酸
CH2(COOC2H5)2
+ C2H5ONa － [CH(COOC2H5)2]Na C2H5OH
－CH2Br
－CH2－CH(COOC2H5)2
(1)C2H5ONa (2)CH3(CH2)3Br
－ －CH2－C(COOC2H5)2 CH2CH2CH2CH3
问题：能不能用酯化 的方法制备？
∵HOOC－CH2－COOH
不能用酯化的方法。
CH3COOH + CO2↑
丙二酸酯的结构

第十四章 β-二羰基化合物

第十四章 β-二羰基化合物
醛、酮在弱碱（如：胺、吡啶、哌啶）催化下，与含 活泼α–氢的化合物发生缩合反应。如：
N
CHO
+ CH2(COOH)2
H , 97
-H2O
CH C(COOH)2
- CO2
O
O
H5C2OC H5C2OC
O
CH2 CH2
C CH2
O
O
H5C2OC Br H5C2OC
OO
CH2
C
CH2 CH2
CH2
HOCCH CH2 环丁烷甲酸
CH2
习题14.5 用丙二酸二乙酯为原料合成下列化合物：
⑴ 丁二酸
COOC2H5 CH2
COOC2H5
C2H5ONa CH(COOC2H5)2
I2
O
O
H
CH3C
CH
COEt + O H
H
O
O
CH3C CH COEt + H2O
H
反应特点： 反应物至少是含有两个α–氢的酯
O
O
R CH2C OCH2CH3 + H CHC OCH2CH3
NaOC2H5 H3O+
R
O CH2C
O CHC R
R
OCH2CH3 + CH3CH2OH
含一个α–氢原子的酯缩合反应（使用更强的碱）
CH2COOH CH2
CH2COOH
⑹ 4-甲基戊酸
⑹ 4-甲基戊酸 COOC2H5
CH2 COOC2H5
C2H5ONa (CH3)2CHCH2Cl
COOC2H5 (CH3)2CHCH2 CH
COOC2H5
OH-, H+H
2.丙二酸亚异丙酯的合成及其应用（略） 四、克脑文盖尔（Knoevenagel） 缩合

14β-二羰基化合物

14β-二羰基化合物
O
O O
2 C H 3C O C 2H 5
(1 )C 2 H 5 O N a (2 )H 3 O
+
C H 3C C H 2C O C 2H 5
C 2H 5O H
有机化学
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(2)、乙酰乙酸乙酯的酮式分解和酸式分解
酮式分解：在稀碱或稀酸中加热脱羧生成酮
O O
(1 )稀 N a O H (2 )H 3 O
+
O
O
CH 3 -C-CH 2 -C-OC 2 H 5
O
CH 3 -C-CH 2 -C-OH
CH 3 -C-CH 3 + C O 2
酸式分解：在浓碱中加热αβ碳碳键断裂生成酸
O O (1 )浓 N a O H CH 3 -C-CH 2 -C-OC 2 H 5 (2 )H + O 3
O CH 3 -C-OH
O O ① C 2 H 5 ONa CH -C-C-C-OC 3
2H 5
2H 5
① 5%NaOH ② H O/ 3
+
O C-CH 3
乙酰乙酸乙酯具有活泼的亚甲基，与醇钠等作用时转变为碳负 离子，碳负离子再与卤代烃亲核取代，即发生 α 碳原子上的烃 基化反应。得到的一烃基乙酰乙酸乙酯还有一个α-H，再与醇 钠、卤烃作用生成二烃基取代物。再进行酸式分解或酮式分解， 可制取甲基酮、二酮、一元酸或二元酸。
O
2 CH 2 -C-CH 3
有机化学
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小结
β –二羰基化合物的酸性和烯醇负离子的稳定
性 β –二羰基化合物碳负离子的反应 丙二酸酯在有机合成上的应用(丙二酸酯合成 法） 克莱森（酯）缩合反应——乙酰乙酸乙酯的 合成 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用 （乙酰乙酸乙酯的酮式分解、酸式分解、酰基 化反应） 麦克尔反应

第十四章 β-二羰基化合物

第十四章 β-二羰基化合物

分析： 产物为甲基酮， 分析：(1) 产物为甲基酮，合成时一定要经过酮式分解 (2) 将目标化合物的结构与丙酮进行比较，确定 将目标化合物的结构与丙酮进行比较， 引入基团。 引入基团。 (3) 最后确定合成路线。 最后确定合成路线。 注意：当引入基团不同时， 注意：当引入基团不同时，通常是先引入活性较高 和体积较大的基团
O O O O CH3 C OC2H5
=
+
CH3 C OC2H5
=
=
=
① C2H5ONa ② CH3COOH
CH3 C CH2 C OC2H5
反应机理： 反应机理：
CH2 C OC2H5
C2H5O
+
CH2 C OC2H5
O OC2H5 O
CH2 C OC2H5
O
O
CH3 C
+
CH2 C OC2H5
的酯与不含α-H的酯 如：甲酸酯、苯甲酸酯、 的酯(如 甲酸酯、苯甲酸酯、 含α-H的酯与不含 的酯与不含 的酯 乙二酸酯和碳酸酯)之间不仅可以缩合，而且具有 乙二酸酯和碳酸酯 之间不仅可以缩合， 之间不仅可以缩合 应用价值。 应用价值。如：
O H C OC2H5 + CH3CH2COOC2H5 C2H5ONa O H C CHCOOC2H5 CH3
Cl(CH2)nCOOC2H5
O O CH3 C CH C OC2H5
= =
(CH2)nCOOC2H5
O 酸式分解 CH2 C OH (CH2)nCOOH
=
二元酸
1. 合成甲基酮
经乙酰乙酸乙酯合成： 经乙酰乙酸乙酯合成：
引入基团
引 入基 团
CH3 CH3COCH2CH3 CH3COCHCH2CH3

第十四章 β-二羰基化合物

第十四章 β-二羰基化合物

④ 分子内的酯缩合反应被称为Dieckmann反应：
CH2CH2COOEt CH2CH2COOEt
EtONa
苯，80。C
COOEt O- H+
80%
COOEt O
乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应
O
O
CH3C-CH2-COC2H5 C2H5O-
O-
O
CH3C-CH2-COC2H5 OC2H5
O
O
CH3-COC2H5 + -CH2-COC2H5
CH3
OO CH3CCH2COC2H5
NaH -H2
OO
CH3COCl
CH3CCHCOC 2H5 Na+
O- O
CH3C=CHCOC2H5
OO CH3COCCH3
CH3COOC2H5
OO CH3C-CH-COC 2H5
COCH3
β-二羰基化合物的Na盐在非质子溶剂中不溶，为了改善盐 的溶解性能，用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐。
乙酰乙酸乙酯在不同溶剂中烯醇式和酮式比例不同， 溶剂极性越小，烯醇式比例越高。质子形极性溶剂易 于与酮式形成分子间氢键，酮式比例高；非极性溶剂 易于烯醇式分子内氢键的形成，所以在环己烷类非极 性溶剂中烯醇式比例高。
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：
3 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用
(1) 制甲基酮 (2) 制二元酮
乙酰乙酸乙酯的合成及应用
乙酰乙酸乙酯的合成——Claisen酯缩合反应
H CH2COOC2H5 NaOC2H5
乙酸乙酯
O
-CH2-C-OC 2H5
O-
CH2=C-OC 2H5

第十四章b二羰基化合物

第十四章b二羰基化合物

O R' O
-NaX
CH3 C
C R
C
OC2H5
① R最好用1°，2°产量低，不能用3°和 乙烯式卤代烃(？？碱性条件下)。
②二次引入时，第二次引入的R′要比R活泼。 (一般是体积先大后小)
③ RX也可是卤代酸酯和卤代酮。
(b) 酰基化：
OO CH3 C CH C OC2H5 Na
RCOX -NaX
2 CH3COOH + C2H5OH
OO CH3 C CH C OC2H5
ŨOH
CH3COOH + RCH2COOH + C2H5OH
R
OO
ŨOH
CH3 C CH C OC2H5
CH3COOH + RCOCH2COOH + C2H5OH
COR
14.3 丙二酸二乙酯
（1）制法：可以从氯乙酸的钠盐来制备丙二酸二乙酯。
H3C C
C C CH3 H
碳负离子和氧负离子都具有亲核性能，但反
应主要发生在亲核的碳原子上。
亚甲基活泼氢的性质：
1．酸性
α-H很活泼，具有一定的酸性，易与金属钠、乙醇 钠作用形成钠盐。
O
O
CH3 C CH2 C OC2H5 C2H5ONa
OO CH3 C CH C OC2H5 Na
Hale Waihona Puke pKa =1114.1.2 烯醇负离子的稳定性
乙酰乙酸乙酯：又叫β-丁酮酸乙酯。
以酮式和烯醇式两种结构以动态平衡而同时存在的互 变异构体。
1．互变异构现象
白（） 白（）
NaHSO3 OO
NH2OH CH3-C-CH2-C-OC2H5
Na H2 有活性氢 Br2/CCl4 溴褪色（具双键）

第14章β-二羰基化合物-1

第14章β-二羰基化合物-1

EtONa R'X
R C R'
COOEt H3O COOEt
R C R'
COOH -CO2 COOH
R CHCOOH R'
先上大基团还是小基团； 先上大基团还是小基团；
COOC2H5 C2H5ONa CH2 COOC2H5
_
COOC2H5 CH COOC2H5 CH3CH2Br
COOC2H5 CH3CH2CH COOC2H5
O CH3 C CH2 92.5% O C OC2H5 CH3 OH C CH 7.5% O C OC2H5
O O CH3 C CH2 O C OC2H5 40% NaOH 成酸分解
O CH3C CH2 O C OC2H5 EtONa CH3C RX O CH3C CH O C OC2H5 O CH3C O CH R CH O
O 2 CH3COC2H5 (1) EtONa (2) H3O O O
CH3CCH2COC2H5
反应机理： 反应机理：
O CH3COC2H5 EtONa O CH2COC2H5 O CH3COC2H5 CH3 O C O CH2COC2H5
OC2H5
具有α 原子的酯可发生此反应； 原子的酯可发生此反应 具有α-H原子的酯可发生此反应； 羰基酯的方法 合成β 羰基酯的方法。 合成β-羰基酯的方法。
O R''X R R'' O O R''CR'' O R O R'' R' R''COCl 或 (R''CO)2O R O O R R'' R'' O R' CHCH2COR'' O R'' O R' R R' O O R'

CHAP14 二羰基化合物

CHAP14 二羰基化合物

COOC2H5 CH3CH2CH COOC2H5
-CO2 CH CH CHCOOH 3 2 CH3
1) C2H5ONa 2) CH3I
COOC2H5 CH3CH2C CH3 COOC2H5
COOH CH3CH2CCH3 COOH
2 CH2(COOC2H5)2
C2H5ONa
_ BrCH2CH2Br 2 CH(COOC2H5)2
CH3COOH P Cl2 CH2COOH Cl NaCN NaOH CH2COONa CN C2H5OH H2SO4 COOC2H5 CH2 COOC2H5
性质
COOC2H5 C2H5ONa CH2 COOC2H5 _ COOC2H5 CH COOC2H5
1) OH 2) H
+ -
CH3CH2Br
注：① R最好用 °，2°卤代烃，不能用 °和乙烯式卤代烃。 最好用1° 最好用 °卤代烃，不能用3°和乙烯式卤代烃。 二次引入时，第二次引入的R′要比 活泼。 要比R活泼 ② 二次引入时，第二次引入的 要比 活泼。 也可是卤代酸酯和卤代酮。 ③ RX也可是卤代酸酯和卤代酮。 也可是卤代酸酯和卤代酮 酰基化： 酰基化：
2.用乙酰乙酸乙酯法以不超过三个碳的有机物为原料合成2，6-庚二酮 用乙酰乙酸乙酯法以不超过三个碳的有机物为原料合成 ， 庚二酮 3.用丙二酸二乙酯法合成 乙基丁二酸 用丙二酸二乙酯法合成2-乙基丁二酸 4.用丙二酸二乙酯法以甲醇、乙醇为原料合成正已酸 用丙二酸二乙酯法以甲醇、 5.用丙二酸二乙酯法以甲醇、乙醇为原料合成 甲基已二酸 用丙二酸二乙酯法以甲醇、乙醇为原料合成3-甲基已二酸 6.用乙酰乙酸乙酯法以甲醇、乙醇为原料合成甲基-环丁基酮 用乙酰乙酸乙酯法以甲醇、乙醇为原料合成甲基 环丁基酮

第十四章 β-二羰基化合物

第十四章 β-二羰基化合物
CH3
二取代乙酸 试剂：CH3 X
CH3CH2CH2 X
CH2(COOC2H5)2
CH3CH2
CHCOOH CH3
2-甲基丁酸
CH2(COOC2H5)2
① C2H5ONa ② CH3I ① C2H5ONa ② CH3CH2Br
CH3CH2CH(COOC2H5)2
NaOH H2O H+
CH3CH2C(COOC2H5)2 CH3
OH H2C
O C O CH2 C OC2H5
O CH3 CH
OH O CH C OC2H5
CH
CH3
×
CH3 C
2. 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用
(1)乙酰乙酸乙酯的合成 乙酰乙酸乙酯可用Claisen酯缩合反应合成。
O CH3 C OC2H5
+
O ① C2H5ONa CH3 C OC2H5
=
O O CH3 C CH2 C OC2H5
R X
O O CH3 C CH C OC2H5 Na+
RCOX
O O CH3 C CH C OC2H5 R O O CH3 C CH C OC2H5 R C =O
这是一个亲核取代反应，主要生成烃基化和酰基化产物。 这里卤代烷常用伯卤代烷或仲卤代烷，叔卤代烷容易消除而 不能用；乙烯型和芳基型卤代烃也不能用。
α-碳原子上的两个氢原子均可被烃基取代。
O O O R’ O ① C2H5ONa CH3 C C C OC2H5 CH3 C CH C OC2H5 X
② R’
R
R
（5）乙酰乙酸乙酯在合成上的应用
① dil. OH
O O CH3 C CH C OC2H5 R ( 酸式分解 ) ( 酮式分解 )

有机化学第14章 β-二羰基化合物

有机化学第14章 β-二羰基化合物

工业上乙酰乙酸乙酯可用二乙烯酮与乙醇作用制得:
乙酰乙酸乙酯为无色具有水果香味的液体，沸点181℃(稍有分解)，
微溶于水，可溶于多种有机溶剂。乙酰乙酸乙酯对石蕊呈中性，但能 溶于稀氢氧化钠溶液。它不发生碘仿反应。
2.乙酰乙酸乙酯的性质
乙酰乙酸乙酯可在稀碱(或稀酸)的作用下，水解生成乙酰乙酸，
后者在加热的条件下，脱羧生成酮。这种分解称为酮式分解，可用
键形成一个稳定的六元环，另一方面烯醇式羟基氧原子上的未共用
电子对与碳碳双键和碳氧双键是共轭体系，发生了电子的离域，降 低了分子的能量的缘故。
酮—烯醇互变异构现象在羰基化合物中较为普遍，但它们的烯
醇式含量是不同的。
(在室温条件下)
14.2 乙酰乙酸乙酯的合成及应用
1.乙酰乙酸乙酯的合成
乙酰乙酸乙酯可用Claisen酯缩合反应合成。乙酸乙酯在强碱 (如乙醇钠、金属钠等)的催化下缩合，然后酸化，即可得到乙酰乙 酸乙酯。
曾讨论过烯醇式和酮式的互变异构现象。
但β-二羰基化合物的烯醇式结构却具有一定的稳定性。如β-
丁酮酸乙酯(又称为乙酰乙酸乙酯，俗称三乙)，通常是以酮式和烯
醇式两种异构体的混合物形式存在的。
这种能够互相转变的两种异构体之间存在的动态平衡现象就 称为互变异构现象。
乙酰乙酸乙酯的两种异构体，可在较低的温度下，用石英容器精馏
反应式表示为：
另外，乙酰乙酸乙酯如与浓碱共热，则α-和β-碳原子之间的键
发生断裂，生成两分子乙酸盐。一般β-羰基酸都发生此反应，这种
分解称为酸式分解。
乙酰乙酸乙酯分子中亚甲基上的氢原子比较活泼，与醇钠等强碱
作用，可以生成钠的衍生物，后者可与卤代烷发生取代反应，生成烷
基取代的乙酰乙酸乙酯；在需要时还可以生成二烷基取代的乙酰乙酸 乙酯，使用更强的碱如叔丁醇钾替代乙醇钠进行反应效果更好。

14、有机化学：β-二羰基化合物(2H)

14、有机化学：β-二羰基化合物(2H)

γ-二酮
RCOCH2CH2CO2H
γ-酮酸
第三节 丙二酸二乙酯的性质及其应用
丙二酸二乙酯为无色且具有香味的液体，沸点
199℃，微溶于水，能与醇、醚混溶，是重要的有机合
成中间体。 一、制法
ClCH2CO2H NaCN NaOH CH2CO2Na CN C2H5OH H2SO4 CO2C2H5 CH2 CO2C2H5
CH2CH(CO2Et)2 2)H+;3)
己二酸
CO2Et CH2 CO2Et 2)(CH2)nCO2Et CH2Br 1)NaOEt 1)OH-,H2O 2)H ;3)
+
CH(CO2Et)2 (CH2)n+1CO2Et
CO2H (CH2)n+2 CO2H
(n=1~5)
二元羧酸
3、合成三~六元环烷酸
丙酮
2、成酸分解：在浓碱条件下
O CH3C CH2 O C OC2H5
1)40%NaOH, 2)H
+
2CH3CO2H + C2H5OH
乙酸
3、亚甲基的活性
CH3COCH2CO2C2H5 C2H5ONa CH3COCHCO2C2H5 Na
三、在有机合成上的应用 1、合成增长碳链或支链的甲基酮和一元羧酸
1)C2H5ONa CH3COCH2CO2C2H5 2)RX CH3COCHCO2C2H5 R
（X=Cl/Br/I）
1)5%OH2)H , 1)40%OH2)H3O
+ +
CH3COCH2R
甲基酮
RCH2CO2H
一元羧酸
1)C2H5ONa CH3COCH2CO2C2H5 2)RX CH3COCHCO2C2H5 R

第十四章 β-二羰基化合物

第十四章 β-二羰基化合物
ÓÓ á ÓÓ á
5% NaOH ÓÓ·Ó Ó 40% NaOH ÓÓ·Ó á Ó
O R' 侧链 CH3C-CH-R + CO2 + C2H5OH R' R-CHCOONa + CH3COONa + C2H5OH
12
制环状的甲基酮：
O O
2H5
O
O
2H 5
-
CH 3 -C-CH-C-OC
NaOC
2H 5
酮式分解
9
(2) 成酸分解
O O CH3C-CH2-COC2H5
NaO H
40% NaOH
O 2 CH3C-ONa + C2H5OH
酸式分解
10
3、乙酰乙酸乙酯在合成上的应用
（1）制甲基酮
制一烃基取代的甲基酮：
O O
NaOC2H5
CH3C-CH2-COC2H5
ÓÓÓ
O O CH3C-CH-COC2H5
O C-OC2H5 CH2 C-OC2H5 O
H2O/H
+
NaOC2H5
O C-OC2H5 CH C-OC2H5 O
-CO2
-
Na+
RX
O C-OH R- CH C-OH O
O C-OC2H5 R- CH C-OC2H5 O
150-200 C
Ó
H R-CH-COOH
ÓÓÓÓú ÓÓ ù Ó á
19
O C-OC2H5 R- CH C-OC2H5 O
4
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
H CH 2 COOC 2 H 5
乙酸乙酯 NaOC

第十四章 β-二羰基化合物

第十四章 β-二羰基化合物
其中两个羰基由一个亚甲基间隔的化合 物，叫做β-二羰基化合物。例如：
一、β-二羰基化合物的酸性和烯醇负离子的稳定性 构造式 羰基化合物的pKa值 pKa 名称
乙酸乙酯
丙酮 丙二酸二乙酯 25 20
乙酰乙酸乙酯 ( β-丁酮酸酯)
2,4-戊二酮 (乙酰丙酮)
13
11 9
β-二羰基化合物的酸性所以比一般羰基化合物强 得多，是由于它们能发生互变异构而生成稳定的烯醇 式结构所致。 以用2,4-戊二酮为例，它在碱的作用下生成的负 离子如下式所示：
第十四章 β-二羰基化合物
学习提要
1、掌握β-二羰基化合物的酸性和烯醇负离子的稳 定性规律，学习其碳负离子的反应，包括烃化和酰 化反应。 2、学习酯缩合反应及其机理
3、学习乙酰乙酸乙酯和丙二酸乙酯在有机合成上 的应用
4、掌握麦克尔加成反应及其在合成含氧化合物上 的应用
二羰基化合物: 分子中含有两个羰基官能团的化合物。
CH3 CH2 CH COOH 引入 CH2COOH
二、乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用 1、制备（克莱森酯缩合法）
2、应用： 乙酸乙酯的烃化、水解和脱羧结合进行可以得到 各种甲基酮和酸。
例1：合成
O CH3 C CH2 CH2 原 引
经结构分析，需引入
CH2
O CH3 C CH CH2CH=CH2 原
（1，4-加成）
O
O

EtONa + CH2(CO2Et)2 CH3CO2H
CH(CO2Et)2
二、丙二酸酯在有机合成上的应用 1、制备
2、应用 用途：用于合成各种类型的羧酸（一取代乙酸， 二取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧酸等）。
例如，用丙二酸二乙酯法合成下列化合物，其结 构分析如下：
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如何从乙醇 得到丙二酸 二乙酯？
CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH2CH2CH2Br
CH CH CH CH 2Br CH2(COOC 2H5)2 EtONa CH(COOC 2H5)2 3 2 2 CH 3CH 2CH 2CH 2 CH(COOC 2H5)2 + H3O CH3CH2CH2CH2CH2COOH
一烃基取代的丙二酸酯
CO2/△
二烃基取代的丙二酸酯
◆利用丙二酸酯的碳上的烷基化反应是制备-烃基
取代乙酸的最有效的方法.
三级卤代烃易消除！ ① 解：ຫໍສະໝຸດ 烃基不同，分步取代！ ② 解：
③
解：
④从乙醇出发合成正己酸 解： [O]
CH3CH2OH [H] CH3CHO 稀碱 加热 HBr
CH3CH=CHCHO
（４）酸式分解——在浓碱(40% NaOH)中加热, 和 的C-C键断裂而生成两个分子的乙酸:
(５) 乙酰乙酸乙酯烃基化反应--与卤烷亲核取代反应
◆ 一烃基取代（-碳原子上的烃基化反应）：
◆ 二烃基取代：
分步取代
◆ -烃基取代的乙酰乙酸乙酯,再进行酮式或酸式分解, 可制得甲基酮、二酮、一元或二元羧酸。
乙酰乙酸乙酯
◆凡有-H原子的酯，在乙醇钠或其他碱性催化剂（如氨 基钠）存在下，都能进行克莱森（酯）缩合反应。克莱 森（酯）缩合反应是合成-二羰基化合物的方法。
（2）克莱森（酯）缩合反应历程——亲核加成-消除
乙酸乙酯
加成步骤
消除过程
（３）含有-H原子的酯与无-H原子的酯之间缩合
①与苯甲酸酯缩合——位引入苯甲酰基
共振杂化体与互变异构体的区别？
(课堂练习P357习题4)
⑤
-二羰基化合物碳负离子的反应
主要
碳负离子的反应类型：
◆与卤烷反应:即羰基碳原子的烷基化或烃基化反应. ◆与羰基化合物反应:指羰基化合物和-二羰基化合物
的缩合反应;当与酰卤或酸酐作用可得酰基化产物; ◆与, -不饱和羰基化合物的共轭加成或1,4-加成反应.
凡有-H原子的酯，在乙醇钠或其他碱性催化剂 （如氨基钠）存在下，都能进行克莱森酯缩合反应。 克莱森（酯）缩合反应是合成-二羰基化合物的方法。 乙酰乙酸乙酯在不同条件下进行分解和取代反应 可得到酮、羧酸等不同的产物.
（３）酮式分解 —— 在稀碱 (5%NaOH) 或稀酸中加热， 可分解脱羧而生成丙酮:
④分子内酯缩合——成环
成环
（４）酮与酯在乙醇钠作用下的反应类似克莱森（酯） 缩合反应：
酮 -H活泼
◆常用丙酮或其他甲基酮和酯缩合来合成 -二酮。
比较克莱森（酯）缩合反应与羟醛缩合 反应的异同?
（５）克诺文格尔缩合反应 *——制备，-不饱和酸
◆醛、酮可以和-二羰基化合物（一般是丙二酸及其 衍生物），在弱碱（氨或胺）作用下缩合：
亲核加成-消除
肉桂酸
◆这种制备制备，-不饱和酸的方法叫Knoevenagel
缩合反应.
14.5 乙酰乙酸乙酯在有机合成上的应用
（1）酮式与烯醇式的平衡及三乙的性质特点
白（ ） 白（ ） 黄（ ）
NaHSO3 NH2OH O O CH3-C-CH2-C-OC2H5
Na Br2/CCl4 FeCl3 室温
O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 OH O CH3-C=CH-C-OC2H5 P π π π P π 体系
(b).烯醇结构可形成分子内氢键（形成较稳定的 六 元环体系）:
OH O H O CH3 C CH O C OC2H5 CH3-C=CH-C-OC2H5
(2)乙酰乙酸乙酯的制备--克莱森（酯）缩合反应 两分子乙酸乙酯在乙醇钠作用下发生缩合，脱去 一分子乙醇．
H2
有活性氢
溴褪色（具双键） 蓝紫色（具烯醇结构）
2,4-= 硝基苯肼
O O CH3-C-CH2-C-OC2H5 酮式 (93%)
OH O CH3-C=CH-C-OC2H5 烯醇式 (7%)
◆三乙可与金属钠作用放出H2，形成钠盐；使溴水褪色；
与FeCl3作用显色．这是烯醇式结构的典型性质.
◆ 烯醇式结构稳定的原因: (a).形成共轭体系，降低了体系的内能:
CH2 (COOC2H5 )2
2 C2H5ONa
COOC2 H5 COOC2 H5
Br(CH2)5Br
物料比1：1
COOH
◆用丙二酸酯为原料的合成法常称为丙二酸酯合成法。
14.4 乙酰乙酸乙酯的合成与 —克莱森Claisen(酯)缩合反应
（1）乙酰乙酸乙酯的合成 ◆两分子乙酸乙酯在乙醇钠作用下发生缩合，脱去一分子 乙醇得到乙酰乙酸乙酯（-丁酮酸酯）：
◆分子中含有两个羰基官能团的化合物叫二羰基化合物； 其中两个羰基为一个亚甲基相间隔的化合物叫 -二羰 基化合物。 ◆-二羰基化合物的亚甲基对两个羰基来说都是 位置， 所以-H特别活泼。 也叫含有活泼亚甲基的化合物。
14.2 -二羰基化合物的结构及反应特征
① 酸性：亚甲基同时受到两个羰基的影响，使-H
(2) 合成直链或环状二元羧酸
例如:合成丁二酸、己二酸、1，3-环戊二酸
物料比（2：1）
2 C2H5ONa CH2I2
COOC2H5 COOC2H5 COOC2H5 COOC2H5
COOH COOH
用丙二酸酯法合成1，4-环己二酸
2
2
酯的水解、酸化、脱羧
(3)合成环状一元羧酸
◆利用二卤化物 [Br(CH2)nBr ， n=3~7] 与丙二酸酯的 成环反应（较稳定的五、六元环）：
(CH2)2 CH3COCHCOOC2H 5 CH3COCHCOOC2H5
3 酮式分解 24 3
CH3CO(CH2)4COCH3
用三乙法合成：
1,3-丁二烯与Br2的 1,4加成, 氢化.
与无-H的醛缩合
(６) 与酰卤或酸酐作用——羰基亲核加成-消除反应 例如：与酰氯的反应
NaH
非质子溶剂
酰基化产物
14.3 丙二酸酯的制备及其在有机合成上的应用
①丙二酸二乙酯的制备:
氯乙酸钠
◆丙二酸二乙酯分子中的
-亚甲基上的氢非常活泼， 在醇钠作用下失H形成碳负离子:
钠盐
◆碳负离子为强亲核试剂,可与卤烷发生一烃基或二烃
基取代反应.
②丙二酸酯法在有机合成上的应用 （1）制备-烃基取代乙酸（烃基不同，分步取代）
第十四章 -二羰基化合物
本章主要内容: 1. -二羰基化合物的概念与典型化合物 2. -二羰基化合物的结构及反应特征 3.丙二酸二乙酯的制备与应用 4.乙酰乙酸乙酯的制备(Claisen酯缩合）与应用 5.碳负离子和,-不饱和羰基化合物的共轭 加成（Ｍichael加成反应）
14.1 -二羰基化合物的概念与典型化合物
例如：-苯甲酰丙酸乙酯的合成
苯甲酰基的引入：
※两种都含有-H原子的酯缩合产物复杂,无合成价值.
②与草酸酯缩合——位引入酯基（加热）
加热生成酯基 ③与甲酸酯缩合——位引入醛基 C2H5ONa
Ph-CH2COOC2H5
+ HCOOC2H5
Ph-CHCOOC2H5 + C2H5ONa CHO 醛基
* *
• 水解、加热脱羧——1,5-二羰基化合物
利用麦克尔(Michael)反应合成2，7-辛二酮

• 水解、加热脱羧——1,5-二羰基化合物
2，7-辛二酮
本章小结
1.-二羰基化合物的亚甲基受相邻两个羰基的影响, H特别活泼,易形成具有强亲核性的碳负离子,发生亲 核取代反应. 2.通过丙二酸酯合成法，可制备-烃基取代乙酸、直 链或环状二元羧酸以及环状一元羧酸。 3.通过乙酰乙酸乙酯（Claisen酯缩合反应制备）的烷 基化和酰基化反应产物的酮式分解或酸式分解,可制 备甲基酮、二酮以及一元或二元羧酸. 4. -二羰基化合物的碳负离子通过Michael加成反应合 成１，５－二羰基化合物．
◆ -烃基取代的乙酰乙酸乙酯的酸式或酮式分解：
分步取代
第1步取代
解：
第2步取代
酮式分解
用三乙法合成甲基环烷基甲酮
物料比1：1
比较下面反应过程及产物：
酮式分解 2
用甲醇、乙醇及无机试剂为原料合成： 2，7-辛二酮
C H OH . CH3CH2OH KMnO4 CH3COOH 2 5 CH3COOC2H5 C2H5ONa CH3COCH2COOC2H5 C2H5OH KMnO 4 . CH CH OH 3 3 2 CH3COOC2H5 C2H5ONa C CH3COOH H2SO4 C2H5ONa Br C H 2 2 4 CH3CH2OH H2SO4 BrCH2CH2Br CH COCH COOC H C2H5ONa Br 3 2 2 C2H4 2 CH3CH2OH BrCH2CH2Br 5 CH3COCH2COOC 物料比为2：1 CH3COCHCOOC2H5 COCHCOOCCH 2H5 (CHCH 2)2 3 CO(CH ) COCH
-二酮
◆在合成上乙酰乙酸乙酯更多的用来合成酮类。 (合成羧酸时，常有酮式分解)
与酰卤作用，引入酰基
酮式分解得-二酮
14.6 * 碳负离子和,-不饱和羰基化合物的共轭加成 ——麦克尔(Michael)反应
◆-二羰基化合物和碱作用生成稳定的碳负离子，可和
,-不饱和羰基化合物发生共轭（1，4）加成反应， 结果碳负离子加到碳原子上，碳原子上加H： 例如：
有较强的酸性（比醇和水强）。 ②互变异构：酮式与烯醇式之间的互变。-二羰基 化合物，由于烯醇式存在共轭效应，能量降低， 因而比较稳定。
例如：
p-π-π
③在碱作用下，生成烯醇负离子：
④烯醇负离子的共振结构式：
• 由于有烯醇式的存在，所以叫烯醇负离子；由于亚甲