现代有机合成化学第2章

3. 1,3-二羰基化合物的烃基化 最常用的1,3-二羰基化合物有：
A. β-酮酸酯：如β-丁酮酸乙酯，即乙酰乙酸乙酯
B. 丙二酸酯：如丙二酸二乙酯（C2H5OOCCH2COOC2H5）
C. β-二酮：即RCOCH2COR。
（1）β-酮酸酯的烃基化 通常都是在乙醇中用C2H5ONa或C2H5OK将它们转化成
A. 碱的影响
叔丁醇钾特别适用于酸性适中活泼亚甲基的烃基化。对于那些 酸性较弱的活性亚甲基化合物，则需用更强的碱，如氨基钠的液氨 溶液等作催化剂。
不对称的二酮在过量的碱存在下，可生成两种不同的
双负离子，当与烷基化试剂反应时，往往以一种烃基化产 物为主，即烃基首先进入取代基较少的α-碳。
B. 烃基化剂的影响
常见的能使α-氢活化的基团，其活化作用的大小顺序大致如下： -NO2>-COR>-SO2R>-COOR=CN>-SOR>-Ph
当一个碳上连有两个这样的基团时，这个碳上的氢就更加活泼， 也就表现出有更大的酸性。
由于活泼亚甲基化合物的酸性甚至比醇的酸性还强，因此它们 与醇钠的无水醇溶液作用即可形成一定浓度的烯醇负离子。
常用的烃化剂是卤代物。伯卤烷、仲卤烷、烯丙基卤、 苄卤等反应结果较好。叔卤烷则主要发生消除反应。
若采用非碱性的氟化硼或过氯酸银作催化剂，则叔卤代 烷亦可顺利进行烷基化反应。
选用伯卤烷为烃基化剂，可以得到较多的碳烃基化产物。
不同卤素的RX相比，反应活性如下：
RI>RBr>RCl
C.溶剂的影响
在非质子极性溶剂中，氧上烃基化比例增加； 在质子溶剂或非 极性溶剂中，碳上烃基化比例增加。
形成环状酮 （异常反应）
COOH COOH
COOH COOH
O + H2O + CO2 O + H2O + CO2
例如：
CH2(CO2Et)2
(1)EtONa, EtOH (2)n-C5H11Br
n-C5H11CH(CO2Et)2 (1)EtONa, EtOH (2)CH3I
COOEt
n-C5H11 C COOEt CH3
第二章 碳碳单键的形成
2.1 通过亲核取代反应形成碳碳单键
亲核取代 反应是形成碳-碳单键最常用的方法之一
R X + · ·Nu－
R Nu + · ·X－
底物： R-X、R-OTs、
一
R-O-SO3H
烃基化试剂
般
能提供碳负离子的化合物：
亲核试剂：
如：-CN、RC≡C-等
以下从几类化合物的烃基化角度，讨论一些应用较多 的形成碳一碳单键的亲核取代反应。
(1)NaOH,H2O (2)HCl
n-C5H11
H C COOH
CH3
（3）β-二酮的烃基化
β-二酮与β-酮酸酯、丙二酸酯类似，也能发生烃基化而生成相 应的烃基化产物。
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(4)其它活泼亚甲基化合物的烃基化
含有其它致活基团（如CN、Ph、SO、SO2等）的活泼亚甲
反应历程：
δ -O
CH3C CH2
δ+
O COC2H5
 C
CH2COC2H5
OH
OH -
O-
O
H3C C CH2COC2H5 OH
O -
CH3C O
O 2 CH3C O-
O
+ CH3COC2H5
+ CH3CH2OH
β-酮酸酯在发生酸式分解的同时，不可避免地要发生酮式分解， 以致羧酸的收率不如利用丙二酸酯的好。所以若以β-酮酸酯为原料 时，主要应用它的酮式分解反应。
2.1.1 活泼亚甲基化合物的烃基化
1. 活泼亚甲基化合物的定义
当一个饱和碳原子上连有硝基、羰基、氰基、酯基、苯基等吸 电子基团时，这个碳原子上的氢被致活了，因此这类化合物叫做活 泼亚甲基化合物。
给电子基团：电负性比氢小的 吸电子基团：电负性比氢大的
有机化合物中一些常见原子及取代基的电负性大小次序:
O CH3CCH3
NaOC2H5 C2H5OH
O CH2-C-CH3
O CH2=C-CH3
②由于烯醇负离子的α-碳上和氧上都带有部分负电荷，所以作 为亲核试剂，它也是两可的，既可以用碳进攻R-X，也可以用氧进 攻R-X。
通常是碳上优先烃基化，碳原子的亲核性大于氧原子。
2. 影响活泼亚甲基化合物烃基化的因素
酸式分解并不是绝对不用，特别是在α-位有二个取代基时，酸式 分解也能有较好的收率。
(2)丙二酸酯的烃基化
丙二酸酯的烃基化常在乙醇钠的乙醇溶液中进行；因其酸性不太 强，氧上取代的竞争反应不严重，故除可用卤代烷作烃基化剂外， 也可用磺酸酯作烃基化剂。’
丙二酸酯的烃基化产物经水解再受热脱羧，可转化成羧酸。
-N+R3>-NO2>-COOH>-COOR>-CO>-F > -Cl > Br > -I > -OCH3 > -NHCOCH3 > -C6H5 > -CH=CH2> H >-CH3 > -C2H5 > -CH(CH3) 2 > -C(CH3) 3
2. 活泼亚甲基化合物的性质
①活泼亚甲基化合物由于吸电子基的诱导效应，使得α-碳上的 氢具有一定的酸性 ，可以解离而生成碳负离子，通常称为烯醇负离 子。
溶剂
碳烃基化产物
HMPA（六甲基磷酰胺） THF（四氢呋喃） t-BuOH（叔丁醇）
15％ 94％ 94％
氧烃基化产物
83％ 0％ 0％
D.金属离子的影响
与烯醇负离子配对的金属离子的种类，对烃基化位置也有影响。 以Li＋、Na＋、K＋相比，Li＋与烯醇负离子结合最牢，K＋最不牢， Na＋居中。这就是说烯醇锂盐最有利于碳上烃基化。
丙二酸酯和β-酮酸酯既可发生一烃基化，也可发生二烃基化反应。 但丙二酸酯的烃基化产物只能分解成酸而不能得到酮。
HOOCCOOH HOOCCH2COOH
HCOOH + CO2 CH3COOH + CO2
脱羧
(-CO2)
形成环状酸酐 （易发生） （正常反应）
COOH COOH
COOH COOH
O O + H2O O O O + H2O O
烯醇盐，然后与卤代烷发生烃基化反应，即在α-C上引入 烃基。
β-酮酸酯的烃基化产物经水解再受热脱羧，可转化成 酮。
常把β-酮酸酯的烃化物在稀酸中水解，或先在稀碱中水解，然 后酸化，最后脱羧得产物酮的过程称为酮式分解。
若将β-酮酸酯的烃化物在较浓的碱液中水解，OH－会进攻羰基 并促使羰基与α-C之间键断裂，再经酸化后得羧酸 ，所以常把β-酮 酸酯的这种分解称为酸式分解。