第十二章 β-二羰基化合物

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第十二章 β-二羰基化合 物在有机合成中的应用上海交通大学化学化工学院

β-二羰基化合物O R C CH2 O C R' R O C CH2 O C O OR' RO C CH2 O C OR'

β -二酮

β -酮酸酯

丙二酸酯

O CH3 C CH2

O C OC2H5

NC

CH2

COOC2H5

乙酰乙酸乙酯

氰乙酸酯

β-酮酸易于失羧，但β-酮酸酯是稳定的。http:// 上海交通大学化学化工学院

吸电子基团

O CH3 C CH2

O C OC2H5

活性亚甲基 烃化和酰化反应http:// 上海交通大学化学化工学院

一. Claisen酯缩合反应——β -酮酸酯的合成1. 乙酰乙酸乙酯的合成CH3COOC2H5 + CH3COOC2H5 (1) C2H5OH (2) H+ CH3COCH2COOC2H5 + C2H5OH

乙酰乙酸乙酯

Claisen酯缩合反应就是酯与含有活泼亚甲基的化合物(酯、醛、 酮、腈)在碱性催化剂存在下的缩合反应。O CH3CH2C OC2H5 + H O CHCOC2H5 CH3(1) NaOC2H5 (2) H

O CH3CH2C CH CH3

O COC2H5 + C2H5OH

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历程：C2H5O + RCHCOOC2H5 H RCHO RCH2COC2H5 + O RCHCOOC2H5 RCH2 O RCH2 C CH R C R CHCOOC2H5 O COC2H5 + OC2H5

RCHCOOC2H5 + C2H5OH O COC2H5

OC2H5

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但该产物在碱性条件下是不稳定的，还要继续反应：O H O RCH2 C C R COC2H5 + OC2H5 O RCH2 C C R -

O COC2H5 + C2H5OH (弱酸) O -

(强酸)

(强碱 )

O

RCH2 C C R

COC2H5(弱碱)

最后再向反应体系中加酸，形成稳定的加成产物：O -

O

H 快

O RCH2 C CH R

O COC2H5

OH RCH2C C R

O COC2H5

RCH2 C C COC2H5 R

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O CH3CCH2COOC2H5Pka=11, 较强的酸+

C2H5ONa

[CH3COCHCOOC2H5]- Na+ + C2H5OH较弱的酸

CH3COCHCOOC2H5 -Na+ CH3 C 共振杂化体： HC C O OC2H5 O

HAc

CH3COCH2COC2H5

NaAc

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当被酰化的酯仅有一个α氢时，要用比醇钠的碱性更强的碱， 如(Ph)3CNa(三苯甲基钠)。H CH 3 C CH3 O C OC2H5 (C6H5)3C Na乙醚

O CH 3 C CH3C6H5COCl

C

OC2H5 + H C(C6H5)3

O C

CH3 O C CH3 COC2H5 + Cl

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2. 不同酯(其一不含α 氢)的缩合——交错酯缩合反应。

O C6H5COC2H5 +苯甲酸乙酯

(1)NaOC2H5 CH3COC2H5 (2) H

O

O

O

C6H5CCH2COC2H5苯甲酰乙酸乙酯(60%)

C6H 5CH2COOC2H5 +苯基乙酸乙酯

COOC2H5 (1)NaOC2H5 COOC2H5草酸二乙酯(2) H - CO 1750C

C6H5CHCOOC2H5 CO COOC2H5 C6H5CHCOOC2H5 COOC2H5α-苯基丙二酸二乙酯 (80~85%)http:// 上海交通大学化学化工学院

酮的α 氢比酯活泼，可与酯缩合：CH3COOC2H5 CH3COCH3 C2H5ONa CH3COCH2COCH3 C2H5OH

(主)

3.Dieckmann缩合反应——制备五、六元环状β ——酮酸酯二元羧酸酯进行的分子内的Claisen反应COOC2H5 COOC2H5NaOC2H5

苯, 800C

COOC2H5 O OC2H5H

COOC2H5 O

己二酸二乙酯

2-环戊酮甲酸乙酯 (74~81%)http:// 上海交通大学化学化工学院

二. 酮-烯醇互变异构1. 互变异构现象：CH3COCH2COOC2H5 与NaHSO3, HCN加成 与苯腙，羟氨作用 还原：CH3CHCH2COOC2H5 OH 碘仿反应 与Na作用放出H2,与FeCl3作用生成紫红色 C=O

甲基酮的典型反应

稀醇的性质

OH

使Br2的CCl4溶液褪色 与PCl5作用生成 CH3C CHCOOC2H5 Cl

3—氯—2—丁烯酸乙酯

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乙酰乙酸乙酯的1HNM谱图

c,b,a分别表示少量烯醇式中的CH3,C=C—H和OH中的三种质子，d,e 这两个单峰表示酮式结构中α-CH2和与羰基相连的CH3,三重峰和四重峰是 酮式和烯醇式中酯基上的CH2和CH3。http:// 上海交通大学化学化工学院

2. 互变异构(tantomezism)O93%

O

CH3 C CH2 C OC2H5

rt

OH7%

O

CH3 C CH C OC2H5

L.Konorr.(1859~1921)发现在低温(-78℃)时，二者可以分开。 在酸性或痕量碱的作用下，二者迅速达到平衡，如用石英设备，通 过蒸馏法可把二者分开。酮式：b.p. 41℃/267Pa;烯醇：33℃/267Pa (减压)。由于分子内氢键的存在，阻碍了分子间氢键的形成，因此烯 醇的沸点小于酮。

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CH CH3 C O H C OC2H5 O 较稳定 亚甲基上氢的酸性，易离开。 原因 共轭。 分子内氢键。 CH3 C CH COC2H5 OH O

一般的烯醇式结构是不稳定的： 例如： CH3 C CH3

CH2

C OH

CH3

O

仅占2.0*10-2 %http:// 上海交通大学化学化工学院

互变异构体与共振式的区别：OH CH3 C CH CH3 与 O OH CH2 C CH2CH3 是互变异构体。

*

CH3 C CH2CH3http:// 上海交通大学化学化工学院

三. 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用1. 乙酰乙酸乙酯的酮式分解(稀碱)CH3COCH3 H CO2 H O C CH2 CH3 O C O

CH3COCH2COOH H

O

O

O

O

CH3 C CH C O 2

CH3 C CH C O 2

CH3COCH35%NaOH

CH3COCH2COOC2H5 —CO2

CH3COCH2COONa CH3COCH3

H+

CH3COCH2COOH H

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