第十四章 β–二羰基化合物14.1 酮–烯醇互变异构

14.2 乙酰乙酸乙酯的合成及其应用14. 3 丙二酸酯的合成及其应用

14.4 Knoevenagel 缩合14.5 Michael 加成 14.6 其它含活泼亚甲基的化合物

β –二羰基化合物：

O

O

O

O

O

O

R C CH2 C R'

R C CH2 C OR' RO C CH2 C OR

β –二酮 (α,β-diketone)

β –酮酸酯 (β-keto ester)

丙二酸二酯 (malonic ester)

均有活泼亚甲基

14.1 酮–烯醇互变异构14.1.1 酸和碱对酮–烯醇平衡的影响

14.1.2 化合物的结构对酮–烯醇平衡的影响

14.1 酮–烯醇互变异构 (keto and enol tautomerism )O R2CCR' H OH R2C CR'tautomerization (互变异构)

由分子内的原子或基团连接的位置 不同而产生的异构——互变异构

14.1.1 酸和碱对酮–烯醇平衡的影响酸催化的酮–烯醇互变异构：H O R C H C R' + H:B H快

O H C R'

H慢

O H C R' + H:B

R C H

R C

B:

碱催化的酮–烯醇互变异构：H O HO: + R C H C R'慢

H O R C C R'

H O R C C R' + H2O

H O R C C R' +

H O H

快

H R C

O H C R' + OH

14.1.2 化合物的结构对酮–烯醇平衡的影响酮式 烯醇式OH CH

乙醛

O CH3CH

CH2

(~100)

(很少)

丙酮

O CH3CCH3

CH2

OH CCH3

(>99%)O

(1.5×10-4%)OH

环己酮(98.8%)C O

(1.2%)

比

C C

更稳定

键能差：45 ~ 60 kJ mol-1

乙酰乙酸乙酯(β–丁酮酸乙酯): (ethyl acetoacetate)O O:O

H O

互变异构COEt

CH3C CH2 COEt

CH3C

CH

1

:

0.09

β–二羰基化合物的酸性：O O O O CH3C CH2 COEt H+ + CH3C CH COEt

烯醇负离子(enolate ion)O H3C C C H O C OC2H5 H3C O C C H O C OC2H5 H3C O C C H O C OC2H5

共振杂化体中的极限结构

14.2 乙酰乙酸乙酯的合成及其应用14.2.1 乙酰乙酸乙酯的合成

Claisen 酯缩合反应O 2 CH3COC2H51. NaOC2H5 2. H3O+

O

O

CH3CCH2COC2H5 + C2H5OH

乙酸乙酯

乙酰乙酸乙酯(三乙)(75%) (三氧代丁酸乙酯)

克莱森(R.L.Claisen,18511930)德国化学家 克莱森生于德国科隆(Cologne),他曾在波恩大学(University of Bonn)克库勒(Kekule)指导下学习。后来还在魏勒(Wohler) 实验室学习不长时间。他在波恩大学取得了博士学位并成为Kekule 的助手。Claisen后来去过英国大约逗留4年，1886年回国后在慕尼 黑(Munich)于Von Baeyer指导下工作。他还在柏林大学与Emil Fischer(费歇尔)一起工作过。Claisen是一个很巧的和富于创造力 的化学家。 他的成就包括羰基化合物的酰化，烯丙基重排(Claisen重排)), 肉桂酸(PhCH=CHCOOH)的制备，吡唑(邻二氮杂茂)的合成， 异哑唑衍生物的合成和乙酰乙酸乙酯的制备。 Claisen酯缩合反应一般是指含有a-H的酯在碱(一般用NaOEt) 作用下进行的缩合反应。反应结果脱掉一分子醇形成β-羰基酸酯。 如： 关于含有a-H的酯可以是同一种酯，也可以是两种不同的

酯 进行缩合反应(至少要有一种酯含a-H)叫交叉的Claisen酯缩合反应。 由于用两种都含a-H的酯缩合得4种产物的混合物，反应用途不大。 通常交叉的的Claisen酯缩合反应是指一个酯含a-H,另一个酯不含aH的反应。

Claisen缩合反应机理

Claisen 酯缩合反应机理：第一步 碱进攻α–H,产生烯醇负离子：O CH2 COEt H ONaOC2H5 C2H5OH

O CH2 COEt

CH2 COEt

第二步 烯醇负离子对另一酯分子的亲核加成：O OO CH2COEt

O CH3 C OEt CH2 COEt四面体 中间体

CH3 COEt + CH2 COEt

O

第三步 离去基团的消除，恢复羰基结构：O CH3 C OEt CH2 COEt O CH3 O C O CH2 COEt + OC2H5

第四步 β–酮酸酯脱质子：O O O O CH3 C CH COEt + OC2H5 H CH3 C CH COEt + C2H5OH

第五步 碳负离子的质子化(酸化):O CH3C O CH COEt + H H O O H CH3C H O CH COEt + H2O