14-二羰基化合物 .ppt

1、第十四章、第十四章、-二羰基化合物二羰基化合物 分子中含有两个羰基的化合物称为二羰基化合物，而两个羰基中间被一个碳原分子中含有两个羰基的化合物称为二羰基化合物，而两个羰基中间被一个碳原子隔开的化合物称为子隔开的化合物称为-二羰基化合物二羰基化合物。此处羰基的含义较广，包含简单的羰基也包括。此处羰基的含义较广，包含简单的羰基也包括酯基等酯基等 RCOCH2CORRCOCH2COORROCOCH2COOR 二二酮酮 酮酮酸酸酯酯丙丙二二酸酸二二乙乙酯酯一、酮烯醇互变异构一、酮烯醇互变异构 RCH2COR互互变变异异构构RCHCOHR酮酮式式烯烯醇醇式式1.酸和碱对酮酸和碱对酮-烯醇平衡的影响烯醇平

2、衡的影响RCH2COR+HOHH+快快RCH2COR+H+H2ORCHCORH+HOHH+慢慢RCHCOHR+H3O+酸催化：酸催化：RCHCORH+OH慢慢RCH CORRCH COR+H2ORCH COROHH+快快RCHCOHR+H2O碱催化：碱催化：2.化合物的结构对酮化合物的结构对酮-烯醇平衡的影响烯醇平衡的影响CH3COCH2COC2H5O酮酮-烯醇互变异构烯醇互变异构乙酰乙酸乙酯是简单的乙酰乙酸乙酯是简单的-酮酸酯，酮酸酯，具有一些特殊的性质具有一些特殊的性质1)能和能和HCN,NaHSO3等亲核试剂发生加成或缩合反应等亲核试剂发生加成或缩合反应2)能使溴水褪色能使溴水褪色3)能

3、和三氯化铁发生颜色反应能和三氯化铁发生颜色反应具有羰基具有羰基含有不饱和键含有不饱和键具有烯醇式结构具有烯醇式结构互变平衡体系可通过下述试验得到互变平衡体系可通过下述试验得到证明证明:H3CCOCH2COOC2H5H3CCOCHCOOC2H5-FeCl3出现紫红色出现紫红色Br2H3CCOCHCOOC2H5-Br Br紫红色消失紫红色消失一般烯醇式不稳定，而乙酰乙酸乙酯的烯醇式能稳定存在，一般烯醇式不稳定，而乙酰乙酸乙酯的烯醇式能稳定存在，为什么？为什么？(1)酮式中亚甲基上的氢原子同时受羰基和酯基的影响很活泼，很容易转移到酮式中亚甲基上的氢原子同时受羰基和酯基的影响很活泼，很容易转移到 羰基

4、氧上形成烯醇式。羰基氧上形成烯醇式。(2)醇式中的双键的醇式中的双键的键与酯基中的键与酯基中的键形成键形成-共轭体系使电子离域，降低共轭体系使电子离域，降低 了体系的能量。了体系的能量。H3CCOHCHCOOC2H5(3)烯醇式通过分子内氢键的缔合形成了一个较稳定的六员环结构烯醇式通过分子内氢键的缔合形成了一个较稳定的六员环结构H3CCOCHCOOC2H5H问：活性亚甲基上有大的取代基，或是以问：活性亚甲基上有大的取代基，或是以CF3代替代替CH3,分别会对烯醇的含分别会对烯醇的含 量有什么影响？量有什么影响？3.烯醇化导致立体异构化烯醇化导致立体异构化当用酸或碱处理当用酸或碱处理(+)-仲丁

5、基苯基甲酮的乙醇仲丁基苯基甲酮的乙醇-水溶液时，发生了水溶液时，发生了外消旋化反应外消旋化反应CEtMeHCOPhOH orH+CEtMeHCOPh+CEtHMeCOPh(R)-(+)(+)CEtMeHCOPhOH orH+CCOHPhEtMe外外消消旋旋体体烯烯醇醇非非手手性性化化合合物物手手性性化化合合物物二、乙酰乙酸乙酯的合成及应用二、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的合成 乙酰乙酸乙酯可用乙酰乙酸乙酯可用 Claisen 酯缩合反应合成酯缩合反应合成CH3COC2H5O21)NaOC2H5/C2H5OH2)CH3COOH,H2OH3CCOCH2COOC2H5

6、+C2H5OH 含有含有两个两个-H 的羧酸酯在乙醇钠作用下，起的羧酸酯在乙醇钠作用下，起分子间缩合分子间缩合反应，酸化后得反应，酸化后得到到-酮酸酯酮酸酯反应机理反应机理CH3COC2H5O-OC2H5-CH2COOEtCH2COOEt-H3CCOOC2H5+-CH2COOEtH3CCOCH2COOC2H5OC2H5H3CCOCH2COOC2H5OC2H5-H3CCOCH2COOC2H5+-OC2H5COOEt-+C2H5OHpKa=11pKa=15H3CCOCH2COOC2H5CH3CHCOCH3COC2H5O+-OC2H5CH2COOEt-+C2H5OHpKa=24.5pKa=16乙酰乙

7、酸乙酯较强的酸性是推动乙酰乙酸乙酯较强的酸性是推动 Claisen Condensation 的真正动力的真正动力CH3CH2COC2H5O21)NaOC2H5/C2H5OH2)CH3COOH,H2OCOCHCOOC2H5+C2H5OHCH3CH2CH3 两种酯的混合物起克莱森缩合反应，可以得到两种酯的混合物起克莱森缩合反应，可以得到四四种种-酮酸酯的混合物，没酮酸酯的混合物，没有什么合成价值。但如果两种酯中有一种没有有什么合成价值。但如果两种酯中有一种没有-氢，只能提供羰基，氢，只能提供羰基，那么用那么用等等摩尔摩尔的酯起缩合反应，的酯起缩合反应，可以使可以使交叉交叉缩合产物成为主产物缩合产

8、物成为主产物。1)NaOEt,EtOH2)H3O+C6H5CCHCOEtOOCH3EtOCCCH2COEtOOOEtOCCOOOEt+CH3COEtODieckmann 缩合：缩合：己二酸酯和庚二酸酯，分子内酯缩合生成己二酸酯和庚二酸酯，分子内酯缩合生成环状环状-酮酸酯酮酸酯COOEtH2CH2CCH2CH2CO2Et-COOEtH2CH2CCH2CHCO2Et-COEtH2CH2CCH2CHCO2EtOOEt-CH2CH2CCH2CHCO2EtOOEt-CH2CH2CCH2CCO2EtO-H3O+CH2CH2CCH2CHCO2EtOOEt-OEt反应机理：反应机理：C6H5COEtOCH3C

9、H2COEtO+COOC2H5COOC2H5C2H5ONaCOOC2H5OCOOC2H5OCH32.乙酰乙酸乙酯的性质乙酰乙酸乙酯的性质 乙酰乙酸乙酯在乙酰乙酸乙酯在稀碱（或稀酸稀碱（或稀酸）的作用下，水解生成）的作用下，水解生成乙酰乙酸乙酰乙酸，后者，后者在在加热加热的条件下，的条件下，脱羧生成酮脱羧生成酮。这种分解称为。这种分解称为酮式分解酮式分解 CH3CCH3OH3CCCOOHOH3CCCOOHOCH3CCH2OHCO2+H3CCOCH2COOC2H5(1)H2O,KOH(2)H3O+CH3COCH2COOH H3CCOCH3CO2-水解：水解：乙酰乙酸乙酯与乙酰乙酸乙酯与浓碱浓碱共热

10、，则共热，则-和和-碳原子之间的键发生断裂，生成两碳原子之间的键发生断裂，生成两分子的分子的乙酸盐乙酸盐。一般。一般-羰基酸都发生此反应，这种分解称为羰基酸都发生此反应，这种分解称为酸式分解酸式分解 -H3CCOCH2COOC2H5KOH,EtOH2CH3COOH+2CH3COOHCH3COCH2COOC2H5+OHCH3COOHCH2COOC2H5CH3COOHCH2COOC2H5+CH3COO+CH3COOC2H5OH2 CH3COO+C2H5OHH3CCOCH2COOC2H5成酸水解成酸水解 成酮水解成酮水解两种水解方式两种水解方式烃化和酰化烃化和酰化H3CCOCH2COOC2H5+Na

11、OEtH3CCOCHCOOC2H5-H3CCOCHCOOC2H5+RXH3CCOCHCOOC2H5RH3CCORCHCOOC2H5+C-烃化产物烃化产物O-烃化产物烃化产物(1)NaOEt,EtOH(2)RXH3CCOCCOOC2H5RRC6H5CClOH3CCOCHCOOC2H5COC6H5C-酰化产物酰化产物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3.乙酰乙酸乙酯在合成上的应用乙酰乙酸乙酯在合成上的应用 乙酰乙酸乙酯进行乙酰乙酸乙酯进行烷基化烷基化反应后，再进行反应后，再进行酮式分解或酸式分解酮式分解或酸式分解，在

12、有，在有机合成上有广泛的应用，主要用来合成机合成上有广泛的应用，主要用来合成甲基酮或烷基取代的乙酸甲基酮或烷基取代的乙酸 1)制备甲基酮制备甲基酮CH3CH3CH2CH2CHCOOH先大后小先大后小,先惰后活先惰后活(EAA)CH3COCH2COOC2H5C2H5ONaCH3CH2CH2BrCH3COCHCOOC2H5CH2CH2CH3C2H5ONaCH3ICH3COCCOOC2H5CH2CH2CH3CH3CH3COCCOOC2H5CH2CH2CH3CH3成成酮酮水水解解成成酸酸水水解解CH3COCHCH3CH2CH2CH32)制备各种二酮制备各种二酮CH3COCHCOOC2H52-Na+I-

13、NaIICH3COCHCOOC2H5CH3COCHCOOC2H51)H2O,KOH;2)H3O+3)CH3COCH2CH2COCH32,5 己二酮己二酮CH3COCHCOOC2H52-Na+CH2Cl2CH3COCHCOOC2H5CH2CH3COCHCOOC2H51)H2O,KOH;2)H3O+3)CH3COCH2CH2CH2COCH32,6-庚二酮庚二酮CH3COCH2COOC2H5NaHCH3COCHCOOC2H5-Na+C6H5COClCH3COCHCOOC2H5COC6H51)H2O,KOH;2)H3O+3)CH3COCH2COC6H51-苯基苯基-1,3-丁二酮丁二酮3)制备环烷基酮

14、制备环烷基酮CH3COCHCOOC2H5-Na+Br(CH2)4Br(CH2)4CHCOCH3COOC2H5BrC2H5ONa1)H2O,KOH;2)H3O+3)CCOCH3COOC2H5C COCH3CH3CCHCH2CH2CH3OCH2CH31)EAAEtONaCH3CH2CH2ClCH3CH2ClEtONa1)OH-H2O,-2)H3O+,其它结构的其它结构的-酮酸酯也可以进行烃化，水解和脱羧反应，生成各种结构的酮酮酸酯也可以进行烃化，水解和脱羧反应，生成各种结构的酮CH3CH2CH2CCH2CH2CH3O1)OH-H2O,-2)H3O+,CH3CH2CH2CCHCOEtCH2CH3OO

15、2)2 CH3CH2CH2COEtOEtONaEtOHOCH3OCH3COOEtH3O+EtONa,EtOHCH3IOCOOEtEtONaEtOH(CH2)5COOEtCOOEt3)4)制备高级酮酸制备高级酮酸CH3COCHCOOC2H5-Na+Br(CH2)nCOOC2H5CH3COCHCOOC2H5(CH2)nCOOC2H5CH3COCHCOOC2H5(CH2)nCOOC2H5酮酮式式分分解解酸酸式式分分解解CH3COCH2(CH2)nCOOHCOOHCH2(CH2)nCOOH三、丙二酸二乙酯的合成及应用三、丙二酸二乙酯的合成及应用 1.丙二酸二乙酯的合成及应用丙二酸二乙酯的合成及应用 丙

16、二酸二乙酯通常由氯乙酸钠为原料制得丙二酸二乙酯通常由氯乙酸钠为原料制得 CH2COONaClNaCNCH2COONaCNC2H5OHH2SO4H2CCOOC2H5COOC2H5 丙二酸二乙酯分子中丙二酸二乙酯分子中亚甲基上的氢原子亚甲基上的氢原子受两个相邻羰基的影响而很活泼，受两个相邻羰基的影响而很活泼，使其具使其具有微弱的酸性有微弱的酸性。与强碱如乙醇钠作用，可生成相应的钠衍生物。后者。与强碱如乙醇钠作用，可生成相应的钠衍生物。后者与卤代烷作用，可以生成一烷基取代丙二酸酯；继续上述过程，可再引入第与卤代烷作用，可以生成一烷基取代丙二酸酯；继续上述过程，可再引入第二个烷基而得到二烷基取代丙二酸

17、酯。一烷基或二烷基取代的丙二酸酯经水二个烷基而得到二烷基取代丙二酸酯。一烷基或二烷基取代的丙二酸酯经水解生成解生成取代的丙二酸取代的丙二酸，它受热脱羧即可得到取代的，它受热脱羧即可得到取代的乙酸乙酸 1)制备取代乙酸制备取代乙酸C2H5ONaCH3CH2BrCH3ICH2(COOC2H5)2Na+CH(COOC2H5)2-CH3CH2CH(COOC2H5)2CH3CH2C(COOC2H5)2CH31)NaOH,H2O2)H+CCH3CH2H3CCOOHCOOH CO2CH3CH2CHCOOHCH3 丙二酸二乙酯也可丙二酸二乙酯也可与二卤代烷或卤代酸酯与二卤代烷或卤代酸酯等作用，然后经水解、酸化

18、、等作用，然后经水解、酸化、脱羧等反应生成脱羧等反应生成二元酸二元酸 2)制备二元酸制备二元酸Na+CH(COOC2H5)2-H2CBrH2CBr+2H2CCH(COOC2H5)2H2CCH(COOC2H5)2 1)NaOH,H2O2)H+H2CCH2COOHH2CCH2COOH3)丙二酸二乙酯也可用来合成丙二酸二乙酯也可用来合成 36元环的环烷酸元环的环烷酸 C2H5ONaCH2(COOC2H5)2 1)NaOH,H2O2)H+Br(CH2)4BrBr(CH2)4CH(COOC2H5)2C2H5ONaBrCH2CH2CH2CH2C(COOC2H5)2-CCOOC2H5COOC2H5CCOOH

19、2.丙二酸亚异丙酯的合成及其应用丙二酸亚异丙酯的合成及其应用(自学自学)CH COOHCH2ClCH2ClCH2OHCH2OHCOOC2H5CCOOC2H5CH2ClCH2Cl四、四、Knoevenagel 缩合缩合 醛、酮醛、酮在在弱碱弱碱（胺、吡啶等）催化下，与具有（胺、吡啶等）催化下，与具有活泼氢原子的化合物活泼氢原子的化合物缩合缩合的反应称为的反应称为Knoevenagel缩合反应。由于活泼亚甲基化合物优先与弱碱反应缩合反应。由于活泼亚甲基化合物优先与弱碱反应生成碳负离子，生成碳负离子，降低了醛分子间发生羟醛缩合的可能性降低了醛分子间发生羟醛缩合的可能性，因而该反应有较高，因而该反应有

20、较高的收率的收率(CH3)2CHCH2CHO+CH2(COOC2H5)2哌哌啶啶(CH3)2CHCH2CH=C(COOC2H5)2 若使用若使用含有羧基（含有羧基（-COOH）的活泼亚甲基化合物）的活泼亚甲基化合物（如丙二酸、氰基乙酸（如丙二酸、氰基乙酸等）进行该反应，其缩合产物在加热情况下可进一步等）进行该反应，其缩合产物在加热情况下可进一步脱羧脱羧，形成，形成、-不饱不饱和产物和产物 CHO+CH CHCOOH CH2(COOH)2NN+1h+CO2+H2O五、五、Michael 加成加成 活泼氢化合物活泼氢化合物也可以与也可以与、-不饱和化合物不饱和化合物进行加成，这种反应称为进行加成，

21、这种反应称为Michael加成加成 该反应中常采用的碱为醇钠、季铵碱及苛性碱等。该反应中常采用的碱为醇钠、季铵碱及苛性碱等。、-不饱和化合物不饱和化合物为为、-不饱和羰基化合物及腈等，其它试剂也可以进行该反应不饱和羰基化合物及腈等，其它试剂也可以进行该反应 Michael加成反应可与加成反应可与Claisen缩合或羟醛缩合等反应联用，缩合或羟醛缩合等反应联用，合成环合成环状化合物状化合物 O+CH2(COOC2H5)2C2H5ONaC2H5OH,90%OCH(COOC2H5)2CH3COCH2COCH3+CH2=CH C N(C2H5)3N,叔叔丁丁醇醇25 C,71%CH3COCHCOCH3

22、CH2CH2CNOCH3O+CH2=CHCCH3OKOH甲甲醇醇,回回流流OOO哌哌啶啶H+H2O,OOCH3CH3六、其它含活泼亚甲基的化合物六、其它含活泼亚甲基的化合物 与丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯相似，两个吸电子基（如等）连接在同与丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯相似，两个吸电子基（如等）连接在同一碳原子上时，其一碳原子上时，其亚甲基的氢原子亚甲基的氢原子同时受两个吸电子基的影响而同时受两个吸电子基的影响而具有活泼性，具有活泼性，常称为常称为活泼亚甲基活泼亚甲基，这类化合物常称为活泼亚甲基化合物。这类化合物与强，这类化合物常称为活泼亚甲基化合物。这类化合物与强碱作用，亚甲基碳原子也能形成碳负离子而被碱作用，亚甲基碳原子也能形成碳负离子而被烷基化烷基化 NCCH2COOC2H5C2H5I,120 CNCCHCOOC2H5C2H5