第十四章 β-二羰基化合物
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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14章β-二羰基化合物
(1)乙酰乙酸乙酯的制备 乙酰乙酸乙酯的制备
的酯在强碱 有α-H的酯在强碱（一般是用乙醇钠）的作用下与另一分子酯 的酯在强碱（一般是用乙醇钠）的作用下与另一分子酯 发生缩合反应，失去一分子醇 生成β-羰基酯 一分子醇， 羰基酯的反应叫做酯 发生缩合反应，失去一分子醇，生成 羰基酯的反应叫做酯 缩合反应，又称为克莱森（ 缩合反应，又称为克莱森（Claisen）缩合。 ）缩合。
有机化学
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重要β 二羰基化合物 重要 –二羰基化合物
O O C 2 H 5 O-C-CH 2 -C-OC 2 H 5
丙二酸二乙酯
O O CH3-C CH2-C-OC2H5
乙酰乙酸乙酯
有机化学
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三、 丙二酸酯在有机合成上的应用
一.丙二酸二乙酯的制备 丙二酸二乙酯的制备
O O O O NaCN C H OH CH2-C-OH CH2-C-ONa 2 5 C2H5O-C-CH2-C-OC2H5 OH H2SO4 Cl CN
OH O CH3-C=CH-C-OC H5 2 烯醇式 (7%)
有机化学
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二、 β –二羰基化合物碳负离子的反应 二羰基化合物碳负离子的反应
碳负离子是带部分负电荷的碳原子或氧原子， 碳负离子是带部分负电荷的碳原子或氧原子，都具 是带部分负电荷的碳原子或氧原子 亲核性， 有亲核性，在碳原子和氧原子上都有可能发生亲核 反应，主要发生在碳原子上 常见的反应有下列几种： 在碳原子上。 反应，主要发生在碳原子上。常见的反应有下列几种： （1）碳负离子与卤代烷的反应 卤代烷的反应 ）碳负离子与卤代烷 羰基化合物的缩合反应 （2）碳负离子和羰基化合物的缩合反应 ）碳负离子和羰基化合物 不饱和羰基化合物的共轭加成 （3）碳负离子和 ，β-不饱和羰基化合物的共轭加成 ）碳负离子和α， 不饱和 反应
的酯在强碱 有α-H的酯在强碱（一般是用乙醇钠）的作用下与另一分子酯 的酯在强碱（一般是用乙醇钠）的作用下与另一分子酯 发生缩合反应，失去一分子醇 生成β-羰基酯 一分子醇， 羰基酯的反应叫做酯 发生缩合反应，失去一分子醇，生成 羰基酯的反应叫做酯 缩合反应，又称为克莱森（ 缩合反应，又称为克莱森（Claisen）缩合。 ）缩合。
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重要β 二羰基化合物 重要 –二羰基化合物
O O C 2 H 5 O-C-CH 2 -C-OC 2 H 5
丙二酸二乙酯
O O CH3-C CH2-C-OC2H5
乙酰乙酸乙酯
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三、 丙二酸酯在有机合成上的应用
一.丙二酸二乙酯的制备 丙二酸二乙酯的制备
O O O O NaCN C H OH CH2-C-OH CH2-C-ONa 2 5 C2H5O-C-CH2-C-OC2H5 OH H2SO4 Cl CN
OH O CH3-C=CH-C-OC H5 2 烯醇式 (7%)
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二、 β –二羰基化合物碳负离子的反应 二羰基化合物碳负离子的反应
碳负离子是带部分负电荷的碳原子或氧原子， 碳负离子是带部分负电荷的碳原子或氧原子，都具 是带部分负电荷的碳原子或氧原子 亲核性， 有亲核性，在碳原子和氧原子上都有可能发生亲核 反应，主要发生在碳原子上 常见的反应有下列几种： 在碳原子上。 反应，主要发生在碳原子上。常见的反应有下列几种： （1）碳负离子与卤代烷的反应 卤代烷的反应 ）碳负离子与卤代烷 羰基化合物的缩合反应 （2）碳负离子和羰基化合物的缩合反应 ）碳负离子和羰基化合物 不饱和羰基化合物的共轭加成 （3）碳负离子和 ，β-不饱和羰基化合物的共轭加成 ）碳负离子和α， 不饱和 反应
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 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 +
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
+
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]...
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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
14.3 丙二酸酯的制备及其在有机合成上的应用
丙二酸二乙酯的制备: ①丙二酸二乙酯的制备 氯乙酸钠
◆丙二酸二乙酯分子中的α 丙二酸二乙酯分子中的α
-亚甲基上的氢非常活泼， 亚甲基上的氢非常活泼， 亚甲基上的氢非常活泼 在醇钠作用下失H形成碳负离子 形成碳负离子: 在醇钠作用下失 形成碳负离子
钠盐 碳负离子为强亲核试剂 强亲核试剂,可与卤烷发生一烃基或二烃 ◆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. 基取代反应
CH2(COOC2H5)2
2 C2H5ONa Br(CH2)5Br
COOC2H5 COOC2H5
物料比1： 物料比 ：1
COOH
用丙二酸酯为原料的合成法常称为丙二酸酯合成法 丙二酸酯合成法。 ◆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 克莱森Claisen(酯)缩合反应 克莱森 酯 缩合反应
14.2 β-二羰基化合物的结构及反应特征 二羰基化合物的结构及反应特征
酸性：亚甲基同时受到两个羰基的影响， ① 酸性：亚甲基同时受到两个羰基的影响，使α-H 有较强的酸性（比醇和水强）。 有较强的酸性（比醇和水强）。 互变异构：酮式与烯醇式之间的互变。 二羰基 ②互变异构：酮式与烯醇式之间的互变。β-二羰基 共轭效应， 化合物，由于烯醇式存在共轭效应 能量降低， 化合物，由于烯醇式存在共轭效应，能量降低， 因而比较稳定。 因而比较稳定。 例如： 例如：
14.1 β-二羰基化合物的概念与典型化合物 二羰基化合物的概念与典型化合物 分子中含有两个羰基官能团的化合物叫二羰基化合物； ◆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β 二羰 其中两个羰基为一个亚甲基相间隔的化合物叫β-二羰 基化合物。 基化合物。 ◆β-二羰基化合物的亚甲基对两个羰基来说都是α位置， 二羰基化合物的亚甲基对两个羰基来说都是α 位置， 二羰基化合物的亚甲基对两个羰基来说都是 所以α 特别活泼 也叫含有活泼亚甲基的化合物。 特别活泼。 所以α-H特别活泼。 也叫含有活泼亚甲基的化合物。
第十四章 β-二羰基化合物
第十四章 β-二羰基化合物
（一） 命名下列化合物：
CH3 （1） HOCH2CHCH2COOH
（3） CH3CH2COCH2CHO
O （2） (CH3)2CHCCH2COOCH3
OH （4） (CH3)2C=CHCH2CHCH3
CHO
（5） ClCOCH2COOH
（7）
OCH3 NO2
OCH3 （6） OH
O
O
CH3C CH2C OC2H5 （ 以下同）
来自三乙 （1） 分析：
O
H3C C CH CH3
CH3
上2个 CH3I
O CH3C
解：
O CH2C
OC2H5
C2H5O-Na+ CH3 I
O CH3C
O CHC CH3
OC2H5
C2H5O-Na+ CH3 I
O CH3C
CH3 O CC CH3
(1) 稀OH- , (2) H+, (3) ∆
OC2H5
酮式分解
O H3C C CH CH3
CH3
CH3OH HI CH3I
OH
CH3CHCH2CH2CH2CH3
H2 Ni
（2） 分析：
O CH3CCH2CH2CH2CH3
上BrCH2CH2CH3
来自三乙
O
O
OO
CH3C CH2COC2H5 C2H5O-Na+ CH3CH2CH2Br CH3C CHCOC2H5
CH3
来自丙二
CH2(COOC2H5)2 C2H5O-Na+
解：
CH3CH=CHCOOC2H5
CH3CH CH2COOC2H5 CH(COOC2H5)2
（一） 命名下列化合物：
CH3 （1） HOCH2CHCH2COOH
（3） CH3CH2COCH2CHO
O （2） (CH3)2CHCCH2COOCH3
OH （4） (CH3)2C=CHCH2CHCH3
CHO
（5） ClCOCH2COOH
（7）
OCH3 NO2
OCH3 （6） OH
O
O
CH3C CH2C OC2H5 （ 以下同）
来自三乙 （1） 分析：
O
H3C C CH CH3
CH3
上2个 CH3I
O CH3C
解：
O CH2C
OC2H5
C2H5O-Na+ CH3 I
O CH3C
O CHC CH3
OC2H5
C2H5O-Na+ CH3 I
O CH3C
CH3 O CC CH3
(1) 稀OH- , (2) H+, (3) ∆
OC2H5
酮式分解
O H3C C CH CH3
CH3
CH3OH HI CH3I
OH
CH3CHCH2CH2CH2CH3
H2 Ni
（2） 分析：
O CH3CCH2CH2CH2CH3
上BrCH2CH2CH3
来自三乙
O
O
OO
CH3C CH2COC2H5 C2H5O-Na+ CH3CH2CH2Br CH3C CHCOC2H5
CH3
来自丙二
CH2(COOC2H5)2 C2H5O-Na+
解：
CH3CH=CHCOOC2H5
CH3CH CH2COOC2H5 CH(COOC2H5)2
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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
二元羧酸的合成：
C H 2Br C H 2Br
+ 2 Na+ [CH(CO OC2H5)2]
CH2CH(CO2C2H5)2 CH2CH(CO2C2H5)2
NaOH / H2O CH2CH2CO2H
H 3O+
CH2CH2CO2H
ClCH2COOC2H5 + Na+[CH(COOC2H5)2]-
NaOH / H2O CH2COOH
CH2CH2CH3
① 稀OH ,②H+, ③△ 酮式分解
O CH3CCHCH2CH2CH3
① 40% OH ,②H+ 酸式分解
CH3 CH3CH2CH2CHCOOH
CH3
CH3COCH2COOC2H5
① C2H5ONa ② Br(CH2)4Br
CH3CO COOC2H5
C2H5ONa
① 稀OH ,②H+
COOC2H5
C2H5ONa CH3CH2CH2Br
CH3CH2CH2
COOC2H5 CH
COOC2H5
C2H5ONa CH3I
COOC2H5 CH3CH2CH2 C CH3
COOC2H5
OH-, H+ CH3CH2CH2 CH COOH
, -CO2
CH3
⑷ 戊酸 COOC2H5
CH2 COOC2H5
环己酮
(98.8%) (1.2%)
在β-二羰基化合物中，烯醇式含量较高。如乙酰乙酸 乙酯(β–丁酮酸乙酯)：
O CH3 C CH2COOC2H5 ①能在酸或碱性条件下水解；
②能与HCN、NaHSO3等亲核试剂加成；与苯肼生成 苯腙等；
③能被还原成β-羟基酸酯。（以上说明具有酮式结构）
④与钠作用放出氢气；
2. 乙酰乙酸乙酯的性质 酮式分解：在稀碱或 稀酸的作用下，水解成β–酮酸， β–酮酸加热脱羧生成酮。如：
O
O
CH3
C
CH2
5% NaOH /
COEt
O
O
CH3 C CH2 CONa
O
O
H+ CH3 C CH2 COH
O CH3 C CH3 + CO2
β–羰基酸受热分解的机理：
H OO
CC RC O
酮式
烯醇式
1. 酸和碱对酮–烯醇平衡的影响
酸催化的酮–烯醇互变异构：
HO
HOH
快
慢
R C C R' + H:B
R C C R'
H OH R C C R' + H:B
H
H B:
碱催化的酮–烯醇互变异构：
HO
慢
HO: + R C C R'
HO R C C R'
H OR C C R' + H2O
H
HO
H快
O
O
O
O
CH3 C CH C OC2H5
CH3 C CH C OC2H5
③形成了分子内氢键，增加了烯醇式的稳定性。
O
O
OH O
+H+
CH3 C CH C OC2H5
CH3 C CH C OC2H5
O
O
CH3 C CH2 C
O HO CH3 C CH C
3.烯醇化导致立体异构化
（烯醇型90%）
如：
Et O
O H
COOC2H5
己二酸二乙酯
2–氧代环戊烷甲酸乙酯
中间步骤： O C OCH2CH3
CH COCH2CH3 O
O C
OCH2CH3 CHCOCH2CH3
O
由二酯制备五元或六元环状β–酮酸酯
乙酰乙酸乙酯的工业制法：
CH2 C CH2 + C2H5OH H2SO4 OCO
二乙烯酮
OO CH3CCH2COC2H5
第十四章 β-二羰基化合物
凡是两个羰基中间被一个碳原子隔开的化合物均称为 β–二羰基化合物。如：
O
O
O
O
O
O
R C CH2 C R' R C CH2 C OR' RO C CH2 C OR
β–二酮
β–酮酸酯
一、酮-烯醇互变异构
丙二酸二酯
O R 2C C R '
H
OH R2C CR'
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
③△
CH3COCHCOOC2H5 COCH3CH2(CH2)3Br
① NaH
CH3COCH2COOC2H5 ② C6H5COCl
CH3COCHCOOC2H5 COC6H5
①
稀OH ,②H+ ③△
CH3COCH2COC6H5（β-二酮）
2 [CH3COCHCOOC2H5]-Na+ CH2Cl2
CH3COCHCOOC2H5 CH2
+
(1) NaOC
C2H5OCOC2H5 (2) H3O+
2H5
OO
O
COC2H5 CH
COC2H5
(65%)
O
C2H5OC COC2H5 + CH3COC2H5 C2H5ONa
OO
O
C2H5OC C CH2COC2H5 + C2H5OH
分子内酯缩合—迪克曼(Dieckmann)闭环反应
CH2CH2COOC2H5 (1) NaOC2H5, C6H6, 80 CH2CH2COOC2H5 (2) H3O+, 80%
CH(COOC2H5)2
OH-, H+ , -CO2
⑵ γ-戊酮酸
CHCOOH CHCOOH
COOC2H5 CH2
COOC2H5
C2H5ONa BrCH2COCH3
CH3COCH2
OH-, H+ , -CO2
CH3COCH2CH2COOH
COOC2H5 CH
COOC2H5
⑶ 2-甲基戊酸
COOC2H5 CH2
CH3CCH2COC2H5 + C2H5OH
乙酸乙酯
乙酰乙酸乙酯(75%)
Claisen 酯缩合反应机理：
第一步 碱进攻α–H，产生烯醇负离子：
CH2 H
O
NaOC2H5
COEt
C2H5OH
O CH2 COEt
O CH2 COEt
第二步 烯醇负离子对另一酯分子的亲核加成：
O
O
O
CH3 COEt + CH2 COEt
Et O
Et O
Me
C
C
Ph OH- H+
-
Me
C
C
Ph + H
C
C
Ph
H
H
Me
(R)-(+)-仲丁基苯基甲酮 (±)-仲丁基苯基甲酮(外消旋体)
二、乙酰乙酸乙酯的合成及其应用
1. 乙酰乙酸乙酯的合成
克莱森(Claisen) 酯缩合反应
O
OO
2 CH3COC2H5
1. NaOC2H 5 2. H3O+
烷基化烷基化后再进行酮式分解或酸式分解，合成甲基 基酮或α–烷基取代羧酸
OO
OO
CH3CCH2COC2H5
① C2H5ONa ② CH3CH2CH2Br
CH3CCHCOC2H5
① C2H5ONa ② CH3I
OCH3
CH2CH2CH3
CH3CCCOOC2H5
CH2CH2CH3
OCH3 CH3CCCOOC2H5
C
H
2C
OO
Na
C2H5OH H2SO4
CN
2.丙二酸二乙酯的应用
C O O C 2H 5 CH2
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
二元羧酸的合成：
C H 2Br C H 2Br
+ 2 Na+ [CH(CO OC2H5)2]
CH2CH(CO2C2H5)2 CH2CH(CO2C2H5)2
NaOH / H2O CH2CH2CO2H
H 3O+
CH2CH2CO2H
ClCH2COOC2H5 + Na+[CH(COOC2H5)2]-
NaOH / H2O CH2COOH
CH2CH2CH3
① 稀OH ,②H+, ③△ 酮式分解
O CH3CCHCH2CH2CH3
① 40% OH ,②H+ 酸式分解
CH3 CH3CH2CH2CHCOOH
CH3
CH3COCH2COOC2H5
① C2H5ONa ② Br(CH2)4Br
CH3CO COOC2H5
C2H5ONa
① 稀OH ,②H+
COOC2H5
C2H5ONa CH3CH2CH2Br
CH3CH2CH2
COOC2H5 CH
COOC2H5
C2H5ONa CH3I
COOC2H5 CH3CH2CH2 C CH3
COOC2H5
OH-, H+ CH3CH2CH2 CH COOH
, -CO2
CH3
⑷ 戊酸 COOC2H5
CH2 COOC2H5
环己酮
(98.8%) (1.2%)
在β-二羰基化合物中，烯醇式含量较高。如乙酰乙酸 乙酯(β–丁酮酸乙酯)：
O CH3 C CH2COOC2H5 ①能在酸或碱性条件下水解；
②能与HCN、NaHSO3等亲核试剂加成；与苯肼生成 苯腙等；
③能被还原成β-羟基酸酯。（以上说明具有酮式结构）
④与钠作用放出氢气；
2. 乙酰乙酸乙酯的性质 酮式分解：在稀碱或 稀酸的作用下，水解成β–酮酸， β–酮酸加热脱羧生成酮。如：
O
O
CH3
C
CH2
5% NaOH /
COEt
O
O
CH3 C CH2 CONa
O
O
H+ CH3 C CH2 COH
O CH3 C CH3 + CO2
β–羰基酸受热分解的机理：
H OO
CC RC O
酮式
烯醇式
1. 酸和碱对酮–烯醇平衡的影响
酸催化的酮–烯醇互变异构：
HO
HOH
快
慢
R C C R' + H:B
R C C R'
H OH R C C R' + H:B
H
H B:
碱催化的酮–烯醇互变异构：
HO
慢
HO: + R C C R'
HO R C C R'
H OR C C R' + H2O
H
HO
H快
O
O
O
O
CH3 C CH C OC2H5
CH3 C CH C OC2H5
③形成了分子内氢键，增加了烯醇式的稳定性。
O
O
OH O
+H+
CH3 C CH C OC2H5
CH3 C CH C OC2H5
O
O
CH3 C CH2 C
O HO CH3 C CH C
3.烯醇化导致立体异构化
（烯醇型90%）
如：
Et O
O H
COOC2H5
己二酸二乙酯
2–氧代环戊烷甲酸乙酯
中间步骤： O C OCH2CH3
CH COCH2CH3 O
O C
OCH2CH3 CHCOCH2CH3
O
由二酯制备五元或六元环状β–酮酸酯
乙酰乙酸乙酯的工业制法：
CH2 C CH2 + C2H5OH H2SO4 OCO
二乙烯酮
OO CH3CCH2COC2H5
第十四章 β-二羰基化合物
凡是两个羰基中间被一个碳原子隔开的化合物均称为 β–二羰基化合物。如：
O
O
O
O
O
O
R C CH2 C R' R C CH2 C OR' RO C CH2 C OR
β–二酮
β–酮酸酯
一、酮-烯醇互变异构
丙二酸二酯
O R 2C C R '
H
OH R2C CR'
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
③△
CH3COCHCOOC2H5 COCH3CH2(CH2)3Br
① NaH
CH3COCH2COOC2H5 ② C6H5COCl
CH3COCHCOOC2H5 COC6H5
①
稀OH ,②H+ ③△
CH3COCH2COC6H5（β-二酮）
2 [CH3COCHCOOC2H5]-Na+ CH2Cl2
CH3COCHCOOC2H5 CH2
+
(1) NaOC
C2H5OCOC2H5 (2) H3O+
2H5
OO
O
COC2H5 CH
COC2H5
(65%)
O
C2H5OC COC2H5 + CH3COC2H5 C2H5ONa
OO
O
C2H5OC C CH2COC2H5 + C2H5OH
分子内酯缩合—迪克曼(Dieckmann)闭环反应
CH2CH2COOC2H5 (1) NaOC2H5, C6H6, 80 CH2CH2COOC2H5 (2) H3O+, 80%
CH(COOC2H5)2
OH-, H+ , -CO2
⑵ γ-戊酮酸
CHCOOH CHCOOH
COOC2H5 CH2
COOC2H5
C2H5ONa BrCH2COCH3
CH3COCH2
OH-, H+ , -CO2
CH3COCH2CH2COOH
COOC2H5 CH
COOC2H5
⑶ 2-甲基戊酸
COOC2H5 CH2
CH3CCH2COC2H5 + C2H5OH
乙酸乙酯
乙酰乙酸乙酯(75%)
Claisen 酯缩合反应机理：
第一步 碱进攻α–H，产生烯醇负离子：
CH2 H
O
NaOC2H5
COEt
C2H5OH
O CH2 COEt
O CH2 COEt
第二步 烯醇负离子对另一酯分子的亲核加成：
O
O
O
CH3 COEt + CH2 COEt
Et O
Et O
Me
C
C
Ph OH- H+
-
Me
C
C
Ph + H
C
C
Ph
H
H
Me
(R)-(+)-仲丁基苯基甲酮 (±)-仲丁基苯基甲酮(外消旋体)
二、乙酰乙酸乙酯的合成及其应用
1. 乙酰乙酸乙酯的合成
克莱森(Claisen) 酯缩合反应
O
OO
2 CH3COC2H5
1. NaOC2H 5 2. H3O+
烷基化烷基化后再进行酮式分解或酸式分解，合成甲基 基酮或α–烷基取代羧酸
OO
OO
CH3CCH2COC2H5
① C2H5ONa ② CH3CH2CH2Br
CH3CCHCOC2H5
① C2H5ONa ② CH3I
OCH3
CH2CH2CH3
CH3CCCOOC2H5
CH2CH2CH3
OCH3 CH3CCCOOC2H5
C
H
2C
OO
Na
C2H5OH H2SO4
CN
2.丙二酸二乙酯的应用
C O O C 2H 5 CH2