Beta 二羰基化合物

第12章二羰基化合物

(2) 乙酰乙酸乙酯实验室制法: 利用克莱森（Claisen）酯缩合反应制备
2 CH3COOC2H5
C2H5ONa
H+
- + [CH3COCHCOOC2H5] Na
CH3COCH2COOC2H5 (75%)
化学工业出版社
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 O
化学工业出版社
CH3
O O C 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
化学工业出版社
乙酰乙酸乙酯烯醇式含量随溶剂、浓度、温度的不同而不同。
表12 1 乙酰乙酸乙酯烯醇式在各种溶剂中的含量
溶剂
水 25%乙醇 50%甲醇 50%乙醇甲醇
烯醇式含量
（%） 0.40 0.83 1.52 2.18 6.87
溶剂
烯醇式含量
（%）
丙酮三氯甲烷硝基苯乙酸乙酯苯
7.3 8.2 10.1 12．9 16.2
CH3 C CH2COOC2H5 O
NaBH4
PCl5
CH3 C CHCOOC2H5 OH
CH3COCl
CH3 C CHCOOC2H5 Cl CH3 C CHCOOC2H5 化学工业出版社 OCOCH3
OO CH3C CH C OC2H5

二羰基化合物

C6H12
53、
46、4%
6%
原因:在极性溶剂中,酮式或烯醇式均易与水形
成分子间氢键,从而减少了烯醇式形成
分子内氢键得几率;而在非极性溶剂中
则有利于烯醇式分子内氢键得形成。
2023/10/21
7
二、β-二羰基化合物得酸性和烯醇式负离子得稳定性
β－二羰基化合物得α－H受两个羰基得影响,具有特殊得活泼性！
O
CH
C O C2H5
R
C C
O C2H5
O C2H5
R'
C O C2H5
O
OH
- CO2
R'
150~200℃ R C H C O O H OH
H2O / H+
思考题:用丙二酸二乙酯制备
COOH 。
提示:用1,2-二溴乙烷与丙二酸二乙酯负离子反应(1∶1)。
2023/10/21
15
② 制备二元羧酸
C H C O O C H 2 ( 2 2 5 2 ) C2H5ON C aH C O 2 O ( C N H 2 5 ) 2 - + a
Br Br CH2 CH2
C H C H O C O 2 C H ( 2 5 2 ) H2OC / HH + C 2 H C O O ( H ) 2 C H C H O C O 2 C H ( 2 5 2 ) C H C 2 H C O O ( H ) 2
2023/10/21
- 2 C O2C H 2 C H C O 2 O H
1、丙二酸二乙酯得制法
O
C H2C O O Na Cl
NaCN
2023/10/21
C H2C O O Na CN

14第十四章 β-二羰基化合物

CO2C2H5 (CH3)2CH (95%) C CN CH(CH3)2
Michael 加成反应：
CH3 CH2 C COOC2H5 + CH2COOC2H5 CN
① C2H5ONa ② H3O+
2–甲基– 丙烯酸乙酯氰基乙酸乙酯
CN H5C2OOC CH CH2 CH3 CH COOC2H5
2–甲基–4–氰基戊二酸二乙酯
H
+
O O CH3C-CH2-C-OH
O CH3C-CH2-H
酸式分解：与浓碱共热 C―C键断裂 2分子羧酸盐
O O
40%NaOH
△
O 2CH3CONa + C2H5OH
CH3C CH2COC2H5
反应机理：
O HO + CH3C O CH2COC2H5 O CH3C OH O CH2COC2H5
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
反应特点： • 底物：含有两个α–氢的酯 • β–酮酸酯的去质子与酸化 • C―C键的生成 • 生成含两个官能团的产物分子
CH2 C CH2 O + C2H5OH
H2SO4
O
O C O
CH3CCH2COC2H5
二乙烯酮
14.2.2 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 β–酮酸加热脱羧酮
O O CH3C-CH2-COC2H5

第十五章 β-二羰基化合物

OH 90.0%
CH3 C CH2 C C6H5
CH3 C CH C C6H5
后三种具酮羰基性质，后三种具酮羰基性质，如与性质具烯醇性质。如与反应生成具烯醇性质。如与Na反应生成 NH2OH、C6H5NHNH2等生、成肟、苯腙；成肟、苯腙；与NaHSO3、 HCN等发生亲核加成反应；等发生亲核加成反应；等发生亲核加成反应被还原成β-羟基酸酯被还原成羟基酸酯紫红色 RONa；与PCl5作用生成氯-2；作用生成3-氯丁烯酸乙酯，丁烯酸乙酯，使Br2/CCl4溶液迅速褪色；速褪色；与FeCl3溶液作用呈现
O O O + CH3C CH C OC2H5 Na + Br CH2 C OC2H5 O O
CH3 C CHC OC2H5 CH2COOC2H5
酮酸分酸
O CH3C CH2CH2COOH
O 丙酸分酸
O OH
HO C CH2 CH2 C
④合成一元羧酸如上述合成的α-丙基乙酰乙酸乙酯中间体进行酸式分解丙基乙酰乙酸乙酯中间体进行酸式分解：如上述合成的丙基乙酰乙酸乙酯中间体进行酸式分解：
第十五章 β-二羰基化合物羰基化合物
1. β-二羰基化合物的互变异构二羰基化合物 2.克莱森克莱森(Claisen)酯缩合反应克莱森酯缩合反应 3.乙酰乙酸乙酯的性质及应用乙酰乙酸乙酯的性质及应用
★
4.丙二酸二乙酯的性质及其应用丙二酸二乙酯的性质及其应用 5.Knoevenagel (柯诺瓦诺格缩合柯诺瓦诺格)缩合柯诺瓦诺格
5%NaOH
CH3COCH2COOC2H5
H
+
CH3COCH2COONa CH3COCH3 + CO2

第十四章 β- 二羰基化合物

δ C
δC
δ C
δ O
βα
由于羰基的极化和共轭π 键的离域，不仅羰基碳上带有部分正电荷， β C 上也带有部分正电荷，因此与亲核试剂加成时就有两种可能
C C C O + Nu
1，2加成
H CCCO
Nu
1，4-加成
CCCO H Nu
C C C OH Nu
C C C OH Nu
不稳定（互变） H CCCO Nu
引
例 2：合成
O CH3
引
CH3 C CH CH2CH=CH2
原
要分两次引入，先引入 CH3 再引入 CH2CH=CH2
9
例 3：合成
O
O
CH3 C CH2 C
原
引
O
C CH3
引
原
说明：乙酰乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解制取酮，酸式分解制酸很少，制酸一般用丙二酸二乙酯合成法。
§14.6 不饱和羰基化合物
OO CH3 C CH C OC2H5 稀 OH
COR
O
O
CH3 C CH2 C R
C2H5OH + CO2 C2H5OH + CO2
(b) 酸式分解乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物在浓碱作用下，主要发生乙酰基的断
3
例如：
裂，生成乙酸或取代乙酸，故称为酸式分解。
O
O
浓NaOH
CH3 C CH2 C OC2H5
反应主要发生在亲核的碳原子上。
亚甲基活泼氢的性质：
1．酸性
乙酰乙酸乙酯的α-C 原子上由于受到两个吸电子基（羰基和酯基）的作用，α-H 很活
2
泼，具有一定的酸性，易与金属钠、乙醇钠作用形成钠盐。

β-二羰基化合物

CH3
d
e
CH
c
b
CH3
f
b c a d e
f
ppm
二、酯缩合反应及在合成中的应用： 1、酯缩合反应 (Claisen Condensation): 制备β-酮酸酯
O CH3 C OC2H5 + H CH2 O C OC2H5
1. 2.
NaOC2H5 H3O
O CH3 C CH2
O C OC2H5 + C2H5OH
酮式 93%
烯醇式 7%
烯醇含量与结构的关系：α-H酸性越大、烯醇共轭越多烯醇含量越大
酮式 O CH3 O CH3 C O C O CH3 C O C C O CH2 C OEt O CH2 C OEt O CH2 C CH3 O CH2 C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 烯醇式互变异构 OH C OH C OH C OH C CH2 O CH C OEt O CH C OEt O CH C CH3 O CH C CH3 99% 75% 21% 7% 2.4× 10 %
O O O O O O CH3CCHCOC2H5 CH3C＝CHCOC2H5 CH3CCH=COC2H5
2、互变异构(tautomerism): 两种异构体之间的可逆异构化
O 与羰基试剂反应 CH 3 C CH2 O C OC2H5 CH3 OH C CH O C OC2H5 溴水褪色 FeCl3显色
O
甲酸酯 O H C OR' 提供 O H C 甲酰基
O
草酸酯 O O R'O C C OR' 提供 O O R'O C C 草酰基
O
碳酸酯 O R'O C OR' 提供 O R'O C 酯基

第14章 β-二羰基化合物(2012)

CO2H
Michael加成加成
亲核取代 -CH(COOC H ) 2 5 2 亲核加成（α,β-不饱和醛酮的亲核加成----Michael加成）不加
Michael加成是非常有用的合成 5—二羰基化合物的反应加成是非常有用的合成1, 加成是非常有用的合成二羰基化合物的反应
O CH2(COOC2H5)2 + NaOC2H5 HOC2H5 CH(COOC2H5)2 O - CO2 CH2COOH 90% 酸化水解 CH(COOC2H5)2 OH
14.3 乙酰乙酸乙酯的反应及其在有机合成中的应用乙酰乙酸乙酯的反应及其在有机合成中的应用
1. 乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应
O O
O-
O
CH3C-CH2-COC2H5
C2H5O-
CH3C-CH2-COC2H5 OC2H5
O CH3-COC2H5
O
+
-
CH2-COC2H5 O CH3-COC2H5
3. 乙酰乙酸乙酯的酸式分解乙酰乙酸乙酯的酸式分解
OO-
O
O
CH3C-CH2-COC2H5
-OH（浓）（
CH3C-CH2-C-OC2H5 OH OH
O
O CH3-COH
+ -CH2-COH + C2H5OH2O H2用下，在浓碱作用下，α−与β−位碳原子间断裂生成二分子羧酸。位碳原子间断裂生成二分子羧酸。
生成的烯醇式稳定的原因（1）形成共轭体系，降低了体系的内能）形成共轭体系，
（2）烯醇结构可形成分子内氢键（形成较稳定的六元环体系））烯醇结构可形成分子内氢键（形成较稳定的六元环体系）
苯酚的烯醇与酮式互换

第14章 β-二羰基化合物

CH3CCH2C-OH
CH3CCH2C-OH
十一、某酯类化合物A (C5H10O2)，用乙醇钠的乙醇溶液处理，得到另一个酯B (C8H14O3),B 能使溴水褪色，将B用乙醇钠的乙醇溶液处理后，再与碘乙烷反应，又得到另一个酯C (C10H18O3). C和溴水在室温下不反应。把C用稀碱水解再酸化，加热，即得一个酮D (C7H14O), D不发生碘仿反应。用锌汞齐还原则生成3－甲基己烷，试推测A,B,C,D的结构，并写出各步反应式。解：A,B,C,D的结构及各步反应式如下：
CH3CCH2C-OCH2CH3
ClCH2COOEt O O Cl2 , P ClCH2COOEt
CH3 C-CH-C-OCH2CH3 CH2 COOEt
CH3CCHC-OCH2CH3 + Na
4． 2，7－辛二酮
O O CH3CH2OH H+ CH2 = CH2 Cl2 O O + ClCH2 CH2Cl CH3CCHC-OCH2CH3 Na O O O CH3C-CH2 CH2 (1) 5 % NaOH (2) H
(A) CH3CH2COOEt C2 H5 (C) CH3CH2COCCOOEt CH3
(B) CH3 CH2COCHCOOEt CH3 C2 H5 (D) CH3CH2COCH CH3
CH3CH2 COOEt C2H5ONa
(A) C2 H5ONa
CH3CH2COCHCOOEt (B) CH3
Na CH3 CH2COCCOOEt CH3 C2H5I
(1) O 3 (2) Zn, H
5% NaOH
+
CHO CHCHCHO
∆
CHO
2
CH3COCH2 COO C2H5 NaOC2H5 CH3 Cl CHCOC2 H5