§2-7 1,3-,1,5-二羰基化合物的拆开
合集下载
第十四章二羰基化合物优秀课件
O
NC O C 2H 5
CH2 Cl
C O 2C 2H 5
D 3C
C D 3I / t-B uO K
O
烷基化
CO 2C2H5 NaO C2H5
O
重排
CO 2C2H5 O
CD3
复习：羰基 a 位的反应 —— 酰基化（Claisen缩合， 交 叉酯缩合，Dieckmann缩合）和烷基化
O
C
碱
CH
O CC
H 3 C
O C 2 H 5N a O E t H 3 CRO C 2 H 5( 2 )H + ,H 3 C
R
单取代丙酮
R' X NaOEt
O H3C
R
O
O
(1) 稀 OH
R
OC2H5 R'
(2) H+,
H3C
R'
二取代丙酮
➢扩展：制备环烷基甲基酮
O H3C
O OC2H5
X (CH2)n X NaOEt
例 3（反合成分析）：
H3C
a CO2C2H5 Nb O
a
O
H 3 CN
O + C 2 H 5 O C O C 2 H 5
b-氨基酮类
b
逆向Dieckmann缩合
胺的共轭加成
C O 2C 2H 5
H 3C N
C O O C 2H 5
H3C NH2 +
O 二烯酮不稳定
胺的共轭加成
or
H3C NH2 + 2 H2C
OO
H3C
OC2H5 (CH2)n X
O
NaOEt H3C
O
(1) 稀OH
二羰基化合物详解演示文稿
CH3CH2 C OC2H5
草酸酯，无α-H
C H3 C H C O O C2H5 CO
- CO
C O O C2H5
CH3
(1)C2H5ONa
(2)
+
H
CH3CH
COOC2H5 COOC2H5
第22页，共53页。
④ 分子内的酯缩合反应 ——Dieckmann反应
C O O C 2H5
CH2CH2COOC2H5
烃基化反应；
（2）碳负离子与羰基化合物的反应，即羰基化合物和β-二羰 基化合物的缩合反应。当与酰卤或酸酐作用时可得酰基化产
物；
（3）碳负离子与α,β-不饱和羰基化合物的共轭加成（或
1，4-加成）。
第12页，共53页。
三、丙二酸二乙酯的合成及应用 1、丙二酸二乙酯的制法 2、丙二酸二乙酯在有机合成上的应用
四、乙酰乙酸乙酯的合成及应用
1、乙酰乙酸乙酯的合成——Claisen酯缩合反应
2、乙酰乙酸乙酯的性质
① 成酮分解 ② 成酸分解
OO CH3CCH2COC2H5
3、乙酰乙酸乙酯在合成上的应用
① 制备甲基酮
② 制备二元酮
第18页，共53页。
四、乙酰乙酸乙酯的合成及应用
1、乙酰乙酸乙酯的合成 ——Claisen酯缩合反应
O CH3C CH
O COC2H5
-
+
Na
O
O
RX CH3C CH COC2H5
一烃基乙酰乙酸乙酯
成酮
O
O
CH3C CH CO C2H5
5N % aO H
成酮分解
RO
+ + CH3C CH2 R
有机合成路线-第二章.3
(2)、甲酸酯酰化反应及应用 (2)、甲酸酯酰化反应及应用 反应 甲酸乙酯与含α氢的酯的强碱作用下反应，常用于含α 氢的酯的α 甲酸乙酯与含α氢的酯的强碱作用下反应，常用于含α-氢的酯的α 位引入一个醛基
O HC O [NaOEt] OEt H3C COOEt HC CH2 COOEt EtOH 烯醇重排 HO HC CH COOEt
C2H5O
CH3COCH2COC2H5
乙酸乙酯酸性比乙醇弱， ②③取于 乙酸乙酯酸性比乙醇弱，故①平衡偏向左，反应②③取于①，故 平衡偏向左，反应②③取于① 也偏向左，但乙酰乙酸乙酯中活泼亚甲基上的氢，受两羰基影响， 也偏向左，但乙酰乙酸乙酯中活泼亚甲基上的氢，受两羰基影响，酸 性比乙醇强，反应④平衡常数K~105，可以说不可逆。因此， 可以说不可逆。因此， 性比乙醇强，反应④平衡常数 浓度虽低，但一形成就反应， 体系中 CH2COOC2H5 浓度虽低，但一形成就反应，从而使反应趋 于完成。 于完成。 若酯的α碳上只有一个氢 碳上只有一个氢， 注：若酯的 碳上只有一个氢，则缩合反应不能在 C2H5O 的作 用下进行。 用下进行。如：
C2H5O
CH2COOC2H5
C2H5OH PKa=16
CH2COOC2H5
O H3C C OC2H5 CH2COOC2H5
O 3 H3C C OC2H5 CH2COOC2H5 O 4 H3C C CH2COOC2H5 CH3COCHCOC H5 H 2
O H3C C CH2COOC2H5 C2H5O K~105 CH COCHCOC H C H OH 3 2 5 2 5
这是α 羰基酸的常用制法。 这是α-羰基酸的常用制法。 C、此反应既可以用作 羰基酸的制备，也可用来制备含有羰基的二 羰基酸的制备， 、此反应既可以用作α-羰基酸的制备 元羧酸。 元羧酸。 例：试设计α-羰基戊二酸的合成路线。 试设计 羰基戊二酸的合成路线。 羰基戊二酸的合成路线 1、分析：TM属于 羰基 二元羧酸 属于α-羰基 、分析： 属于 羰基-二元羧酸
第十五章二羰基化合物的性质
互变异构
CH3C
COEt
0.93
:
0.07
第二节乙酰乙酸乙酯的性质及其应用
一、乙酰乙酸乙酯的互变异构现象 实验事实： ①乙酰乙酸乙酯与羰基试剂（苯胺 羟氨等 ）反应， 说明含有羰基。 ②可与金属钠反应放出氢气，生成钠盐，说明分子 中含有活性氢。
③可使溴的四氯化碳溶液褪色，说明分子中含有不 饱和键。 ④与三氯化铁呈紫色反应，说明分子中具有烯醇式 结构
2,4–戊二酮 4–乙酰基–5–氧代己腈 (77%)
C H H 2 C 2 C N
2–甲基–1,3–环己二酮
N ① H, 苯 ， 回 流 + O ② H , H 2
O O C H O 3 C H 3 K O H + C H C H C C H 2 3C H O H , 回 流 O 3 O O
2–甲基–2–(3'–氧代丁基)– 1,3–环己二酮 (85%)
O
O
HC O C H CC H C O 2 5 5 2
C H C H I 3 2
C O O C H 2 5 C H C H C H 3 2 C O O C H 2 5
① N a O H , H 2O ② H +, △
C O O C H 2 5 C H C H C C H C H C H 3 2 2 2 3 C O O C H 2 5
C H C O O N a 2 C l
N a C N C H O H 2 5 C H C H C O O N a 2 2 H S O 2 4
C O O C H 2 5
O O H O C H H C O CC + C2H5O 2 C 2 5 5 2 O O
C N
C O O C H 2 5
1,4-二羰基化合物的拆开
R
•
供电子合成子（doner synthons）：在形式上作为碳 负离子的结构单元 。
•
电子接受体合成子（acceptor synthons）：在形式上 作为碳正离子的结构单元 。
•
供电子合成子和电子接受体合成子还可以根据官能团
和活性碳原子的相对位置来进一步分类：
X0 C1 FG C2 C3 C4 C5
成等价物是HCN
4、官能团互换（Functional Group Interconversion, FGI)： 把一个官能团转变为另一个官能团，以使切断成为一种 可能的方法。表示为： FGI 例：
ph
Br
FGI
ph
OH
• 目标分子(TM, Target Molecule):合成目标物 • 合成子(Synthons): 反合成分析时， 目标分子切割成的片段(Piece)叫合成子
团转换或键的切断；去寻找一个又一个前体分子（合成
子），直至前体分子为最易得的原料为止，这是完成合成 设计的一条有效途径。
二、分子拆开的方法
在目标分子中把某些键逐一打开，从而推导出合成它应 使用的较小的“碎片”（Fragment)-原料和试剂。 表示式： G
拆开
F +
小分子
E
较大
拆开
D + C
小分子 碎片 较大
CH3 CH3
C
+
OH
+
CN-
a
b
2、合成子 (Synthon) ：将分子切断后所得到的非实际
存在的、概念性的分子碎片，通常是个离子。上述切 断得出的a和b两个合成子。 3、合成等价物（Synthetic equivalents)：一种能起合 成子作用的试剂（化合物）。合成子常因其本身不太
有机合成设计之——分子拆分
O
CH3 CO2Et O CO2Et CO2Et O
在发生迪克曼缩合时， 是α-亚甲基而不是α－ 次甲基中的氢被酰基转 换
CO2Et
有机合成设计
3.5
1，3－二羰基化合物的拆开
3．不同酯间缩合 如果两个不同的酯都有α－氢，并在反应条件 下能够发生自缩合，则反应产物应有四种，因而在 合成上意义不大。 如果两个酯中只有其中一个有α－氢，另一个 较活泼的但却没有α－氢，或虽有α－氢，但在反 应条件下不能发生自缩合，则产物虽然理论上有两 种，但实际上有一种是主要的。
CHO O CH3C CH2CH3 NaOH H2O C6H5CH=CHCOCH2CH3
+
有机合成设计
3.4 β-羟基羰基化合物和 α，β-不饱和羰基化合物的拆开
具有与丙二酸反应性相当的亚甲基化合物，也能在比较温和 的碱性条件下与脂醛缩合。如：
CHO
+
OCH3 OCH3
CH2(CO2H)2 OCH3
面。例如，要考虑如何减少，甚至避免可能发生 的副反应。目标分子的切断部位就是合成时要连 接的部位，也就是说：拆分了今后要用较好的反 应将其连接起来。
有机合成设计
3.2
分子的拆开法和注意点
→ NaX + ROR’
如用威廉林合成法（Williamson Synthesis）： RONa + R’X 合成异丙基正丁醚，这个醚可以有两个拆开部位：
3.2
分子的拆开法和注意点
O O O b O Cl
+
O O
在 b 拆分中，使用酰氯比 a 中烷基溴活泼，且 另外一个试剂的苯环被活化，有利于反应的进行。 显然，路线 b 优于路线 a 。
二羰基化合物PPT课件
CH2C6H5
1) 稀OH 2) H+
O CH3CCHCOOH
CH2C6H5
-CO2
O CH3CCH2CH2C6H5
.
18
例：合成3-甲基-2-己酮
OO
OO
C H 3C C H 2C O C 2H 5② ① C H C 3 2 C H H 5O 2C N H a2B rC H 3C C H C O C 2H 5
OO H 3CCC H 2CO E t
室 温
O H O H
H 3CC CCO E t
92.5% 酮 式
7.5% 烯 醇 式
为什么乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种互变 异构体组成的？
因为，其烯醇式结构有一定的稳定性：
OO CH3CCH2 COEt
1
:
H
:O
O
CH3C
COEt CH
0.09
.
5
所以,在常态下， β—二羰基化合物可以表现出
O
OO
2 C H 3 C O C 2 H 51 .2 N .H a O 3 O C + 2 H 5 C H 3 C C H 2 C O C 2 H 5+ C 2 H 5 O H
乙酰乙酸乙酯(三乙)
O
R O
O R O
R H 2 C C -O 2 H 5C +H H C - O C C 2 H 51 2 C H 2 H O 5 A O c N aR H 2 C C -CH 2 H 5C
①C2H5ONa ②CH3I
OCH3
C H 2C H 2C H 3
CH3CCCOOC2H5
CH2CH2CH3
O C H 3
1 ) O H -2 ) H + 3 ) 加 热 O C H 3
1) 稀OH 2) H+
O CH3CCHCOOH
CH2C6H5
-CO2
O CH3CCH2CH2C6H5
.
18
例：合成3-甲基-2-己酮
OO
OO
C H 3C C H 2C O C 2H 5② ① C H C 3 2 C H H 5O 2C N H a2B rC H 3C C H C O C 2H 5
OO H 3CCC H 2CO E t
室 温
O H O H
H 3CC CCO E t
92.5% 酮 式
7.5% 烯 醇 式
为什么乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种互变 异构体组成的？
因为，其烯醇式结构有一定的稳定性：
OO CH3CCH2 COEt
1
:
H
:O
O
CH3C
COEt CH
0.09
.
5
所以,在常态下， β—二羰基化合物可以表现出
O
OO
2 C H 3 C O C 2 H 51 .2 N .H a O 3 O C + 2 H 5 C H 3 C C H 2 C O C 2 H 5+ C 2 H 5 O H
乙酰乙酸乙酯(三乙)
O
R O
O R O
R H 2 C C -O 2 H 5C +H H C - O C C 2 H 51 2 C H 2 H O 5 A O c N aR H 2 C C -CH 2 H 5C
①C2H5ONa ②CH3I
OCH3
C H 2C H 2C H 3
CH3CCCOOC2H5
CH2CH2CH3
O C H 3
1 ) O H -2 ) H + 3 ) 加 热 O C H 3
§2-7 1,3-,1,5-二羰基化合物的拆开
2 C H 3 C H 2 C O 2 C 2 H 5
CH3
CH3
【例21】
O
CO2C2H5
CO2C2H5
CO2C2H5
不同酯间的缩合产物同样能够用切断法对分子简化。例如
a CO2C2H5
【例22】 H3C CHb
CO2C2H5
a
CO2C2H5
H3C CH
CO2C2H5
CH3Br +
CO2C2H5 H2C
OO
OO
C 3 C H C 2 C O H 2 H 5 C C 2 H 5 OC N 3 C H C aC O H 2 H 5C Np K a a = 1 1
（2）、钠盐的烷基化和酰基化
C 3O C H CO C H O 2 H 5 C Na -R NX C a3 X O C H R CO C H O 2 H 5 C
O CN
CO2C2H5
双键
二、1,5-二羰基化合物的拆开
拆开
O
O
CCCCC
O CC H
O CCC
例如：
Ph 1O
Ph 2 a
3 4b
CHO
5
disa disb
Ph O+
Ph
CHO
Ph O CH3CHO +
Ph
O
Ph
Ph +
O
EtO
CHO
Ph
O CH3COEt + -CH2CO2Et
OCH3-C-OEt
CH2CO2Et
OC H 3-C -O E t
C H 2C O 2E t
OO C H 3 C C H 2 C O E t+-O E t
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、亚甲基活泼氢的性质 （1）、酸性
CH 3 O O C CH 2 C OC2H5 C2H5ONa O O C CH C OC2H5
CH 3
Na
pKa =11
（2）、钠盐的烷基化和酰基化
O O CH3 C CH C OC2H5 Na RX -NaX O O CH 3 C CH C OC2H5 R
a
CO2C2H5 CH b CO2C2H5
【例22 】
H3C
a
CO2C2H5 CH CO2C2H5 CH3Br + H 2C
CO2C2H5 CO2C2H5
H3C
CO2C2H5 H3C CH b CO2C2H5 CH3CH2CO2C2H5 +
CO2C2H5 CO2C2H5
三、 1,3-二羰基化合物的合成举例
O R' O CH 3 C C C OC2H5 R
O O O O C2H5ONa R'X CH 3 C CH C OC2H5 CH 3 C C C OC2H5 Na -NaX R R
O O CH 3 C CH C OC2H5 Na
RCOX -NaX
O O CH 3 C CH C OC2H5 COR
A、R最好用1O，2O产量低，不能用3O和乙烯式卤代烃； B、 二次引入时，第二次引入的R′要比R活泼； C、RX也可是卤代酸酯或卤代酮。
麦克尔（Michacl,1853年） 缩合，也称Michael反应，是合 成1,5-二羰基化合物的重要反应。含活泼亚甲基化合物，如 CH2(COOC2H5)2、C6H5CH2CN、R–CH2NO2等，在强碱 （如NaOH、C2H5ONa）作用下与α、β-不饱和醛酮发生1,4加成反应——称为麦克尔反应。可用通式表示如下
CO2C2H5
【例23 】
Ph
CH a,b CO2C2H5
CO2C2H5
切断a法 Ph
CH CO2C2H5
PhCH2CO2C2H5 +
CO2C2H5 CO2C2H5
合成
C6H5CH2CO2C2H5 +
CO2C2H5 C2H5ONa C6H5CHCO2C2H5 + C2H5OH CO2C2H5 COCO C H
~24 20
16
~25 29
10.2
1、互变异构
白（ ） 白（ ） 黄（ ） NaHSO 3 NH 2OH O O CH 3-C-CH2-C-OC2H5 Na Br2/CCl4 FeCl3 室温 H2 有活性氢
溴褪色（具双键） 蓝紫色（具烯醇结构）
2,4-= 硝基苯肼
O O CH 3-C-CH2-C-OC2H5 酮式 (93%)
OH O CH 3-C=CH-C-OC 2H5 烯醇式 (7%)
O O CH3CCH2COEt
OH O CH3CH=CHCOEt
p-π、 π- π共轭
OH
O
H O CH 3 C CH O C OC 2H5
CH 3-C=CH-C-OC 2H5
酮式 O CH 3-C-CH3 O O CH 3-C-CH2COOC 2H5
CO2C2H5
叁键
双键
二、1,5-二羰基化合物的拆开
拆开
O C C C C O C C H O C O C C C
例如：
Ph
Ph
1 2 3 4 5 b
O
a
d
i sa
d is b
Ph Ph
O +
CHO Ph Ph
O
CHO
CH3CHO +
O
O Ph Ph + CHO
EtO
Ph
1
2 3
Ph
4
CHO
5
三、1,5-二羰基化合物的合成
C2H5O2C
CH3 O CO2C2H5
其它可能产物难 生成，为什么？
分析
R
R CO2Et O CO2Et CO2Et
R O
逆Dieckmann 缩合
Dieckmann 缩合
COOEt
机理
O R CO2Et O R COEt O OEt OEt EtO R O EtOOC H OEt O COOEt C H R O OEt O EtO R H O C OEt O
R O OEt COOEt －OEt
R
例：Dieckmann 缩合的可逆性在合成上的应用
CO2C2H5 CO2C2H5 O CD3
双活化位
O
直接反应得不 到目标产物
合成
CO2C2H5 CD3I / t-BuOK O 烷基化 D3C CO2C2H5 O CO2C2H5 NaOC2H5 重排 O CD3 CO2C2H5 O K CD3I
t-BuOK
问题： 两步反应中分别采用 了不同的碱，若两种碱相 互交换会有什么问题？
4. 酯与酰氯或酸酐的缩合
O 强碱 RCH2CO2C2H5
化学计量
R' C O R' C
Cl O
或 R'
O C
O CH C OC2H5 R
O C R'
反应分两步进行
产物有何特点？
机理
O R CH H B －L R' O C CH R O C OC2H5 R' C O C OC2H5 RCH C OC2H5 L O R' O C L CH R O C OC2H5
对称二羧酸酯的 Dieckmann 缩合
CO2Et CO2Et NaOC2H5 ONa H+ O CO2Et （>化学计量） CO2Et
CO2Et NaOC2H5 CO2Et CO2Et （>化学计量） H+ ONa
CO2Et O
CO2C2H5 CH2CH2CO2C2H5 H3C N NaOC2H5 HCl H3C N CH2CH2CO2H2H5 （>化学计量） H O Cl
碱为催化量时反应可逆
不对称二羧酸酯的 Dieckmann 缩合
R NaOC2H5 R CO2Et CO2Et NaOC2H5
反应可逆
R O
过量的碱
O CO2Et
CO2Et NaOC2H5 R CO2Et O
主要产物
两产物在碱作用下可 相互转变，请写出该 转变的机理（下页）
CO2C2H5 CO2C2H5 C2H5O2C CH3 NaH H+
二、 1,3-二羰基化合物的拆开
根据该缩合反应的特点，可以做如下切断。
O C C O C O C OR O C C H
【例20 】 H3C C
H2
CO
H C CO2C2H5 CH3
CH3
2 CH3CH2CO2C2H5
CH3
【例21 】
O CO2C2H5
CO2C2H5 CO2C2H5
不同酯间的缩合产物同样能够用切断法对分子简化。例如
3、酮式分解和酸式分解
（1）、酮式分解
O O O NaOH 稀 CH 3 C CH 2 C OC2H5 CH 3 C CH 3 O O O CH 3 C CH C OC2H5 稀 OH CH 3 C CH 2R R O O O O OH CH 3 C CH C OC2H5 稀 CH 3 C CH 2 C R COR C2H5OH + CO 2 C2H5OH + CO 2
C2H5OH + CO 2
（2）、酸式分解
O O 浓 NaOH CH 3 C CH 2 C OC2H5 2 CH 3COOH + C2H5OH O O 浓 OH CH3COOH + RCH2COOH + C2H5OH CH 3 C CH C OC2H5 R O O 浓 OH CH COOH + RCOCH COOH + C H OH 2 5 2 CH 3 C CH C OC2H5 3 COR
C2H5O2C
O O
【例24】
C2H5O2C
4,5-二氧代环戊烷--1,3-二羧酸二乙酯
C2H5O2C
O O
CO2C2H5 + CO2C2H5 CO2C2H5
C2H5O2C
CO2C2H5
O
【例25 】
HO2C O CO2H 最初从草本植物白屈菜中分离出来的白屈菜酸
切断
O O
HO2C
O
CO2H
HO2C HO OH CO2H O O OH + HO2C OH
O
【例26 】
O 3-甲基色酮
Me
切断
O Me O OH O Me OH OH O O Me H OH O Me + HCO2Et
合成
O Me Na + HCO2Et OH O Me ONa ONa
H
O Me + H2O O
1,5-二羰基化合物的拆开
结构通式
O C C C C
O C
一、1,5-二羰基化合物的合成
烯醇式 OH CH 2=C-CH 3 OH O CH 3 H O OC2H5 OH O
烯醇式含量 2.4x10-4 2.0x10-2
7.5
O O CH 3-C-CH2-C-CH3 O O C6H5-C-CH2-C-CH3
CH 3-C=CH-C-CH 3 OH O C6H5-C=CH-C-CH 3
80 99
Michael donors
O
C2H5O2C CH2 C2H5O2C +
CO2C2H5 Ph
NaOEt
C2H5O2C C2H5O2C
CO2C2H5 Ph
CN PhCH2 CH + CONH2
CN CN NH3(l) PhCH2 C CH2CH2CN CONH2