羧酸衍生物涉及碳负离子的反应及在合成中的应用-登录

第十二章羧酸衍生物1第十六章羧酸衍生物涉及碳负离子的反应及在合成中的应用16.1α-H的酸性和互变异构16.2酯缩合反应及在合成中的应用16.3碳负离子的亲核取代反应及在合成上的应用16.4碳负离子的亲核加成及在合成上的应用第十二章羧酸衍生物216.1α-H的酸性和互变异构一、一些化合物α-H的酸性各种-H酸性强弱情况：（pKa）含有吸电子基的有机物，-H具有一定酸性：（醛酮已讲）原因：（1）吸电子的诱导效应，使-C电子云密度降低（2）吸电子基团能使共轭碱的负离子离域化第十二章羧酸衍生物3二、互变异构（酮式-烯醇式）（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，很容易转移到羰基氧上形成烯醇式。（2）烯醇式中的双键的π键与酯基中的π键形成π-π共轭体系，使电子离域，降低了体系的能量。一般烯醇式不稳定，而乙酰乙酸乙酯的烯醇式较稳定存在:第十二章羧酸衍生物4CH3CCHCOOC2H5OH:（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。CH3CCHCOOC2H5OHCH3COCHCOOC2H5H具有下列结构的有机化合物都可能产生互变异构现象：CH3CH2OCCH2COCH2CH3OOCH3CH2OCCHCOCH2CH3OHO99.9%0.1%CH3CCH2CCH3OOCH3CCHOHCCH3O24%76%(07-03-08)第十二章羧酸衍生物5问题：1.如何将酰氯转化成同碳数的醛？将酰氯转化成酮，可用些试剂？2.完成下列转化：RCH2NH2RCONH2?RNH2?RCN3.P5013.(2)写出反应机理OONH2NaOC2H5C2H5OHC2H5OONOONH2C2H5OONOC2H5C2H5OHOONH2OC2H5OONH2OC2H5OONH2OC2H5H2O第十二章羧酸衍生物6解释：5mol/LNaOH稀NaOHC6H5CHCHCHCH3OH有旋光性C6H5CH=CHCHCH3OH无旋光性C6H5CHCHCHCH3OCCH3O构型保持C6H5CHCHCHCH3OCCH3O浓OH-C6H5CHCHCHCH3OCCH3O-OHC6H5CHCHCHCH3OHH2OC6H5CHCHCHCH3OCCH3O稀OH-C6H5CHCHCHCH3C6H5CHCHCHCH3OHH2O+C6H5CH=CHCHCH3无旋光性+回顾：16.1α-H的酸性和互变异构二、互变异构（酮式-烯醇式）第十二章羧酸衍生物7酸、碱可催化烯醇化CH3CCH2COOEtO+CH3COCHCOOEt碳负离子烯醇负离子OEtCH3COCHCOOEt酮式碳负离子是很强的亲核试剂，可进行亲核取代和加成反应。16.2酯缩合反应及在合成中的应用一、酯缩合反应酯中的-H在醇钠的作用下生成的α碳负离子可与另一分子酯发生类似与羟醛缩合的反应,称为Claisen（酯）缩合反应。2CH3COOC2H5(1)NaOC2H5(2)50%CH3CO2HCH3COCH2COOC2H5第十二章羧酸衍生物8碱用过量，可使反应不可逆。Claisen缩合机理CH2COOC2H5HNaOC2H5O-CH2=C-OC2H5-CH2-C-OC2H5O乙酸乙酯CH3-C-CH2C-OC2H5-C2H5O-C2H5O-消除CH3C=CH-COC2H5OONa+C2H5OHCH3COOH乙酰乙酸乙酯钠盐PKa=11有酸性，OOCH3-C-CH2COOC2H5O-CH2COOC2H5CH3-C-CH2COOC2H5O-OC2H5亲核加成CH3-C-O-C2H5O+第十二章羧酸衍生物9二元酸酯的分子内酯缩合称迪克曼酯缩合反应（Dieckmann），用于制备五，六元环化合物。2CH3CH2COOC2H5(1)NaOC2H5(2)50%CH3CO2HCH3CH2COCHCOOC2H5CH3只有一个α-H的酯，反应在强碱条件才能缩合(CH3)2CHCOOC2H5+(CH3)2C-COOC2H5-C2H5O-(CH3)2CHCOCCOOC2H5CH3CH3(CH3)2CHCOOC2H5+(C6H5)3C-Na+(CH3)2C-COOC2H5+(C6H5)3CH注意第十二章羧酸衍生物10二、交叉酯缩合反应：RCHCOOC2H5H+R'CHCOOC2H5HBase四种产物，无合成意义1.无α-H的酯与有α-H的酯的缩合常用无α-H的酯：甲酸酯，苯甲酸酯，碳酸酯，草酸酯第十二章羧酸衍生物11C2H5OCOOC2H5+CH2CO2C2H51)NaOC2H52)H+C2H5OCOCHCO2C2H52.有α-H的酮与有α-H的酯的缩合酮的α-H酸性大于酯，一般是酮形成碳负离子，进攻酯羰基：CH3-C-CH3OC2H5ONaOCH3-C-CH2-CH3-C=CH2O-+CH3-C-OC2H5OOCH2-C-CH3-CH3-C-CH2-C-CH3OO-OCH2CH3CH3-C-CH2-C-CH3OOO+C2H5OCOOC2H5NaHOCOOC2H5如：第十二章羧酸衍生物12三、酯缩合反应在合成中的应用（自学）酯缩合反应是构建有机物C-C骨架的重要反应之一，产物为1,3-二羰基化合物：RCCH2COR'OOB-酮酸酯RCCH2CR'OOR'OCCH2COR'OOB-二酮（1，3-二酮）1，3-二酯1,3-二羰基化合物中的亚甲基上的氢很活泼，被碱拔取后形成负碳离子，它是极强的亲核试剂，易发生亲核取代及加成反应。又如：OOO+CH3CH2CO2C2H51)NaOC2H52)H+HOCH2CH2OCOCHCH3CO2C2H5第十二章羧酸衍生物1316.3碳负离子的亲核取代及在合成上的应用一、丙二酸二乙酯的烃基化反应及在合成中的应用1、丙二酸二乙酯的制法2、烃基化及产物的脱羧第十二章羧酸衍生物143、丙二酸二乙酯在合成羧酸中的应用(1)制烃基取代乙酸CH2COOC2H5COOC2H5C2H5ONaCHCOOC2H5COOC2H5_CH3CH2BrCH3CH2CHCOOC2H5COOC2H51)C2H5ONa2)CH3ICH3CH2CCH3COOC2H5COOC2H51)OH-2)H+CH3CH2CCH3COOHCOOH-CO2CH3CH2CHCOOHCH3第十二章羧酸衍生物15(2)制二元羧酸2CH2(COOC2H5)22[CH(COOC2H5)2]-Na+NaOC2H5CH2-CH2BrBrCH(COOC2H5)2CH(COOC2H5)2CH2-CH2-CH(COOH)2CH(COOH)2CH2-CH2--2CO2H2O/H+CH2COOHCH2COOHCH2-CH2-用2mol丙二酸二乙酯，2mol醇钠和1mol双卤代烃反应：(3)制备环烷酸CH2(COOC2H5)22C2H5ONaBr(CH2)4BrCOOC2H5COOC2H51)OH-2)H+COOH1mol丙二酸二乙酯用2mol醇钠处理可得双钠盐，它和1mol双卤代烃反应，可合成三~六元环烷酸：第十二章羧酸衍生物16（4）1,4-二羰基化合物的制备-----α-卤代羰基化合物与丙二酸二乙酯的反应RCOCH2CH2COOHROCOCH2CH2COOH12341234自学，见书P512二、“三乙”的烃基化及在合成中的应用1、“三乙”的烃基化及产物的脱羧乙酰乙酸乙酯，简称“三乙”，在稀碱作用下可脱羧得酮：OOOC2H5CCH2CCH3O1)2)稀OH-H+CH3CCH2COOHOCO2+CH3CCH3第十二章羧酸衍生物17NaOC2H5CHCH3CCOOC2H5OCH3CO-[]Na+CH2CH3CCOOC2H5OCH2CH3CORXCHCH3CCOOC2H5OCH3CO-[]Na+CHCH3CCOOC2H5OCH3COR“三乙”的烃基化产物脱羧，可得烃基取代的甲基酮：二烃基取代的甲基酮：第十二章羧酸衍生物182.合成甲基酮中的应用：例1:以乙酸乙酯为原料合成4-苯基-2-丁酮CH3CCH2CH2C6H5OCCH3O例2：选用不超过4个碳的合适原料制备2CH3COOC2H5C2H5ONaNa+OCH3CCHCOOC2H5Br(CH2)4Br(CH2)4BrOCH3CCHCOOC2H5提示：“三乙”不能生成双钠盐第十二章羧酸衍生物19注意：“三乙”不能生成双钠盐，反应中是以两次单钠盐的生成并分别与卤代烃进行亲核取代而关环的，因此，不能用与合成三、四元环。分子内的亲核取代COOC2H5OCH3COCH3CCCOOC2H5BrC2H5ONa稀-OHH+COOHOCH3C-CO2OCCH3如：氧原子上烃基化第十二章羧酸衍生物20例3:选用合适的原料制备CH3CCH2CH2CH2CCH3OO2NaOC2H52CH3COCH2COOC2H52CH3COCHCOOC2H5NaClCH2ClCH3COCHCOOC2H5CH2CHCOCH3COOC2H51)OH-/H2O2)H+/CH3COCH2CH2CH2COCH3方法一：方法二：第十二章羧酸衍生物21三、酯缩合产物和其它双重α氢化合物的烃基化反应及在合成中的应用（自学）酯缩合产物可得β酮酸酯（两个酯缩合产物）和β-二酮（酯和酮的缩合产物），他们的亚甲基活性很大，在碱（RONa,NaH,NaNH2）作用下，很容易形成碳负离子进行亲核取代反应。具有下列结构的化合物都可进行以上反应：活泼氢!碱68%C2H5I，120C，6h。NCCHCOOC2H5C2H5氰基乙酸乙酯CNCH2COC2H5O如：注意：卤代烃不能用乙烯型卤代烃。见P515第十二章羧酸衍生物22四、羧酸、酯、腈α碳负离子的生成、反应和应用羧酸、酯及腈的α-H酸性比β-二羰基化合物弱，生成碳负离子需用强碱；使碳负离子发生与卤代烃的烃基化反应，则需要用二异丙基氨锂（LDA），这些反应，是形成C-C的重要反应。RCH2COOHLDARCHCOOLiLiR'XH2OCHR'RCOOHCH3CH2COOCH31)LDA/THF2)CH3CH2ICH3CHCOOCH3CH2CH3注意：用NaOC2H5,得缩合产物！1)LDA/THF2)CH3CH2ICH2CNCHCNCH2CH3第十二章羧酸衍生物2316.4碳负离子的亲核加成及在合成上的应用一、Knoevenagel反应醛酮具在弱碱(氨、伯胺、仲胺、吡啶等有机碱)催化下与具有活泼α-H的化合物的缩合，称为Knoevenagel反应。ArCHO+ArCH=C(COOC2H5)2不饱和酸CH2(COOC2H5)2(1)H2O/H+(2)ArCH=CHCOOHEt3NOHCHOH2CCOOEtCOOEtOHHCCCOOEtCOOEtOOCOOEt+NHEtOH酯化反应△CH2XY+CORR1催化剂CCXYRR1X,Y=CN,NO2,COR2,COOR2,CONHR2等第十二章羧酸衍生物24O+H2CCNCOOEtCCNCOOEtNH弱碱二、Michael加成反应α,β-不饱和醛酮和亲核的碳负离子进行共轭加成，称为Micheal加成，如：OOCH3+CH2CHCOCH3KOHCH3OHOOCH3CH2CH2COCH3CH3OHOOCH3HCH2CHCOCH3OOCH3CH2CHCCH3O-OH-OOCH3OOCH3CH2CH2CCH3O反应机理：第十二章羧酸衍生物25乙酰乙酸乙酯或其它含活泼亚甲基的化合物在碱作用下形成的碳负离子也可以和α,β-不饱和羰基化合物进行Michael加成第十二章羧酸衍生物26三、Reformatsky反应醛或酮与a-卤代酸酯和锌在惰性溶剂中反应,经水解后得到β-羟基酸酯。反应机理a-卤代酸酯和锌首先反应生成中间体有机锌试剂，然后有机锌试剂与醛酮的羰基进行加成，再水解：第十二章羧酸衍生物27反应实例第十二章羧酸衍生物28第十二章羧酸衍生物29四、Darzens缩合醛、酮与α-卤代酸酯在碱催化下缩合生成α,β-环氧羧酸酯的反应称为Darzens缩合。R1CR2OR1CR2HCOCOOEt+EtONaClCH2COOEtClCH2COOEtClCHCOOEtEtONaR1CR2OR1