乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用

乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的应用H3CCOOC2H5H3CCOCH3CO2C2H5H2CCO2C2H5COCH3H2CCO2C2H5COCH3H2CCOCH3PKa252013119PKa亚甲基受到吸电子基团的影响，具有酸性。一、乙酰乙酸乙酯CH3C=OOC2H5+CH3C=OOC2H5①②C2H5ONaCH3COOHC=OCH2C=OCH3OC2H5制备克莱森（酯）（L.Claisen)缩合CH3C=OOC2H5+CH3C=OOC2H5①②C2H5ONaCH3COOHC=OCH2C=OCH3OC2H51．结构与性质与金属Na反应放出H2生成钠盐与Br2/CCl4溶液反应褪色与FeCl3溶液呈紫色反应与羟胺、苯肼等生成苯腙与HCN、NaHSO3等反应含活泼H含不饱和键含烯醇式结构说明含C=O（1).该烯醇式结构能通过分子内氢键的缔合形成一个稳定的六元环。CH3C=CHC=OOC2H5OH（2).烯醇式的羟基氧原子上的未共用电子对与碳碳双键、碳氧双键处于共轭体系，发生了电子的离域，使体系能量降低而趋于稳定。H3CCOCH2COOEtH3CCCHCOOEtOH室温93%酮式7%烯醇式2.互变异构影响烯醇式含量的因素：（1）取代基的影响：（烯醇式含量）C=OCH2C=OCH3OC2H5C=OCHC=OCH3OC2H5CF3C=OCHC=OCH3OC2H5CH3＞＞（2)溶剂（极性）的影响C=OCH2C=OCH3OC2H5COHCHC=OCH3OC2H5=酮式烯醇式H2OC2H5OHC6H120.4%10.52%46.4%99.6%89.48%53.6%水99.6%0.4%乙醇89.5%10.5%己烷53.6%46.4%3．亚甲基活泼H的反应H3CCOCH2COOEtEtONaH3CCOCHCOOEt-Na+RXH3CCOHCCOOEtREtONaR`XH3CCOCCOOEtRR`RX一般不宜用30RX和乙烯式卤代烃，最好用10RX；如在亚甲基上引入两个取代基，通常第一次引入较大的基团；RX也可是卤代酸酯和卤代酮。乙酰乙酸乙酯α-碳原子上的两个氢原子均可被烃基取代。4.酮式分解和酸式分解1)酮式分解：乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物与稀碱作用，水解生成β-羰基酸，受热后脱羧生成甲基酮。故称为酮式分解。C=OCH2C=OCH3OC2H5C=OCH2C=OCH3OH5%NaOH①②H+CH3C=OCH2C=OOH△CH3COCH2C=OOHCH3COCH2=H+CO2重排CH3COCH3CH3CCH2COC2H5OOCH3CCHCOC2H5OOR稀NaOHCH3CCH3OC2H5OH+CO2CH3CCHCOC2H5OOCOR稀OHCH3CCH2ROC2H5OH+CO2稀OHCH3CCH2OCORC2H5OH+CO22)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裂，生成乙酸或取代乙酸，故称为酸式分解。C=OCH2C=OCH3OC2H5COCH2C=OCH3OC2H5+OHOHCH3COOH+CH2C=OOC2H5CH3COOCH3C=OOC2H5+OH2CH3COO+C2H5OHCH3CCH2COC2H5OOCH3CCHCOC2H5OORNaOHCH3COOHCH3CCHCOC2H5OOCOROHOH2CH3COOH+RCH2COOH+C2H5OHCH3COOH+RCOCH2COOH+C2H5OH+C2H5OH浓浓浓5．在合成中的应用(EAA法)合成直链甲基酮合成支链甲基酮合成二元酮。合成直链一元酸合成支链一元酸合成二元酸合成酮酸①②C=OCHC=OCH3OC2H5Rdil.OH-H+③△(酮式分解)αβC=OCHCH3R+CO2+C2H5OH一取代丙酮①②浓H+OH-RC=OOHCH2一取代乙酸+CH3COOH+C2H5OH(酸式分解)同理，二取代乙酰乙酸乙酯进行酮式分解将得到二取代丙酮；进行酸式分解将得到二取代乙酸。CH3CCHCOOC2H5OOR酮式分解酸式分解CH3CCH2RORCH2COOH(酸)(酮)1)合成甲基酮CH3COCH2CH3CH3COCHCH2CH3CH3引入基团引入基团分析：(1)产物为甲基酮，合成时一定要经过酮式分解。(2)将TM的结构与丙酮进行比较，确定引入基团。(3)最后确定合成路线。乙酰乙酸乙酯在碱性条件下与CH3I,C2H5Br烷基化反应，然后酮式分解得到目标产物。CH3COCH3COCH2CH3COCH2CH3COCH2CH3COCH2CH3COCH2(CH2)nβ-二羰基化合物γ-　二羰基化合物引入基团为COCH3试剂:CH3COCl引入基团为CH2COCH3试剂:CH3COCH2Cl或用I2偶合试剂:(CH2)nXXI2或X(CH2)nX与2mol的乙酰乙酸乙酯。2).合成二羰基化合物CH3COCH3COCH2CH3COCH2CH3COCH2CH3COCH2CH3COCH2(CH2)nβ-二羰基化合物γ-　二羰基化合物引入基团为COCH3试剂:CH3COCl引入基团为CH2COCH3试剂:CH3COCH2Cl或用I2偶合试剂:(CH2)nXXCH3COCH3COCH2CH3COCH2CH3COCH2CH3COCH2CH3COCH2(CH2)nβ-二羰基化合物γ-　二羰基化合物引入基团为COCH3试剂:CH3COCl引入基团为CH2COCH3试剂:CH3COCH2Cl或用I2偶合试剂:(CH2)nXX3)合成酮酸CH3COCH2(CH2)nCOOH引入基团(CH2)nCOOH卤代酸酯X(CH2)nCOOC2H5与乙酰乙酸乙酯反应。4).合成一元羧酸CH3CH2CH2COOHPhCH2CHCOOHCH3引入基团引入基团分析：(1)TM为羧酸，经乙酰乙酸乙酯法合成时需酸式分解。(2)将TM看成取代乙酸，确定引入基团。**由于酸式分解的同时必然伴随酮式分解，故合成羧酸通常采用丙二酸酯法。CH3CCHCOOC2H5OOCH3CCHCOOC2H5OOCH3CCHCOOC2H5OORCROCROCH2RCOCH2ClRXRCOXCH3CCH2COOC2H5OOEtONaCH3CCHCOOC2H5OO+-NaCH3CCHCOOC2H5OOCRO酮式分解酸式分解(1,3-二酮)CH3CCH2CROOCCH2COOHRO(β-酮酸)CH3CCHCOOC2H5OOCROCH2酮式分解酸式分解(1,4-二酮)CH3CCH2CH2CROOCCH2CH2COOHRO(γ-酮酸)6．举例COCH3例一：CH3COCH2COOEt1.EtONa2.卤代2.Br(CH2)3Br1.EtONaCH3COCCOOEtH2CCH2CH2稀OH-CH3COCHCH2H2CCH2例二：CH3COCCOOEtCCH3COCH3HHCH3COCH2COOEt1.EtONaH3CCOCHCH3BrTMOOO例三：OCO2Et1.EtONaO2.OCH2CH2O-OEtO-EtO-TM二、丙二酸二乙酯(EM法)1．制备CH3COOHClCH2COOHNaCNNCCH2COONaEtOHP,Cl2NaOHH2SO4α-取代EtOOCCH2EtOOC2．酸性和烃基化COOC2H5COOC2H5CH2NaOC2H5NaCOOC2H5COOC2H5CHpKa=13CHCOOC2H5COOC2H5NaRX-NaXCHCOOC2H5COOC2H5RCHCOOC2H5COOC2H5RNaOC2H5CCOOC2H5COOC2H5RNaRX-NaXCCOOC2H5COOC2H5RR'3、水解脱羧丙二酸二乙酯及其取代衍生物水解生成丙二酸，丙二酸不稳定，易脱羧成为羧酸。RCHCOOC2H5COOC2H5NaOHH2ORCHCOONaCOONa(1)H(2)CO2RCH2COOHRCR'COOC2H5COOC2H5NaOHH2O(1)H(2)CO2RCHCOOHR'COOC2H5COOC2H5NaOHH2O(1)H(2)CO2COOH4、丙二酸二乙酯及在合成上的应用1）合成一元酸CH3CHCH2CH2COOHCH3CH3CH2CH2CHCOOHCH3一取代乙酸二取代乙酸引入基团:CH2CHCH3CH3引入基团:CH3CH2CH2CH3CH3CHCH2CH2COOHCH3CH3CH2CH2CHCOOHCH3一取代乙酸二取代乙酸引入基团:CH2CHCH3CH3引入基团:CH3CH2CH2CH32）合成二元酸(1)带支链的二元酸CH2COOHRCHCOOH引入基团：CHCOOHR引入CH2COOH取代丙二酸二乙酯与卤代乙酸酯反应。(2)高级直链二元酸CH2CH2COOH(CH2)nCH2CH2COOH引入基团(二卤代烷)需要两分子的丙二酸二乙酯二卤代烃与两分子丙二酸二乙酯反应CH2COOH(CH2)nCH2CH引入基团(二卤代烷)只需一分子的丙二酸二乙酯3）合成环状羧酸二卤代烃与一分子丙二酸二乙酯反应5．举例由丙二醇合成COOHCH2OHH2CCH2OHKMnO4H+COOHH2CCOOHH+EtOHEtOOCCH2EtOOCP，Br2CH2(CH2Br)2EtOOCCH2EtOOCEtONaCH2(CH2Br)2-NaBrCH2CH2CH2CH(COOEt)2BrEtONa-NaBrH2CCH2H2CCCOOEtCOOEtCH2OHCH2OHLiAlH4P，Br2CH2BrCH2BrNaCH(COOEt)2-NaBrH2CCH2CCOOEtCOOEt-NaBrEtONa-CO2△水解TMCH2OHCH2OH一、碳胳的生成1.增长碳链⑴任意增长芳烃（付-克反应）ArHRXRCOXAlCl3ArCORAr-RAlCl3卤代烃2RXRXR-RRLiLiR2CuLiR-R'Na(武尔慈反应)CuIR'XWitting反应R2C=OR'CH=P(C6H5)3R2C=CHR'+炔烃RCCHRCCNaNaR'XRCCR'RCH=OR'CH=P(C6H5)3RCH=CHR'+有机合成总结羟醛缩合：稀OH—作用下，两分子的醛或酮结合生成一分子β—羟基醛或β—羟基酮，称～。2RCH2CHORCH2CH-CHCHOOH-OHR增长碳链，产生支链。制备α、β不饱和醛、酮、醇及二醇乙酰乙酸乙酯（EAA法）丙二酸二乙酯（EM法）RCHOR2CORCOLH2OR'MgXH2OR'MgXH2OR'MgXRCHOHR2C-OHR-C-OHR'R'R'R'格氏试剂和羰基的反应H2ORXCN-[H]RCOOHRCH2NH2⑵增加一个CRMgXCH2H2CO+H2ORCH2CH2OH⑶增加二个CMgCO2HCNRCHO(CH3)RXH2ORCOOHRCHOHCNRCH=CHR'[O]RCOOHR'COOHRCH=CR'R''O3RCHOR'R''C=O+Zn/H2O+Ar-RArCOOH[O]⒉缩短碳链CO2△RCHCOOHG+RCH2GG为吸电子基RCONH2霍夫曼降解反应Br2+NaOHRNH2RCOCH3NaOX甲基酮X2+NaOHRCOONaCHX3+RCH-CH-R'-HXOH-R-CRCX2-CX2-R'XX-X2CR'ZnR-CR-CCR'R-CR-C=CHR'R-CH-CH2R'OHRCH-CH2-R'XOH-/醇H+R-C=CHR'3.形成叁键4.形成双键+RCCR`H2喹啉Pd/BaSO4RCCR`HH+RCCR`H2Na液氨RCCR`HH二、形成碳环的反应1．小环的合成⑴分子内的烷基化XYHOH-XY-分子内亲核取代YX-+X-+XYHOH-XY-分子内亲核取代YX=卤代物或磺酸盐离子。Y=CN、--COR、COOR等⑵卡宾对烯的加成CH2R-CH=CHR+CHHCCH2RR+hv⑶[2+2]环加成⑴付-克酰基化⒉普通环（五、六元环）CH2CH2CH2COXAlCl3OZn/HgHCl（2）Diels-Alder反应（双烯合成）+（3）狄克曼反应（分子内酯缩合）主要用来合成五元环和六元环。(CH2)nCH2COOEtCH2COOEtEtONa