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有机化学---第14章 二羰基化合物


> > H3C C CH C OC2H5 H3C C CH2 C OC2H5 H3C C CH C OC2H5
CF3
CH3
② 与溶剂有关,在极性溶剂(如水或质子性溶
剂)中,烯醇式含量↓,而在非极性溶剂中烯
醇式含量↑。
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h
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O
O
H3C C CH2 C OC2H5
酮式
H2O
99.6%
H
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。
:OH
H3C C CH
O C OC2H5
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h
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影响烯醇式含量的其它因素:
① 活泼亚甲基上连有吸电子基团,烯醇式含 量↑,连有供电子基团,烯醇式含量↓。
O
O
O
O
O
O
h
CH2 CH2COOH
CH2 CH2COOH
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② 制备二元羧酸——丁二酸
2CH2(COOC2H5)2 C2H5ONa 2CH(COOC2H5)2N - a+
I2 -2 NaI
H2O / H+
CH(COOH)2 CH(COOH)2
CH(COOC2H5)2 CH(COOC2H5)2
- 2 CO2
C H2C OOH C H2C OOH
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制环状的甲基酮
O CH3C CH
O COC2H5
Na+
Br(CH2)4Br
O CH3C
C2H5ONa
COCH3
成酮分解
COOC2H5
O CH COC2H5 CH2(CH2)3Br
O
CCH3
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h
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h
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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 ① 制备烃基取代乙酸 ② 制备二元羧酸
1、 丙二酸二乙酯的制法
O
CH2COONa NaC N Cl
C H2 C OONa CN
C2H5OH H2SO4
C C H2
C
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存在着酮式和烯醇式的互变异构,并形成一个 平衡体系:
O
O
H3C C CH2 C OC2H5
常温 14.12.2020 酮式(92.5%)
OH
O
H3C C CH C OC2H5
烯醇式(7.5%)
h
5
原 因: ① 该烯醇式结构能通过分子内氢键 H3C
的缔合形成一个稳定的六元环。
CH
C
C OC2H5
O
O
C O C2H5 R CH
C O C2H5
- CO2
O
H
150~200℃ R CH COOH
h
14
O
O
R
C CH
O C2H5 C2H5ONa R'X
R
C
C
O C2H5
H2O / H+
C O C2H5
R'
C O C2H5
O
O
O
C R
C
R'
C
OH OH
- CO2
R'
150~200℃
R
CH COOH
O
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副产物少,产率高,常用
R
成酸
成酸
+ + 40N% aOH R CH2COONa C H 3 C O O N a C H 3 C H O 2H 成酸分解 副产物(酮式)多,产率低,不常用
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制二烃基取代的甲基酮
O CH3C CH
R
O COC2H5
C2H5ONa
O CH3C C
R
O
O
H3C C CH2 C CH3
2,4-戊二酮 乙酰丙酮
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β-二羰基化合物
含有两个羰基且互为β-位的有机化合物; 含有两个羰基且由一个亚甲基相连接的化合物。
O
O
H3C C CH2 C OC2H5
乙酰乙酸乙酯 β-丁酮酸乙酯
O
O
C2H5O C CH2 C OC2H5
丙二酸二乙酯
① 制备甲基酮 ——一烃基取代的甲基酮
O CH3C CH2
活泼氢
O COC2H5 C2H5ONa
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
C O2 C H3 C H2 O H
β-二羰基化合物的α-H受两个羰基的影响,具 有特殊的活泼性!
O δ+ O H3C C CH2 C CH3
有酸性
乙酰丙酮 (pKa=9)
2,4-戊二酮
O δ+
O
H3C C CH2 C OC2H5
有酸性
乙酰乙酸乙酯 (pKa=11)
β-丁酮酸乙酯
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二、β-二羰基化合物的酸性和烯醇式负离子的稳定性
④ 分子内的酯缩合反应 ——Dieckmann反应
CH2CH2COOC2H5 CH2CH2COOC2H5
C2H5ONa 苯,80℃
COO C2H5
O O C2H5
+
H 80%
C OO C2H5
O
Dieckmann缩合主要用于制备五元和六元环状β-酮酸酯.
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2、乙酰乙酸乙酯的性质
在乙醇钠的作用下,酮更易生成碳负离子,而发生
缩合反应,形成二羰基化合物;
O
O
H3C
C
CH3
C2H5ONa
C H2C C H3
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h
O H3C C OC2H5
OO
CH3CCH2CCH3
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③ 交错的酯缩合反应
O
O
HC
+ OC2H5
CH3CH2 C OC2H5
(1)C2H5ONa
(2)
O COC2H5 Na+ R'X
O
R' O
成酮
O R' O
CH3C C
R
成酸
CO C2H5
成酸
5N % aO H 成酮分解
O CH3C
CH3C C COC2H5
R
二烃基乙酰乙酸乙酯
R'
CH R +C O2 +C H3 C H2 O H
R'
+ + 40N% aOH 成酸分解 R CHCOONa
C H 3 C O O N a C H 3 C H O 2H
C2H5OH
89.48%
C6H12
53.6%
OH
O
H3C C CH C OC2H5
烯醇式
0.4%
10.52%
46.4%
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
成分子内氢键的几率;而在非极性溶剂
中则有利于烯醇式分子内氢键的形成。
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二、β-二羰基化合物的酸性和烯醇式负离子的稳定性
③ 能被还原成β-羟基酸酯;
④ 经水解、酸化后,可以脱羧生成丙酮。有两个羰基
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实验事实:
① 能与钠作用放出氢气;
有醇羟基
② 能与乙酰氯作用生成酯;
③ 能使Br2/CCl4溶液退色; 有不饱和键 ④ 能与FeCl3作用呈现紫红色。具有烯醇式结构 结论:乙酰乙酸乙酯的烯醇式结构具有一定的稳定性,
O H3C C
CH3COOH
O CHC OC 2H5
+
Na
乙 酯 钠 盐
+ C2H5OH
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说明:
① Claison酯缩合反应的本质是利用羰基使α-H的酸 性增强,在强碱(碱性大于OH-)作用下,发生亲核 加成-消除反应,最终得到β-二羰基化合物;
② 酮与酯也可发生缩合,酮的酸性一般大于酯,所以
β-二羰基化合物的α-H受两个羰基的影响,具 有特殊的活泼性!
O δ+ O C2H5O C CH2 C OC2H5
有酸性
丙二酸二乙酯
H C 3O C C H 2 O C C H 3(O pKH a=1-3)H C 3O C C H -O C C H 3 + H O 2
OO -
H C 3 CC HCC H 3
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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
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四、乙酰乙酸乙酯的合成及应用
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δ-
O
H3C
C
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