第十四章 二羰基化合物

第十四章二羰基化合物第1页，共49页，2023年，2月20日，星期二

β-二羰基化合物

两个羰基被一个亚甲基相间隔的二羰基化合物叫做β-二羰基化合物。这里所指羰基不限于醛、酮羰基，还包括羧基和酯的羰基。两个羰基的作用使亚甲基很活泼，所以又叫活泼亚甲基化合物。活泼亚甲基化合物不限于β-二羰基化合物范围更宽β-二酮β-酮酸酯丙二酸酯第2页，共49页，2023年，2月20日，星期二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！

第3页，共49页，2023年，2月20日，星期二一

酮-烯醇互变异构三

乙酰乙酸乙酯的合成及应用四丙二酸酯的合成及应用五Knoevenagel缩合六Michael加成七其它含活泼亚甲基的化合物

#二β-二羰基化合物的烷基化、酰基化第4页，共49页，2023年，2月20日，星期二一

酮-烯醇互变异构乙酰乙酸乙酯既有羰基的性质，又有羟基和双键的性质，表明它是由酮式和烯醇式两种互变异构体组成的：第5页，共49页，2023年，2月20日，星期二乙酰乙酸乙酯的结构及互变异构存在酮式和烯醇式争论:酮式结构：CH3COCH2COOC2H5证据：有甲基酮的典型性质—与亚硫酸氢钠等羰基的亲核加成反应；还原变为3－羟基丁酮酸乙酯。烯醇式结构：CH3C=CHCOOC2H5OH证据：烯烃性质－加溴（使溴水褪色）；烯醇式结构－三氯化铁水溶液显色；醇的性质—与三氯化磷，乙酰氯反应等第6页，共49页，2023年，2月20日，星期二乙酰乙酸乙酯实际是酮式和烯醇式混合物，酮式和烯醇式混合物是互变异构，两者处于平衡状态，互相转换。第7页，共49页，2023年，2月20日，星期二当与酮式试剂反应时，由于平衡移动，显示出为酮式结构，在与溴水反应时为烯醇式结构。烯醇式结构本来是不稳定的，但是在β-二羰基化合物中是比较稳定的。用共轭效应和分子内氢键解释。乙酰乙酸乙酯在不同溶剂中烯醇式和酮式比例不同，溶剂极性越小，烯醇式比例越高。质子形极性溶剂易于与酮式形成分子间氢键，酮式比例高；非极性溶剂易于烯醇式分子内氢键的形成，所以在环己烷类非极性溶剂中烯醇式比例高。第8页，共49页，2023年，2月20日，星期二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？其烯醇式结构有一定的稳定性：下列数据说明了结构对烯醇式含量的影响：第9页，共49页，2023年，2月20日，星期二β-二羰基化合物的酸性及判别化合物 pKa 烯醇式含量 CH3COCH3 20 1.5×10-4(痕量) H2O 16 ROH 15 EtO2CCH2CO2Et 13.3 7.7×10-3

NCCH2CO2Et 92.5×10-1

CH3COCH2CO2Et 10.3 7.3(纯液态)，气态46.1%,水0.4%

CH3COCH2COCH3 9 76.5 C6H5COCH2COCH3 90

100*表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。第10页，共49页，2023年，2月20日，星期二活泼亚甲基上氢的酸性远远强于乙酸乙酯和丙酮分子中甲基上氢的酸性。理论解释：用给出质子后生成的负碳离子的稳定性说明。第11页，共49页，2023年，2月20日，星期二碳负离子可以写出三个共振式(1)>(2)>(3)酮式（92.5%）41oC/2.66barmp-39oC烯醇式（7.5%）32oC/2.66bar第12页，共49页，2023年，2月20日，星期二在极强碱的作用下，可以形成很不稳定的双负离子第13页，共49页，2023年，2月20日，星期二二β-二羰基化合物的烷基化、酰基化1乙酰乙酸乙酯的α-烷基化、α-酰基化

2乙酰乙酸乙酯的γ-烷基化、γ-酰基化

3β-二酮的γ-烷基化、γ-酰基化

第14页，共49页，2023年，2月20日，星期二1乙酰乙酸乙酯的α-烷基化、α-酰基化CH3COOC2H5C2H5ONa-C2H5OHNa+CH3INaH-H2Na+CH3COCl第15页，共49页，2023年，2月20日，星期二β-二羰基化合物的Na盐在非质子溶剂中不溶，为了改善盐的溶解性能，用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐。方法一：方法二：C2H5OH+Mg+CH2(COOC2H5)2C2H5OMg+-CH(COOC2H5)2CCl4C2H5COCl第16页，共49页，2023年，2月20日，星期二2乙酰乙酸乙酯的γ-烷基化、γ-酰基化or用RLi，惰性溶剂NH3(液)NaNH2Na+NaNH2NH3(液)1molRX1molRX1molRCOX1mol1molRCOOEt1molRCOXNH4ClorH2O第17页，共49页，2023年，2月20日，星期二3β-二酮的γ-烷基化、γ-酰基化*烷基化用NaNH2-NH3(l)，酰基化用RLi-惰性溶剂其它的β-二羰基化合物(如β-二酮)也能发生同样的反应。例如:H3O+2NaNH2NH3(l)n-C4H9Br第18页，共49页，2023年，2月20日，星期二

对于不对称的β-二酮，有两个γ位，反应总是在质子酸性较大的r位发生。例如：2NaNH2NH3(l)NH4ClRX第19页，共49页，2023年，2月20日，星期二三

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3

乙酰乙酸乙酯在合成上的应用(1)制甲基酮(2)制二元酮第20页，共49页，2023年，2月20日，星期二乙酰乙酸乙酯的合成及应用乙酰乙酸乙酯的合成——Claisen酯缩合反应

第21页，共49页，2023年，2月20日，星期二讨论：①Claison酯缩合反应的本质是利用羰基使α－H的酸性大增，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酮的酸性一般大于酯，所以在乙醇钠的作用下，酮更易生成碳负离子。例如：第22页，共49页，2023年，2月20日，星期二③交错的酯缩合反应：第23页，共49页，2023年，2月20日，星期二④分子内的酯缩合反应被称为Dieckmann反应：第24页，共49页，2023年，2月20日，星期二乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应+C2H5O-第25页，共49页，2023年，2月20日，星期二2乙酰乙酸乙酯的性质

(1)成酮分解√

乙酰乙酸脱羧历程：第26页，共49页，2023年，2月20日，星期二(2)成酸分解

反应历程：第27页，共49页，2023年，2月20日，星期二3乙酰乙酸乙酯在合成上的应用(1)制甲基酮

制一烃基取代的甲基酮：第28页，共49页，2023年，2月20日，星期二制二烃基取代的甲基酮：第29页，共49页，2023年，2月20日，星期二制环状的甲基酮：第30页，共49页，2023年，2月20日，星期二（2）制二酮制β-二酮(1,3-二酮)：制1,4-二酮：第31页，共49页，2023年，2月20日，星期二制1,6-二酮：第32页，共49页，2023年，2月20日，星期二例1：由乙酰乙酸乙酯合成4-苯基-2-丁酮第33页，共49页，2023年，2月20日，星期二例2：合成

说明：乙酰乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解制取酮，酸式分解制酸很少用，制酸一般用丙二酸二乙酯合成法。第34页，共49页，2023年，2月20日，星期二例3.选用不超过4个碳的合适原料制备2CH3COOC2H5C2H5ONaC2H5ONaBr(CH2)4Br分子内的亲核取代

稀-OHH+-CO2第35页，共49页，2023年，2月20日，星期二例四.制备H+NaOEtEtOHNaOEtEtOHCH3ICH3CH2CH2BrOH-（浓）+CH3COOH酸式分解第36页，共49页，2023年，2月20日，星期二例五.选用合适的原料制备下列结构的化合物。第37页，共49页，2023年，2月20日，星期二

丙二酸二乙酯是具有香味的无色液味，熔点-50℃，沸点198.8℃。不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。丙二酸二乙酯是合成取代乙酸和其他羧酸常用的试剂，在有机合成中具有广泛用途。丙二酸二乙酯的性质

丙二酸二乙酯的上述性质在有机合成上广泛用于合成各种类型的羧酸（一取代乙酸，二取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧酸等）。具有活泼亚甲基的化合物容易在碱性条件下形成稳定的碳负离子，所以它们还可以和羰基发生一系列亲核加成。第38页，共49页，2023年，2月20日，星期二四丙二酸酯的合成及应用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)制烃基取代乙酸(2)制二元羧酸3丙二酸亚异丙酯的合成及应用第39页，共49页，2023年，2月20日，星期二丙二酸二乙酯的合成及应用1丙二酸二乙酯的制法

第40页，共49页，2023年，2月20日，星期二2丙二酸二乙酯在有机合成上的应用

(1)制烃基取代乙酸

第41页，共49页，2023年，2月20日，星期二思考题：用丙二酸二乙酯制备。提示：用1,2-二溴乙烷与丙二酸二乙酯负离子反应（1∶1）。第42页，共49页，2023年，2月20日，星期二(2)制二元羧酸

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分析:可分别采用苄基氯和溴乙烷作烷基化试剂，分两次引入。反应式如下：2­乙基­3­苯基丙酸可以看成是一个苄基和一个乙基二取代的乙酸。例如:由丙二酸二乙酯合成2-乙基-3-苯基丙酸第44页，共49页，2023年，2月20日，星期二五Knoenenagel反应：醛、酮在弱碱(胺、吡啶等)催化下，与具有活泼α-氢的化合物进行的缩合反应。例如：第45页，共49页，2023年，2月20日，星期二六Michael