1、理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用16.1 a a氫的酸性和互變異構(gòu)氫的酸性和互變異構(gòu)一些化合物一些化合物a a氫的酸性氫的酸性Y =C-R(H)OC-OROOC-XCNOC-OH-NO2,拉電子基團(tuán)的能力越強(qiáng)，拉電子基團(tuán)的能力越強(qiáng)，離解的負(fù)離子越穩(wěn)定，離解的負(fù)離子越穩(wěn)定，酸性越強(qiáng)。酸性越強(qiáng)。CHRYCHRY+ H+H理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用互變異構(gòu)互變異構(gòu)CH3C CH2COC2H5OOCH3C CHCOC2H5OHO1酮式酮式2烯醇式烯醇式乙

2、酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯的兩種結(jié)構(gòu)的兩種結(jié)構(gòu)常溫下它是兩種形式互變的平衡混合物。這種酮式和烯醇式的互變叫互變異構(gòu)互變異構(gòu)。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用16.2 酯縮合反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用酯縮合反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用酯縮合反應(yīng)酯縮合反應(yīng)(克萊森克萊森Claisen酯縮合反應(yīng)酯縮合反應(yīng))( (克萊森克萊森- -施密特縮合施密特縮合,P378）( (克萊森重排克萊森重排,P339）( (芳香醛）芳香醛）( (酮）酮）理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用克萊森酯縮合反應(yīng)克萊森酯縮合反應(yīng) (the Claisen Condensation)通式：通式：舉例：舉例：機(jī)理

3、：機(jī)理：第一步：強(qiáng)堿奪去酯的酸性第一步：強(qiáng)堿奪去酯的酸性a a-H。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用第二步：碳負(fù)離子親核進(jìn)攻另一中性的酯羰基。第二步：碳負(fù)離子親核進(jìn)攻另一中性的酯羰基。第三步：四面體中間體發(fā)生消去反應(yīng)。第三步：四面體中間體發(fā)生消去反應(yīng)。第四步：強(qiáng)堿奪去第四步：強(qiáng)堿奪去b b酮酸酯的一個(gè)酮酸酯的一個(gè)a a-H。第五步：酸性水解的最終產(chǎn)物。第五步：酸性水解的最終產(chǎn)物。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用只有一個(gè)只有一個(gè)a a氫的酯一般條件下縮合較為困難，原因在于不能進(jìn)行上述氫的酯一般條件下縮合較為困難，原因在于不能進(jìn)行上述機(jī)理的第四步。當(dāng)采用更強(qiáng)

4、的堿時(shí)則反應(yīng)能夠進(jìn)行。機(jī)理的第四步。當(dāng)采用更強(qiáng)的堿時(shí)則反應(yīng)能夠進(jìn)行。NaC(C6H5)3理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用狄克曼狄克曼(Dieckmann)縮合縮合適當(dāng)位置的開鏈雙酯在醇鈉存在下可進(jìn)行分適當(dāng)位置的開鏈雙酯在醇鈉存在下可進(jìn)行分子內(nèi)酯縮合。常用來合成五、六環(huán)化合物。子內(nèi)酯縮合。常用來合成五、六環(huán)化合物。舉例：舉例：機(jī)理：機(jī)理：理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用交叉酯縮合交叉酯縮合具有具有a a-氫的酮也可與酯在堿作用下發(fā)生交叉酯縮合，由于酮的氫的酮也可與酯在堿作用下發(fā)生交叉酯縮合，由于酮的a a-氫酸性較氫酸性較酯強(qiáng)酯強(qiáng)(酮酮pKa=2021，酯

5、，酯pKa=24.5) ，反應(yīng)中酮優(yōu)先生成，反應(yīng)中酮優(yōu)先生成a a碳負(fù)離子進(jìn)攻酯碳負(fù)離子進(jìn)攻酯中的羰基。中的羰基。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用酯縮合反應(yīng)在合成中的應(yīng)用酯縮合反應(yīng)在合成中的應(yīng)用:合成合成1,3-雙官能團(tuán)化合物。雙官能團(tuán)化合物。R COH2CC-OROR COH2CC-RORO COH2CC-OROb b酮酸酯酮酸酯1,3二酮二酮1,3二酯二酯理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用16.3 丙二酸二乙酯、丙二酸二乙酯、”三乙三乙”和其他酸性氫化合物和其他酸性氫化合物的的a a碳負(fù)離子的親核取代反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用碳負(fù)離子的親核取代反應(yīng)及在合成中

6、的應(yīng)用1.丙二酸二乙酯的烴基化及在合成中應(yīng)用丙二酸二乙酯的烴基化及在合成中應(yīng)用丙二酸二乙酯有兩個(gè)丙二酸二乙酯有兩個(gè)a a氫，呈現(xiàn)明顯的酸性氫，呈現(xiàn)明顯的酸性(pKa=13)能與堿作用生成碳負(fù)離子能與堿作用生成碳負(fù)離子C2H5O2CH2CCO2C2H5理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用烴基化及產(chǎn)物的脫羧烴基化及產(chǎn)物的脫羧一烴基乙酸一烴基乙酸二烴基乙酸二烴基乙酸理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用合成羧酸中的應(yīng)用合成羧酸中的應(yīng)用1）取代乙酸的制備）取代乙酸的制備2）二元羧酸的制備）二元羧酸的制備3）環(huán)烷酸的制備）環(huán)烷酸的制備CH3CH2CH2CH2CH2COOH可

7、制備三、四、五可制備三、四、五和六元環(huán)的環(huán)烷酸和六元環(huán)的環(huán)烷酸理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用4）1,4-官能團(tuán)化合物制備官能團(tuán)化合物制備當(dāng)采用當(dāng)采用a a-鹵代化合物進(jìn)行反應(yīng)，可以成功合成鹵代化合物進(jìn)行反應(yīng)，可以成功合成1,4-官能團(tuán)化合物。官能團(tuán)化合物。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用COOHCOOHCOOHCOOHHOOC習(xí)題習(xí)題合成題答案答案理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用2.“三乙三乙”的的烴基化及在合成中的應(yīng)用烴基化及在合成中的應(yīng)用乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯“三乙三乙”也有兩個(gè)也有兩個(gè)a a氫，呈現(xiàn)明顯的酸氫，呈現(xiàn)明顯的酸性

8、性(pKa=11) 能與堿作用生成碳負(fù)離子能與堿作用生成碳負(fù)離子CH3CCH2CO2C2H5O理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用“三乙三乙”的烴基化及產(chǎn)物的脫羧的烴基化及產(chǎn)物的脫羧一取代丙酮一取代丙酮二取代丙酮二取代丙酮理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用合成甲基酮中的應(yīng)用合成甲基酮中的應(yīng)用理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用合成甲基酮中的應(yīng)用合成甲基酮中的應(yīng)用當(dāng)采用當(dāng)采用1mol 1,4-二鹵代丁烷，二鹵代丁烷，1mol“三乙三乙”和和2mol醇鈉時(shí)，則醇鈉時(shí)，則得到環(huán)戊基甲基酮得到環(huán)戊基甲基酮由于由于“三乙三乙”不能生成雙鈉鹽，因此不能合成

9、三、四元不能生成雙鈉鹽，因此不能合成三、四元環(huán)。環(huán)。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用合成甲基酮中的應(yīng)用合成甲基酮中的應(yīng)用當(dāng)采用帶官能團(tuán)的當(dāng)采用帶官能團(tuán)的a a-鹵代化合物進(jìn)行反應(yīng)，也可以成功合成鹵代化合物進(jìn)行反應(yīng)，也可以成功合成1,4-雙官能團(tuán)化合物。雙官能團(tuán)化合物。由由“三乙三乙”和和a a鹵代丙酮合成鹵代丙酮合成2,5-己二酮。己二酮。1,4-二酮二酮理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用3.酯縮合產(chǎn)物和其他雙重酯縮合產(chǎn)物和其他雙重a a氫化合物的烴基化氫化合物的烴基化 及在合成中的應(yīng)用及在合成中的應(yīng)用通過酯縮合可以得到通過酯縮合可以得到b b酮酸酯（兩個(gè)

10、酯縮合產(chǎn)物）和酮酸酯（兩個(gè)酯縮合產(chǎn)物）和1,3-二酮（酯和二酮（酯和酮縮合產(chǎn)物），這兩種產(chǎn)物均存在雙重酮縮合產(chǎn)物），這兩種產(chǎn)物均存在雙重a a氫。氫。b b酮酸酯酮酸酯理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用1,3-二酮二酮其他具有酸性氫的化合物在堿的作用下同樣可以發(fā)生類似反應(yīng)，其他具有酸性氫的化合物在堿的作用下同樣可以發(fā)生類似反應(yīng)，合成各種化合物。合成各種化合物。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用4.羧酸、酯、腈羧酸、酯、腈a a碳負(fù)離子的生成、反應(yīng)和應(yīng)用碳負(fù)離子的生成、反應(yīng)和應(yīng)用RCH2CO2H2 LiNCH(CH3)22RHC CO2 LiLiRXH2OCH

11、CO2HRR羧酸和強(qiáng)堿二異丙基氨基鋰作用生成羧酸二鋰鹽，這個(gè)鹽的羧酸和強(qiáng)堿二異丙基氨基鋰作用生成羧酸二鋰鹽，這個(gè)鹽的a a-碳負(fù)離子可與鹵代烴發(fā)生親核取代反應(yīng)，在碳負(fù)離子可與鹵代烴發(fā)生親核取代反應(yīng)，在a a-位導(dǎo)入烴基。位導(dǎo)入烴基。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用這是一個(gè)有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)室由酸合成更高級(jí)酸的一種新方法。這是一個(gè)有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)室由酸合成更高級(jí)酸的一種新方法。與羧酸一樣，酯和腈的酸性與羧酸一樣，酯和腈的酸性a a氫同樣與二異丙基氨基鋰作用生成氫同樣與二異丙基氨基鋰作用生成a a碳碳負(fù)離子，繼而與活潑鹵代烴發(fā)生親核取代反應(yīng)，在負(fù)離子，繼而與活潑鹵代烴發(fā)生親核取代反應(yīng)，在

12、a a為導(dǎo)入烴基。為導(dǎo)入烴基。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用16.4 涉及涉及a a碳負(fù)離子的親核加成反應(yīng)碳負(fù)離子的親核加成反應(yīng)1.克腦文蓋爾縮合克腦文蓋爾縮合(Knoevenagel)反應(yīng)反應(yīng)醛、酮在弱堿（胺、吡啶等）催化下與具有活潑醛、酮在弱堿（胺、吡啶等）催化下與具有活潑a a-氫的化合物縮合的反應(yīng)。氫的化合物縮合的反應(yīng)。RCHO + CH2(CO2C2H5)2NHRCH=C(CO2C2H5)21) OH-/H2O2) H+,RCH=CHCOOH機(jī)理類似于羥醛縮合。機(jī)理類似于羥醛縮合。具有活潑具有活潑a a-氫的化合物，如氫的化合物，如Y-CH2-Y類型的雙重類型的

13、雙重a a氫化合物氫化合物(Y,Y可為可為-CO2C2H5、-COR、-CN、-NO2等拉電子基團(tuán)）進(jìn)等拉電子基團(tuán)）進(jìn)行該反應(yīng)均有較好的收率。行該反應(yīng)均有較好的收率。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用克腦文蓋爾克腦文蓋爾(Knoevenagel)反應(yīng)舉例反應(yīng)舉例理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用2.邁克爾邁克爾(Michael)加成加成丙二酸二乙酯、丙二酸二乙酯、“三乙三乙”在堿存在下與在堿存在下與a a, b b不飽和化合物的不飽和化合物的1,4加成。加成。機(jī)理也是起始于機(jī)理也是起始于a a碳負(fù)離子的親核進(jìn)攻，過程為共軛加成。碳負(fù)離子的親核進(jìn)攻，過程為共軛

14、加成。CH2(CO2C2H5)2 + CH2=CH-CHONaOC2H5HOC2H5(C2H5O2C)2CHCH2CH2CHO活潑活潑a a-氫的化合物為氫的化合物為Y-CH2-Y (Y,Y可為可為-CO2C2H5、-COR、-CN、-NO2等等)a a, b b不飽和化合物為不飽和化合物為a a, b b不飽和酯、醛、酮、腈等。不飽和酯、醛、酮、腈等。反應(yīng)中的堿為醇鈉、季胺堿、氫氧化鉀、氫氧化鈉等反應(yīng)中的堿為醇鈉、季胺堿、氫氧化鉀、氫氧化鈉等。Prof. Arthur Michael (1853-1942)Harvard Univ., Cambridge, MA.理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳

15、負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用邁克爾邁克爾(Michael)加成反應(yīng)舉例加成反應(yīng)舉例理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用邁克爾加成是增長(zhǎng)碳鏈的反應(yīng)，在合成邁克爾加成是增長(zhǎng)碳鏈的反應(yīng)，在合成1,5雙官能團(tuán)化合物上有重要應(yīng)用。雙官能團(tuán)化合物上有重要應(yīng)用。12 3 4 5理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用邁克爾加成中雙重邁克爾加成中雙重a a氫化合物若具有酮羰基，氫化合物若具有酮羰基，a a, b b不飽和酮具有不飽和酮具有a a氫，那么氫，那么反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)生的1,5二羰基化合物在堿作用下可繼續(xù)反應(yīng)發(fā)生環(huán)合。二羰基化合物在堿作用下可繼續(xù)反應(yīng)發(fā)生環(huán)合。魯賓遜魯賓遜(Ro

16、binson)環(huán)合環(huán)合Sir Robert Robinson (1886-1975)Oxford University, England, Nobel Prize 1947 (chemistry)理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用3.瑞佛馬斯基瑞佛馬斯基(Reformatsky)反應(yīng)反應(yīng)在惰性溶劑中在惰性溶劑中a a溴代乙酸酯與鋅和醛或酮作用生成溴代乙酸酯與鋅和醛或酮作用生成b b羥基酸酯的反應(yīng)。羥基酸酯的反應(yīng)。機(jī)理類似于格氏試劑對(duì)羰基化合物的加成。機(jī)理類似于格氏試劑對(duì)羰基化合物的加成。有機(jī)鋅化合物活性較差，在反應(yīng)條件下不與酯羰基加成。有機(jī)鋅化合物活性較差，在反應(yīng)條件下不與酯

17、羰基加成。C ORR(H)+ BrCH2CO2C2H51) Zn/乙醚2) H+C CH2CO2C2H5RR(H)OH理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用瑞佛馬斯基瑞佛馬斯基(Reformatsky)反應(yīng)舉例反應(yīng)舉例b b-羥基酸容易脫水，所以也是制備羥基酸容易脫水，所以也是制備a, ba, b不飽和酸的方法之一。不飽和酸的方法之一。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用4.達(dá)爾森達(dá)爾森(Darzen)反應(yīng)反應(yīng)醛酮與醛酮與a a鹵代酸酯在強(qiáng)堿存在下反應(yīng)生成鹵代酸酯在強(qiáng)堿存在下反應(yīng)生成a, ba, b-環(huán)氧酸酯的反

18、應(yīng)。環(huán)氧酸酯的反應(yīng)。機(jī)理機(jī)理:NaOC2H5C ORR(H)+ ClCH2CO2C2H5CCHCO2C2H5RR(H)O氧負(fù)離子中間體不穩(wěn)定，容易發(fā)生氧負(fù)離子中間體不穩(wěn)定，容易發(fā)生分子內(nèi)親核取代生成環(huán)氧化合物。分子內(nèi)親核取代生成環(huán)氧化合物。理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用達(dá)爾森達(dá)爾森(Darzen)反應(yīng)舉例反應(yīng)舉例理學(xué)第16章羧酸衍生物涉與碳負(fù)離子反響與在合成中應(yīng)用5.普爾金普爾金(Perkin)反應(yīng)反應(yīng)芳香醛和酸酐在相應(yīng)羧酸鈉（或鉀）鹽存在下可發(fā)生類似羥醛縮合的反應(yīng)，芳香醛和酸酐在相應(yīng)羧酸鈉（或鉀）鹽存在下可發(fā)生類似羥醛縮合的反應(yīng)，最終得到最終得到a, ba, b-不飽和芳香酸的反應(yīng)。一般用來制備肉桂酸及同系物。不飽和芳香酸的反應(yīng)。一般用來制備肉桂酸及同系物。C6H5CHO + CH3COCCH3O OCH3COONaC6H5CH=CH-COOH + CH3COOH機(jī)理也是起始于碳負(fù)離子對(duì)醛的親核加成。機(jī)理也是起始于碳負(fù)離子對(duì)醛的親核加成。反應(yīng)中應(yīng)用的酸酐必需含有兩個(gè)反應(yīng)中應(yīng)用的酸酐必需含有兩個(gè)a