14.13 酮-烯醇互变异构

14.14 乙酰乙酸乙酯的合成及应用

14.15 丙二酸二乙酯的合成及应用

14.16 Knoenenagel反应

14.17 Michael加成

14.18 其它含活泼亚甲基的化合物

第第 1414章 章 目 录目 录

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

CH3C-CH2- CCH3

O O O O

C2H5OC- CH2- C- OC2H5

O O

CH3C-CH2- C- OC2H5

有酸性 有酸性 有酸性

乙酰丙酮 乙酰乙酸乙酯 丙二酸二乙酯2, 4-戊二酮 丁酮酸乙酯

两个羰基被一个亚甲基相间隔的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叫做 β-β- 二二羰基化合物。羰基化合物。例如：例如：

ββ －二羰基化合物的－二羰基化合物的 αα －－ HH 受两个羰基的影响，具有特殊的活泼性！受两个羰基的影响，具有特殊的活泼性！

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.13 14.13 酮酮 -- 烯醇互变异构 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。 是由酮式和烯醇式两种互变异构体组成的。

CH3-C-CH2COOC2H5

O

CH3-C=CHCOOC2H5

OH

酮式(92. 5%) 烯醇式(7. 5%)

能与羟胺、苯肼反应，生成肟、苯腙等；

能与NaHSO3、HCN等发生加成反应；

经水解、酸化后，可以脱羧生成丙酮。

能被还原为 -羟基酸酯；

能与钠作用放出氢气；

能与乙酰氯作用生成酯；

能使Br2/ CCl 4褪色；

能与FeCl 3作用呈现紫红色。

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

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？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：其烯醇式结构有一定的稳定性：

C

OH

O

CCH

CH3 OC2H5

六元环

CH3-C CH-C-OC2H5

OH O

共轭体系

下列数据说明了结构对烯醇式含量的影响： 下列数据说明了结构对烯醇式含量的影响：

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

注意下列表达方式的不同含义： 注意下列表达方式的不同含义：

CH3-C=CH-C-OC2H5

OH O

CH3-C-CH2-C-OC2H5

O O

互变异构

CH3-C=CH-C-OC2H5

O-

CH3-C-CH-C-OC2H5

OO O-

不同的共振结构式

P468 P468 习题习题 14.1~14.214.1~14.2 。。

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.14 14.14 乙酰乙酸乙酯的合成及应用 乙酰乙酸乙酯的合成及应用

14.14.1 14.14.1 乙酰乙酸乙酯的合成----Claisen酯缩合反应

14.14.2 14.14.2 乙酰乙酸乙酯的性质

(1) (1) 成酮分解 √√

14.14.3 14.14.3 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用

(2) (2) 成酸分解

(2) (2) 制二元酮(1) (1) 制甲基酮

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.14 14.14 乙酰乙酸乙酯的合成及应用 乙酰乙酸乙酯的合成及应用

14.14.1 14.14.1 乙酰乙酸乙酯的合成 —乙酰乙酸乙酯的合成 — ClaisenClaisen 酯缩合反应酯缩合反应

CH2COOC2H5

HNaOC2H5

O-

CH2=C-OC2H5-CH2-C-OC2H5

O

乙酸乙酯

CH3-C-CH2C-OC2H5-C2H5O

- C2H5O-

消除 CH3C=CH-COC2H5

OONa+ C2H5OH

乙酰乙酸乙酯钠盐PKa=11有酸性，

OO

CH3COOH CH3-C-CH2COOC2H5

O

-CH2COOC2H5CH3-C-CH2COOC2H5

O-

OC2H5亲核加成

CH3-C-O-C2H5

O

+

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

讨论：讨论： ① ① ClaisenClaisen 缩合反应缩合反应本质本质是利用羰基使是利用羰基使 α-Hα-H 酸性增大，在强碱酸性增大，在强碱 (( 碱性碱性 >OH>OH

－－ )) 作用下生成作用下生成 CC–– 发生亲核加成发生亲核加成 -- 消除反应，最终得消除反应，最终得 β-β- 二羰基化合物。二羰基化合物。② ② 酮酮酸性一般大于酯，所以在乙醇钠作用下，更易生成酸性一般大于酯，所以在乙醇钠作用下，更易生成 CC–– 。。

例如： 例如：

2CH3COOC2H5NaOC2H5 CH3COOH

CH3CCH2COC2H5

O O总反应：

CH3-C-CH3

OC2H5ONa

OCH3-C-CH2

- CH3-C=CH2

O-

+CH3-C-OC2H5

O OCH2-C-CH3- CH3-C-CH2-C-CH3

OO-

OCH2CH3

CH3-C-CH2-C-CH3

OO

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

ONaH

O-C-HO

+ C2H5OH

O-CH OC2H5

O-

+ H-C-OC2H5

O

③ ③ 交错的酯缩合反应：交错的酯缩合反应：有有 αα-H-H 的酯或酮与无的酯或酮与无 αα-H-H 的酯或酮反应的酯或酮反应

1例 ： H-C-OEt

O

+ CH3CH2COOEt(1) NaOEt

(2) H+

O

H-C-CHCOOEt

CH3 -H甲酸酯，无

(1) NaOEt

(2) H++ CH3CH2COOEtEtO-C--C-OEt

O OCH3CHCOOEt

COOEtC=O

-CO

CH3CH(COOEt)2

-H草酸酯，无2例 ：

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

④ ④ 分子内分子内 ClaisenClaisen 酯缩合反应——酯缩合反应—— DieckmannDieckmann 缩合反应 缩合反应

COOEtO-

COOEtOH+

80%80 C苯， 。EtONa

CH2CH2COOEt

CH2CH2COOEt

P470 P470 习题习题 14.314.3

可生成环状的可生成环状的 ββ-- 二羰基化合物二羰基化合物

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.14.1 14.14.1 乙酰乙酸乙酯的性质乙酰乙酸乙酯的性质

(1) (1) 成酮分解成酮分解√√

CH3C-CH2-COC2H5

O O5% NaOH CH3C-CH2-C-OH

O OH+

CH3C-CH2-C-ONaO O

CH3C-CH2-HO

-CO2

微热

O

CCH2

C

OH

OH3C

O

CCH2

C

OH

H3C O H3CC

CH2

OH

OC

O+

CH3COCH3六元环状过渡态

乙酰乙酸脱羧历程： 乙酰乙酸脱羧历程：

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

(2) (2) 成酸分解成酸分解

CH3C-CH2- COC2H5

O O40% NaOH

NaO H

CH3C-ONaO

+ C2H5OH2

CH3C-O-O

2CH3C-O-O

OH- + C2H5OH+ CH3C-OC2H5

O

+ -OH

CH3-C-CH2-C-OC2H5

O O O-

OH

CH3-C CH2-C-OC2H5

O

OH

CH3-C CH2-C-OC2H5

O

O

+-

反应历程： 反应历程：

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.14.3 14.14.3 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用

(1)(1) 制酮制酮 ① ① 制制 αα-- 单烃基取代的酮或酸：单烃基取代的酮或酸：

CH3C- CH2- COC2H5

O O

活泼氢

NaOC2H5 RXCH3C- CH- COC2H5

O O -Na+

RCH3C- CH- COC2H5

O O

一烃基乙酰乙酸乙酯

CH3C-CH2- RO

5% NaOH

成酮分解

40% NaOH

成酸分解

+ CO2 + C2H5OH

+ CH3COONa + C2H5OHR-CH2COONa 副产物（酮式）多，产率低，不常用

副产物少，产率高，常用

RCH3C-CH-C- O- C2H5

O O

成酮

成酸 成酸

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

② ② 制制 αα-- 二烃基取代的酮或酸：二烃基取代的酮或酸：

NaOC2H5

RCH3C- CH- COC2H5

O O

RCH3C- C- COC2H5

O O -Na+ R' X

OOCH3C- C- COC2H5

R

R'

二烃基乙酰乙酸乙酯

5% NaOH

成酮分解

40% NaOH

成酸分解R

CH3C-C- C- O-C2H5

O OR'

+ CH3COONa + C2H5OHR-CHCOONa R'

成酮

成酸成酸

+ CO2 + C2H5OHCH3C-CH-RO R'

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

③ ③ 制环状的酮：制环状的酮：

CH3-C-CH-C-OC2H5

O O -Na+ CH3-C-CH-C-OC2H5

O OBr(CH2)4Br

CH2(CH2)3Br

NaOC2H5 COCH3COOC2H5

C-CH3

O成酮分解

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

（（ 22 ）制二酮 ）制二酮

① ① 制制 β-β- 二酮二酮 (1,3-(1,3- 二酮二酮 )) ：：

R-C-Cl

O

or (RCO)2O

成酮分解-Na+CH3CCHCOC2H5

O OCH3CCHCOC2H5

O O

C=OR

二酮CH3CCH2C-R

O O

② ② 制制 1,4-1,4- 二酮： 二酮：

CH3-C-CH2-C-OC2H5

O O2 NaOC2H5 CH3-C-CH-C-OC2H5

O O

CH3-C-CH-C-OC2H5O O

-2NaII 2

5%NaOH H+CH3-C-CH2-CH2-C-CH3

O O

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

③ ③ 制制 1,6-1,6- 二酮： 二酮：

CH3-C-CH2-C-OC2H5

O OCH3-C-CH2-CH2CH2-CH2-C-CH3

O O例：由

5%NaOH H+

CH2CH2

CH3- C- CH- C-OC2H5

O O

CH3- C- CH- C-OC2H5O O

CH3- C- CH2- C- OC2H5

O O2 NaOC2H5 CH2- CH2

Br Br

CH3- C- CH2- CH2CH2- CH2- C- CH3

O O

P473 P473 习题习题 14.414.4

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.15.1 14.15.1 丙二酸二乙酯的制法

14.15.2 14.15.2 丙二酸二乙酯在有机合成上的应用

(1) (1) 制烃基取代乙酸

(2) (2) 制二元羧酸

14.15 14.15 丙二酸二乙酯的合成及应用 丙二酸二乙酯的合成及应用

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.15 14.15 丙二酸二乙酯的合成及应用 丙二酸二乙酯的合成及应用

14.15.1 14.15.1 丙二酸二乙酯的制法 丙二酸二乙酯的制法

CH2COONaCl

CH2COONa

CN

NaCN C2H5OH, H2SO4 CH2

C- OC2H5

C- OC2H5

O

O氯乙酸钠丙二酸二乙酯

水解、酯化同时进行

( )丙二

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.15.2 14.15.2 丙二酸二乙酯在有机合成上的应用 丙二酸二乙酯在有机合成上的应用

(1) 制烃基取代乙酸

CH2

C- OC2H5

C- OC2H5

O

O

CHC- OC2H5

C- OC2H5

O

O

Na+-NaOC2H5 RX R- CH

C- OC2H5

C- OC2H5

O

O

R- CHC- OH

C- OH

O

O

H2O/ H+

R- CH- COOHH

150- 200 C。

- CO2

一烃基取代乙酸

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

二烃基取代乙酸

R- CHC- OC2H5

C- OC2H5

O

O

R' XNaOC2H5 R

R'C

C- OC2H5

O

C- OC2H5O

H2O/ H+ R

R'C

C- OHO

C- OHO

- CO2 R

R'CH- C- OH

O

思考题：用丙二酸二乙酯制备 。思考题：用丙二酸二乙酯制备 。COOH

(( 答案))

提示：用提示：用 1,2-1,2- 二溴乙烷与丙二酸二乙酯负离子反应（二溴乙烷与丙二酸二乙酯负离子反应（ 1 1∶1 1∶ ）。）。

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

(2) (2) 制二元羧酸制二元羧酸

2CH2(COOC2H5)2 2[CH(COOC2H5)2]-Na+NaOC2H5 CH2- CH2

Br BrCH(COOC2H5)2

CH(COOC2H5)2

CH2-

CH2-

CH(COOH)2

CH(COOH)2

CH2-

CH2-- 2CO2H2O/ H+ CH2COOH

CH2COOH

CH2-

CH2-

2CH2(COOC2H5)2 2[CH(COOC2H5)2]-Na+NaOC2H5

H2O/ H+

CH(COOC2H5)2

CH(COOC2H5)2

CH2COOH

CH2COOH

CH(COOH)2

CH(COOH)2

- 2CO2

I 2

- 2NaI

P475 P475 习题习题 14.514.5

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.16 Knoenenagel14.16 Knoenenagel 反应： 反应：

醛、酮在弱碱醛、酮在弱碱 (( 胺、吡啶等胺、吡啶等 )) 催化下，与具有活泼催化下，与具有活泼 α-α- 氢的氢的化合物进行的缩合反应。化合物进行的缩合反应。例如：例如：

CH3CH3CH2

C=O+ N CCH2COOC2H5-乙酸胺 乙酸，苯85%

CH3CH3CH2

C=C-COOC2H5

CN

ArCHO + ArCH=C(COOC2H5)2

不饱和酸

CH2(COOC2H5)2(1)H2O/H+

(2) ArCH=CHCOOH

Et3N

CHO(CH3)2N + CH3NO2C5H11NH2

CH=CHNO2(CH3)2N83%

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.17 Michael14.17 Michael 加成 加成 MichaelMichael 加成——碳负离子与加成——碳负离子与 α,β-α,β- 不饱和羰基化合物进行共轭加成，不饱和羰基化合物进行共轭加成，

生成生成 1,5-1,5- 二羰基化合物的加成反应。例如： 二羰基化合物的加成反应。例如：

CH3-C-CH2-C-OC2H5

O O

CH3-C-CH-C-OC2H5

O O -Na+

NaOC2H5C C

CO

1, 4-加成

烯醇式

HOC2H5

C CCO-OC2H5

CH3C-CHO C=O

OC2H5

CH3C-CHO C=O

OH

C CC 烯醇式重排

酮式 1,5-二羰基化合物(1,2- )加成产物

OC2H5

CH3C-CHO C=O

CH3C-CH2-O

5%NaOH H+

C-CHCO

C-CHCO

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

其它碱和其它其它碱和其它 α,β-α,β- 不饱和化合物也可进行不饱和化合物也可进行 MichaelMichael 加成。加成。 例如： 例如：

CH3COCH2COCH3 + CH3COCHCOCH3

CH2CH2CN(C2H5)3N，叔丁醇

25 C，71%。CH2=CH C N

+ CH3COCH2COOC2H5C2H5ONa

CH3COCHCOOC2H5

H-C=CH-COOC2H5

HC C C OC2H5

O

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

MichaelMichael 加成是制取加成是制取 1,5-1,5- 二羰基化合物的最好方法二羰基化合物的最好方法 ! !

CH3CCH2COOC2H5

OCH3CCH2CH2CH2CCH3

O O1例 ：由

54321

CH3CCH2COOC2H5

O

CH3CCH2CH2CH2CCH3

O O

CH2=CH-C-CH3

ONaOC2H5+

CH3CCH-CH2CH2CCH3

O O

COOC2H5

5%NaOH H+HOC2H5

CH3CCH-CH2-CH=CCH3

O

COOC2H5

ONa

解解：

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

例2：由 CH2(COOC2H5)2

12

3 4 5

O

CH2-COOH

CH2(COOC2H5)2NaOC2H5 CH3COOH

O-

CH(COOC2H5)2+

O

O

CH(COOC2H5)2

O

CH2COOH

O

CH(COOH)2H2O/ H+ - CO2

思考题思考题：由乙酸乙酯、丙烯腈制备：由乙酸乙酯、丙烯腈制备 5-5- 己酮酸己酮酸 (CH(CH33COCHCOCH22CHCH22CHCH22COOH) COOH)

答案

解：解：

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

RobinsonRobinson 并环反应： 并环反应：

即即 MichaelMichael 加成与羟醛缩合联用，合成环状化合物。 加成与羟醛缩合联用，合成环状化合物。

例：用例：用 CC44 或或 CC44 以下有机物制备 以下有机物制备 O

答案

O

O O

O

O

O

OOH

-H2O

O

O O+

NaOEt

Mi chael加成

NaOH

羟醛缩合

P477 P477 习题习题 14.614.6

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

14.18 14.18 其它含活泼亚甲基的化合物 其它含活泼亚甲基的化合物

下列化合物都属于含有活泼氢的化合物： 下列化合物都属于含有活泼氢的化合物：

它们都可与碱作用可生成具有亲核性的碳负离子，与： 它们都可与碱作用可生成具有亲核性的碳负离子，与：

RX C=O C=CCO

、、

发生亲核反应，形成新的碳－碳健，这在有机合成中非常重要。 发生亲核反应，形成新的碳－碳健，这在有机合成中非常重要。

CH3C-CH2-CCH3

O O

有酸性乙酰丙酮2, 4-戊二酮

RCH2-NO

O-

+

硝基化合物氰基乙酸乙酯

CN CH2 C OC2H5

O

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

例如： 例如：

活泼氢!

碱

68%

C2H5I，120 C，6h。

NCCHCOOC2H5

C2H5氰基乙酸乙酯

CN CH2 C OC2H5

O

C2H5 C

CH3

O CH2COOC2H5

CNC=C

CH3

C2H5

COOC2H5

CN

ÒÒËáï§ -ÒÒËᣬ±½

85%

+

C2H5ONaCH2=C COOC2H5

CH3

CH2COOC2H5

CN

+

CH2 CH COOC2H5

CHCOOC2H5

CN

CH3( 解释)

( 解释)

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

NCCH2COOC2H5 + BrCH2CH2BrCOOC2H5

CN

NaOH,H2O

C6H5CH2N(C2H5)3Cl- ,86%+

若采用相转移催化法，反应可在强碱的水溶液中进行： 若采用相转移催化法，反应可在强碱的水溶液中进行：

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

C=CCH3

C2H5

COOC2H5

CN

CHCOOC2H5

CN

C2H5 C

H3C

OH

-H2O

C2H5 C

CH3

O CHCOOC2H5

CN

H

+

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

CH2 CH C

CHCOOC2H5

CN

CH3

OC2H5

O

CH2 C C

CHCOOC2H5

CN

CH3 OH

OC2H51,4-¼Ó³É

CHCOOC2H5

CN

H

+

CH2=C C

CH3

OC2H5

O

Ï©´¼Ê½ÖØÅÅ

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

本节重点： 本节重点：

三乙、丙二的性质及其在合成上的应用。 三乙、丙二的性质及其在合成上的应用。

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

CH2(COOC2H5)2BrCH2CH2Br

2 C2H5ONa

COOC2H5

COOC2H5

(1) H2O/H+

(2) , -CO2COOH

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

CH2=CH- C N CH3CCHCOOC2H5

O

CH2-CH2-CN

(1) 5%NaOH

(2) H+

(3) - CO2

CH3CCH2CH2CH2COOH

O

2CH3COOC2H5(1) NaOC2H5

(2) CH3COOHCH3CCH2COOC2H5

ONaOC2H5

由乙酸乙酯、丙烯腈制备由乙酸乙酯、丙烯腈制备 5-5- 己酮酸： 己酮酸：

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物

O

O

CH2CH2CCH3

羟醛缩合O

NaOH

CH3CCH2COOEt CH2=CHCCH3

O

NaOEt

O

CH3CCHCH2CH2CCH3

O O

COOEt

(1)5%NaOH(2)H+

(3)麦克尔加成

CH3CCH2CH2CH2CCH3

O O

羟醛缩合 麦克尔加成O

CH2=CHCCH3

O

NaOEt

NaOH

O

由由 CC44 或或 CC44 以下有机物制以下有机物制备备

第十四章 第十四章 β-β- 二羰基化合物二羰基化合物