第十三章 羧酸衍生物第十三章 羧酸衍生物第十三章 羧酸衍生物第十三章 羧酸衍生物

exit

第一节 羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质

第二节 羧酸衍生物的结构和反应性能

第三节 羧酸及其衍生物的制备

第四节 羧酸衍生物的其它反应

第五节 与酯缩合、酯的烷基化、酰基化相类

似的反应

第六节 β-二羰基化合物的特性及应用

本章提纲本章提纲

第一节 羧酸衍生物的命名、物性和光谱性质

1 酰卤的命名 :在命名时可作为酰基的卤化物，在酰基后加卤素的名称即可。

普通命名法： - 溴丁酰溴 对氯甲酰苯甲酸

IUPAC 命名法： 2- 溴丁酰溴 4- 氯甲酰苯甲酸

常用英文命名

一 羧酸衍生物的命名

CH3CH2CHCBr HOOC

Br O

COCl

2-Bromobutyryl bromide 4-Chlorocarbonylbezioc acid

2 酸酐的命名单酐：在羧酸的名称后加酐字；混酐：将简单的酸放前面，复杂的酸放后面再加酐字；环酐：在二元酸的名称后加酐字。

CH3COCCH3 CH3COCCH2CH3

O O O O O

O

OAcetic anhydride Aceticpropionic anhydride Succinic anhydride

普通命名法： 醋酸酐 乙丙酸酐 丁二酸酐

IUPAC 命名法： 乙酸酐 乙丙酸酐 丁二酸酐

常用英文命名

3 酯的命名酯可看作将羧酸的羧基氢原子被烃基取代的产物。命名时把羧酸名称放在前面，烃基的名称放在后面，再加一个酯字。内酯命名时，用内酯二字代替酸字并标明羟基的位置。

普通命名法： 醋酸苯甲酯 - 甲基 -- 丁内酯IUPAC 命名法： 乙酸苯甲酯 2- 甲基 -4- 丁内酯

CH3COCH2C6H5

O

O

OH3C

Benzyl acetate 2-Methyl-4-butyrolactone常用英文命名

4 酰胺的命名命名时把羧酸名称放在前面将相应的酸字改为酰胺即可；

普通命名法： 异丁酰胺 N,N- 二甲基戊酰胺IUPAC 命名法： 2- 甲基丙酰胺 N,N- 二甲基戊酰胺

(CH3)CHCNH2 CH3CH2CHCH2CN(CH3)2

O O

2-Methylpropanamide dimethylpentanamide

常用英文命名N,N-

5 腈的命名腈命名时要把 CN 中的碳原子计算在内，并从此碳原子开始编号；氰基作为取代基时，氰基碳原子不计在内。

CH3CH2CHCH2CN CH3CH2CHCOOH NC(CH2)4CN

CH3 CN

3-Methylpentanenitrile 2-Cyanobutanoic acid 1,6-Hexanedinitrile

常用英文命名

普通命名法： - 甲基戊腈 - 氰基丁酸 己二腈IUPAC 命名法： 3- 甲基戊腈 2- 氰基丁酸 己二腈

二 羧酸衍生物的物性

低级的酰氯和酸酐是有刺鼻气味的液体，高级的为固体；低级的酯具有芳香的气味，可作为香料；十四碳酸以下的甲酯和乙酯均为液体；酰胺除甲酰胺外，由于分子内形成氢键，均是固体；而当酰胺的氮上有取代基时为液体；羧酸衍生物可溶于有机溶剂；酰氯和酸酐不溶于水，低级的遇水分解；酯在水中溶解度很小；低级酰胺可溶于水。

三 羧酸衍生物的光谱性质

见核磁共振和红外光谱一章

第二节 羧酸衍生物的结构和反应性能第二节 羧酸衍生物的结构和反应性能

R CH C W

H

O 氧的碱性

-H 的活性羰基的活性

离去基团

RCH2 C W

O

-H 的活性减小（ -H 的 pka 值增大）

羰基的活性减小（取决于综合电子效应）

W 的离去能力减小（离去基团的稳定性减小）

RCH2CX RCH2COCR' RCH2CH RCH2CR' RCH2COR' RCH2CNH2

O O O O O O O

一 羧酸衍生物的羰基的亲核加成--消除机制

二 羧酸及衍生物的转换关系概貌

三 酰卤的制备

四 酸酐的制备

五 羧酸的制备

六 酯的制备

七 酰胺的酸碱性及制备

八 腈的制备

第三节 羧酸及其衍生物的制备及互相转换

该取代反应需要在碱或酸的催化作用下进行。

碱性催化的反应机制为：

OO

RCW + Nu RCNu + W

OO

RCW + Nu RCNu + W取代反应取代反应

OO

RCW + Nu R C W

O-

Nu

RCNu -W -

OO

RCW + Nu R C W

O-

Nu

RCNu -W -

一 羧酸衍生物的羰基的亲核加成 - 消除反应

催化剂

酸催化的反应机制为：O

RCW + H+

O

RCW

H +

NuR C W

OH

Nu

-W -

O

RCNu

H +

-H+O

RCNu

O

RCW + H+

O

RCW

H +

NuR C W

OH

Nu

-W -

O

RCNu

H +

-H+O

RCNu

这是一个可逆反应，要使反应向右方进行，其条件是：

（ 1 ）羰基的活性

（ 2 ）离去基团的活性 W -> Nu -

（ 3 ）改变影响平衡移 动的其它因素。

这是一个可逆反应，要使反应向右方进行，其条件是：

（ 1 ）羰基的活性

（ 2 ）离去基团的活性 W -> Nu -

（ 3 ）改变影响平衡移 动的其它因素。

RCW

O

> RCNu

O

二 羧酸及其衍生物的转换关系概貌

腈

芳烃氧化

酸酐

羧酸

酰卤

酸酐

酯酯 酰胺 H2O 羧酸

RX

NaCN+

RMgX

+CO2

三 酰卤的制备

实

例

说明：（ i ） 反应原料是羧酸，反应试剂是 SOCl2 、 PCl3 、 PCl5 。

（ ii ） 反应需在无水条件下进行。（ iii ） 产物酰卤通常都通过蒸馏方法提纯，所以试剂、 副产物与产物的沸点要有较大的差别。（ iv ） 反应机制与醇的卤代类似。

说明：（ i ） 反应原料是羧酸，反应试剂是 SOCl2 、 PCl3 、 PCl5 。

（ ii ） 反应需在无水条件下进行。（ iii ） 产物酰卤通常都通过蒸馏方法提纯，所以试剂、 副产物与产物的沸点要有较大的差别。（ iv ） 反应机制与醇的卤代类似。

O

CCl

O

COH

O

CH3CH2CCl

O

CH3CH2COH

O

CH3(CH2)6COH

O

CH3(CH2)6CCl

SOCl2 (bp 77oC)

PCl3 (bp 74.2oC)

(160oC 升华 )PCl5

+ SO2 + HCl

+ H3PO3

+ POCl3

(bp 197oC)

(bp 80oC)

(bp 196oC) (bp 107oC)

(200oC 分解 )

亲核取代

各类卤化反应的归纳总结各类卤化反应的归纳总结卤化反应的类别 卤化试剂 反应条件及催化剂 反应机理

烷烃的卤化 X2 光照 自由基取代芳烃的卤化 X2 路易斯酸 FeX3 亲电取代（加成消除）

烯丙位苯甲位的卤代 NBS *1 或 X2+ 光照 自由基取代

醇的卤化 SOCl2 PCl5 PCl3

PBr3

HX (HI>HBr>HCl)

X-

醛、酮、酸的 -H 卤化 X2 PX3 烯醇化 加成羧酸羟基的卤化

卤代烃中卤素的交换

*3 醇能用 HX 取代，羧酸不行

SOCl2 PCl5 PCl3 *2

亲核取代

汉斯狄克法 、克利斯脱法、珀脱法 、柯齐反应

烯烃、炔烃的加成 X2 ， HX ， HOX 亲电加成

自由基反应羧酸的脱羧卤化

四 酸酐的制备1. 混合酸酐法（酰卤和羧酸盐的反应）

2. 羧酸的脱水（甲酸除外） -- 制备单纯的羧酸

O

RCCl + R'COOH +

OO

RCOCR' +N N

H+

Cl-

O

CH3CCl

OO

CH3COCH3 + NaCl

O

CH3CONa +THF

0oC

COOH(CH3CO)2O

C )2O

O

+ CH3COOH（

4. 乙酸酐的特殊制法

O

CH3COH

O

CH3CCH3

OO

CH3COCCH3

O

CH2=COCCH3

HO

CH2=C=OCH3COO-H

700-800oC

700-740oC

AlPO4

乙烯酮

互变异构

3. 芳烃的氧化

CH3

CH3O

O

O

V2O5

400oC+ 3 O2 （空气）

五 羧酸的制备

1. 氧化法（参见羧酸一章）

2. 金属有机化合物与二氧化碳的反应

（参见羧酸一章）

3. 羧酸衍生物的水解反应

O

CH3CClOO

CH3COCCH3

OO

CH3COC2H5 + H2O CH3COH + C2H5OH

O

CH3CNH2

CH3C N

HCl

O

CH3COH

NH3

NH3

}

}

室温

加热

长时间回流

请同学考虑：

反应是否需要催化剂？需要什么催化剂？为什么？

请同学考虑：

反应是否需要催化剂？需要什么催化剂？为什么？

（ 1 ） 水解反应的一般情况（ 1 ） 水解反应的一般情况

3. 羧酸衍生物的水解反应

*1.

O

CH3CNH2HNO2

O

CH3C N N+ H2O

O

CH3-C-OH2 + N2+

-H+

CH3COOH

O

(CH3)3CCOH

O

(CH3)3CCNH2 + HNO2H2SO4 ， H2O

35oC

亚硝酸在酰胺制酸中的作用亚硝酸在酰胺制酸中的作用

（ 2 ） 酯的水解反应（ 2 ） 酯的水解反应

*1. 碱性水解（又称皂化反应）

OO

C2H5CO18C2H5 + H2O CH3CONa + C2H5O18HNaOH

同位素跟踪结果表明：

碱性水解时，发生酰氧键断裂。

同位素跟踪结果表明：

碱性水解时，发生酰氧键断裂。

OO

RCOR' + -OH RCOH + -OR'R-C-OR'

OH

O-

四面体中间体

是负离子

反应机理

慢 快

RCO-

ONa+

RCONa

O

ROH +

碱性水解的讨论1. 碱性水解速率与 [-OH] 成正比。 2. 羰基活性越大， -C空阻越小，酯基空阻越小， 反应速率越快。

CH3COOCMe3 Me3CCOOEt CH3COOEt ClCH2COOEt

V 相对 0.002 0.01 1 296

CH3COOCMe3 Me3CCOOEt CH3COOEt ClCH2COOEt

V 相对 0.002 0.01 1 296

3. 形成的四面体中间体能量越低，反应速度越快。（能分散负电荷的取代基对反应是有利的） 4. 酯的碱性水解是不可逆的。 5. 碱的用量要超过催化量。

*2. 酸性水解

同位素跟踪结果表明：酸性水解时，也发生酰氧键断裂。同位素跟踪结果表明：酸性水解时，也发生酰氧键断裂。

反应机理

- R'OH+R-C-OR'

+

+R-C-OR' R-C-OR'

-H+OH

HO

H2OOH+OH

RCOR'H+

RCOH

+OH

OH

OH2

RCOH

O

RCOR'

O

H

四面体中间体是正离子四面体中间体是正离子

H+

CH3COH + C2H5O18H

O

CH3CO18C2H5 + H2O

O

1. 酸在反应中的作用有二： ①活化羧基 ②使 OH 、 OR 形成 盐而更易离去。

2 在酯 （ RCOOR’ ）中， R 有吸电子基团虽能活化 羧羰基，但会使关键中间体正离子能量升高， R

为给电子基团亦有两种相反的作用，故表现不出 明显的影响。

酸性水解的讨论

金羊

3. 酯的酸性水解和酯化反应互为逆反应，平衡的 移动取决于反应的条件。体系中有大量水存在， 发生酯的水解。若有大量醇存在，并采取去水 措施，则有利于酯化反应。

4. 在 RCOOR1 中， R 对速率的影响是： 一级 > 二级 > 三级 R1 对速率的影响是： 三级 > 一级 > 二级

CH3COOR1 在盐酸中，于 25OC 时水解的相对速率 v 的实验数据如下： R1 ： CH3 C2H5 CH(CH3)2 C(CH3)3

v ： 1 0.97 0.53 1.15( 机理不同 )

CH3COOR1 在盐酸中，于 25OC 时水解的相对速率 v 的实验数据如下： R1 ： CH3 C2H5 CH(CH3)2 C(CH3)3

v ： 1 0.97 0.53 1.15( 机理不同 )

*3 酯的酸性水解和碱性水解的异同点

不 同 点 1 催化剂用量不同。碱大于 1 mol ，酸只需要催化量。 2 碱催化反应是不可逆的，酸催化反应是可逆的。 3 吸电子取代剂对碱性催化有利。对酸性催化没有明显的影响。 4 碱性催化： 1oROH > 2oROH > 3oROH 酸性催化： 3oROH > 1oROH > 2oROH

相同点

1 都是经过加成消除机理进行的，增大空阻，对反应不利。

2 都发生酰氧键断裂

3oROH 的水解只能用新的机理来解释。3oROH 的水解只能用新的机理来解释。

*4 3o 醇酯的酸性水解历程

通过同位素跟踪可以证明上述反应机制通过同位素跟踪可以证明上述反应机制

反应式反应式

CH3CO18-C(CH3)3

OH+

CH3CO18OH + + H2O (CH3)3C-OHCH3CO18-C(CH3)3

OH+

CH3CO18OH + + H2O (CH3)3C-OH

反

应

机

理 CH3C O18

O

C(CH3)3

H+

CH3C O18

OH

C(CH3)3

CH3C+ O18 C(CH3)3

OH SN1CH3CO18OH + (CH3)3C+

H2O

(CH3)C3COH2

+

+

(CH3)3COH + H+

关键中间体

A 制备羧酸和醇B 测定酯的结构

*5 酯水解的应用

CHOOCR'

CH2OOCR

CH2OOCR''

NaOH H+CHOH R'COOH

CH2OH RCOOH

CH2OH R''COOH

+

六 酯的制备

1. 酯化反应2. 羧酸盐 + 卤代烷3. 羧酸 +重氮甲烷

参见羧酸一章

4. 羧酸对烯、炔的加成：

（ 1 ） 酸催化

（ 2 ） 亲电加成反应机制

（ 3 ） 可以制备各种醇的酯

5. 羧酸衍生物的醇解反应

eg3.

- 丁内酯（主要产

物）- 丙内酯（次要产

物）

eg2.

CH3COOH + HCCH CH3COOCH=CH2

H+, HgSO4

75-80oC （醋酸乙烯酯，维尼纶的单体）

eg1.

CH2(COOH)2 + 2(CH3)2C=CH2CH2(COOCMe3)2

浓 H2SO4

室温58 % -60%

4. 羧酸对烯、炔的加成

+

+

CH2=CHCHCOOHO

CH3

CH3

O

CH3

OO

CH3

CH3CHCHCOOH

CH3

CH2CH2CHCOOHCH3

H+

H+

5. 羧酸衍生物的醇解反应O

CH3CCl + R'OH

O

CH3C-OR' + HCl

O

CH3COH

OO

CH3COCCH3

O

CH3C-OR'+ R'OH +

O

CH3COC2H5 + R'OH

O

CH3C-OR' + C2H5OH

O

CH3CNH2 + R'OH

O

CH3C-OR' + NH3

CH3C N

O

CH3C-OR'+ R'OH ++NH4

}

酯交换

酸催化为主

酸催化

肖特 -鲍曼条件

吡啶、三乙胺、 N , N- 二甲苯胺等弱有机碱反应条件称为肖特 -鲍曼条件吡啶、三乙胺、 N , N- 二甲苯胺等弱有机碱反应条件称为肖特 -鲍曼条件

催化剂

催化剂

催化剂

催化剂

催化剂

* 酯交换的讨论：

（ 1 ）酯交换用酸（ HCl, H2SO4, 对甲苯磺酸）和碱

（ RONa ）等催化均可。 （ 2 ） 3oROH 的酯交换比较困难（因空阻太大）。 （ 3 ）常应用于一个低沸点醇的酯转化为高沸点醇的 酯，反应过程中将低沸点醇不断蒸出，可移动 平 衡。

* 酯交换的讨论：

（ 1 ）酯交换用酸（ HCl, H2SO4, 对甲苯磺酸）和碱

（ RONa ）等催化均可。 （ 2 ） 3oROH 的酯交换比较困难（因空阻太大）。 （ 3 ）常应用于一个低沸点醇的酯转化为高沸点醇的 酯，反应过程中将低沸点醇不断蒸出，可移动 平 衡。

*RCN 醇解的反应机制

+

R C OR'

+

R C OR'

+

++ + R'OH

+

NH3

OH

NH2

OH2

-H+

NH2

RC-OR'

HRC NH

NH

H2O

RC-OR'RC N

H+~

HO

RCOR' + NH3

O

RCOR'

RC=NH

H+~

H+

亚胺酯的盐，无水条件下能得到。

反 应 实 例反 应 实 例实例一： CHCH +

CH3COOH

H+

CH3COOCH=CH2

聚合

CH3OH

CH3O-

CH2O 维尼纶

实例三：

实例二：COOEt

CH2OH

H+

O

O

+ EtOH将乙醇不断蒸出。

OH3C O + CH3CH2CH2OH

CH3CH2CH2O-

CH3CH(OH)CH2CH2COOCH2CH2CH3

nCHCH2

OH

nCHCH2

O

OCCH3

实例 五：实例 五：

ClCH2COONaClCH2COOH

NCCH2COONa C2H5OOCCH2COOC2H5

Na2CO3

H2O 低温NaCN

C2H5OHH2SO4

ClCH2COOHH2SO4

C2H5OHClCH2COOC2H5

NaCN

NCCH2COOC2H5

丙二酸二乙酯

氰乙酸乙酯

实例四 :实例四 :

实例 六：实例 六： CH3CO COCH3

O O+ CH3OH

+ CH3COH

O

COCH3

O

HO

CH3O-

七 酰胺的酸碱性和制备

1. 酰胺的酸碱性

CH3CH3 CH2=CH2 NH3 CHCH C2H5OH H2O

pKa ~50 ~40 ~34-35 ~25 ~16 ~15.7

O

CH3CNH2

SO2NH2 NH

O

O

NH

O

O

pka ~10 9.62 8.3

~15.1

中性

弱酸

性

碱性

NH

O

O

NH

O

O

Br2 KOH+ H2OHBr +

丁二酰亚胺N- 溴代丁二酰亚胺

丁二酰亚胺的钾盐

酸碱反应取代反应NBr

O

O

N -K+

O

O

(1) 羧酸铵盐的失水

(2) 腈的水解

羧酸 NH3 铵盐 酰胺 100o~200oC -H2O

H2O 40o~50oC -H2O 腈

H2O

2. 酰胺的制备

利用 OOH 具有强亲核性

eg 3.

CH3COOH + NH3 CH3COO-NH4+

O

CH3CNH2 + H2O

CH2CN35% HCl

40o~50oCCH2CNH2

O

eg 1.

eg 2.

CH3

CN+ H2O2

6N NaOH, C2H5OH

40o~50oC, 4 小时 + O2

CH3

CNH2

O

100oC

3. 羧酸衍生物的氨（胺）解（碱催化）

(1) 反应只能碱催化，不能酸催化。(2) 不溶于水的酰卤可用 NaOH 水溶液催化，溶于

水 的酰卤须用有机碱催化。(3) 3o 胺不能发生酰基化反应。

CH3CW + NH3 CH3CNH2 + HW

O O

CH3CCl + (C2H5)3N CH3CN(C2H5)3Cl-

O O+

H2O

ROH

CH3COH + (C2H5)3N HCl

O

CH3COR + (C2H5)3N HCl

O

(4) 酰胺交换注意平衡移动

CH3CNH2 + CH3NH2 HCl CH3CNHCH3 NH4Cl

O O

+

NH3 + HCl

O

O

O

NH

O

O

NH2

O

O

+

NH3 NH3

O

O

OHNH2

O

O

ONH4

NH2

+

-NH3

-OH --H+

O

O

O

NH

O

O

NH2

O

O

+

NH3 NH3

O

O

OHNH2

O

O

ONH4

NH2

+

-NH3

-OH --H+

请写出酸酐氨解

的反应机理。

(5) 酸酐氨解的应用

八 腈的制备八 腈的制备

1 用卤代烃和氢氰酸盐制备 (参见卤代烃）

2 酰胺失水 (参见酰胺的制备）

一 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应

二 羧酸衍生物的还原反应

三 酰卤α-氢的卤化

四 烯酮的制备和反应

五 瑞佛马斯基反应

六 酯的热裂

七 酯缩合反应

八 酯的酰基化反应

九 酯的烷基化反应

第四节 羧酸衍生物的其它反应

一 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应

OO

RCW + R'MgX R C W

OMgX

RCR'

R'

-WMgX

R'MgXR C R'

OMgX

R'

H2OR C R'

OH

R'

OO

RCW + R'MgX R C W

OMgX

RCR'

R'

-WMgX

R'MgXR C R'

OMgX

R'

H2OR C R'

OH

R'

CH3O

MgX

+ O

O

O

H2O

CH3O

COCH2CH2COOH

eg 1:

R1MgX R1Li R12CuLi R2Cd

RCOOH RCOOMg RR’C=O

RCOX RR12C-OH

RR’C=ORR’C=O RR’C=O

RR’C=O

RR’C=O

RR12C-OH

(RCO)2O*1

RCHO 1oROH2oROH

3oROHR2C=O

RCOOR”

RCN

RCONH2*2

同左 同左（慢）

同左（慢）

同左 同左（慢） 同左（慢）

2oROH3oROH

同左

同左

羰基化合物与有机金属化合物的反应归纳羰基化合物与有机金属化合物的反应归纳

I(CH2)10CCl

O

I(CH2)10CCH3

O(CH3)2CuLi

Et2O, -78oC

91%

eg 3:

88%

eg 2:

C2H5OC(CH2)8CCl

O(C2H5)2Cd

O

C6H6C2H5OC(CH2)8COC2H5

OO

二 羧酸衍生物的还原反应1. 一般还原反应的归纳：

还原试剂反应物

反应条件产物（ 1 ）反应式：

（ 2 ）各类化合物还原反应的总结

（ 3 ）几点补充说明：

*1 关于酸酐还原的说明

O

O

O

O

O

+ NaBH4

0-25oC

DMF, 1h

*2 关于酰胺还原的说明

O

RCNH2

O

RCNHR

O

RCNR2

LiAlH4

LiAlH4

LiAlH4

LiAlH4

LiAlH4

LiAlH4

H2O

H2ORCH=NH

RCH=NR

RCH=NR2

+

RCH2NH2

RCH2NHR

RCH2NR2

H2O

H2O

H2O

RCH=O

RCH=O

RCH=O (好控制）

( 不好控制）

( 不好控制）加成 - 消除

加成

加成 - 消除

2. 特 殊 还 原 法

（ 1 ）酯的单分子还原：鲍维特 --勃朗克还原（ 1 ）酯的单分子还原：鲍维特 --勃朗克还原

*1 定义：用金属钠和无水乙醇将酯还原成一级醇的反应称为鲍维特 --勃朗克还原。

*1 定义：用金属钠和无水乙醇将酯还原成一级醇的反应称为鲍维特 --勃朗克还原。

RCOOR1 RCH2OH + R1OHNa- 无水乙醇

*2 酯单分子还原的反应机理

RCOR'

ONa

C

O-Na+

R

OR'

Na CH

O-Na+

R

OR'

C-Na+

O

R

OR'

R''OHCH

O

R

OR'

RCH

O

+ RO-

Na R''OHRCH2OH

（ 2 ）酯的双分子还原：酮醇反应（偶姻反应）（ 2 ）酯的双分子还原：酮醇反应（偶姻反应）

Na

惰性溶剂R-C-ONa

R-C-ONa

H2O

*1 定义：在惰性溶剂中，用金属钠将脂肪酸酯还原成 α- 羟基酮的反应称为酮醇反应。

*1 定义：在惰性溶剂中，用金属钠将脂肪酸酯还原成 α- 羟基酮的反应称为酮醇反应。

R-CH-OH

R-C=ORCOOR'

RCOOR'

O

RCOR'

O

RCOR' + 2Na

O-

R-C-OR'

O-

R-C-OR'

R-C=O

R-C=O2Na

O-

R-C-OR'

O-

R-C-OR'-2R’O-

R-C-O-

R-C-O-R-C-O-

R-C-O-R-C-OH

R-C-OH

R-C=O

R-CH-OH

H2O

偶联

偶合 互变异构

*2 酯双分子还原的反应机理

*3. 酯双分子还原反应的应用A 制备 α- 羟基酮 B 制备 α- 羟基环酮

(CH2)n

COOR'

COOR'

p-CH3-C6H4-CH3 C-ONa

C-ONa(CH2)n

C-OH

C=O(CH2)n

H2O

C 制备索烃

………………

C32H64C32H64 COOR'

COOR'

[H]

OH

O

(CH2)32

H64C32

COOR'

COOR'

H2C

CH2H64C32

三 酰卤 α- 氢的卤化

请完成下列转换

反应机理：（将赫尔 -乌尔哈 -泽林斯基反应头尾除去）

CH2CHCOOC2H5

CH2CH2COOC2H5

Br

CH2CHCOOC2H5

CH2CH2COOC2H5

Br

CH2CHCOCl

CH2CH2COOC2H5

Br

CH2CH2COCl

CH2CH2COOC2H5

CH2CH2COOH

CH2CH2COOC2H5

CH2CH2COOH

CH2CH2COOH

KMnO4 (CH3CO)2O

C2H5OH SOCl2

C2H5OH

Br2

O

O

CH2CH2

CH2CH2O

四 烯酮的制备和反应

最简单的烯酮是乙烯酮。

CH2=C=O ( 乙 ) 烯酮

CH3CH=C=O 甲基 ( 乙 ) 烯酮

CH2=C=O ( 乙 ) 烯酮

CH3CH=C=O 甲基 ( 乙 ) 烯酮

2 烯酮的制备方法：2 烯酮的制备方法：（ 1 ） α- 溴代酰溴脱溴

O

RCH-C-Br

Br

RCH=C=O + ZnBr2

Zn

1 定义 羧酸分子内失水后的生成物称为烯酮。

（ 3 ） 甲基酮脱甲烷

（ 2 ） 羧酸的脱水

CH3COOHAlPO4, 700oC CH2=C=O

RCH2COOHAlPO4, 700oC

-H2O

-H2O

RCH2=C=O

O

CH3CCH3700-800oC

700-800oC

CH2=C=O-CH4

-CH4

O

RCH2CCH3 RCH2=C=O

3. 烯酮的反应

(2) 发生羰基的一般反应。 （两个 π 键成正交，互不共轭，可各自进行反应）

CH2=C=O +

H-OH

H-X

HOOCR

CH2=C-OH

OH

CH2=C-X

OH

CH2=C-OOCR

OH

CH3COOH

CH3COX

CH3COCR

O O

互变异构

互变异构

互变异构

(1) 形成亚甲基卡宾的反应

CH2=C=O h :CH2 + CO

氢加在氧上，其余部分加在碳上。

CH2=C-OR

OH

CH2=C-NH2

OH

CH2=C-R

OMgBr O

CH3CR

CH3COOR

CH3CONH2

CH2=C-R

OH

互变异构

互变异构

互变异构H2O

H-OR

H-NH2

RMgBr

CH2=C=O +

这也是乙烯酮的储存方式。 这也是乙烯酮的储存方式。

（ 3 ） 烯酮和甲醛的反应和乙烯酮的二聚

*1 乙烯酮与甲醛反应形成 β- 丙内酯

*2 乙烯酮二聚形成取代的 β- 丙内酯

CH2=C = O

CH2=C=O

CH2=C=O

CH2=O

ZnCl2

或 AlCl3 O

O

OCH2

O

*3 - 丙内酯的开环反应

在中性或弱酸性条件下，通过烷氧键断裂开环（发生 SN

2 反应），烷氧键断裂开环得到 β- 取代羧酸。 在中性或弱酸性条件下，通过烷氧键断裂开环（发生 SN

2 反应），烷氧键断裂开环得到 β- 取代羧酸。

CH3OH +

NaCl

O

O

HCl

NaSH

NH3

H2O

H2O

CH3OH

CH3CN

ClCH2CH2COOH (91%)

HSCH2CH2COOH (81%)

H2NCH2CH2COOH

CH3OCH2CH2COOH (73%)

OH

OCH2

O2CH2=C=O C2H5OH

H+ -H+

OCH2

O-

OC2H5

O-CH2

OC2H5

OCH2=C-CH2COC2H5

O

O

CH3CCH2COC2H5

O

在碱性或强酸性条件下，通过酰氧键断裂开环（加成消除机制），生成 β- 取代羧酸衍生物。 在碱性或强酸性条件下，通过酰氧键断裂开环（加成消除机制），生成 β- 取代羧酸衍生物。

HOCH2CH2COCH3

O

O

OCH3OH +CH3OH

CH3ONa

H+

五 瑞佛马斯基反应

醛或酮、 α- 溴 ( 卤 ) 代酸酯、锌在惰性溶剂中互相作用，得到 β- 羟基酸酯的反应称为瑞佛马斯基反应。

C=O + XCH2COOC2H5

C=CHCOOH

C=CHCOOC2H5

COZnX

CH2CO2C2H5

C6H6 or Et2O

H2O, H+C

OH

CH2CO2C2H5

H+

H2O

COH

CH2CO2HH+

OH -

Zn

1 定义：

说 明1 反应需在惰性溶剂中进行；

2 不能用 BrMgCH2CO2Et 代替 BrZnCH2CO2Et ；

3 - 溴代酸酯的 - 碳上的取代基空阻太大时，

反应不能进行。

4 该反应定向性好。

说 明1 反应需在惰性溶剂中进行；

2 不能用 BrMgCH2CO2Et 代替 BrZnCH2CO2Et ；

3 - 溴代酸酯的 - 碳上的取代基空阻太大时，

反应不能进行。

4 该反应定向性好。

2 反应机理2 反应机理

Zn Br-CH2C-OEt

O O-CH2C-OEt

O-

CH2=C-OEt Zn+Br

C

O-Zn O

C

H2C

Br

OEt

+-C-CH2CO2Et

OH

H2O

+

O O-

Br

H2C

Zn++

OEt

Br

C

O O

CHCH2

Zn

反应主要用来制备：1. β- 羟基酸酯 ,

2. β- 羟基酸 ,

3. α, β- 不饱和酸酯4. α,β- 不饱和酸以及由它们衍生的化合物。

反应主要用来制备：1. β- 羟基酸酯 ,

2. β- 羟基酸 ,

3. α, β- 不饱和酸酯4. α,β- 不饱和酸以及由它们衍生的化合物。

3 反应的应用3 反应的应用

应用不超过 4 个碳的醇合成

实 例实 例

(CH3)2CHCH CHCO2Et

CH2CH3

OH(CH3)2CHCHO

CH2CH3

BrCHCO2Et

(CH3)2CHCH2OH CH2CH3

BrCHCO2H

CH3CH2CH2CO2H + Br2

CH3CH2CH2CH2OH

六 酯的热解（裂）

酯在 400~500℃的高温进行热裂，产生烯和相应羧酸的反应 称为酯的热解。

CH3COO-CH2CH2-H CH3COOH + CH2=CH2400-500oC

（ 1 ）定义：

1 酯的热解

*1 消除反应是通过一个六中心过渡态完成的。

C=C

C C

H

OC

O

C C

H

OC

O CH3COOH +

六中心过渡态

*2 反应机理说明：消除时，与 -C 相连的酰氧键和与 -C 相连的 H处在同一平面上，发生顺式消除。*2 反应机理说明：消除时，与 -C 相连的酰氧键和与 -C 相连的 H处在同一平面上，发生顺式消除。

（ 2 ） 反应机理：

eg 1.

C6H5-CH-CH2C6H5

OCCH3

O

C=C H

H C6H5

C6H5C=C

HH

C6H5C6H5

顺式消除 顺式消除500oC 500oC

C C

CCH3

O

O H

HHC6H5C6H5

C C

CCH3

O

O H

HH C6H5

C6H5

主要产物

C C

CCH3

O

O H

HHC6H5C6H5

C C

CCH3

O

O H

HH C6H5

C6H5

全重叠式 部分重叠式

*3 部分重叠式构象比全重叠式构象稳定，因此以部分重叠式构象进行顺式消除而得到的反型产物占多数。

OCCH3

CH3-CH-CH2CH2CH3

O

CH2=CHCH2CH2CH3 + CH3CH=CHCH2CH3

eg 2.

500oC

*4 当 α-c两侧都有 β-H 时，以空阻小，酸性大的 β-H 被消除为主要产物 . *4 当 α-c两侧都有 β-H 时，以空阻小，酸性大的 β-H 被消除为主要产物 .

主要产物

以 为起始原料，制备 和 eg 3. CH2OH CH2

CH2+

+

CH2OCCH3

O

CH2OH

CH3COClCH2

-H+

500oC

H+ 重排

+ CH3COOH

环外双键

环内双键

eg 4. 以 CH3CH2CH2CH2OH 为原料合成 CH3CH2CH=CH2

CH3CH2CH2CH2OH CH3CH=CHCH3

CH3CH2CH=CH2

HOAcCH3COOCH2CH2CH2CH3

500oC

~ 100%末端烯烃

H+

COOC2H5

OO

PhCOOC2H5

O

+ CH2O + HNR2

O

O

Ph

O

PhO

O CH2NR2

合成：

NaOC2H5 PhCH2Cl

NaOC2H5

H+

H+

NaOC2H5

CH3I

eg 5.

O

Ph

（ 1 ） 碳酸及其衍生物；（ 2 ） 原（某）酸及其衍生物简解；（ 3 ） 黄原酸酯及其衍生物。

2 碳酸，原 (某 ) 酸和黄原酸及其衍生物

保留一个羟基的碳酸衍生物均不稳定，易分解。保留一个羟基的碳酸衍生物均不稳定，易分解。

HOCCl

O

HOCOEt

O

CO2 + HCl

CO2 + EtOH

CO2 + NH3

O

HOCOH

HOCNH2

O

碳酸

（ 1 ） 碳酸及其衍生物（ 1 ） 碳酸及其衍生物

ClCCl

O

-HCl

ROHCl-C-OR

O

NH3 H2N-C-ORO

ROHRO-C-OR

O

RNH2 RN=C=O RNH2 RNH-C-NHRO

(C2H5)3N

C6H5SO2ClRN=C=NR

H2N-C-NH2

ONH3

H2N-C-ClO

-HCl O=C=NHHO-CNNH3

碳二亚胺

光气 氰酸 异氰酸

异氰酸酯

CCl4 + 2SO3

碳酸衍生物的制备及介绍

二个羟基均被取代的碳酸衍生物十分有用。二个羟基均被取代的碳酸衍生物十分有用。

（ 2 ）原（某）酸及其衍生物简解（ 2 ）原（某）酸及其衍生物简解

O

HOCOH HO-C-OH

OH

OH O

HCOH H-C-OH

OH

OH

R-C-OCH3

OCH3

OCH3

R-C-Cl

Cl

Cl

碳酸 原碳酸 甲酸 原甲酸 原 (某 ) 酸 原 (某 ) 酸 三酰氯 三甲酯

原甲酸

三乙酯的制备和应

用

HCOOC2H5 + 2C2H5OHHCCl3 + 3C2H5ONa H3O+

R2C(OC2H5)2 + HCOOC2H5

RCH2CH(OC2H5)2 +C2H5OMgXRCH2MgX

R2C=O

缩醛

缩酮H-C-OC2H5

OC2H5

OC2H5

（ 3 ）黄原酸酯及其衍生物（ 3 ）黄原酸酯及其衍生物

黄原酸 烷基黄原酸盐 烷基黄原酸甲酯

HOCSH

S

ROCS-Na+

S

ROCSCH3

S

*2黄原酸酯的制备

ROH + CS2 + NaOH RO-C-S-Na+S

CH3I RO-C-SCH3

S

*1黄原酸酯及其衍生物*1黄原酸酯及其衍生物

*3 黄原酸酯的热裂

CH3CH2O-C-SCH3

S C=S

OH

CH3S

C-C

170oC

CH3SH + O=C=S顺式消除

CH3S-C-S-HO

C=C +

*4 实 例*4 实 例

OCSCH3

S(CH3)3C H

H170oC

(CH3)3C H

H

H

XR

HR

碱

1. 克莱森缩合反应1. 克莱森缩合反应

（ 1 ）定义：具有 - 活泼氢的酯，在碱的作用下 ,两分子酯相互作用，生成 β- 羰基酯 ,同时失去一分子醇的反应。

（ 1 ）定义：具有 - 活泼氢的酯，在碱的作用下 ,两分子酯相互作用，生成 β- 羰基酯 ,同时失去一分子醇的反应。

RCH2C-OC2H5 + H-CHCOC2H5

O O O O

RCH2C-CHCOC2H5

R R1 C2H5ONa

2 HOAcRCH2C-OC2H5 + H-CHCOC2H5

O O O O

RCH2C-CHCOC2H5

R R1 C2H5ONa

2 HOAc

七 酯缩合反应

（ 2 ）反应机理（ 2 ）反应机理

C2H5OH

CH3COONaCH3COOHO O

CH3CCH2COC2H5 +Na+

O O

CH3CCHCOC2H5

C2H5ONaC2H5O-

O

CH3COC2H5

OC2H5

O

-CH2COC2H5C2H5ONa

O

CH3CCH2COC2H5

O

OO

CH3COC2H5

O

CH3CCH2COC2H5

-

+

（ 3 ）在强碱作用下的酯缩合反应

只有一个 α-H ，必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。只有一个 α-H ，必须用强碱作催化剂，才能使反应进行。

2(CH3)2CHCO2C2H5Ph3C-Na+

Et2O(CH3)2CHC-C-CO2C2H5

O CH3

CH3

2(CH3)2CHCO2C2H5Ph3C-Na+

Et2O(CH3)2CHC-C-CO2C2H5

O CH3

CH3

在强碱作用下酯缩合的反应机制在强碱作用下酯缩合的反应机制

Ph3C-Na+

(CH3)2CHC-C-CO2C2H5

O CH3

CH3

(CH3)2CHCO2C2H5Ph3C-

(CH3)2CCO2C2H5- (CH3)2CHCOC2H5

O

(CH3)2CHC-C-CO2C2H5

O-CH3

CH3C2H5O

- C2H5O-

(CH3)2C-C-C-CO2C2H5

O CH3

CH3

-+ Ph3CH

H2O

(CH3)2CHC-C-CO2C2H5

O CH3

CH3

2. 混合酯缩合2. 混合酯缩合

（ 1 ）甲酸酯

HC

O

OC2H5 + H CH2COC2H5

OEtONa

HC

O

CH2COOC2H5

H2O

-3H2OCOOC2H5H5C2OOC

COOC2H5

醛基

OH

O

H

+ HCOEt

O

O-H

H

CO2R

OH

O

H CHO

OH

O

H CH2OH

RO-

NaH

0-25oC

H2O NaBH4

C2H5OH 25oC

*1. 甲酸酯中含有醛基、催化剂碱性不能太强，产率不高 .

*2. 是在分子中引入甲酰基的好方法 .

*3. 如果用一个环酯和甲酸酯缩合，不能用 RO-做催化剂， 否则会发生酯 交换而开环 .

*1. 甲酸酯中含有醛基、催化剂碱性不能太强，产率不高 .

*2. 是在分子中引入甲酰基的好方法 .

*3. 如果用一个环酯和甲酸酯缩合，不能用 RO-做催化剂， 否则会发生酯 交换而开环 .

讨 论讨 论

*1. 一个酯羰基的诱导效应，增加了另一个酯羰基的活性， 反应顺利，产率好。*2. 羰基活性好，所以催化剂的碱性不用太强。*3. 在合成上用来制备 ①丙二酸酯或 α- 取代的丙二酸酯。 ②α- 羰基酸。

（ 2 ）草酸酯

丙二酸酯 α- 羰基酸

+ H CH2COC2H5

OEtONa H2O

C

O

OC2H5C

O

H5C2O

C

O

CH2COC2H5

O

C

O

H5C2OHO- H+

C

O

CH2COOHC

O

HO

C

O

CH3C

O

HO

175 oC

C

O

CH2COC2H5

O

H5C2O

*1. 羰基活性差，选用强一些碱作催化剂。*2. 在合成上用来制备丙二酸酯或 α- 取代的丙二酸酯。

*1. 羰基活性差，选用强一些碱作催化剂。*2. 在合成上用来制备丙二酸酯或 α- 取代的丙二酸酯。

(3) 碳酸酯

H5C2OC

O

OC2H5 + H CH2COC2H5

OEtONa

H5C2OC

O

CH2COC2H5

O

H2O

*1. 羰基活性差，选用强碱作催化剂。*2. 在合成上，主要用于在 α-C 上引入苯甲酰基。

*1. 羰基活性差，选用强碱作催化剂。*2. 在合成上，主要用于在 α-C 上引入苯甲酰基。

(4) 苯甲酸酯

C

O

OC2H5 + H CH2COC2H5

OEtONa

C

O

CH2COC2H5

O

H2O

（ 5 ）实 例 剖 析（ 5 ）实 例 剖 析

eg 1. 选用合适原料制备

eg 2. 选用合适的原料制备

合成二：

HCOOEt + C6H5CH2COOEtEtONa

70%C6H5CHCOOEt

CHOC6H5CHCOOEt

CHO

C6H5CHCOOEt

COOEt

合成一：C6H5CHCOOEt

CCOOEt

O

EtOOC-COOEt + C6H5CH2COOEt EtONa

-CO175oC

C6H5CHCOOEt

COOEt

+ C6H5CH2COOEt EtONa C6H5CHCOOEt

COOEtO

C2H5O-C-OC2H5

合成：

eg 3. 选用合适的原料合成O

HO2C-CH2CH2CCOOH

逆合成分析

O

HO2C-CH2CH2CCOOH

O

HO2C-CH2CH-CCOOH

COOH

COOEtEtO2C-CH2

EtO2C-CH2 COOEt+ EtO2C-CH-CCOOEt

EtO2C-CH2

O

-CO2

EtO- H+

H+

OH-

HO2C-CH-CCOOH

HO2C-CH2

O

HO2C-CH2CH2-CCOOH

O

eg 4. 选用合适的原料合成

OO OO

CO2HHO2C

OO

CO2EtEtO2C

CO2EtEtO2C + EtO2C-CO2Et

OO OO

CO2HHO2C

OO

CO2EtEtO2C

CO2EtEtO2C + EtO2C-CO2Et

逆合成剖析：

OO OO

具体合成：CO2EtEtO2C

EtO2C-CO2Et

EtO- EtO-

HO - H+ -CO2

O

CO2EtEtO2C

OO

CO2EtEtO2C

CO2Et

OO

CO2HHO2C

OO

CO2EtEtO2C

EtO2C-CO2Et

EtO- EtO-

HO - H+ -CO2

O

CO2EtEtO2C

OO

CO2EtEtO2C

CO2Et

OO

CO2HHO2C

OO

O O

CH3C-CH2-CCH3

O O

CH3C-CH2-COC2H5

OH O

CH3C-CH2-COC2H5

CH3

OH O

CH3C-CH2-CCH3

CH3

O

CH3CCH3

+ +

+

+ CH3CO2C2H5C2H5O-

H+

or NaH

3 酮 酯 缩 合

从理论上分析，有可能生成四种化合物。

HC-OC2H5 + H-CH2CCH3

O OHC-OC2H5 + H-CH2CCH3

O O O O

HC-CH2CCH3

O O

HC-CH2CCH3

C2H5O-C-C-OC2H5 + H-CH2CCH3

O OO

C2H5O-C-C-OC2H5 + H-CH2CCH3

O OO O OO

C2H5O-C-C-CH2CCH3

O OO

C2H5O-C-C-CH2CCH3

O O

C2H5O-C-CH2CCH3

O O

C2H5O-C-CH2CCH3

O O

C2H5O-C-OC2H5 + H-CH2CCH3

O O

C2H5O-C-OC2H5 + H-CH2CCH3

O O

C2H5O-C-CH2CCH3

O O

C2H5O-C-CH2CCH3

O O

C-OC2H5 + H-CH2CCH3

O O

C-OC2H5 + H-CH2CCH3

O OC-CH2CCH3

O OC-CH2CCH3

NaH

EtO-

EtO-

NaH

H2O

H2O

H2O

H2O

-CO

酮酯缩合

实 例实 例实例 1. 选用合适的原料合成

O O

C6H5C-CH2-COC2H5

酯缩合 C6H5COOC2H5 + CH3COOC2H5

O O

C6H5C-CH2-COC2H5C2H5O2C-CO2C2H5

OO O

+ C6H5C-CH3

C2H5OCOC2H5

O O

+ C6H5C-CH3

{

1NaH

1NaH

2H+

2H+

-CONaH

实例 2

O

CH3CCH2CH3 + CH3CH2CO2C2H5NaH/Et2O

40-55oC

O

CH3CH2CCHCCH2CH3 + CH3CH2CCCCH3

O O O

CH3

酸性大，空阻小对动力学有利。

稳定性好，对热力学有利。

51% 9%

4 狄 克 曼 酯 缩 合 反 应4 狄 克 曼 酯 缩 合 反 应

二元酸酯若分子中的酯基被四个以上的碳原子隔开时，就发生分子中的酯缩合反应，形成五员环或更大环的酯，这种环化酯缩合反应称为狄克曼酯缩合。

实例 1

CO2C2H5

C6H5CH3CH2CH2CO2C2H5

Na, C2H5OH(ÉÙÁ¿)CH2CH2CO2C2H5O

CH3

O

CH3

CH2CHCO2C2H5

CH2CH2CO2C2H5 CO2C2H5

O-

CH3

CO2C2H5

OCH3 CO2C2H5

CH3

O

CH3

CH2CHCO2C2H5

CH2CH2CO2C2H5 CO2C2H5

O-

CH3

CO2C2H5

OCH3 CO2C2H5

实例 2

O O

CH3CH2C-CH2CH2CH2-COC2H51 C2H5O-

2 H3O+

O

O

CH3O O

CH3CH2C-CH2CH2CH2-COC2H51 C2H5O-

2 H3O+

O

O

CH3

实例 3

实例 4

实例 5

OO O

CH3C-CH2CH2CH2CH2-COC2H51 C2H5O-

2 H3O+

CH3

O OO O

CH3C-CH2CH2CH2CH2-COC2H51 C2H5O-

2 H3O+

CH3

O

O OOCO2C2H5

C2H5OH

H3OC2H5O- +

O OOCO2C2H5

C2H5OH

H3OC2H5O- +

发生分子内酮酯缩合时 , 总是倾向于形成五元环、六元环。发生分子内酮酯缩合时 , 总是倾向于形成五元环、六元环。

八 酯的酰基化反应

反应在无质子溶剂中进行。

反应在无质子溶剂中进行。

一元酸酯在强碱作用下，可与酰氯或酸酐进行反应，而在 α-C 上引入酰基，这称为酯的酰基化反应。

一元酸酯在强碱作用下，可与酰氯或酸酐进行反应，而在 α-C 上引入酰基，这称为酯的酰基化反应。

(CH3)2CHCOOC2H5

(CH3)2CCOOC2H5

Ph3C-Na+

(C2H5)2O

Na+

(CH3CO)2O

(C2H5)2O

C6H5COClC6H5C-CCOOC2H5

O CH3

CH3

CH3C-CCOOC2H5 + CH3COONaO CH3

CH3

(C2H5)2O

一元酸酯在强碱作用下，与卤代烷发生反应，

在 α-C 上引入烷基，这称为烷基化反应。

一元酸酯在强碱作用下，与卤代烷发生反应，

在 α-C 上引入烷基，这称为烷基化反应。

九 酯的烷基化反应

CH3COC(CH3)3

ONCH(CH3)2

Li

THF -78oCCH2=C

O-Li+

OC(CH3)3

RXRCH2COC(CH3)3

O

反应在无质子溶剂中进行。反应在无质子溶剂中进行。

第五节 与酯缩合、酯的烷基化、酰基化相类似的反应

一 酮的类似反应总述二 酮的烃基化反应三 酮的酰基化反应四 酮经烯胺烷基化、酰基化五 醛的烃基化反应

一 酮的类似反应总述

CH3CCH3

O

CH3CCH2

O

CH3C=CH2

O-

CH3CCH3

O

CH3CCH2CCH3

O OH

CH3

RXCH3CCH2R

O

B:

CH3CCH2CR'O O

R'CXO

CH3COCCH3

O O

CH3CCH2CCH3

O O

CH3CCH2CRO O

RCOOC2H5

亲核加成

亲核取代

醇醛缩合醇醛缩合

酮的烷基化反应酮的烷基化反应

酮的酰基化反

应酮的酰基化反

应

二 酮的烃基化反应

eg 2

1. 只有一种 α-H 的酮的烃基化反应

*1. 为了在反应中抑制 aldol 反应，使用足够强的碱（如 NaNH2 、 Ph3CNa 、 NaH ）将反应物迅速地全部变为碳负离子*2. 反应要在非质子溶剂中进行。*3. 烷基化反应主要在碳端发生（ C 亲核性强，软 -软）

*1. 为了在反应中抑制 aldol 反应，使用足够强的碱（如 NaNH2 、 Ph3CNa 、 NaH ）将反应物迅速地全部变为碳负离子*2. 反应要在非质子溶剂中进行。*3. 烷基化反应主要在碳端发生（ C 亲核性强，软 -软）

eg 1O

NaNH2

(C2H5)2O

O O-O

CH3-ICH3

+ I -

ONaNH2

(C2H5)2O

O O-O

CH3-ICH3

+ I -

OPhCCH2(CH2CH3)2 + NaBr

PhC=CHCH2CH3(C2H5)2O

Ph3C-Na+ CH3CH2-BrO-Na+O

PhCCH2CH2CH3

2. 有两种 -H 的不对称酮的烃基化反应

(1) 用 LDA处理，得动力学控制产物

OLDA, 0-40oC

CH3OCH2CH2OCH3

O

CH3

OLiCH3

OLiCH3

+

PhCH2Br30-50oC

1% 99%

CH3 CH2Ph

(2) 用三甲基氯硅烷和锂盐处理，得热力学控制产物

ROH + Me3SiCl ROSiMe3 ROH + Me3SiOH-HCl

Et3N

25oC

H3O+

OCH3

OHCH3

OHCH3

+ DMF 回流Et3N Me3SiCl

OSi(CH3)3CH3

OSi(CH3)3CH3

+

78%22%

OSi(CH3)3CH3

OCH3

CH3 Li

Me3SiOLi

CH3

OCH3

R

蒸馏分离

CH3Li -Me4Si RX

三 酮的酰基化反应三 酮的酰基化反应

1. 酮酯缩合是可逆的，酮与酰卤、酸酐的反应是不可逆的。

2. 酸酐、酰卤和空阻大的酯要用强碱催化，在非质子溶剂 中进行反应。

3. 烯醇负离子是两位负离子，要使酰基化反应在碳端发生， 烯醇负离子必须过量。

4. 对于不对称酮，有热力学控制与动力学控制两种酰基化 产物，通常，空阻大的碱、强碱、低温、非质子溶剂有 利于动力学产物产生。

1. 酮酯缩合是可逆的，酮与酰卤、酸酐的反应是不可逆的。

2. 酸酐、酰卤和空阻大的酯要用强碱催化，在非质子溶剂 中进行反应。

3. 烯醇负离子是两位负离子，要使酰基化反应在碳端发生， 烯醇负离子必须过量。

4. 对于不对称酮，有热力学控制与动力学控制两种酰基化 产物，通常，空阻大的碱、强碱、低温、非质子溶剂有 利于动力学产物产生。

四 酮经烯胺烷基化、酰基化

含有下边结构的化合物称为烯胺， N 上有氢的烯胺是不稳定的， N 上没氢的烯胺是稳定的。

C=C-N

1 烯胺结构：

（ 1 ）不对称酮形成烯胺时，双键总是在取代基较少的地方形成。（ 1 ）不对称酮形成烯胺时，双键总是在取代基较少的地方形成。

（ 2 ）能形成共轭体系时，双键在共轭处形成。（ 2 ）能形成共轭体系时，双键在共轭处形成。

O+

NH

TsOH NO+

NH

TsOH N

五原子重叠，空阻大。五原子重叠，空阻大。

OCH3

+ +NH

TsOHCH3

NH

CH3

NH

90% 10%

12

3 45

OCH3

+ +NH

TsOHCH3

NH

CH3

NH

90% 10%

12

3 45

稳定的烯胺是含 -H 的酮与二级胺在酸催化下反应来制备的。

2 烯胺制备：

3. 烯胺的反应3. 烯胺的反应

烯胺具有双位反应性能

C=C-N C-C=N+

（ 1 ） 烯胺的烃基化反应

O

+NH

H+ N+ N

+N+

R-X NR X- H2O

NR

++OH2

O-H+

N R-X N+

RX- H2O

NH

+

OR

互变异构

使用活泼卤代烷如碘甲烷、烯丙型卤化物、苯甲型卤代物等主要发生碳烃基化产物。

使用活泼卤代烷如碘甲烷、烯丙型卤化物、苯甲型卤代物等主要发生碳烃基化产物。

烃基化反应既可以在氮上发生也可以在碳上发生。烃基化反应既可以在氮上发生也可以在碳上发生。

酰基化反应一般在碳上发生酰基化反应一般在碳上发生

（ 2 ）烯胺的酰基化反应

ON

+ CH3CH2CCl(C2H5)3N N

CCH2CH3

O+

H2O

H+

OCCH2CH3

O

溶剂不同，产物不同，在非质子溶剂中得一取代产物，在质子溶剂中得二取代产物。

溶剂不同，产物不同，在非质子溶剂中得一取代产物，在质子溶剂中得二取代产物。

（ 3 ）与 α,β- 不饱和酸、酯、腈等发生反应

O

OCH2CH2COOCH3

OCH2CH2COOCH3CH3OOCCH2CH2

NH

N

C2H5OH

+H+

CH2=CH-COOCH3 H3O+

2CH2=CH-COOCH3

H3O+

二氧六环

（ 4 ）烯胺在合成中的应用实例

*1. 制备长链脂肪酸

ON

+ CH3CH2CClH2O

H+

(C2H5)3NO

CCH2CH3

O

H2O

OH-

HOCCH2CH3

OO-

CCH2CH3

OCO2H

CCH2CH3

OCO2H

H2O

Zn(Hg)

HClCH3(CH2)6COOH

N

O

+ ClC(CH2)8CCl

O O

O

(C2H5)3N H3O+

O

O

O

H3O+OH-

O

O O

O

HOOH

Zn(Hg) HClHOOC(CH2)20COOH

*2. 制备长链的二元羧酸

五 醛的烃基化反应五 醛的烃基化反应

但如能在反应前将醛基予以保护，则烷基化反应还是可以发生的。

醛在碱性条件下，易发生羟醛缩合反应，所以很难使它通过负碳离子直接发生烷基化、酰基化反应。

RR”CHCH=NR’

RCH2CHO RCH2CH=NR’

RCHCH=NR’

RR”CHCHOH+

R’NH2 C2H5MgX

or LDA

R”X

第六节 β- 二羰基化合物的特性及应用

一 β-二羰基化合物的酸性及判别

二 β-二羰基化合物的烷基化、酰基化

三 β-二羰基化合物的酮式分解和酸式分解

四 β -二羰基化合物在合成中的应用实例

一 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 16ROH 15EtO2CCH2CO2Et 13.3 7.7×10-3

NCCH2CO2Et 9 2.5×10-1

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

%

CH3COCH2COCH3 9 76.5C6H5COCH2COCH3 99

100*表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。

OCHO

碳负离子可以写出三个共振式碳负离子可以写出三个共振式

(1) > (2) > (3)

CH3CCH2COC2H5

O O

+ NaOHC2H5OH

CH3C=CHCOC2H5

OO- O

CH3CCHCOC2H5

O O

CH3CCH=COC2H5

O O-

Na+

酮式（ 92.5% ）

41oC/2.66bar

mp -39oC

烯醇式（ 7.5% ）

32oC/2.66bar

CH3CCH2COC2H5

O O

CH3C=CHCOC2H5

OOH O CH3 CH

OH

O

OC2H5

在极强碱的作用下，可以形成很不稳定的双负离子在极强碱的作用下，可以形成很不稳定的双负离子

CH3CCH2CCH3

O O2 NaNH2 CH2=C-CH=CCH3

O-O-

CH3CCH2CCH3

O O2 NaNH2 CH2=C-CH=CCH3

O-O-

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

3 β- 二酮的 γ- 烷基化、 γ- 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

3 β- 二酮的 γ- 烷基化、 γ- 酰基化

1 乙酰乙酸乙酯的 α- 烷基化、 α- 酰基化1 乙酰乙酸乙酯的 α- 烷基化、 α- 酰基化

CH3C-CH-COC2H5

O O

COCH3

CH3CCHCOC2H5

O O

CH3CCHCOC2H5

O O

CH3C=CHCOC2H5

OO- O

CH3C=CHCOC2H5

OO- O

CH3COCCH3

O O

CH3COOC2H5

C2H5ONa

-C2H5OHNa+

CH3I

NaH

-H2

Na+

CH3COCl

CH3CCH2COC2H5

O O

CH3C-CH-COC2H5

O O

CH3

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：

用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐。用可溶性的镁盐代替不溶性的钠盐。

C2H5OH + Mg + CH2(COOC2H5)2

C2H5OMg + -CH(COOC2H5)2

CCl4

C2H5COCl

CH3CH2CCH(COOC2H5)2 + ClMgOC2H5

O

Mg C6H6

H3O+

+ HOMgCl

COR

OO

CH3CCHCOC2H5

+ MgCl

COR

OO

CH3CCCOC2H5RCOCl

OO

CH3CCH2COC2H5

2 乙酰乙酸乙酯的 γ- 烷基化、 γ- 酰基化2 乙酰乙酸乙酯的 γ- 烷基化、 γ- 酰基化

or 用 RLi ，惰性溶剂

CH3CCH2COC2H5

O O

NH3( 液 )

NaNH2 CH3CCHCOC2H5

O O

Na+NaNH2

NH3( 液 )

-CH2CCHCOC2H5

O O

CH2=C-CH=COC2H5

O-

O-

Na2+-

CH2CCHCOC2H5

O O

CH2=C-CH=COC2H5

O-

O-

Na2+

1mol RXRCH2CCHCOC2H5

O O

RCH2CCHCOC2H5

O O1mol RX

RCH2CCHCOC2H5

O OR

RCH2CCHCOC2H5

O OR

1mol RCOX

1mol

1mol RCOOEt

RCOCR

O O

RCCH2CCHCOC2H5

O OO

RCCH2CCHCOC2H5

O OO1mol RCOX

RCCH2CCHCOC2H5

O OO

COR

RCCH2CCHCOC2H5

O OO

COR

RCCH2CCH2COC2H5

O OO

RCCH2CCH2COC2H5

O OONH4Cl or H2O

3 β- 二酮的 γ- 烷基化、 γ- 酰基化3 β- 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 :

* 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 :

CH3CCH2CCH3

O O

n-C4H9-CH2CCH2CCH3

O O

H3O+2 NaNH2

NH3(l)

n-C4H9Br

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：

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：

CH2CCH2CCH3

O O

X

CHCCHCCH3

O O

X CH=C-CH=CCH3

O-

X

O-

CHCCH2CCH3

O O

X

R

2 NaNH2

NH3(l)

NH4ClRX

三 β- 二羰基化合物的酮式分解和酸式分解

1 乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应

2 乙酰乙酸乙酯的酮式分解

3 乙酰乙酸乙酯的酸式分解

1 乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应1 乙酰乙酸乙酯的酯缩合逆反应

CH3C-CH2-COC2H5

O O

CH3C-CH2-COC2H5

O- O

OC2H5

CH3-COC2H5

O-CH2-COC2H5

O

+

CH3-COC2H5

O

C2H5O-

2 乙酰乙酸乙酯的酮式分解2 乙酰乙酸乙酯的酮式分解

CH3C-CH2-COC2H5

O O

乙酰乙酸乙酯的

CH3C-CH2-C-OC2H5

O- O-

OH OH

H+ -CO2CH3C-CH3

O

CH3C-CH2-COH

O O

-OH（稀）

3 乙酰乙酸乙酯的酸式分解3 乙酰乙酸乙酯的酸式分解

CH3C-CH2-COC2H5

O O

CH3C-CH2-C-OC2H5

O- O-

OH OH

CH3-COH

O

+ -CH2-COH + C2H5O-

O

H2O H2O

CH3-COH

O

C2H5OH

-OH（浓）

四 β - 二羰基化合物在合成中的应用实例 四 β - 二羰基化合物在合成中的应用实例

eg 1: 以乙酸乙酯为原料合成 4- 苯基 -2- 丁酮

CH3CCHCOOC2H5

O

Na+

CH3CCHCOOC2H5

O

CH2C6H5

CH3CCHCOOH

O

CH2C6H5

CH3CCH2CH2C6H5

O

CH3COOC2H5

RONa (>1mol) C6H5CH2Cl

1 稀 OH - 2 H+ -CO2

CH3CCH2CH2C6H5

O

eg 2: 选用不超过 4 个碳的合适原料制备

CH3CCHCOOC2H5

O

(CH2)4Br

Br

CH3CCCOOC2H5

O

2 CH3COOC2H5C2H5ONa

CH3CCHCOOC2H5

O

Na+

C2H5ONa CH3CO

COOC2H5

CH3CO

COOH

Br(CH2)4Br

分子内的亲核取代

稀 -OHH+

-CO2

CCH3

O

CCH3

O

eg 3: 乙酰乙酸乙酯与 BrCH2CH2CH2Br 在醇钠作用下反应，

主要得到 而不是 。请解释原因。

CH3CCH2COEt

O OEtO

- Br(CH2)3BrCH3CCHCOEt

O OEtO

-

CH2CH2CH2Br

Br

CO2Et

O

Br

CO2Et

CH3C

EtO2C

O

CH3C

OOH

-H+

O O

CO2Et

OH-

H+ O

CO2H

吡喃衍生物（主要产物）

有张力

无张力

慢

主要稀

O

COOC2H5

H3CCOCH3

COOC2H5

eg 4: 制备

CH3C-C-COOEt

O CH3

CH2CH2CH3

CH3CCH2COOEt

O

CH3CH2CH2CHCOOH

CH3

CH3CH2CH2CHCOOH

CH3H+

NaOEtEtOH

NaOEt

EtOH

CH3I CH3CH2CH2Br

OH- （浓）+ CH3COOH

酸式分解

eg 5: 选用合适的原料制备下列结构的化合物。

CH3CCH2CH2CH2COH

O O

CH3CCH2COEt

O OEtO

- ClCH2CH2COEt

O

CH3C-CH-COOEt

O

CH2CH2COOC2H5

OH-

H+

H2O- CO2

CH3CCH2CH2CH2CCH3 + CH3COOH

O O

CH3CCH2COEt

O OEtO

- ClCH2CH2CCH3

O

CH3C-CH-COOEt

O

CH2CH2CCH3

OH-

H+

H2O- CO2

O

CH3CCH2CH2CH2COH

O O

CH3CCH2CH2CH2CCH3

O O

eg 6: 如何实现下列转换

OCH3

OHCH3

OHCH3

+

OSi(CH3)3CH3

OLiCH3

OCH3

OCH3 CHO

OCH3 CHO

(CH3)3SiCl 蒸馏分离

1mol n-C4H9Br

CH3Li n-C4H9Br

C2H5ONa HCOOC2H5 (2mol) KNH2

NH3(l)

OH-

引入醛基的目的是帮助定向。

引入醛基的目的是帮助定向。

- 烷基化

n-C4H9

CH3O

n-C4H9

CH3O

CHOn-C4H9

CH3O

n-C4H9

CH3CH3

OO

eg 7: 如何实现下列转换O O

CH3CH3

合成一：

合成二：

OCH3

OCH3

Br

NH

CH3N

CH3

N+

OCH3

+对甲苯磺酸

H3O+

OCH3 LDA

THF -70oC

Br OCH3

*1. 引入醛基的目的是为了使反应能定向进行。*2. 若 β- 二羰基化合物中的一个羰基是醛基，则在稀碱 存在下，也能发生酮式分解。

*1. 引入醛基的目的是为了使反应能定向进行。*2. 若 β- 二羰基化合物中的一个羰基是醛基，则在稀碱 存在下，也能发生酮式分解。

合成三： OCH3

OCH3 CHO

OCH3 CHO Br O

CH3

OCH3

CHO

OCH3 CHO

OCH3

CO2 + H2

C2H5ONa HCOOC2H5 1mol KNH2

NH3(l)

OH-

OH-O

CH3 C-H

OH

O-

+ HCOOH

OCH3

-

ROH

ROH

CH2(CO2Et)2

2EtO-

EtOH

BrCH2(CH2)nCH2Br

OH- H+ -CO2

(CH2)n+2 CCH2OH

CH2OH(CH2)n+2 C

CH2OH

CH2OH

SOCl2

(CH2)n+2 CCH2Cl

CH2Cl(CH2)n+2 C

CH2Cl

CH2Cl

CH2(CO2Et)2

2EtO-(CH2)n+2

CO2Et

CO2Et

(CH2)n+2CO2Et

CO2Et

(CH2)n+2 C(CO2Et)2(CH2)n+2 C(CO2Et)2

(CH2)n+2 CH-COOH(CH2)n+2 CH-COOH

eg 8 ：合成螺环化合物

还原

I2 在 eg 9 中的作用

C(CO2Et)2

C(CO2Et)2+ I I

- I -

C(CO2Et)2

C(CO2Et)2

I CO2EtCO2Et

CO2EtCO2Et

C(CO2Et)2

C(CO2Et)2+ I I

- I -

C(CO2Et)2

C(CO2Et)2

I CO2EtCO2Et

CO2EtCO2Et

2 CH2(CO2Et)2

2 EtO-

BrCH2CH2CH2Br CH(CO2Et)2

CH(CO2Et)2

2 EtO-

COOH

COOH

H+I2 OH-

Eg 9 ： 用简单的有机原料合成COOH

COOH

(COOEt)2

(COOEt)2

CH3CHO + 3CH2O

CO2HHO2C

2 CH2(COOEt)2 +BrBr

BrBr CO2Et

CO2EtEtO2C

EtO2C

(螺环二元羧酸 )

CO2HHO2C

(HOCH2)3C-CHO

OHHO

OHHO

BrBr

BrBr

-CO2

EtO-

HO- H+

HO-

HO- HBr

eg 10 用简单的有机原料合成

浓

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

CO2Et

O

O

CO2Et

COOEt

O-

CO2Et

COOEt

O-

CO2Et

Eg 11 用简单的有机原料合成

CH2(CO2Et)2CH2(CO2Et)2EtO- O 分子内酯交换

EtO- 分子内酯交换O