羧酸衍生物涉及碳負(fù)離子的反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用

第16章羧酸衍生物涉及碳負(fù)離子的反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用 16 1a氫的酸性和互變異構(gòu) 一些化合物a氫的酸性 拉電子基團(tuán)的能力越強(qiáng) 離解的負(fù)離子越穩(wěn)定 酸性越強(qiáng) 互變異構(gòu) 1酮式 2烯醇式 乙酰乙酸乙酯的兩種結(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) 16 2酯縮合反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用 酯縮合反應(yīng) 克萊森Claisen酯縮合反應(yīng) 克萊森 施密特縮合 P378 克萊森重排 P339 芳香醛 酮 克萊森酯縮合反應(yīng) theClaisenCondensation 通式 舉例 機(jī)理 第一步 強(qiáng)堿奪去酯的酸性a H 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) 第四步 強(qiáng)堿奪去b酮酸酯的一個(gè)a H 第五步 酸性水解的最終產(chǎn)物 只有一個(gè)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 狄克曼 Dieckmann 縮合 適當(dāng)位置的開(kāi)鏈雙酯在醇鈉存在下可進(jìn)行分子內(nèi)酯縮合 常用來(lái)合成五 六環(huán)化合物 舉例 機(jī)理 交叉酯縮合 具有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a 氫酸性較酯強(qiáng) 酮pKa 20 21 酯pKa 24 5 反應(yīng)中酮優(yōu)先生成a碳負(fù)離子進(jìn)攻酯中的羰基 酯縮合反應(yīng)在合成中的應(yīng)用 合成1 3 雙官能團(tuán)化合物 b酮酸酯 1 3二酮 1 3二酯 16 3丙二酸二乙酯 三乙 和其他酸性氫化合物的a碳負(fù)離子的親核取代反應(yīng)及在合成中的應(yīng)用 1 丙二酸二乙酯的烴基化及在合成中應(yīng)用 丙二酸二乙酯有兩個(gè)a氫 呈現(xiàn)明顯的酸性 pKa 13 能與堿作用生成碳負(fù)離子 烴基化及產(chǎn)物的脫羧 一烴基乙酸 二烴基乙酸 合成羧酸中的應(yīng)用 1 取代乙酸的制備2 二元羧酸的制備3 環(huán)烷酸的制備 可制備三 四 五和六元環(huán)的環(huán)烷酸 4 1 4 官能團(tuán)化合物制備當(dāng)采用a 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 習(xí)題 合成題 2 三乙 的烴基化及在合成中的應(yīng)用 乙酰乙酸乙酯 三乙 也有兩個(gè)a氫 呈現(xiàn)明顯的酸性 pKa 11 能與堿作用生成碳負(fù)離子 三乙 的烴基化及產(chǎn)物的脫羧 一取代丙酮 二取代丙酮 合成甲基酮中的應(yīng)用 合成甲基酮中的應(yīng)用 當(dāng)采用1mol1 4 二鹵代丁烷 1mol 三乙 和2mol醇鈉時(shí) 則得到環(huán)戊基甲基酮 由于 三乙 不能生成雙鈉鹽 因此不能合成三 四元環(huán) 合成甲基酮中的應(yīng)用 當(dāng)采用帶官能團(tuán)的a 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 由 三乙 和a鹵代丙酮合成2 5 己二酮 1 4 二酮 3 酯縮合產(chǎn)物和其他雙重a氫化合物的烴基化及在合成中的應(yīng)用 通過(guò)酯縮合可以得到b酮酸酯 兩個(gè)酯縮合產(chǎn)物 和1 3 二酮 酯和酮縮合產(chǎn)物 這兩種產(chǎn)物均存在雙重a氫 b酮酸酯 1 3 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) 合成各種化合物 4 羧酸 酯 腈a碳負(fù)離子的生成 反應(yīng)和應(yīng)用 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 碳負(fù)離子可與鹵代烴發(fā)生親核取代反應(yīng) 在a 位導(dǎo)入烴基 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a氫同樣與二異丙基氨基鋰作用生成a碳負(fù)離子 繼而與活潑鹵代烴發(fā)生親核取代反應(yīng) 在a為導(dǎo)入烴基 16 4涉及a碳負(fù)離子的親核加成反應(yīng) 1 克腦文蓋爾縮合 Knoevenagel 反應(yīng) 醛 酮在弱堿 胺 吡啶等 催化下與具有活潑a 氫的化合物縮合的反應(yīng) 機(jī)理類似于羥醛縮合 具有活潑a 氫的化合物 如Y CH2 Y 類型的雙重a氫化合物 Y Y 可為 CO2C2H5 COR CN NO2等拉電子基團(tuán) 進(jìn)行該反應(yīng)均有較好的收率 克腦文蓋爾 Knoevenagel 反應(yīng)舉例 2 邁克爾 Michael 加成 丙二酸二乙酯 三乙 在堿存在下與a b不飽和化合物的1 4加成 機(jī)理也是起始于a碳負(fù)離子的親核進(jìn)攻 過(guò)程為共軛加成 活潑a 氫的化合物為Y CH2 Y Y Y 可為 CO2C2H5 COR CN NO2等 a b不飽和化合物為a b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 Prof ArthurMichael 1853 1942 HarvardUniv Cambridge MA 邁克爾 Michael 加成反應(yīng)舉例 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 1 2345 邁克爾加成中雙重a氫化合物若具有酮羰基 a b不飽和酮具有a氫 那么反應(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 魯賓遜 Robinson 環(huán)合 SirRobertRobinson 1886 1975 OxfordUniversity England NobelPrize1947 chemistry 3 瑞佛馬斯基 Reformatsky 反應(yīng) 在惰性溶劑中a溴代乙酸酯與鋅和醛或酮作用生成b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 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 瑞佛馬斯基 Reformatsky 反應(yīng)舉例 b 羥基酸容易脫水 所以也是制備a b不飽和酸的方法之一 4 達(dá)爾森 Darzen 反應(yīng) 醛酮與a鹵代酸酯在強(qiáng)堿存在下反應(yīng)生成a b 環(huán)氧酸酯的反應(yīng) 機(jī)理 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 達(dá)爾森 Darzen 反應(yīng)舉例 5 普爾金 Perkin 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a b 不飽和芳香酸的反應(yīng) 一般用來(lái)制備肉桂酸及同系物 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)a 氫 RCH2CO 2O 芳香醛芳環(huán)上可帶有拉電子的基團(tuán) 如