二羰基化合物 (2)講稿

1、關(guān)于二羰基化合物 (2)第一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2,4-戊二酮乙酰乙酸乙酯丙二酸二乙酯 兩個羰基被一個亞甲基相間隔的二羰基化合物叫做-二羰基化合物。例如：二羰基化合物：-酮-丁酸乙酯3-氧代丁酸乙酯第二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 二羰基化合物的H受兩個羰基的影響，具有特殊的活潑性！ 第三張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一、b - 二羰基化合物的互變異構(gòu)現(xiàn)象互變異構(gòu)烯醇式的特征：IR: 有OH吸收峰，1H NMR: 有OH和烯質(zhì)子信號， 化學(xué)試驗：與FeCl3顯色分子內(nèi)氫鍵第四張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月但下面的烯醇式存在 :為什么乙

2、酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式兩種互變異構(gòu)體組成的？因為，其烯醇式結(jié)構(gòu)有一定的穩(wěn)定性： 第五張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月與金屬Na反應(yīng)放出H2， 含醇的活潑H使Br2/CCl4溶液褪色， 含不飽和鍵與FeCl3溶液有顏色反應(yīng) 含C=C-OH烯醇式結(jié)構(gòu) 所以,在常態(tài)下， 二羰基化合物可以表現(xiàn)出烯醇和酮兩方面的特征反應(yīng)：與羰基試劑反應(yīng) 含C=O 第六張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月？第七張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、乙酰乙酸乙酯的合成及其應(yīng)用Claisen （酯）縮合（兩個相同酯之間的縮合）b-羰基酯（1,3-二羰基類化合物） 其它常用堿 NaH, NaNH2,

3、 LDA, Ph3CNa, t-BuOK （弱親核性強(qiáng)堿）堿 用 量對反應(yīng)的影響催 化 量： 反應(yīng)可逆大于化學(xué)計量： 反應(yīng)完全 為什么？請注意所用堿的結(jié)構(gòu)第八張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 Claisen 縮合舉例：乙酰乙酸乙酯第九張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月親核試劑生成親核加成消除結(jié)果？第十張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 復(fù)習(xí)第13章的內(nèi)容?；系挠H核取代水解，醇解，胺解酰基上的親核取代加成消除堿性或中性條件：第十一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月酯縮合反應(yīng)機(jī)理與羧酸衍生物的親核取代一樣反應(yīng)特點(diǎn)：底物：含有兩個氫的酯作為Nu (在強(qiáng)堿存在下脫去

4、一個氫成為負(fù)離子)強(qiáng)堿: 醇鈉。產(chǎn)物:生成酮酸酯。增長碳鏈。第十二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月自身縮合含一個氫原子的酯縮合反應(yīng)第十三張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月例:甲酸酯和有氫原子的酯縮合反應(yīng)交錯 Claisen酯縮合反應(yīng)甲酰乙酸乙酯第十四張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月苯甲酰乙酸乙酯例: 苯甲酸酯和有氫原子的酯縮合反應(yīng)第十五張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月甲酸酯 碳酸酯 草酸酯 苯甲酸酯其它無氫原子的酯第十六張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月己二酸乙酯 2氧代環(huán)戊甲酸乙酯分子內(nèi)酯縮合Dieckmann （狄克曼）反應(yīng) 二元酸酯若分子中的

5、酯基被四個以上的碳原子隔開時，就發(fā)生分子中的酯縮合反應(yīng)，形成五員環(huán)或更大環(huán)的酯，這種環(huán)化酯縮合反應(yīng)稱為狄克曼酯縮合。第十七張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月-酮酸的共性失羧 2、乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)第十九張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月酮式分解 乙酰乙酸乙酯受稀堿作用，發(fā)生皂化，加熱則脫羧生成酮。烷基化反應(yīng) 由于亞甲基的氫活潑,有酸性,在強(qiáng)堿下離去,其碳負(fù)離子和烴基正離子反應(yīng).第二十張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 酮式水解和酸式水解合成上可用于制備取代乙酸酮式水解酸式水解取代乙酸取代丙酮第二十一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)

6、作于2022年6月3、 乙酰乙酸乙酯在合成上的應(yīng)用比較以下兩合成實驗條件較苛刻，產(chǎn)率不好.取代丙酮（甲基酮）乙酰乙酸乙酯丙酮乙酰乙酸乙酯丙酮合成等價物實驗條件較溫和，產(chǎn)率較好.第二十二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 應(yīng)用 1：制備取代丙酮（甲基酮）類化合物單取代丙酮二取代丙酮第二十三張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月擴(kuò)展：制備環(huán)烷基甲基酮乙酰乙酸乙酯 : 二鹵代烴1 : 1環(huán)烷基甲基酮第二十四張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 應(yīng)用2：制備甲基二酮類化合物乙酰乙酸乙酯 : 二鹵代烴2 : 1甲基二酮類化合物第二十五張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月擴(kuò)展：制備

7、2, 5-己二酮第二十六張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 應(yīng)用3：通過?；苽?b -二酮類化合物b -二酮類化合物第二十七張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月取代乙酸比較以下兩合成丙二酸二酯乙酸乙酯合成等價物丙二酸二乙酯乙酸乙酯實驗條件較苛刻，產(chǎn)率不好.實驗條件較溫和，產(chǎn)率較好.三、 丙二酸酯的合成及其應(yīng)用第二十八張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 應(yīng)用1： 制備取代乙酸單取代乙酸二取代乙酸第二十九張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月丙二酸二乙酯 : 二鹵代烴1 : 1擴(kuò)展：制備環(huán)烷基乙酸 應(yīng)用2：制備二元羧酸丙二酸二乙酯 : 二鹵代烴2 : 1二元羧酸第三十

8、張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月非對稱二酸第三十一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月小結(jié)合成等價物作用： 活化反應(yīng)：使反應(yīng)易進(jìn)行，產(chǎn)率高。 定位作用：使反應(yīng)有較好的區(qū)位選擇性。關(guān)鍵：引入酯基第三十二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月特點(diǎn)：類似羥醛縮合b二羰基化合物為碳負(fù)離子供體 弱堿催化例：四、Knoevenagel （克腦文格爾反應(yīng)）反應(yīng) 醛、酮在弱堿（胺、吡啶，哌啶）催化下，與具有活潑a氫原子的化合物的反應(yīng)稱為Knoevenagel反應(yīng)第三十三張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 Knoevenagel反應(yīng)舉例： 若使用含有羧基的活潑亞甲基化合物，其縮合產(chǎn)物

9、可以脫羧形成a,b不飽和產(chǎn)物。例1：例2：蜂王漿酸第三十四張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月35 復(fù)習(xí)a, b-不飽和醛酮與親核試劑的親核加成反應(yīng)1, 4 加成（共軛加成）為主（Nu : 一些較弱的親核試劑）例： 產(chǎn)物為b-位取代的飽和酮 形式上為3, 4-加成（親核部分總是加在4 位）規(guī)律：第三十五張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月五、Michael （邁克爾）加成 活潑氫化合物也可以與a,b不飽和化合物進(jìn)行加成，這種反應(yīng)稱為Michael加成。MichaelacceptorMichaeldonorMichael加成1, 5-二羰基化合物特點(diǎn)： 碳負(fù)離子加到4位的碳原子上 該

10、反應(yīng)用的堿為醇鈉、季胺堿及苛性堿第三十六張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 Michael 加成舉例MichaelacceptorsMichaeldonors第三十七張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Robinson （魯賓遜）關(guān)環(huán) 反應(yīng)醛、酮 + a, b-不飽和酮1. Michael 加成2. 分子內(nèi)醇醛縮合六員環(huán)狀烯酮 Robinson關(guān)環(huán)舉例Step 1. Michael 加成Step2. 分子內(nèi)醇醛縮合第三十八張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月六、其他含活潑亞甲基的化合物 與丙二酸二乙酯和乙酰乙酸乙酯相似，兩個吸電子基團(tuán)如CHO，COR，COOH，CONR2，

11、CN，NO2等連接在同一個碳原子時，其亞甲基的氫原子也有活潑性。 進(jìn)行烷基化反應(yīng)：第三十九張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 進(jìn)行Knoevenagel（克腦文格爾）反應(yīng)： 進(jìn)行Michael（邁克爾）加成：第四十張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月酮 酸 羰基酸是分子中具有羧基和羰基兩種官能團(tuán)的化合物?？煞譃槿┧岷屯?。根據(jù)酮基和羧基的相對位置不同，酮酸可分為、 酮酸。 乙醛酸-丙酮酸 -丁酮酸 第四十一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(一) 酮酸的命名 以羧酸為母體, 酮基作取代基, 酮基的位次用阿拉伯?dāng)?shù)字或希臘字母標(biāo)明。 酮基也可稱為氧代。 CH3COCH2CH2

12、COOH-戊酮酸 (4-戊酮酸)丁酮二酸(草酰乙酸) -酮戊二酸2-氧代戊二酸第四十二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 酮酸除了具有酮的通性和羧酸的通性外，-酮酸 和 -酮酸 還具有一些特殊的性質(zhì)。(二) 酮酸的化學(xué)性質(zhì) 1酸性 酮酸的酸性強(qiáng)于相應(yīng)的醇酸，更強(qiáng)于相應(yīng)的羧酸。pKa2.49 3.513.86 pKa4.51 4.88第四十三張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2 -酮酸、-酮酸的分解反應(yīng)（脫羧反應(yīng) ） -酮酸在稀硫酸作用下，受熱發(fā)生脫羧反應(yīng)，生成少一個碳原子的醛。 -酮酸比-酮酸更易脫羧, 通常-酮酸只能在低溫下保存。 第四十四張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022

13、年6月 -酮酸由于羧基受-羰基的影響, 同時也由于形成6員環(huán)的分子內(nèi)氫鍵而使脫羧更加容易:由于-酮酸脫羧產(chǎn)物是酮，故稱為酮式分解。第四十五張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 -酮酸與濃堿共熱，分解為兩分子羧酸鹽，稱為酸式分解。問題: 完成下列反應(yīng) 第四十六張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3.酮酸的氧化反應(yīng)-酮酸能被弱氧化劑Tollens試劑氧化第四十七張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4. -酮酸的氨基化反應(yīng)在體內(nèi)-酮酸在NADH(輔酶)催化下可轉(zhuǎn)變成-氨基酸，其中GPT(轉(zhuǎn)氨酶)對肝炎病人的臨床診斷是十分有用的。如：第四十八張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月

14、氨是體內(nèi)代謝的產(chǎn)物，大部分氨在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)變成尿素由腎排除，少部分氨在谷氨酸脫氫酶的作用下，在組織細(xì)胞內(nèi)與a酮戊二酸反應(yīng)生成谷氨酸。 a酮戊二酸 谷氨酸脫氫酶 谷氨酸 式中NAD為煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（輔酶I），在反應(yīng)中起遞氫作用。 第四十九張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月在生物體內(nèi)a-酮酸和a-氨基酸在轉(zhuǎn)氨酶的作用下可發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，即a-氨基酸的a-氨基借助轉(zhuǎn)氨酶的催化作用轉(zhuǎn)移到酮酸的酮基上，結(jié)果原來的氨基酸生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮酸則形成相應(yīng)的氨基酸，這種反應(yīng)稱為轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)。 a酮戊二酸 丙氨酸GPT 谷氨酸 丙酮酸第五十張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于

15、2022年6月在正常情況下，GPT存在于人體細(xì)胞內(nèi)。在急性肝炎患者肝細(xì)胞破裂后大量GPT逸入血清,使血清中GPT的活性會明顯上升。臨床上測定血清中GPT的活性，就是利用上述反應(yīng)生成的丙酮酸，在堿性條件下與2，4-二硝基苯肼作用顯紅棕色，在用比色法測定后，即可推算出血清中GPT的活性。第五十一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月5.醇酸和酮酸的體內(nèi)化學(xué)過程 體內(nèi)的醇酸和酮酸均為糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物在體內(nèi)各種酶的催化下，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)(如氧化、脫羧及脫水等)，在反應(yīng)過程中，伴隨著氧氣的吸收、二氧化碳的放出以及能量的產(chǎn)生，為生命活動提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 第五十二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月例如：蘋果酸在脫氫酶的作用下生成草酰乙酸 在人體內(nèi)，草酰乙酸與丙酮酸在一些酶的作用下，經(jīng)酯縮合反應(yīng)生成檸檬酸，其反應(yīng)式如下： 第五十三張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 脂肪代謝過程中所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物乙酰乙酸在酶的作用下被還原成-羥基丁酸。乙酰乙酸可在酶催化下脫羧生成丙酮。 第五十四張，PPT共五十六頁，創(chuàng)