14-二羰基化合物1幻燈片

第十四章β–二羰基化合物

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β-二羰基化合物。例如：β–二羰基化合物：β-酮-丁酸乙酯3-氧代丁酸乙酯

β－二羰基化合物的α－H受兩個羰基的影響，具有特殊的活潑性！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，1HNMR:

有OH和烯質(zhì)子信號，化學(xué)試驗：與FeCl3顯色分子內(nèi)氫鍵但下面的烯醇式存在

:為什么乙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：？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,LDA,Ph3CNa,t-BuOK

（弱親核性強堿）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)

Claisen

縮合舉例：乙酰乙酸乙酯①親核試劑生成②親核加成③消除結(jié)果？

復(fù)習(xí)第13章的內(nèi)容——?；系挠H核取代水解，醇解，胺解?；系挠H核取代＝加成＋消除堿性或中性條件：酯縮合反應(yīng)機理與羧酸衍生物的親核取代一樣反應(yīng)特點：底物：含有兩個α–氫的酯作為Nu(在強堿存在下脫去一個α–氫成為負離子)強堿:醇鈉。產(chǎn)物:生成β–酮酸酯。增長碳鏈。自身縮合含一個α–氫原子的酯縮合反應(yīng)例:甲酸酯和有α–氫原子的酯縮合反應(yīng)交錯

Claisen酯縮合反應(yīng)甲酰乙酸乙酯苯甲酰乙酸乙酯例:苯甲酸酯和有α–氫原子的酯縮合反應(yīng)甲酸酯碳酸酯草酸酯苯甲酸酯其它無α–氫原子的酯己二酸乙酯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。β-酮酸的共性—失羧

2、乙酰乙酸乙酯的性質(zhì)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,在強堿下離去,其碳負離子和烴基正離子反應(yīng).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.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擴展：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甲基二酮類化合物擴展：制備2,5-己二酮應(yīng)用3：通過?；苽鋌-二酮類化合物b-二酮類化合物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)用應(yīng)用1：制備取代乙酸單取代乙酸二取代乙酸丙二酸二乙酯:二鹵代烴＝1:1擴展：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＝2:1二元羧酸非對稱二酸小結(jié)合成等價物作用：活化反應(yīng)：使反應(yīng)易進行，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：引入酯基特點：類似羥醛縮合b—二羰基化合物為碳負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)

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)物可以脫羧形成a,b—不飽和產(chǎn)物。例1：例2：蜂王漿酸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：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：

碳負離子加到4位的碳原子上

該反應(yīng)用的堿為醇鈉、季胺堿及苛性堿Michael加成舉例MichaelacceptorsMichaeldonorsRobinson（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Step1.

Michael加成Step2.

分子內(nèi)醇醛縮合六、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，兩個吸電子基團如—CHO，—COR，—COOH，—CONR2，—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。

進行烷基化反應(yīng)：

進行Knoevenagel（克腦文格爾）反應(yīng)：

進行Michael（邁克爾）加成：酮酸羰基酸是分子中具有羧基和羰基兩種官能團的化合物?？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α、β、γ…酮酸。乙醛酸α-丙酮酸β-丁酮酸(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)字或希臘字母標明。酮基也可稱為氧代。CH3COCH2CH2COOHγ-戊酮酸(4-戊酮酸)丁酮二酸(草酰乙酸)

α-酮戊二酸2-氧代戊二酸酮酸除了具有酮的通性和羧酸的通性外，α-酮酸和

β-酮酸還具有一些特殊的性質(zhì)。(二)酮酸的化學(xué)性質(zhì)1．酸性酮酸的酸性強于相應(yīng)的醇酸，更強于相應(yīng)的羧酸。>>>>pKa 2.49 3.51 3.86pKa 4.51 4.882．α-酮酸、β-酮酸的分解反應(yīng)（脫羧反應(yīng)）

α-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。

β-酮酸比α-酮酸更易脫羧,通常β-酮酸只能在低溫下保存。

β-酮酸由于羧基受β-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β-酮酸脫羧產(chǎn)物是酮，故稱為酮式分解。

β-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)α

β

α’β’γ’3.α－酮酸的氧化反應(yīng)α-酮酸能被弱氧化劑Tollens試劑氧化4.α-酮酸的氨基化反應(yīng)

在體內(nèi)α-酮酸在NADH(輔酶)催化下可轉(zhuǎn)變成α-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：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。

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

丙酮酸在正常情況下，GPT存在于人體細胞內(nèi)。在急性肝炎患者肝細胞破裂后大量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。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)。

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：

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β-羥