乙酰乙酸乙酯及在合成上的应用ppt课件.ppt

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1、,主要内容几种类型的羧酸衍生物结构及命名酰基上的亲核取代反应羧酸衍生物的亲核取代相对活性及相互转换羧酸衍生物与Grignard试剂的反应，羧酸衍生物的还原反应乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯的在合成中的应用有机合成路线,第十二章 羧酸衍生物,目 标 要 求1.掌握几种类型的羧酸衍生物结构及命名2.了解羧酸衍生物的物理性质及光谱性质3.掌握羧酸衍生物的化学性质4.掌握羧酸衍生物的亲核取代反应机理及反应活性5.了解羧酸衍生物的相互转换6.掌握乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯的性质及在合成中的应用7.学会设计有机合成路线,酰卤,酸酐,酯,酰胺,羧酸,类型,一、羧酸衍生物结构和命名,羧酸的羟基被其他基团取代的化合

2、物叫羧酸衍生物，包括酰卤、酸酐、酯、酰胺。,羧酸衍生物的命名,酰卤,酸酐,乙酰氯,a-溴丁酰溴,苯甲酰氯,草酰氯,氯甲酸苄酯,顺丁烯二酸酐,乙丙酐（乙酸丙酸酐）,醋酐（乙酸酐）,酯,酰胺,苯甲酸乙酯,b-甲基-g-丁内酯,丙二酸二乙酯,乙酰乙酸乙酯,乙酰胺,N, N-二甲基乙酰胺,乙酰苯胺,N, N-二甲基甲酰胺,(DMF),己内酰胺,二、物理性质与光谱性质,酰卤、酸酐有刺激性气味，强腐蚀作用。酯有香味。,IR光谱：C=O的特征吸收峰 酰卤：18001750 cm-1 酸酐：18501800 cm-1 ，17901740 cm-1两个 酯： 17501745 cm-1，没有OH的吸收峰 酰胺：

3、16901630 cm-1，35503050 cm-1有N-H吸收,1H NMR：酰胺在58 ppm有N-H的峰。,L：可被亲核试剂取代,羰基：可加成至饱和,a-H：有弱酸性,离去基团 (Leaving group),性质分析,三、化学性质,羧酸衍生物酰基上的亲核取代通式,水解反应,醇解反应,胺解反应,反应类型,羧酸衍生物的水解反应,酰氯的水解,易反应（可直接与水反应）,酸酐的水解,较易反应，H 或 OH催化更快。,酯的水解,需 H或 OH催化，当OH用量大于 化学计量时，反应完全。,酰胺的水解,H+ or OH的用量须大于化学计量，要加热。,(1) 酯的酸性水解机理(有两种可能机理）,羧酸衍

4、生物的水解机理（以酯和酰胺的水解为例）,机理(i),这两种机理分别适合于何种结构的酯类？ 如何证明这两种可能的机理？,问题,机理(ii),(2) 酯的碱性水解（皂化反应）机理,碱过量时，产物为羧酸盐，反应不可逆。,(3) 酰胺的酸性水解机理,H+ 过量，胺可成 盐，反应不可逆。,(4) 酰胺的碱性水解机理,慢步骤。离去能力:,碱过量，成羧酸盐，反应不可逆。,羧酸衍生物的醇解反应,酰氯的醇解反应,优点：反应完全，产率好。,（碱吸收）,合成上用于制备酯,酯,酯,酰氯,酸酐的醇解反应,合成上用于制备酯,酯,羧酸,优点：反应温和，产率好,酯的醇解反应（酯交换反应）,反应可逆 需 H 或 R”O催化,例

5、：,不溶于水,不能直接水解,聚乙烯醇,蒸 除,酰胺的醇解反应,反应相对不易进行（离去能力: ）,合成上意义不大（合成酯类化合物的方法有更好的方法）,羧酸衍生物的胺解反应,酰氯的胺(氨)解,酸酐的胺(氨)解,酯的胺(氨)解,酰胺的胺解,条件：无水、过量胺,胺的交换，合成上意义不大,（2）氨基的保护,（1）由酰氯和酸酐制备酰胺。（优点：反应快，条件温和，产率高）,去保护方法,胺解反应合成上的应用,总结：羧酸衍生物的相互转换（制备方法）,4. 羧酸衍生物与RMgX的反应,机理：,酰氯、酸酐、酯,酮,叔醇,取代,在低温条件下，利用酰卤的活泼性制备酮,羰基的活性（亲电性）：,实验方法：将 RMgX 滴加

6、到 RCOCl 中, RCOCl 始终保持过量。,始终过量,低温,利用酸酐反应中间体低温稳定性制备酮,机理,低温不易分解,在通常条件下，酰氯、酸酐、酯与过量的格氏试剂作用往往生成含有2个相同烃基的叔醇。,酰氯与格氏试剂的反应,酯与格氏试剂的反应,快步骤,慢步骤,可保留,5. 羧酸衍生物的还原反应,LiAlH4 还原,酰氯，酸酐，酯,胺,伯 醇,酰胺,注意：酰胺的还原有特殊性：,取代,羧酸衍生物的催化氢化还原（两个典型的例子）,Rosenmund 还原,(i) 酰氯选择性还原至醛,(ii) 酯还原至醇（工业化）,使Pd催化剂活性减弱（催化剂中毒）,酯的金属钠还原,伯 醇,6. 酯的a-位的反应

7、Claisen缩合,b-羰基酯,两分子酯的缩合,反应可逆,反应机理：,脱羰反应霍夫曼（Hofmann）降级反应,与亚硝酸的反应,7. 酰胺的化学反应,脱水反应,该反应可由酰胺制备少一个碳原子的伯胺,产率较高.,正丁腈,该反应可用于酰胺的鉴别和定性分析。,该反应可由酰胺制备有机腈类化合物。,酰胺的酸碱性,酰胺的水解,在有机合成上，氨基的酰化在水解，多用于氨基的保护。,酰胺是近中性化合物，这是由于氮原子上的未共用电子对与碳基上的电子形成共轭体系，电子云向羰基方向移动，降低了氮原子上的电子云密度，使其结合质子的能力减弱。,酰胺,具弱碱性,具弱酸性,亚酰胺,氢原子受两个酰基的影响,易以质子的形式被碱夺

8、去,酸性比酰胺强,形成的盐较稳定.,（1）NBS的制备,NBS N-溴代丁二酰亚胺（溴代试剂）,丁二酸单酰胺,丁二酰亚胺,酰亚胺酸性在合成上的应用,（2）Gabriel（盖布瑞尔）伯胺合成法,伯胺,邻苯二甲酰亚胺,四、亲核反应的机理和反应活性,反应结果是羰基相连的基团被取代，但反应的机理是怎样的呢？是SN2历程,还是加成消除机理？,1、碱性条件下的机理,同位素标记法证明反应是加成消除机理。,2、酸性条件下的机理,3o醇的羧酸酯水解：SN1机制,3、 羧羰基的亲核取代反应活性,影响反应活性的因素： 离去基团的影响； L基团越易离去反应速度越快，Cl RCO2 RO NH2,2) 位阻效应的影响

9、取代反应的加成步骤是有棱锥变成四面体中间体,中间体的 拥挤程度增大,越不利于形成,反应速度也就越低.,3) 羰基的亲电能力越强,反应速度越快,一、乙酰乙酸乙酯及在合成上的应用,(一) 乙酰乙酸乙酯的制备,Claisen酯缩合,五、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯的性质及其在合成中的应用,(二) 乙酰乙酸乙酯的化学性质,1. 酮式分解和酸式分解,(1) 乙酰乙酸乙酯在稀碱作用下，首先水解生成乙酰乙酸，后者在加热条件下，脱羧生成酮。,(2)乙酰乙酸乙酯与浓碱共热，则在-和-碳原子间断键，生成两分子乙酸盐，该分解称为酸式分解。,2.乙酰乙酸乙酯活泼亚甲基上的反应,(三) 乙酰乙酸乙酯在合成上的应用,这是一

10、个亲核取代反应，主要生成烃基化和酰基化产物。-酮酸酯-碳原子上的两个氢原子均可被烃基取代。,稀,同理，二取代乙酰乙酸乙酯进行酮式分解将得到二取代丙酮；进行酸式分解将得到二取代乙酸。,1. 合成甲基酮,经乙酰乙酸乙酯合成：,2. 合成二羰基化合物,3. 合成酮酸,这里值得注意的是：用I2偶合或用X(CH2)nX作烃基化试剂时，需要与2mol的乙酰乙酸乙酯。,注意：在引入基团时，要用卤代酸酯X(CH2)nCOOC2H5，而不能使用卤代酸X(CH2)nCOOH。（卤代酸的稳定性较差）,4. 合成一元羧酸,*由于酸式分解的同时必然伴随酮式分解，故合成羧酸通常采用丙二酸酯法。,乙酰乙酸乙酯在合成上的应用

11、举例,制备甲基酮：,制备-二酮(1,3-二酮)：,制备1,4-二酮：,制备环烷基酮：,制备高级酮酸：,二、丙二酸二乙酯及在合成上的应用,1、丙二酸二乙酯制备方法：,2、丙二酸二乙酯的化学性质：,在碱性条件下水解，加热后脱羧生成乙酸。, 丙二酸二乙酯活泼亚甲基上的反应,. 合成一元酸,3、丙二酸二乙酯在合成上的应用,. 合成二元酸,注意：在引入基团时要用卤代酸酯，而不能使用卤代酸。,b. 高级直链二元酸,a. 带支链的二元酸,. 合成环状羧酸,丙二酸二乙酯在有机合成中的应用举例,合成取代乙酸：,制二元羧酸：,六、有机合成及其路线设计,1、重要性和基本要求,往往合成一类新化合物，便开辟了一个新的研

12、究领域：,冠醚的合成冠醚化学：穴状、笼状、套环、配位化 合物，生物、药物中的受体理论,好的合成路线的要求：1、 步骤少 （多则总产率低、时间、原材料消耗多）；2、产率高 （副反应少，分离简便）；3、原料便宜易得 ；4、反应条件、设备易于实现；5* 符合绿色化学要求： 原子经济性， 无毒或少 毒，污染尽可能少。,2、合成设计中几个彼此相关的因素,(1) 碳链的增长( 现有的反应从机理上分三类) 自由基反应： 太活泼，难于定向控制 合成应用少 离 子 反 应 ： 电子受体 电子给体 （亲电） （亲核） 协 同 反 应 ： 环加成的重要方法。,生成新的 CC 键的反应：,（a）亲核取代,（b）负碳离

13、子对羰基的亲核加成,(c) 芳环上的亲电取代,(2)碳链的缩短,（a）脱羧,（b）卤仿反应：（c）烯的氧化：（d）酮的氧化：,(3)成环,3元：,4元：,5元：,6元：,(4)重排反应,（a）Pinacol重排：,（b）Beckmann重排：,3、设计合成路线的方法,（原料 目标化合物（简单化合物，较直观） 目标化合物 原料: 逆合成法（retro-synthesis）,a优于b,逆合成导出的合成路线不止一种，应认真分析比较，选出最合理的路线。,同一化合物可在不同的地方断开，有合理与不合理之分，同样合理也有优劣之差：如：,b合理，a不合理,b优于a,有消除副反应,4、导向基团和保护基团的应用,（1）导向基团,（2）保护基团,基团保护要满足下列要求： 容易引入 与被保护基形成的结构能经受住所要发生反应的条件 可以在不破坏分子其他部分的条件下除去,不同类化合物的保护方法：,a. 醇（酚）的保护:.,(i). 成醚：,(ii). 成酯：,(iii).,b. 胺的保护：,(iv).,“保护基团在有机 合成中的应用”,c. 醛（酮）的保护：,d. 酸的保护：,例一：合成,分析：,合成路线：,例二：合成,分析：,合成路线：,例三：由丁二烯与丙二酸二乙酯合成,分析：,合成路线：,作 业,下册，P77页: 第4，8，9，10，11，12题,