第十六章羧酸衍生物涉及碳负离子的反应及在合成中的应用16. 1α氢的酸性和互变异构一、一些化合物α氢的酸性含有拉电子基团的有机化合物中，α氢呈现一定酸性，如羰基化合物、酯、腈、酰氯等，与烷烃相比有较强的酸性。这是由于它们离解后产生的负离子比烷基负离子稳定得多，如丙酮离解后的负离子具有两种共振形式，负电荷可由氧和α碳分担，较烷基负离子为稳定，所以离解平衡向右,酸性较强(乙烷pKa42,丙酮pKa20)
第十六章 羧酸衍生物涉及碳负离子的反应及 在合成中的应用 16.1 α氢的酸性和互变异构 一、一些化合物α氢的酸性 含有拉电子基团的有机化合物中,α氢呈现一定 酸性,如羰基化合物、酯、腈、酰氯等,与烷烃相比有 较强的酸性。这是由于它们离解后产生的负离子比烷 基负离子稳定得多,如丙酮离解后的负离子具有两种 共振形式,负电荷可由氧和α碳分担,较烷基负离子为 稳定,所以离解平衡向右,酸性较强(乙烷pKa42,丙酮 pKa20)
H++CHCH,CH,CHOO0eH+CH-CCH,CH-C-CH:CH3C--CH:可以想像，拉电子基团的能力越强，离解的负离子越稳定，酸性越强。事实确实如此，-NO2比-CO2CH3拉电子能力强,硝基甲烷酸性胜过乙酸甲酯，前者pKa为10，后者pKa为25。当同一碳连有两个拉电子基团时，这样的化合物离解后生成的负离子因共轭分散申子而十分稳定,酸性明显增强。乙酰乙酸乙酯离解后负电荷存在三种共振形式，负电荷分散于α碳、酮的羰基和酯的羰基氧上，这样使它的酸性较相应单官能团化合物丙酮或乙酸乙酯要强得多。乙酰乙酸乙酯的pKa 值为11
可以想像,拉电子基团的能力越强,离解的负离 子越稳定,酸性越强。事实确实如此,-NO2 比-CO2CH3 拉电子能力强,硝基甲烷酸性胜过乙酸甲酯,前者pKa 为10,后者pKa为25。当同一碳连有两个拉电子基团 时,这样的化合物离解后生成的负离子因共轭分散电 子而十分稳定,酸性明显增强。乙酰乙酸乙酯离解后, 负电荷存在三种共振形式,负电荷分散于α碳、酮的 羰基和酯的羰基氧上,这样使它的酸性较相应单官能 团化合物丙酮或乙酸乙酯要强得多。乙酰乙酸乙酯 的pKa 值为11
O9CH-CHC-OC.H9O09H+CH.CCH.COC.H.CH--CH-C-OCHoe0CHCCH-C-OC.H
表16-1按酸性强弱列出了一些化合物α氢的酸性，从中可领悟结构与酸性的关系。表16-1一些化合物的pK，值化合物pK.5HCOCH.CHO9CH,COCH.COCH9CH.CH.NO11NCCH,CN11CH,COCH.CO.C.H13C.H,O.CCH.CO.CH~16RCH-COCI019CCH.RC20~21R-CCH.R24.5RCH,CO,R25R--CH.CN
表16-1按酸性强弱列出了一些化合物α氢的酸 性,从中可领悟结构与酸性的关系
表16-1中化合物可与碱作用生成负离子，尽管负电荷主要分散于杂原子上，丙酮负离子主要共振Oe结构为，但有机反应中往往以碳负离CHa-C-CH2子形式参与，如羟醛缩合中可看做碳负离子对羰基的亲核加成，所以本书把α氢化合物的相应负离子称做α碳负离子
表16-1中化合物可与碱作用生成负离子,尽管 负电荷主要分散于杂原子上,丙酮负离子主要共振 结构为 ，但有机反应中往往以碳负离 子形式参与,如羟醛缩合中可看做碳负离子对羰基 的亲核加成,所以本书把α氢化合物的相应负离子 称做α碳负离子
二、互变异构19世纪中叶，有机化学家们提出乙酰乙酸乙酯的两种结构（1和2）。根据是该化合物能与NaHSO3和HCN作用，这说明酮的羰基的存在：而它又能与金属钠作用放出氢气，使漠的四氯化碳溶液褪色，使FeC13显色说明烯醇的存在。那么两种结构中哪一种表示更为准确呢?1911年克脑尔（Knorr）在-78°C轻汽油溶液中分离出乙酰乙酸乙酯的两种结构1和2，并提出常温下它是两种形式互变的平衡混合物。1叫酮式结构，2为烯醇式结构。这种酮式和烯醇式的互变叫互变异构（tautomerism）。在酸或碱催化下这种互变异构变化更容易。常温下乙酰乙酸乙酯的烯醇式和酮式之比为0. 09 ： 1
二、互变异构 19世纪中叶,有机化学家们提出乙酰乙酸乙酯的 两种结构(1和2)。根据是该化合物能与NaHSO3和HCN 作用,这说明酮的羰基的存在；而它又能与金属钠作 用放出氢气,使溴的四氯化碳溶液褪色,使FeCl3显色, 说明烯醇的存在。那么两种结构中哪一种表示更为 准确呢?1911年克脑尔(Knorr)在-78°C轻汽油溶液 中分离出乙酰乙酸乙酯的两种结构1和2,并提出常温 下它是两种形式互变的平衡混合物。1叫酮式结构,2 为烯醇式结构。这种酮式和烯醇式的互变叫互变异 构(tautomerism)。在酸或碱催化下这种互变异构变 化更容易。常温下乙酰乙酸乙酯的烯醇式和酮式之 比为0.09∶1
OHOHCH,C-CH.-C-OC.HCHCH-CHC-OC.H12酮式烯醇式酮式：烯醇式=1：3一般单羰基化合物虽存在烯醇式-酮式互变，但酮式占绝对优势。丙酮烯醇与酮式之比为8×10-8：1。含羰基的双官能团化合物，由于α氢酸性强，烯醇式较酮式共轭体系大，而且可形成较稳定的分子内氢键，使烯醇形式变得较为重要，如2，4-戊二酮烯醇式为酮式的3倍。表16-2列出了一些化合物烯醇化平衡常数（K）体现了不同化合物烯醇化的可能性
一般单羰基化合物虽存在烯醇式-酮式互变,但酮 式占绝对优势。丙酮烯醇与酮式之比为8×10- 8∶1。 含羰基的双官能团化合物,由于α氢酸性强,烯醇式较 酮式共轭体系大,而且可形成较稳定的分子内氢键,使 烯醇形式变得较为重要,如2,4-戊二酮烯醇式为酮式 的3倍。表16-2列出了一些化合物烯醇化平衡常数(K), 体现了不同化合物烯醇化的可能性
表16-2一些化合物烯醇化平衡常数化合物K（烯醇式/酮式）8X10-8CH,COCHO5×10-6O2X10-7CCH:9×10-2CH.COCH.CO.C.H3.0CH.COCH.COCH>50H
16. 2酯缩合反应及在合成中的应用一、酯缩合反应由上节可知具有α氢的酯呈现一定酸性，在醇钠作用下生成α碳负离子（烯醇负离子）。该负离子对另一酯进行亲核加成-消去（取代反应）生成β-酮酸酯，这个反应叫做克莱森（Claisen）酯缩合反应[L.Claisen（1851-1930)出生于德国，在Bonn大学凯库勒（Kekule)教授名下学习并获博士学位，后在多所大学任化学教授。1这个反应的历程分为三步，现描述如下：
16.2 酯缩合反应及在合成中的应用 一、酯缩合反应 由上节可知具有α氢的酯呈现一定酸性,在醇钠 作用下生成α碳负离子(烯醇负离子)。该负离子对 另一酯进行亲核加成-消去(取代反应)生成β-酮酸 酯,这个反应叫做克莱森(Claisen)酯缩合反应。 [L.Claisen(1851-1930)出生于德国,在Bonn大学凯 库勒(Kekule)教授名下学习并获博士学位,后在多所 大学任化学教授。]这个反应的历程分为三步,现描 述如下:
DNaOC.Hs2CH,CO,C.HCH.COCH.CO,C.H2)H+75%反应机理：eCHCO,CH+CHOH+NaOCHDCH,CO.CHDK.26pK.16OO0OINaHOC.HCH.CCHCOC.H,+NaOCH,CH,CCHCOC,H+pK,11pK.16