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实验九 乙酰乙酸乙酯 Preparation of Ethyl Acetoacetate
验国的 1、了解 Claisen酯缩合反应的机理和应 用 ■2、熟悉在酯缩合反应中金属钠的应用和 操作注释; ■3、复习液体干燥和减压蒸馏操作
一、实验目的 1 、了解 Claisen 酯缩合反应的机理和应 用； 2 、熟悉在酯缩合反应中金属钠的应用和 操作注释； 3 、复习液体干燥和减压蒸馏操作
■含a-活泼氢的酯在强碱性试剂(如Na,NaNH 2,NaH,三苯甲基钠或格氏试剂)存在下,能 与另一分子酯发生 Claisen酯缩合反应,生成阝 羰基酸酯。 RO-C--CH2 H+RO-C--CH RoO RO CH, HOR
二、实验原理 含α - 活泼氢的酯在强碱性试剂（如 Na ， NaNH 2 ， NaH ，三苯甲基钠或格氏试剂）存在下，能 与另一分子酯发生 Claisen 酯缩合反应，生成β - 羰基酸酯。 O RO C CH2 H RO C CH3 HOR O RO C CH2 O C CH3 O + + RO
乙酰乙酸乙酯就是通过这一反应制备的。虽 然反应中使用金属钠作缩合试剂,但真正的 催化剂是钠与乙酸乙酯中残留的少量乙醇作 用产生的乙醇钠。反应机制包括下列三步 ■1、酸一碱交换 H--CCOOC2H5 +OC2H5 H COOC2H5 HOC2H5 H H (工) (Ⅲ) H OCH H O
乙酰乙酸乙酯就是通过这一反应制备的。虽 然反应中使用金属钠作缩合试剂，但真正的 催化剂是钠与乙酸乙酯中残留的少量乙醇作 用产生的乙醇钠。反应机制包括下列三步： 1 、酸 - 碱交换 O H C COOC2H5 OC2H5 HOC2H5 H H + H C COOC2H5 + H (Ⅰ ) (Ⅱ ) (Ⅲ ) H C C H OC2H5
2、加成 OC2H5 oCHs H CH2-C=O COOC2Hs CH3 C-COOC2H5 H H
2 、加成 CH C O + 3 OC2H5 C COOC2H5 H H O CH3 C OC2H5 C COOC2H5 H H (Ⅳ )
3、脱醇 - HOCrH5 CCOOC2Hs CH COOC2H5 H H CH CH2-CH200C2H5
3 、脱醇 -HOC2H5 O CH3 C COOC2H5 H C O CH3 C C COOC2H5 H +H O CH3 C CH2 CH2OOC2H5
上述反应机制看出,反应要求: 1、仪器干燥,严格无水。第一步反应需要 C2H50,C2H50是由金属钠与乙酸乙酯中残存的少 量乙醇反应产生的。一旦反应开始,乙醇就可以 不断生成,并与金属钠继续作用产生新的乙醇钠。 C250多少由钠决定,故整个反应以钠为基准。 2、第一步中负碳离子(l)的生成是关键 性的。反应为平衡可逆反应,乙酸乙酯过量有利 于平衡向生成(Il)的方向移动
上述反应机制看出，反应要求： 1 、仪器干燥，严格无水。第一步反应需要 C2H5O -， C2H5O -是由金属钠与乙酸乙酯中残存的少 量乙醇反应产生的。一旦反应开始，乙醇就可以 不断生成，并与金属钠继续作用产生新的乙醇钠。 C2H5O -多少由钠决定，故整个反应以钠为基准。 2 、第一步中负碳离子（ III ）的生成是关键 性的。反应为平衡可逆反应，乙酸乙酯过量有利 于平衡向生成（ III ）的方向移动
■3、为确保酸一碱交换反应能够进行,要求中介 负离子(I)的碱性弱于试剂负离子(!) 的碱性。换句话说,碱性:Q2HO>CH2cOQQ5 此处是一个强碱置换弱碱的反应。 ■4、脱醇反应实际上是不可逆的。生成的负离子 (V)实际上与Na+结合呈乙酰乙酸乙酯的钠 盐形式存在。因此,最后必须用酸(如醋酸)酸 化,才能使乙酰乙酸乙酯游离出来
3 、为确保酸 - 碱交换反应能够进行，要求中介 负离子（ III ）的碱性弱于试剂负离子（ II ） 的碱性。换句话说，碱性：C2H5O> CH2COOC2H5 。 此处是一个强碱置换弱碱的反应。 4 、脱醇反应实际上是不可逆的。生成的负离子 （ V ）实际上与 Na+ 结合呈乙酰乙酸乙酯的钠 盐形式存在。因此，最后必须用酸（如醋酸）酸 化，才能使乙酰乙酸乙酯游离出来
■5、乙酰乙酸乙酯与其烯醇式是互变异构(或动态异构) 现象的一个典型例子,它们是酮式和烯醇式平衡的混合物, 在室温时含92%的酮式和8%的烯醇式。单个异构体具 有不同的性质并能分离为纯态,但在微量酸碱催化下,迅 速转化为二者的平衡混合物。 ■6、乙酰乙酸乙酯的钠化物在醇溶液中与卤代烷反应生成 一烷基或二烷基取代乙酰乙酸乙酯。这些取代衍生物若用 冷的稀碱溶液处理,酸化后加热脱羧,则发生成酮水解, 生成相应的取代丙酮。若与浓碱在醇溶液中加热,则发生 成酸水解,生成取代乙酸
5、乙酰乙酸乙酯与其烯醇式是互变异构（或动态异构） 现象的一个典型例子，它们是酮式和烯醇式平衡的混合物， 在室温时含 92% 的酮式和 8% 的烯醇式。单个异构体具 有不同的性质并能分离为纯态，但在微量酸碱催化下，迅 速转化为二者的平衡混合物。 6、乙酰乙酸乙酯的钠化物在醇溶液中与卤代烷反应生成 一烷基或二烷基取代乙酰乙酸乙酯。这些取代衍生物若用 冷的稀碱溶液处理，酸化后加热脱羧，则发生成酮水解， 生成相应的取代丙酮。若与浓碱在醇溶液中加热，则发生 成酸水解，生成取代乙酸
成酮水解 CH3CO—CH2R+CO2 CH3CHO--CH--CO,Na 成酸水解→CHCO-OH+R-CH2 CH202H ■由于用丙二酸二酯可以得到更高产率的取代乙酸 因此,乙酰乙酸乙酯的成酸水解在合成中很少应 用,而成酮水解则是合成酮的一个有用的普遍方 法
由于用丙二酸二酯可以得到更高产率的取代乙酸， 因此，乙酰乙酸乙酯的成酸水解在合成中很少应 用，而成酮水解则是合成酮的一个有用的普遍方 法。 CH3CHO CH CO2Na CH3CO CH3CO CH2 OH R R R CH2 CH2O2H CO2 成 酮 水 解 成 酸 水 解 + +