苯醯乙酸乙酯的合成——克萊森縮合法?
假設現只能用克萊森縮合的原理取得苯醯乙酸乙酯,有兩種方法可以取捨,一個是用Ph-COCH3和EtOCOOEt,另一種是PhCOEt和CH3COOEt,某老師說第一種方法較好,原因是烷氧基有很強的供電作用,那麼在第一種方法中,用EtOCOOEt也存在烷氧基的作用,難道不會影響反應嘛?
(20171206修改)
克萊森縮合本質和酯的水解、醇解(即酯交換)等反應是相同的,都是親核試劑對酯(羧酸衍生物)中羰基雙鍵的親核加成—消除反應。
酯的醇解和水解反應,進攻羰基碳原子的親核試劑是醇或者水(鹼性水解則是OH-)氧原子上的孤對電子,本身親核能力較強,因此不需要很強的催化劑,一般的酸或者鹼催化劑即可完成催化。
而克萊森縮合反應,進攻羰基碳原子的親核試劑則是另一羰基化合物的α-碳原子,正常碳原子的親核能力極弱,必須在強鹼作用下,羰基化合物失去α-碳原子上的較活潑氫(也就是α-H),使得羰基化合物轉化為α-碳負離子(酮式或者烯醇式碳負離子),才能作為有效的親核試劑進攻酯羰基碳原子。
因此克萊森縮合反應對催化劑的要求較高,難於進行,例如實驗室製備乙醯乙酸乙酯(「三乙」)的反應,催化劑要用乙醇鈉,乙醇鈉是比氫氧化鈉更強的鹼,或者直接使用金屬鈉,使之與乙酸乙酯試劑中的少量乙醇反應生成乙醇鈉作為催化劑。但克萊森縮合反應一旦進行,相對酯交換反應等,反而容易進行到底,收率很高,為何?這是因為克萊森縮合反應的產物特殊,通常是β-二羰基化合物,β-二羰基化合物經常有活潑亞甲基氫,亞甲基氫酸性較強,在強鹼性環境下很容易成鹽,使得逆反應很難進行,因此反應容易進行到底,這個道理和酯的鹼性水解(皂化)容易進行到底是類似的。例如實驗室製備「三乙」,金屬鈉或者乙醇鈉並不只是催化劑,用量是大大過量的,生成的實際上是乙醯乙酸乙酯(酮式或者烯醇式)的鈉鹽。
既然克萊森縮合反應本質也是親核加成—消除反應,那麼反應的第一步,即親核加成是否容易進行,也就直接決定了克萊森縮合反應是否容易進行。判斷親核加成是否容易進行,無外乎是根據親核試劑親核能力、親核試劑是否容易生成、親核進攻目標原子正電性強弱等幾個角度進行判斷。
回到問題中的兩種方法,試進行分析:
第一種方法:PhCOCH3(苯乙酮)和EtOCOOEt(碳酸二乙酯)縮合,生成α-碳負離子親核試劑的是PhCOCH3。
第二種方法:PhCOOEt(苯甲酸乙酯,應該不是PhCOEt)和CH3COOEt(乙酸乙酯)縮合,生成α-碳負離子親核試劑的是CH3COOEt。
從是否容易生成親核試劑的角度來看,進攻酯羰基碳原子的另一羰基化合物,α-H酸性越強,就越容易生成α-碳負離子親核試劑,進攻酯羰基碳原子就顯得越活潑,克萊森縮合反應就越容易進行。而醛、酮的α-H酸性一般顯然強於酯的α-H,因此第一種方法更容易生成α-碳負離子親核試劑,從這個角度來看,第一種方法更好。
從親核進攻目標原子正電性強弱的角度來看,羰基碳原子正電性越強,就越容易受到親核試劑的進攻。碳酸二乙酯羰基碳原子與三個電負性很強的氧原子直接相連,羰基碳原子正電性得到增強;而苯甲酸乙酯中苯基卻容易與羰基雙鍵共軛,苯環上的π電子向羰基離域,反而使得羰基碳原子上電子云密度升高(羧基對於苯環屬於間位定位基就是這個道理),羰基碳原子正電性減弱,因此碳酸二乙酯羰基更容易受到親核進攻,從這個角度來看,也是第一種方法更好。
最後,從親核進攻時的空間效應分析,苯基是一個較大的基團,存在較大的位阻,也會阻礙親核試劑的進攻,使得苯甲酸酯羰基親核加成活性下降,因此還是第一種方法更好。
看了幾遍,你是想說第二種也有meo吧……我覺得你畫下反應mechanism。就知道老師說的意思了
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