乙酸乙酯(CH?COOCH?CH?)因其結構中含有反應性的酯基(-COO-)和具有相對酸性的α-氫原子,在有機合成中扮演著極其重要的中間體角色。其主要的反應類型包括:
1. 克萊森縮合及其變體:
* 自身克萊森縮合: 這是乙酸乙酯經典的反應。在乙醇鈉等強堿作用下,一個乙酸乙酯分子的α-碳失去質子形成碳負離子(烯醇負離子),該碳負離子親核進攻另一分子乙酸乙酯的羰基碳。經過加成和消除乙氧基,終生成乙酰乙酸乙酯(CH?COCH?COOEt),一種重要的β-二羰基化合物(β-酮酸酯)。
* 交叉克萊森縮合: 乙酸乙酯可以與另一個含有α-氫的酯(如丙酸乙酯、乙酯)在堿作用下發生交叉縮合,生成混合的β-酮酸酯(如CH?COCH(CH?)COOEt或CH?COCH(Ph)COOEt)。
* 迪克曼縮合: 當二元羧酸的二乙酯分子內發生克萊森縮合時,形成環狀的β-酮酸酯。例如,己二酸二乙酯在堿作用下主要生成五元環產物(2-氧代環戊烷甲酸乙酯)。
2. 酯基的水解:
* 酸性水解: 在酸催化(如稀硫酸、鹽酸)下加熱回流,乙酸乙酯水解生成乙酸和乙醇。
* 堿性水解(皂化): 在水溶液中加熱,乙酸乙酯水解生成乙酸鈉和乙醇。這是將酯轉化為相應羧酸鹽的標準方法。
3. 酯基的還原:
* 強還原劑(如LiAlH?): 乙酸乙酯被還原生成兩分子的乙醇(CH?CH?OH)。這是將酯還原為伯醇的重要方法。
* 溫和還原劑(如DIBAL-H): 在低溫下控制反應,可以選擇性地將酯還原為醛(CH?CHO),但乙酸乙酯還原得到的不穩定,通常需要立即用于下一步反應或原位捕獲。
4. 酯基的親核取代(氨解/醇解):
* 氨解: 與氨反應生成(CH?CONH?)和乙醇。這是制備酰胺的途徑之一。
* 醇解(酯交換): 在酸或堿催化下,與另一種醇(如、異丙醇)反應,生成新的酯(如、乙酸異丙酯)和乙醇。用于改變酯的部分。
5. 與有機金屬試劑的反應:
* 與格氏試劑(Grignard Reagent)反應: 乙酸乙酯與2當量的格氏試劑(RMgX)反應。當量加成生成酮(RCOCH?),但酮活性更高,會立即與第二當量格氏試劑加成,終水解得到叔醇(R?C(OH)CH?)。這是合成具有兩個相同的叔醇的重要方法。
6. α-氫的化:
* 在強堿(如LDA, NaH)作用下,乙酸乙酯的α-碳去質子化形成烯醇負離子。該親核試劑可以與鹵代烴(R-X)發生SN2反應,在α-位引入,生成α-取代乙酸乙酯(RCH?COOEt或 RCHCOOEt)。這些產物可以進一步水解、脫羧得到取代乙酸,或用于其他轉化。
7. 作為狄爾斯-阿爾德反應中的親雙烯體(較弱):
* 雖然活性不如酯等缺電子烯烴,但乙酸乙酯的酯基使其雙鍵具有一定的親電性,可以作為親雙烯體參與狄爾斯-阿爾德反應,與共軛雙烯(如環戊二烯)加成,生成環狀產物。
總結來說,乙酸乙酯的價值在于:
* 通過克萊森縮合(尤其是自身縮合)構建乙酰乙酸乙酯這一極其多能的合成砌塊,用于酮、酸等的合成。
* 通過水解或還原,作為提供乙酸基、乙醇基的來源。
* 通過α-化引入側鏈,合成更復雜的羧酸衍生物。
* 通過與格氏試劑反應合成特定結構的叔醇。
這些反應類型使得乙酸乙酯成為構建碳鏈、引入官能團、合成復雜分子(如天然產物、分子)基礎結構中不可或缺的中間體。
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