烯醇、烯醇负离子与α-碳化学
克莱森缩合(Claisen condensation)
/ KLY-zen /
克莱森缩合是羟醛反应在酯上的“表亲”。取两分子酯,把其中一个在α-碳处去质子化,生成酯的烯醇负离子,再让这个亲核试剂去攻击第二个酯的羰基。但羟醛停在醇上,酯却多做一步:它带有一个离去基团(-OR 烷氧基)。烯醇负离子加上去之后,那个烷氧负离子被排出,产物是一个β-酮酯——一个酮和一个酯被单个碳隔开。
其机理是亲核酰基取代,而不是简单的加成。碱(通常用与酯相配的烷氧化物,例如乙酯用乙醇钠)拿走一个α-质子;酯的烯醇负离子攻击第二个酯的羰基碳,生成四面体中间体;该中间体塌陷,把烷氧离去基团赶出去,重新形成 C=O。新化合物中 CO 紧挨着 CO2R,即一个β-酮酯,例如乙酰乙酸乙酯。
有一个微妙但关键的要点:克莱森反应中简单的加成步骤只是略微有利,但产物β-酮酯有一个非常酸的、被双重活化的质子(pKa 约 11)。碱把这个产物去质子化成它的稳定烯醇负离子,正是这一步不可逆的去质子化把整个平衡往前拉。所以你需要一整当量的碱,而且酯必须至少有两个α-氢。β-酮酯产物极其宝贵:它是乙酰乙酸酯合成以及许多关环、增链策略的原料。
两分子乙酸乙酯 CH3-CO2Et 与乙醇钠反应,生成乙酰乙酸乙酯 CH3-CO-CH2-CO2Et(一个β-酮酯)以及一分子乙醇。这就是教科书中的克莱森缩合。
两个酯缩合成一个β-酮酯,并排出一个烷氧化物。
只有一个α-氢的酯(如 2-甲基丙酸乙酯,只有一个α-氢)无法进行常规克莱森缩合,因为产物里没有可被去质子化、用来把平衡往前拉的双重活化酸性质子。
又称
另见