文档介绍：第十一章 取代酸
取代酸：羧酸分子中烃基上的氢原子被其它原子或基团取代的衍生物。
重要的取代酸有：卤代酸、羟基酸、羰基酸、氨基酸等。
取代酸在有机合成和生物代谢中扮演着重要的角色。
主要讨论羟基酸和羰基酸。
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一：羰基连在碳链中间。
(一).a-羰基酸（以乙醛酸和丙酮酸为例）（了解）
乙醛酸由草酸还原或二氯乙酸水解得到：
乙醛酸能形成稳定的水合物
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丙酮酸由相应的腈水解得到，能还原土伦试剂，用硝酸氧化则生成草酸，与稀硫酸加热脱酸生成乙醛，与浓硫酸加热则生成乙酸，这是a-酮酸的特性反应.
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(二) β –酮酸（了解）
β –酮酸是不稳定的化合物，只有在低温下稳定，在室温以上容易脱羧转变为丙酮，但β –酮酸酯是稳定的。这是β –酮酸的共性。
乙酰乙酸是的β –酮酸典型代表，它是机体内脂肪代谢的之间产物。它的酯是稳定的化合物，是非常重要的有机合成原料，一般常用的是乙酰乙酸乙酯。
有的多环β –酮酸加热时不脱羧，可能是由于脱羧生成的烯醇含有张力很大的桥头双键，不容易生成。
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(三). γ-酮酸（了解）
4-戊酮酸是最简单的γ-酮酸，加热容易脱水：
a-当归内酯
β –当归内酯
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酮酸分子中羰基的诱导效应使酸性增强，羰基的影响随其与羧基之间距离的增加而减小。
PKa
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（四）β-酮酸酯
β-酮酸酯分子中羰基和酯基之间的亚甲基，受两个吸电子基团的影响而有很高的反应活性，称为活性亚甲基。
-酮酸酯的制备（了解）
(1).Claisen酯缩合（可逆）含有a-H的酯， a-H比较活泼，在醇钠作用下，能与另一分子酯缩合去一分子醇，生成 β-酮酸酯。
乙酰乙酸乙酯的合成：
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反应机理：
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含有一个a-氢的酯的缩合
用其它强碱也可催化该反应，如Ph3CLi, NaNH2等
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交叉Claisen酯缩合 ：
其中的一个酯无a-氢，根据反应物活性选用不同的碱
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其它酯如：甲酸酯、碳酸酯等 都可以发生类似的反应
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(2). Dickmann关环：合成5、6员环结构
(3).酮与酯的缩合
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2. β-酮酸酯的烃化和酰化（了解）
（1）烷基化
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（2）酰基化
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3、乙酰乙酸乙酯的 酮-烯醇互变异构：乙酰乙酸乙酯既有羰基的性质，又有羟基和双键的性质，表明它是由酮式和烯醇式两种互变异构体组成的。
为什么乙酰乙酸乙酯是由酮式和烯醇式两种互变异构体组成的？
因其烯醇式结构能形成分子内氢键及共轭体系，具有一定的稳定性。
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β-酮酸酯分子中羰基和酯基之间的亚甲基，受两个吸电子基团的影响而使碳原子上的电子云密度较低，亚甲基与相邻的两个碳原子之间的键容易断裂，有很高的反应活性，称为活性亚甲基。
在不同的反应条件下，所有的β-酮酸酯都可以发生两种不同类型的分解反应：酮式分解、酸式分解。
以乙酰乙酸乙酯为例:
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(甲)酮式分解√——在稀酸作用下(或先用稀碱处理，然后再酸化)， 乙酰乙酸乙酯分解为丙酮、乙醇，并放出CO2 。
(乙)酸式分解——在浓碱作用下，乙酰乙酸乙酯在a-与β –碳原子间发生键的断裂，生成两分子酸的盐，经酸化得到相应的酸。
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所有的β-酮酸酯都可以进行乙酰乙酸乙酯相同的反应。
由于乙酰乙酸乙酯的a-氢非常活泼，并且可以进行酮式分解，所以通过乙酰乙酸乙酯可以合成甲基酮、二元酮、γ-酮酸等化合物。
5、乙酰乙酸乙酯在合成中的应用
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强碱夺取α-H ,生成负碳离子 亲核取代， α-C导入烃基
乙酰乙酸乙酯的钠盐
α-烷基取代的乙酰乙酸乙酯，通过酮式分解得到甲基酮：
(甲) 制甲基酮
α-取代的乙酰乙酸乙酯，还有一个α-H ,同法可得到α-烷基取代甲基酮。
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乙酰乙酸乙酯的应用
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(乙) 选用合适的原料制备酮酸、二酮化合物
选用卤代酸酯作原料： 在乙酰乙酸乙酯钠盐的α-C上可导入—CH2COOR，—CH(R)COOR等 基团，再经酮式分解得到酮酸。
若选用α-卤代酸酯作原料，得到的是γ-酮酸。
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选用卤代酮作原料： 在乙酰乙酸乙酯钠盐的α-C上可导入—CH2COR，—CH2CH2COR 等 基团，再经酮式分解得到二酮。
若选用α-卤代酮，可得到γ-二酮。
若选用酰卤作原料： 在乙酰乙酸乙酯钠盐的α-C上可导入——COR 基团，得到β-二酮 。
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乙酰乙酸乙酯的应用例子
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6. 丙二酸二乙酯在合成中的应用：丙二酸酯不属于羰基酸