β-Дикарбонильные соединения: декарбоксилирование и ретро-Кляйзен — Органическая химия для олимпиад

β-Дикарбонильные соединения: декарбоксилирование и ретро-Кляйзен

8 заданий

Кетонное и кислотное расщепление

linkОпора

β-Дикарбонильные соединения из уроков 291–292 расщепляются двумя путями, и выбор определяется условиями. Разбавленная кислота гидролизует сложноэфирную группу, и β-кетокислота теряет \(\ce{CO2}\) — это кетонное расщепление. Концентрированная щёлочь разрывает связь C–C по механизму, обратному конденсации Кляйзена, и даёт две соли кислот — это кислотное расщепление.

Как предсказать расщепление

  1. Кетонное расщепление: разбавленная серная кислота (или разбавленная щёлочь, затем кислота) при нагревании гидролизует эфир, β-кетокислота теряет \(\ce{CO2}\), и получается кетон \(\ce{CH3COCH2R}\).
  2. Кислотное расщепление (ретро-Кляйзен): в концентрированной щёлочи при нагревании гидроксид-ион присоединяется к кетонной группе C=O, уходит стабилизированный енолят эфира, и после омыления получаются \(\ce{CH3COO-}\) и \(\ce{RCH2COO-}\).
  3. 1,3-Дикетон в концентрированной щёлочи даёт кетон и карбоксилат.
  4. Циклический β-кетоэфир в концентрированной щёлочи раскрывается и даёт дикарбоновую кислоту.
  5. β-Кетоэфир без атома водорода между группами C=O (с двумя заместителями) расщепляется уже алкоксидом: его ничто не превращает в устойчивый енолят.
Этил-2-этилацетоацетат: кетонное расщепление даёт пентан-2-он, а кислотное — ацетат и бутаноат
Этил-2-этилацетоацетат: кетонное расщепление даёт пентан-2-он, а кислотное — ацетат и бутаноат

Примеры

1. 1,3-Дикетон. 2,6-Диметилгептан-3,5-дион в концентрированной щёлочи при нагревании расщепляется на 3-метилбутан-2-он и 2-метилпропаноат натрия: \(\ce{(CH3)2CHCOCH2COCH(CH3)2 + NaOH ->[t] CH3COCH(CH3)2 + (CH3)2CHCOONa}\).

2. Ретро-Кляйзен под действием алкоксида. Этил-2,2-диметил-3-оксобутаноат \(\ce{CH3COC(CH3)2COOEt}\) с этилатом натрия расщепляется на этил-2-метилпропаноат и этилацетат.

У продукта нет кислого атома водорода, и равновесие сдвинуто к расщеплению
У продукта нет кислого атома водорода, и равновесие сдвинуто к расщеплению

errorРешает концентрация

Разбавленная кислота даёт кетон и \(\ce{CO2}\), а концентрированная щёлочь — две кислоты. Не пишите кетон, если в условиях указано «конц. NaOH, t».

edit_noteПопробуйте сами

Что даст этил-2-бензил-3-оксобутаноат при нагревании с разбавленной серной кислотой?

expand_moreПоказать решение

4-Фенилбутан-2-он, \(\ce{CO2}\) и этанол.

Крапчо и выбор условий

Иногда сложноэфирную группу нужно удалить, не затрагивая остальную молекулу, мягче, чем при гидролизе из первой части урока. Для этого служит реакция Крапчо: хлорид лития в ДМСО с небольшим количеством воды при 150–180 °C. Хлорид-ион атакует алкильную группу эфира, и карбоксилат теряет \(\ce{CO2}\).

Как удалить группу COOR без гидролиза

  1. Условия реакции Крапчо: хлорид лития (или натрия), ДМСО с небольшим количеством воды, 150–180 °C.
  2. Хлорид-ион атакует алкильную группу эфира по механизму \(S_N2\) (лучше всего — метильную), образуется карбоксилат, он теряет \(\ce{CO2}\), а енолят протонируется водой.
  3. Реакцию применяют к β-кетоэфирам, малонатам и цианоацетатам; другие группы и кислоточувствительные фрагменты сохраняются.
  4. Из малоната по Крапчо получается сложный эфир (одна группа COOR остаётся), а не кислота.
\[\ce{RCH(COOMe)2 ->[\ce{LiCl}, \ce{H2O}, t] RCH2COOMe}\]

Примеры

1. Малонат. Диметил-2-аллилмалонат с хлоридом лития в ДМСО с водой при 160 °C даёт метилпент-4-еноат.

Остаётся одна сложноэфирная группа
Остаётся одна сложноэфирная группа

2. β-Кетоэфир. Метил-2-оксоциклогексанкарбоксилат с хлоридом натрия в ДМСО с водой при 160 °C даёт циклогексанон.

Сложноэфирная группа уходит без гидролиза
Сложноэфирная группа уходит без гидролиза

errorРеакция Крапчо даёт эфир, а не кислоту

Из малоната уходит одна группа — в виде \(\ce{CO2}\) и хлоралкана, а вторая остаётся сложноэфирной.

edit_noteПопробуйте сами

Что даст диэтил-2,2-диметилмалонат по Крапчо?

expand_moreПоказать решение

Этил-2-метилпропаноат.

push_pinГлавное

Замещённый ацетоуксусный эфир расщепляется двумя путями. Кетонное расщепление (разбавленная кислота или щёлочь, затем кислота, нагревание): гидролиз эфира и декарбоксилирование β-кетокислоты → кетон. Кислотное расщепление (концентрированная щёлочь, нагревание) — ретро-Кляйзен: \(\ce{OH-}\) присоединяется к кетонной C=O, рвётся связь между карбонилом и α-атомом → две карбоновые кислоты (в виде солей). 1,3-Дикетоны в щёлочи тоже расщепляются, циклические β-кетоэфиры раскрываются в дикислоты. По Крапчо (\(\ce{LiCl}\) или NaCl, влажный ДМСО, 150 °C) β-кетоэфиры и малонаты теряют группу COOR без гидролиза, в нейтральных условиях.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.