酮酸酮式-烯醇式互变异构现象

如题所述

乙酰乙酸乙酯,又名乙酰乙酸乙酯,是一种在低温下不太稳定的化合物,其稳定形式是其乙酯形式,便于储存。其分子式为CH3COCH2COOC2H5,它是由β-酮酸乙酰乙酸酯化得到的。与β-酮酸不同,乙酰乙酸乙酯表现出较高的稳定性,它是一种无色、有香味的液体,沸点为180.4℃,在水中的溶解度极低,但在乙醇、乙醚等有机溶剂中易溶。


乙酰乙酸乙酯具有酮和羧酸酯的基本性质,例如它可以与HCN、NaHSO3、羟胺及苯肼反应,而在稀NaOH水解下会转化为乙酰乙酸和乙醇。此外,它还能与溴溶液反应使其褪色,并在与金属钠作用时释放氢气,与FeCl3反应呈现紫红色,这些特性表明它具有烯醇式构造的特性。


实际上,乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式两种构造的动态平衡混合物。在水中,酮式结构占据优势;而在石油醚中冷却至-78℃,可以得到酮式晶体。然而,无论是晶体还是烯醇油状液,只要条件改变,都会重新达到平衡状态。乙酰乙酸乙酯展现出酮式和烯醇式双重反应性能:它能与2,4,二硝基苯肼反应,显示酮式结构,也能与三氯化铁反应显紫色,这些是烯醇式反应的典型表现。


研究显示,酮式-烯醇式互变是乙酰乙酸乙酯以及其他一些物质如β-二酮、糖和含氮化合物中的构造异构现象。这种动态平衡的互变异构,如酮式与烯醇式,仅在于一个双键和质子位置的差异。在酮式中,质子连在羧酸酯基的α碳上,而在烯醇式中,质子位于β碳所连羟基中。这种平衡状态下的互变受介质影响,如醛或酮中的酮式-烯醇式比例取决于其构造和环境。


在1,3-二羰基化合物中,烯醇式的比例显著增加,例如在乙酰丙酮(2,4-戊二酮)中,水溶液中的烯醇比例为16%,而在己烷溶液中高达92%。烯醇式的增加与π电子云的离域稳定性和分子内氢键的形成有关。


乙酰乙酸乙酯的烯醇式也能形成氢键并与羧酸酯基共轭,因此烯醇式的比例较高。由于酮基对α-H的影响较强,α-H通常偏向于酮基。通过在亚甲基上引入不同的基团,然后通过酮式分解或酸式分解,可以得到不同结构的酮或酸。


扩展资料

酮酸是分子中同时含有羧基和酮基的化合物。根据分子中羧基和酮基的相对位置可分为αβγ-酮酸,其中αβ-酮酸是人体内糖、脂肪和蛋白质代谢的中间产物。酮酸是一类在生物体内拥有重要作用的有机酸,在氨基酸新陈代谢和维持氧化还原状态的过程中它起一个中心作用。

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