第六章羰基化合物的反应优质教学课件.ppt

1、第六章羰基化合物的反应1反应机理亲核加成反应加成消去反应反应活性反应立体选择性重要的缩合反应27.1 羰基化合物反应机理CO平面结构有极性亲核加成羰羰 t ng3羰基的亲核加成反应机理羰基的亲核加成反应机理COR(H)R+NuCR(H)RNuO亲核试剂加成产物反应底物（1）在加成反应过程中，羰基碳原子由原来）在加成反应过程中，羰基碳原子由原来sp2杂化的三角形杂化的三角形结构变成了结构变成了sp3杂化的四面体结构；杂化的四面体结构；（2）亲核加成的速度影响因素：）亲核加成的速度影响因素：a.电子效应：羰基碳亲电能电子效应：羰基碳亲电能力和亲核试剂亲核性；力和亲核试剂亲核性；b.空间效应：羰基周

2、围基团空间效应：羰基周围基团4碱催化：碱催化：COBANuCABONuH或或E E+CABONuCABOHNu慢慢试剂进攻羰基碳试剂进攻羰基碳原子原子生成氧负离子是决速步生成氧负离子是决速步为增加为增加试剂试剂亲核性亲核性，常需碱催化常需碱催化HNu+BNu +HB碱可以使较弱的亲核试剂HNu转化为亲核性较强的亲核试剂Nu-，从而加速反应的进行。5+HACOHBACOHBNuNuHAACOHBNu+HA酸催化：酸催化：羰基质子化羰基质子化提高反应活性提高反应活性慢慢Nu-进攻碳原子进攻碳原子是决速步是决速步ACBOBHACOHBACOHA-A使羰基质子化，质子化的羰基碳有更大的正电性、更容易接

3、受亲核试剂的进攻。6反应底物反应底物电子效应电子效应空间效应空间效应亲核反应的亲核反应的影响因素影响因素亲核试剂亲核试剂亲核性亲核性极化性极化性空间效应空间效应7醛、酮的反应活性醛、酮的反应活性醛、酮与醛、酮与KHSO3的反应产率的反应产率CH3COCH2CH2CH3羰基化合物一小时后反应产率%羰基化合物一小时后反应产率%HCHO7090CH3COCH(CH3)23RCHO7090CH3CH2COCH2CH32CH3COCH322C6H5COCH3112 8反应底物 HCHO RCHO RCOCH3 RCOR PhCOR9有有-I或或-C基团基团反应活性增加反应活性增加C OY有有+I或或+C

4、基团基团反应活性降低反应活性降低C OY电子效应电子效应羰基碳上的正电性羰基碳上的正电性越强反应越容易进越强反应越容易进行行10K104CH3CHOHCNCHCH3OHCNPhCHOK=210HCNCHPhOHCN11CClClClCOOHHHCCl3CHOH2OCCl3CHOHOH强吸电子基团强吸电子基团形成分子内氢键形成分子内氢键 产物稳定，平衡向右移动产物稳定，平衡向右移动12CH3、R、C6H5等基团具有+I、+C效应，使羰基碳原子正电荷减少，降低其反应活性。醛类中甲醛的活性最大。-I或-C效应的基团使羰基碳原子的正电荷增加，反应活性增强，生成的水合物稳定性也增加。如三氯乙醛和六氟丙酮

5、能和水形成稳定的水合物，能以晶体的形式离析。13空间效应空间效应羰基相连基团越大羰基相连基团越大越不利于反应进行越不利于反应进行C OH3CH3CH2C+HCNCH3CH3CH2COHCNK1C O(H3C)3C(H3C)3C+HCNC(H3C)3C(H3C)3COHCNK NH2 OH反应试剂反应试剂187.2 羰基加成反应与格氏试剂的加成与胺及氨的衍生物的加成与醇的加成与水的加成与金属有机物的加成与亚硫酸氢钠的加成与氢氰酸的加成19与氢氰酸的加成CH3COCH31)NaCN,H2O2)H2SO4CH3CCH3OHCN氰根离子加在羰基碳上，氢加在羰基氧上，生成氰根离子加在羰基碳上，氢加在羰基

6、氧上，生成氰醇。氰醇。COCOH+H C NCN羟 基 睛腈20应用：增长碳链的一种方法。应用：增长碳链的一种方法。羟基腈根据不同的条羟基腈根据不同的条件，可以转化为件，可以转化为 羟基酸或羟基酸或，不饱和酸。不饱和酸。C CO OCHCH3 3CHCH3 3+NaCN+NaCNH H2 2SOSO4 4C CCHCH3 3CHCH3 3CNCNOHOHH H2 2SOSO4 4HClHClC CCHCH3 3CHCH3 3COOHCOOHOHOHCHCH3 3CHCH2 2=C-COOH=C-COOH氰基水解氰基水解消除消除+氰基水解氰基水解21与亚硫酸氢钠的加成+NaHSO3OOCH3OO

7、CH3SO3Na应用：应用：a 鉴别化合物（鉴别化合物（2-戊酮和戊酮和3-戊酮）戊酮）b 分离和提纯醛、酮分离和提纯醛、酮22分离3-戊酮和2-戊酮的混合物C H3C H2C H2CSO3N aC H3OH过过 滤滤分分 离离H2OHClC H3C H2CC H2C H3OC H3C H2C H2CC H3Obp：102bp：101=C H3C H2C C H2C H3O=3-戊酮戊酮C H3C H2C C H2C H3O=2-戊酮戊酮C H3C H2C H2C C H3O=NaHSO3蒸馏蒸馏蒸馏蒸馏滤液滤液沉淀沉淀（粗产物）（粗产物）C H3C H2C H2C C H3O=23与金属有机

8、物的加成OHC CNaNH3,-35 CONaC HOHC HH3OR-CC-Na+C=OCOHC CRCONaC CRNH3(液)或乙醚H2O炔醇24与水的加成C OCOHOH+HOHHCHO +H2OCHHOHOHOOO+H2OOOOOHH25碱和酸都能催化水化反应碱和酸都能催化水化反应 RCHO-OHRCHO-OHRCH(OH)2+OH碱：B-+H2O+RCH=O+BH+H2ORCH=OHARCH=OHARCHOH +A-OH2酸：RCH=O+HA+H2O26与醇的加成CHO +C2H5OHHClCHOC2H5OHHClCH(OC2H5)2醛、酮在酸催化下和醇加成形成缩醛、缩酮。缩醛和缩

9、酮能醛、酮在酸催化下和醇加成形成缩醛、缩酮。缩醛和缩酮能被酸水解为醛和酮。被酸水解为醛和酮。RCHO干HClROHRCHOROH干HClROHRCHOROR半缩醛半缩醛缩醛缩醛27半缩醛和缩醛形成的机理：半缩醛：亲核加成缩醛：亲核取代28RCOR主要得到anti-加成物。KnoevenagelDoebner 缩合取代基的电子效应对反应速度影响不大应用：增长碳链的一种方法。空间效应：羰基周围基团具有R3YCR2结构的化合物从形成碳负离子的条件上加以控制。乙酰水杨酸及其衍生物对酯的水解反应中分子内催化的研究表明，负离子醛类中甲醛的活性最大。主要影响因素为四面体的空间张力为了满足合成的需要，常常需要

10、形成单一部位的烯醇盐。由于卤原子与羰基的偶极作用Wittig 反应应用范围很广。分子中有吸电子基有利于反应进行-COR、-COOR、-NO2、-CN等，Nu-，从而加速反应的进行。X、Y为强的吸电子基团，如-CHO、碱可以使较弱的亲核试剂HNu转化为亲核性较强的亲核试剂-70 C,20%光学活性CH3CH=CHCHO （巴豆醛）应用：有机合成中用来保护羰基。应用：有机合成中用来保护羰基。CHOOHOCH2CHOHOOCCHOHOCH2CHOHOOCCH3OHHClCHOCH2OCH3OCH3HKMnO4OHCOCH3OCH3HHH2OHOOC+2CH3OH1.直接氧化？直接氧化？2.先保护，后

11、氧化：先保护，后氧化：29酮与醇的反应很慢，生成缩酮比较困难。需要用二元醇酮与醇的反应很慢，生成缩酮比较困难。需要用二元醇反应可以顺利制得缩酮。反应可以顺利制得缩酮。RRCH2-OHCRROOCH2CH2C=O +CH2-OH+H2O8085%3031与胺及氨的衍生物的加成C OCOHNHY+HNHYCNYC O+H2-NYCNYCHO +NH2OHCH NOH加成消去反应：+H N H GC=OC N GO HHH2OC=N G32+COH2NR(Ar)CN R(Ar)H2O席夫碱Schiffs base+COH2NOHCN OHH2O醛(酮)肟+COH2NNH2CNNH2H2O腙+COH2

12、NNHCNNHH2O苯腙+COH2NNHCNNHH2OO2NNO2NO2O2N+COH2NNH C NH2OH2OC NH2OCNNH2,4-二硝基苯腙缩氨脲应用：鉴别醛酮应用：鉴别醛酮33与格氏试剂的加成CHO +C2H5MgBrCHC2H51)Et2O2)H2OOHRMgX+-C O-+RC OMgXH2ORCOH+MgOHX加成加成产物水解后生成醇，用于产物水解后生成醇，用于制备各种醇。制备各种醇。34制备各类醇：制备各类醇：RCHORC=ORRCH2OMgXR-MgXHCHO增加一个C伯醇RCH2OHH2ORCHOMgXRH2ORCHOHR仲醇R-C-OMgXRRH2OR-C-OHRR

13、叔醇+反应活性：反应活性：格式试剂可以同大多数醛、酮发生反应。但若酮分子中与羰基格式试剂可以同大多数醛、酮发生反应。但若酮分子中与羰基相连的两个烃基及格式试剂中烃基体积都很大时，加成产物产相连的两个烃基及格式试剂中烃基体积都很大时，加成产物产率降低或不起反应。率降低或不起反应。原因：空间阻碍效应原因：空间阻碍效应35 此反应是制备结构复杂的醇的重要方法。此反应是制备结构复杂的醇的重要方法。CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2MgBr+(CHMgBr+(CH3 3)2 2C=OC=O干醚干醚CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COMgBr COMgBr C

14、HCH3 3CHCH3 3CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COH COH CHCH3 3CHCH3 3H H3 3O O+2-2-甲基甲基-2-2-己醇己醇(92%)(92%)只要选择适当原料，除只要选择适当原料，除甲醇外，几乎任何醇都甲醇外，几乎任何醇都可用此法合成。可用此法合成。制备举例：制备举例：36应用：醇的制备应用：醇的制备37同一种醇可由不同的格利雅试剂和不同的羰基化合同一种醇可由不同的格利雅试剂和不同的羰基化合物生成：物生成：38COH CNH SO3NaH OHH ORH NHYCCNOHCSO3NaOHCOHOHCOROHCNHYOHCORORC NY

15、其他亲核试剂其他亲核试剂39中心碳原子可能为SP3杂化的角锥形构型X:具有-I效应，CCl键的极性大。由SP3杂化转变为SP2杂化主要得到anti-加成物。能与羰基氧形成羟基的基团时三苯基氧膦是非常稳定的。与胺及氨的衍生物的加成反应物的去质子化是控速步骤E型烯醇盐 anti(threo-)-羟基酮的电子云密度，使酰氧键难于断裂。有-H的醛、酮化合物在酸或碱催化时，可自身反应形成两个分2、改善加成反应过程中的立体选择性电子效应：羰基碳亲电能力和亲核试剂亲核性；羰基邻位的不对称碳原子上有羟基、氨基等醛、酮与KHSO3的反应产率MukaiyamaCarreira Reaction主要得到anti-加

16、成物。使羰基质子化，质子化的羰基碳有更醛、酮的亲核加成反应都有哪些？各有什么作用？醛、酮的亲核加成反应都有哪些？各有什么作用？加加HCN（制腈，制羧酸等）（制腈，制羧酸等）加加NaHSO3（鉴别、分离、提纯等）（鉴别、分离、提纯等）加格利雅试剂（制醇等）加格利雅试剂（制醇等）加醇（保护醛基等）加醇（保护醛基等）加氨（鉴别、分离、提纯等）加氨（鉴别、分离、提纯等）40羰基化合物的加成反应羰基化合物的加成反应有一定的立体选择性有一定的立体选择性可用来进行手性合成可用来进行手性合成7.3 加成反应的立体选择性41Cram规则I加成反应遵循规则LiAlH4还原NaBH4还原 格氏试剂加成A当羰基邻位为

17、手性碳原子分子内无氢键B42LMSORNuLMSORNu基团的大小基团的大小LMSCram规则I：羰基与不对称原子相连时，反应试剂试剂从羰基旁空间位阻较小的基团（S）一边接近分子,得到主要产物。43C6H5HC2H5OCH3C6H5HC2H5OHCH3HNaBH3-H1)NaBH42)H2OC6H5HC2H5OHHH3C+75%25%PhMeMeOOPhPhMeMeOOHPhMeBrMg-Me1)NaBH42)H2OPhHMeOOHMePh+90%10%44Cram规则II羰基邻位的不对称碳原子上有羟基、氨基等能与羰基氧形成羟基的基团时亲核试剂从含氢键环的空间阻碍小的一边对羰基加成YSLROH

18、NuYHSLRONuPhOHCH3OPhCH3LiPhOHCH3CH3HOPhPhOCH3OPhHLi-CH345Cornforth规则当酮的-手性碳原子上连卤素原子由于卤原子与羰基的偶极作用优势构象是卤原子与羰基在对位交叉位置试剂优先从空间位阻小的一边进攻LXSORNuLXSORNu46CH3ClHOCH3CH3ClHOHCH3C2H51)C2H5MgBr2)H2O47若-手性碳原子上连接的烃基较大空间效应与电子效应的作用相当Cornforth规则不适用PhClHOCH3PhClHOH1)LiAlH42)H2OHCH3PhClHOHH3CH+40%60%487.4碳负离子碳负离子CH:BC:

19、-+BH+共价键发生异裂共价键发生异裂形成带有负电荷的形成带有负电荷的三价碳原子的原子团三价碳原子的原子团491.碳负离子的结构碳负离子的结构 C.10928C90 孤对电子处于孤对电子处于sp3杂化轨道上杂化轨道上电子对间的排斥力小负碳离子稳定电子对间的排斥力小负碳离子稳定sp3 杂化杂化棱锥型棱锥型sp2杂化杂化平面三角型平面三角型50简单的烷基碳负离子的简单的烷基碳负离子的中心碳原子可能为中心碳原子可能为SP3杂化的角锥形构型杂化的角锥形构型未共享电子对占据正四面体的一个顶点未共享电子对占据正四面体的一个顶点若孤对电子与邻近的不饱和原子团共轭若孤对电子与邻近的不饱和原子团共轭为为SP2杂

20、化平面构型杂化平面构型51R3R2R1:R1R2R3:R3R2R1:SP3杂化SP2杂化SP3杂化SP3杂化的角锥形构型容易发生反转杂化的角锥形构型容易发生反转反转是通过中心碳原子的再杂化反转是通过中心碳原子的再杂化由由SP3杂化转变为杂化转变为SP2杂化杂化最后达到平衡最后达到平衡52C6H12C CH3IHBuLiC6H12C CH3LiH1)CO22)H3OC6H12C CH3COOHHCOOHCLiCH3HC6H13HCCH3HC6H13.CHCH3HC6H13.CO2CCH3HC6H13CCH3HC6H13CO2COOHSRS光学活性光学活性-70 C,20%光学活性光学活性 0 C

21、,外消旋化外消旋化 53C H+BC+HB共共轭轭酸酸共共轭轭碱碱C-H键键的异裂的异裂 2.碳负离子的生成碳负离子的生成碳原子酸碳氢键的碳原子上存在吸电子基团时易形成碳负离子。碳氢键的碳原子上存在吸电子基团时易形成碳负离子。54CH3COCH2COOEtCH3COCHCOOEtNaOEtNH3Ph3CHPh3CNaNaNH3液液 NH3NH3CCHHCCHNaNaNH3液液 NH355COCHCOCC CON C CHN C CN C CO2N CHO2N CN COO56叔丁氧基负离子氨基负离子二甲亚砜负离子二异丙基氨基锂 二（三甲硅基）氨基锂常用的强碱(CH3)2CH22NLi(LDA)

22、(CH3)3Si2NLi(LHMDS)NH2(CH3)3COCH3SOCH257OCH3CCHHCH OCH3CHCH2CHOCH3HOCH3负离子对不饱和键的加成负离子对不饱和键的加成亲核试剂，很多时候以烯醇式负离子结构存在的亲核试剂，很多时候以烯醇式负离子结构存在的58为了满足合成的需要，常常需要形成单一部位的烯醇盐。需要为了满足合成的需要，常常需要形成单一部位的烯醇盐。需要从形成碳负离子的条件上加以控制。从形成碳负离子的条件上加以控制。（1）动力学控制：形成碳负离子部位碳氢被碱提取质子的相对速度）动力学控制：形成碳负离子部位碳氢被碱提取质子的相对速度 低温，体积大的碱易使碳负离子在位阻小

23、部位的碳氢形成低温，体积大的碱易使碳负离子在位阻小部位的碳氢形成（2）热力学控制）热力学控制:两种碳负离子能够相互转化并达到平衡两种碳负离子能够相互转化并达到平衡 高温、体积小的碱，碳负离子易于形成在取代基较多部位高温、体积小的碱，碳负离子易于形成在取代基较多部位OMeOMeOMe+199(LDA/MeOCH2CH2OMe)7822(Et3N/DMF)59同一反应物用不同的碱和不同温度得到不同产物同一反应物用不同的碱和不同温度得到不同产物动力学控制动力学控制热力学控制热力学控制-722560与吸电子基团相连时与吸电子基团相连时使电荷分散稳定性增大使电荷分散稳定性增大CH3-H F3C-H (C

24、F3)3C-HpKa 42 28 11与推电子基团相连时与推电子基团相连时使电荷集中稳定性降低使电荷集中稳定性降低稳定性稳定性:CH3-CH3CH2-(CH3)2CH-(CH3)3C-诱导效应诱导效应 3.影响负碳离子稳定性的因素影响负碳离子稳定性的因素61CH3OCH2+CH3O-CH2-CH3O-CH2.CH3O=CH2+很稳定很不稳定邻近原子有孤对电子时邻近原子有孤对电子时碳负离子稳定性降低碳负离子稳定性降低623)应应R-CH=CH-CH2-CH2-PhCH3 Ph2CH2 Ph3CHpKa 35 32 30共轭效应共轭效应 与共轭体系相连时与共轭体系相连时负电荷分散稳定性增加负电荷分

25、散稳定性增加 HH63-C效应的影响效应的影响OHC-CH2-CHO CH3COCH2COCH3 NCCH2CN CH3NO2pKa 5 9 11 1064 H CC HH2CCH2CH3CH3pKa2536.53742H CC-H2CCH-CH3CH2-Stability杂化作用杂化作用 C-H键中碳的成分越多键中碳的成分越多H越易以质子形式解离越易以质子形式解离65将分子间或分子内不相连的将分子间或分子内不相连的两个碳原子连接起来的反应两个碳原子连接起来的反应称缩合反应称缩合反应(condengsation reaction)缩合反应的机理相似缩合反应的机理相似在酸或碱的作用下形成亲核试剂

26、在酸或碱的作用下形成亲核试剂对羰基进行亲核加成对羰基进行亲核加成7.5 重要的缩合反应X、Y为强的吸电子基团，如为强的吸电子基团，如-CHO、-COR、-COOR、-NO2、-CN等，等，X、Y其中一个可以是其中一个可以是H或烷基。或烷基。B-66一.羟醛(Aldol)缩合反应RCH2CORBRCHCORRCH=CRORCH2CORRCH2CRCHCOROHRHB-H2ORCH2C=CCORR R有有-H的的醛、酮化合物在酸或碱催化时，可自身反应形成两个分醛、酮化合物在酸或碱催化时，可自身反应形成两个分子的加成物羟醛（酮）。有时进一步脱水形成子的加成物羟醛（酮）。有时进一步脱水形成，-不饱和羰

27、基不饱和羰基化合物的反应。化合物的反应。672CH3(CH2)2CHOOHCH3(CH2)2CHCHCHOOHCH2CH3CH3(CH2)2CH=CCHOCH2CH32CH3CHOOHCH3CHCH2CHOOHCH3CH=CHCHO68CH3CCH3OCH3C-CH2-H+OHCH3C=CH2OHCH3CCH3+OHOHCH3-C-CH2-C(CH3)2+OH-H+OHCH3-C-CH2-C(CH3)2O-H2OCH3-C-CH=C(CH3)2O酸催化下的反应机理酸催化下的反应机理烯醇化烯醇化亲核加成酸碱反应H+-H+69碱催化下的反应机理碱催化下的反应机理CH3CH=O-CH2CH=O-B：

28、CH3CH=OO-CH3CHCH2CHO-H2OCH3CH=CHCHO （巴豆醛）巴豆醛）常用的碱性催化剂有：常用的碱性催化剂有：KOH，C2H5ONa，(t-BuO)3Al.催化剂用量应在催化剂用量应在0.5mol 以上。以上。OHCH3CHCH2CHOH2O烯醇化烯醇化亲核加成亲核加成酸碱反应酸碱反应70羟醛缩合反应中碳碳键形成的立体化学与加成反应中椅式环己烷过渡态构象有关过渡态的构象取决于碳负离子共振结构中烯醇离子的Z、E型结构及反应属动力学控制还是热力学控制有关71OMOR1R2HRR1ROOHR2OMOR1R2HRR1ROOHR2E型烯醇盐 anti(threo-)-羟基酮z型烯醇盐

29、 syn(erythro-)-羟基酮72C(CH3)3HH3COPhCHO(H3C)3CPhOCH3OH羰基化合物中的取代基越大羰基化合物中的取代基越大这种立体选择性越强这种立体选择性越强73OLiPhCHOOPhOH环状结构的酮只能形成环状结构的酮只能形成E型烯醇盐型烯醇盐产物以产物以anti-产物为主产物为主74为了改善为了改善Aldol缩合反应的立体选择性，从以下两个方面缩合反应的立体选择性，从以下两个方面入手：入手：1、加强碳负离子形成时的立体选择性、加强碳负离子形成时的立体选择性2、改善加成反应过程中的立体选择性、改善加成反应过程中的立体选择性选用硼化物代替其他金属离子：选用硼化物代

30、替其他金属离子：硼化合物的烯醇盐（酯）中氧硼键结合比烯醇盐更具共价键特征，过渡硼化合物的烯醇盐（酯）中氧硼键结合比烯醇盐更具共价键特征，过渡态结构比较紧密，使得反应立体选择性增加。态结构比较紧密，使得反应立体选择性增加。乙基同类化合物与二烃基硼的三氟甲磺酸酯在叔胺存在下主要形成乙基同类化合物与二烃基硼的三氟甲磺酸酯在叔胺存在下主要形成Z型型烯醇硼酸酯，与醛进一步加成，得烯醇硼酸酯，与醛进一步加成，得syn-加成物加成物75利用硼化合物形成的碳负离子进行醇醛缩合，反应的立体选择性分别于硼利用硼化合物形成的碳负离子进行醇醛缩合，反应的立体选择性分别于硼化合物上的取代基和反应溶剂有关。化合物上的取代

31、基和反应溶剂有关。当当-重氮酮与三烃基硼烷反应可得到重氮酮与三烃基硼烷反应可得到E型的烯醇硼酸酯，进一步与醛加成型的烯醇硼酸酯，进一步与醛加成主要得到主要得到anti-加成物。加成物。催化量的弱碱如酚盐可将中间体由催化量的弱碱如酚盐可将中间体由E型转为型转为Z型。型。多量少量76羟醛缩合也可在酸的催化下进行CH3CCH3OHCH3COHCH2H-HCH3C CH2OHCH3COHCH3CH3CCH2C(CH3)2OHOHCH3CCHOHC(CH3)2OH2CH3CCHOC(CH3)277MukaiyamaCarreira ReactionCH3CH2CCH2CH3O1)LDA2)(CH3)3S

32、iClCH3CH2C=CHCH3OSi(CH3)3TiCl4OHOOTiClClCl-H2OO78二.KnoevenagelDoebner 缩合在弱碱作用下在弱碱作用下醛和酮与含有活泼亚甲基醛和酮与含有活泼亚甲基的化合物失水缩合的反应的化合物失水缩合的反应OR(H)R+CH2XYCR(H)RXY-COOH,-COR,-CN,-NO2,-COOR79Ph2C=O +CH2COOEtCH2COOEtt-BuOKPhC=CCO2EtCH2COO+EtOHCHO +CH2(CO2Et)2CH=CH(CO2Et)2Stobbe缩合：丁二酸酯类与醛或酮的缩合反应中其中一个缩合：丁二酸酯类与醛或酮的缩合反应

33、中其中一个-COOR总是转变为总是转变为-COO-而且得到而且得到，-不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物的反应。的反应。80三.Mannich反应RCCH2R +HCH +HN(CH3)2OOHRCCHCH2N(CH3)2OR具有活泼氢的化合物和甲醛及胺同时缩合具有活泼氢的化合物和甲醛及胺同时缩合活泼氢被胺甲基或取代胺甲基代替的反应活泼氢被胺甲基或取代胺甲基代替的反应也称胺甲基化反应也称胺甲基化反应Me2NHHCHOCH2COCH3Me2NCH2CH2COCH3HH81RCCH2RORC=CH2ROHHCHO+HN(CH3)2HOCH2N(CH3)2HHCH2N(CH3)2HCC RCH2HN(

34、CH3)2OR82CH2CHOCH2CHO+NH2CH3 +C OCH2COOHCH2COOHCH3NCOOHHOOCO-CO2托品酮CH3NO83Mannich 反应的适用范围：反应的适用范围：醛醛胺：氨、伯胺、仲胺胺：氨、伯胺、仲胺至少含一个活泼氢的化合物：至少含一个活泼氢的化合物：CH3COCH3,CH3HOCH3NO2,CH3COCH2COOR,OHHHOHHH2HCHOOHROHR2ONH84H2CH2CCHHCCH2CH2NCH3CH OH颠颠茄茄醇醇H2CH2CCHHCCHCOOHCHCOOHNCH3OH2CH2CCHHCCH2CH2NCH3OH2CH2CCHHCCH2CH2NC

35、H3CHOHH2CCHOH2CCHOH2NCH3CH2COOHCH2COOHO+pH 5-CO2H2/Ni85H2CH2CCHHCCHCOOEtCHCOOEtNCH3OCH2COOEtCH2COOEtOH2CH2CCHHCCHCHNCH3ONCH3COOEtCOOEtHHH2COH2COH2CH2CCHHCCCNCH3OCOOEtCOOEtCH2CH2NCH3H2O-CO2H2CH2CCHHCCHHCNCH3OCH2CH2NCH386四.Claisen缩合含含-氢的酯在碱作用下缩合氢的酯在碱作用下缩合生成生成-酮酸酯酮酸酯R2CHCOORBR2CCOORR2CHCOORR2CHCOR2CCOO

36、RHBORR2CHCOR2CCOOR87RCH2COC2H5 +HOCHCOOC2H5RRCH2CCHCOOC2H5OR2CH3COOC2H5C2H5ONaCH3COCH2COOC2H5CO2C2H5CO2C2H5C2H5ONaCO2C2H5O88五.Dieckmann酯酯 缩缩 合合 二元酸酯若分子中的酯基被四个以上的碳原子二元酸酯若分子中的酯基被四个以上的碳原子隔开时，就发生分子中的酯缩合反应，形成五隔开时，就发生分子中的酯缩合反应，形成五圆环或更大环的酯圆环或更大环的酯89六.Darzen反应醛酮在碱作用下与-卤代酸酯反应生成,-环氧酯的反应ClCH2COOC2H5RONaClCHCOO

37、C2H5RCORCRRCHCOOC2H5OClCRRCCHOOC2H5O90COCH3+ClCH2CO2C2H5NaOC2H5CCHCO2C2H5OCH31)OH2)HClCCHOCH3COOH-CO2CCH3CHOHCHCHOCH3CH=CHCOCH3CH=CHCHCH3CHO9192七.Michael加成负碳离子与负碳离子与,-不饱和醛酮的不饱和醛酮的1,4-1,4-加成反应加成反应CH2(CO2C2H5)2+PhCH=CHCOPhPhCHCH2COC6H5CH(CO2C2H5)2常用碱性常用碱性催化剂：催化剂：,Et3N,KOH,EtONa,(CH3)3COK,R4N+OH-NH93(C

38、H3C)2CH2(CH3C)2CHCH2=CH-CH=OEtO-OO(CH3C)2CH-CH2-CH=CH-O-OEtOH(CH3C)2CH-CH2-CH=CH-OHO互变异构(CH3C)2CHCH2CH2CHOO反应机制反应机制94七.Reformatsky反应醛酮与醛酮与-卤代酸酯的有机锌试剂反应卤代酸酯的有机锌试剂反应生成生成-羟基酯的反应羟基酯的反应CHO+BrCH2CO2EtZnCHCH2COOEtOH95八.Perkin反应在碱性条件下在碱性条件下芳香醛与羧酸酐反应生成芳香醛与羧酸酐反应生成-芳基芳基-,-不饱和酸的反应不饱和酸的反应CHO+(RCH2CO)2OBHCOOHPhR+

39、RCH2COOH96九.Benzoin缩合芳香醛在芳香醛在CN的作用下的作用下发生双分子缩合生成发生双分子缩合生成芳香族芳香族-羟基酮类化合物的反应羟基酮类化合物的反应PhC=OHCN,PhC CO OHPhH97PhC=O+CNPhC OHCNHPhC OHCNPhCOHCNC PhOHPh CCNC PhOOHHPh CCNC PhOOHHPh C C PhOHOHCN-的作用作为亲核试剂进攻羰基作为吸电子基使质子离去作为离去基团离去亲电性亲核性极性翻转98十.羰基与叶立德的反应叶立德(ylide)具有R3YCR2结构的化合物Y：P、As、S等 鎓内盐鎓内盐(ylid)是指一种化合物，再其

40、分子内含有是指一种化合物，再其分子内含有碳负离子，和碳负离子相邻的杂原子带正电荷碳负离子，和碳负离子相邻的杂原子带正电荷，这些杂原子为，这些杂原子为P、N、S、As、Sb、Se等等991.Wittig 反应反应 Wittig 试剂：试剂：Ph3PC R2Ph3PCH2膦的内膦的内 盐盐膦的叶立德膦的叶立德(ylid)Ph3PCHR(n-Bu)3PCHR(RO)3P CHR100Wittig 试剂与羰基发生亲核加成反应生成烯烃：试剂与羰基发生亲核加成反应生成烯烃：COPh3PCRRCCRR101反应机理反应机理 CO+Ph3PCR2COR2CPPh3COR2CPPh3COR2CPPh3CCRR+

41、PPh3O氧膦环丁烷中间体氧膦环丁烷中间体三苯基氧膦是非常稳定的。三苯基氧膦是非常稳定的。反应向右进行。反应向右进行。102Wittig 试剂是膦盐在强碱的作用下制备的：试剂是膦盐在强碱的作用下制备的：Ph3P +XCHRRCHRRPh3PXBu-LiCHRRPh3PWittig 反应应用范围很广。反应应用范围很广。CRR(H)O:R,ArCZCH2R(H)OZ:OH,OR,NR2,对于对于CCCO,试剂只与羰基作用。试剂只与羰基作用。103Ph3PCHCH3CHCH3COOCH2CH3CHOCOOCH2CH3CH Ph3P OPh3PCHOCH3OCHOCH3H+H2OCHO104Ph3P

42、CHPh+PhCHONaOEtEtOHPhHPhHHPhPhH+CH3CHO+Ph3P CCH3COCH3CH2Cl2HH3CCH3COCH396%35%41%活泼的叶立德稳定的叶立德105WittigHorner反应(EtO)3P+BrCH2COOEt (EtO)2PCH2COOEt-EtBrOEtBrOONaHNa(EtO)2PCH2COOEt (EtO)2PCHCOOEt+H2膦酸酯膦酸酯 Wittig-Horner试剂试剂亚磷酸酯亚磷酸酯106(EtO)2PCHCOOEt+CH3COCH3ONaCOOEt +(EtO)2POONaPh2C=C=O +(EtO)2PCHCOOEtONaC

43、CCPhPhHCOOEt1072.硫叶立德与羰基的反应CH3SOCH3+CH3I CH3SCH3I (CH3)2S CH2OCH3ONaHDMSOCH3SCH3+CH3I (CH3)3S (CH3)S CH2DMSOCH2SHCH3O108R2C=O+CH2S(CH3)2OR2COCH2SO(CH3)2R2CCH2 +(CH3)2SOOR2C=O+CH2S(CH3)2R2COCH2S(CH3)2R2CCH2 +(CH3)2SOO +(CH3)2S CH2OOSOCH3CH3O+(CH3)2SOPh2S+BrPh2SPh2SOO109Wittig反应与反应与Wittig-Horner反应应用实例

44、：反应应用实例：1101111.反应机理反应机理 NuCRLOHCNuRLOHCNuRLOHCNuRO+HLL:离去基团离去基团 加成消除反应加成消除反应在在Nu上引入酰基的反应上引入酰基的反应7.6羧酸衍生物与亲核试剂的反应羧酸衍生物与亲核试剂的反应 1122.反应活性反应活性 作为酰基化试剂活性为：作为酰基化试剂活性为：酰氯酰氯酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺X:具有具有-I效应，效应，CCl键的极性大。键的极性大。酯中烷氧基具有酯中烷氧基具有+C效应，增大了酰基与烷氧基间效应，增大了酰基与烷氧基间的电子云密度，使酰氧键难于断裂。的电子云密度，使酰氧键难于断裂。酰胺中的酰胺中的NH2的的+C、+I效应

45、，使羰基的反应活性效应，使羰基的反应活性降低。降低。酸酐中的酰基是吸电子基团，使酰氧键易于断裂，酸酐中的酰基是吸电子基团，使酰氧键易于断裂，酸酐的反应活性比酯大。酸酐的反应活性比酯大。1133.酯的水解酯的水解 R COOR酰氧键酰氧键的断裂的断裂烷氧键的烷氧键的断裂断裂无论是酸催化无论是酸催化还是碱催化还是碱催化一般发生酰氧一般发生酰氧键断裂键断裂114碱催化：双分子酰氧键断裂（碱催化：双分子酰氧键断裂（BAc2）OHC OROOHR慢RCOOHRCOORROROHRCOO+羧酸根离子的生成，使碱催化下羧酸根离子的生成，使碱催化下的酯水解反应不可逆；但酸催化的酯水解反应不可逆；但酸催化的酯水

46、解反应可逆。的酯水解反应可逆。115影响反应的主要因素影响反应的主要因素是取代基的电子效应和空间效应是取代基的电子效应和空间效应分子中有吸电子基有利于反应进行分子中有吸电子基有利于反应进行取代基的体积小有利于反应进行取代基的体积小有利于反应进行116例：例：33RkCH31CH2ClCHCl2CH2CO26061307200RkCH31ClOCH3NO20.54110H0.2吸电子基团：提高羰基缺电子程度、有利于分散中间体上的负电荷吸电子基团：提高羰基缺电子程度、有利于分散中间体上的负电荷117例：例：25RkCH31CH3CH2CH(CH3)20.790.370.03C(CH3)30RkCH

47、31CH3CH2CH(CH3)20.60.150.0084C(CH3)3加成过程中，取代基体积越大，基团的空间拥挤程度增大，加成速度越慢。加成过程中，取代基体积越大，基团的空间拥挤程度增大，加成速度越慢。118值得注意的是，虽然羧酸的酯化反应与酯的水解反应是值得注意的是，虽然羧酸的酯化反应与酯的水解反应是一对可逆反应，但在一对可逆反应，但在BAc2催化条件下，实际过程中逆反催化条件下，实际过程中逆反应基本上不可能发生。在碱性条件下，只能由酯的水解应基本上不可能发生。在碱性条件下，只能由酯的水解得到酸和醇，不会发生逆反应。原因是在碱性条件下，得到酸和醇，不会发生逆反应。原因是在碱性条件下，羧酸立

48、即与碱发生酸碱中和反应转变为羧酸根负离子，羧酸立即与碱发生酸碱中和反应转变为羧酸根负离子，羧酸根负离子中羰基活性极低，不能接受亲核试剂进攻。羧酸根负离子中羰基活性极低，不能接受亲核试剂进攻。119酸催化双分子酰氧键断裂（酸催化双分子酰氧键断裂（AAc2）RCOORHCOHORRC OROHOH2R快(慢慢)H2OCOHOHRRCOOHC OROHORHHORH+ROH+HROH 比比 RO-易离去易离去CR1R2R3*时，由于发生酰氧键断裂，时，由于发生酰氧键断裂，所以，得到构型保留产物。所以，得到构型保留产物。当当R 为：为：120主要影响因素为四面体的空间张力取代基的电子效应对反应速度影响

49、不大吸电子基有利于羰基的反应，不利于羰基的质子化斥电子基有利于羰基的质子化，不利于羰基的反应121例：例：25RkCH31CH3CH2CH(CH3)20.970.53RkCH31CH3CH2CH(CH3)20.830.270.025C(CH3)3RkCH31CH2PhCHPh20.560.150CPh3主要影响因素羰基碳上的空间位阻主要影响因素羰基碳上的空间位阻122若若RO 中的中的C原子是三级碳原子原子是三级碳原子RCOOCR3HCOHORCR3ROCOH+CR3H2OH2OCR3-HHOCR3酸性单分子烷氧键断裂机理（酸性单分子烷氧键断裂机理（AAl1)利用利用1818O O标记的水进行

50、反应，发现标记的水进行反应，发现1818O O分子出现在三苯甲醇分子中，说明发生分子出现在三苯甲醇分子中，说明发生的是烷氧见的断裂。的是烷氧见的断裂。123主要影响因素为碳正离子的稳定性生成稳定的碳正离子的化合物按此机理反应叔碳正离子、苄基碳正离子、烯丙基碳正离子124例：例：25RkCH311.15C(CH3)3决定因素：碳正离子稳定性决定因素：碳正离子稳定性125酸性单分子酰键断裂机理（酸性单分子酰键断裂机理（AAc1)位阻很大的酯进行的反应H3CCH3COOCH3CH3HH3CCH3CCH3OCH3OHH3CCH3CCH3OOH2H3CCH3CCH3OH2OH3CCH3COOHCH312