羰基化学

C H3 (52~羧酸及其衍 生物：α，β－不饱和腈和硝基化合物。 产物构型一般是E式。
Et C Me O + H2C CN Et
NH4Ac,HOAc 苯
CN C C COOEt (81~87%)
COOC2H5
Me
抗癫痫药乙琥胺(Ethosuximide)中间体
CH2(COOEt)2 + HO H C C(COOEt)2 CHO Py 哌啶,△ HO
哌啶,苯 phCHO + CH2(COOC2H5)2 苯甲酸 PhHC C(COOC H5)2 2
+ O CHO
NC
H2 C
COOH
Py,NH4OAc 苯
+ O C H
CO2
+
H2O
CHCN
位阻小的酮,反应收率较高,位阻大的酮反应较 困难,收率较低。
NaHCO ,EtOH 3 14~20℃
COCHNHAc CH2OH
抗生素氯霉素（chloramphenicol)中间体
OCH2COOH Cl HCHO + Cl C O CH2CH2CH3 1)K2CO3,EtOH 2)稀HCl Cl Cl
OCH2COOH
C O
CCH2CH3
利尿酸(Eacrynic Acid)
O PhCH O CH3 phCHO + HCl PhCH2 NaOH,ROH 回流 CH3 63% O CH3 略
CH3 CHO + CHO H2C CH3 H2C C O EtONa
CH3 O CH3
（Knoevnagel）缩合
R C R' O ＋ H2C
X 催化剂 Y
R C R' C
X Y
O NaOH,EtOH PhCH C C CH CH CH 2 2 3 O H C CH3 O 浓HCl PhCH C C CH3 CH2CH3
phCHO + CH3CH2CH2
2. 芳醛的自身缩合：安息香缩合 （Benzoin Condensation）
O Ar C H KCN Ar O C OH CH Ar
phCH=CHCHO
10％NaOH phCHO + CH3COCH (过 ） 3 量 25～31℃
phCH=CHCOCH3 (65~78%)
2phCHO(过量） + CH3COCH3 ph C H H C C O （反式） H C ph C H
NaOH,H2O,EtOH 20～25℃
(90~94%)
PhCH2COOH + (CH3CO)2O O
Et3N △ O Ph Ph
PhCH2COOCOCH ( PhH2CC O C CH3 ) 1)PhCHO 3 2)H3O+ H (混合酸酐）
COOH
+ (CH3CO)2O O CHO
1)KOAc,150℃ 2)H3O+ HC (65~70%) CHCOOH
a.反应机理:
O Ar C
H + CN
O Ar C CN Ar slow Ar H OH C CN OH C H Ar CNAr O C Ar O C H OH CH
OH C CN
O Ar C OH O Ar C CN CN + CH
Ar
Ar
O 2C6H5CHO
NaCN,EtOH
OH CH C6H5
(62~64%)
O + ClCH COOC2H5 2 COOC2H5 t-B uOH,t-B uOK 10~15℃,3h O (83~95%)
R1 C R2 O C
R3 碱水解 COOR
R1 C R2 O C
R3 H+ C O O
R1 C R2 O H △ R1 H+ C R2 R1 HC R2 C O C C
R1 R2 1)Zn C O + XCH2COOR R1 R2 C H C 2)H3O
+
R1 R2
C OH
CH2COOR
-H2O
COOR
O + B rCH COOC2H5 2
1)ZnCl2,K,THF 2)H3O+
CH2COOEt OH
1)Zn,Tol 2)H3O+
b.应用；用于制备β －羟基羧酸酯和α ，β －不饱和 羧酸酯。
CH3COCH3 + CH2(CN)2
H2NCH2CH2COOH 苯
(H3C)2C C(CN)2 (92%)
CN C COOH (65~76%)
CN
O + NC
H2 NH4O Ac C COOH 苯
CN ph C O C H+ H2C 3 C O O CH5 2
NH4OAc,HOAc 苯
ph
C
C
C O O CH5 2
在催化剂存在下，羰基化合物与含活泼氢化合 物间的缩合反应，称～。式中：R’=－H,烃基； －X,－Y为硝基，氰基，酯基，酮基等。催化 剂：氨，胺或其羧酸盐。
(3)溶剂。常用苯，甲苯等有机溶剂共沸脱水， 促使反应完全，也可防止活泼亚甲基酯类 的水解。当用吡啶作溶剂和催化剂（有时 加少量哌啶）时，常发生脱羧反应，生成α， β－不饱和酸或其衍生物。
R3
C O
O
△ R1 C R2
－ CO 2 R3 C O
－ CO 2 R3
OH
R3
Eg.非甾体消炎药布洛芬（Ibuprofen）的合成。
O i-Bu
ClCH2COOCH(CH3)2 (CH3)2CHONa 35℃,3h,回流,1h
CH3COCl,AlCl 3 20℃,3~3.5h i-Bu
i-Bu CH3 C O C
1)EtONa 2)H+
b. CH3COCH3 + COOC2H5 1.CH3ONa COOC2H5 2.H2SO4 CH3COCH2
O C
O C OC2H5 + EtOH
磺胺类药(Sulfamethoxazale)中间体
C. 思考：相同反应条件下丙酮与碳酸二 甲酯或乙酸酐反应的产物是什么？
O
F
O 2RCH2 C R' R' RCH2 R O HA or B
-
OH H O RCH2 C C C R' R' R
-H2O
C C C R'
反应历程
酸催化
+
OH
O CH3CCH3
H+
+
OH
CH3C-CH2-H
-H+
OH CH3C=CH2
CH3CCH3
烯醇化
+
亲核加成
O OH
OH
OH
-H+
-H2O
CH3-C-CH2-C(CH3)2
C
CH3
COOCH(CH )2 3
Me i-Bu CH3 C O CHO Na2Cr2O7,H 2SO4 H2 O CH3 H C COONa
NaOH,H2O 20℃,2h HCl 回流
i-Bu
CH
i-Bu (>90%)
CH
COOH
达参反应中，还可以用α －卤代酮，对硝基氯苄， α －卤代酰胺等代替α －卤代酸酯与醛（酮） 反应，生成相应的α ，β －环氧取代物。
四.酯缩合反应 1.酯－酯缩合 三类：同酯缩合，异酯缩合，二元羧酸酯分子 内缩合（Dieckman反应） (1)同酯缩合：在无水条件下，使用活性更强的 碱(eg.RONa,NaNH)作催化剂，反应即发生。
O R H2 C C OEt + H2C R O C OEt RH2C O C H C R COOEt + EtOH
COOEt
(3)分子内的酯缩合（Dieckman）:
(CH2)n C O 碱 (CH2)n C H COOR C O CH2 OR COOR
C H3C H
Py C HC HO+ C H2(C O O H)100℃,1h 2
C C H3C H C H H C HC O O H
防腐防霉剂山梨酸(Sorbic Acid)
NO2 NO2 Py HOAc COOCH CH2OCH3 2 COCH3 COCH3 CHO HC C COOCH CH2OCH3 2 血管扩张药尼莫地平(Nimodipine)中间 体
羰基—有机化学中的核心官能团
E + Nu
+
_
O C δ
E—Nu
C
R
H(较强酸性)
羰基与金属有机化合物的反应 常见金属有机化合物：锂试剂、格氏试 剂、炔钠（锂）、锌试剂、铜锂试剂、 氰化钠（氢氰酸） 1. 醛酮（亲核加成及其本质） 2. 羧酸 3. 羧酸衍生物：酯类、酰氯、腈类化合 物、酰胺的反应
羰基化合物之间的缩合 1.含α－活泼氢的醛或酮的自身缩合羟醛缩合 （Aldol Condensation）通式:
O β-紫罗兰酮 CHO CH3COCH3 Al(i-PrO) 3 O （99％） COOC2H5 （96％） 1)Zn,BrCH2COOEt 2)H+(-H2O) COOEt 1)LiAlH4 2)CrO3,Py
1)Zn,BrCH2COOEt 2)H+(-H2O)
LiAlH 4 (维生素A）
CH2OH （75％）
(H3CO)HCH C 2 C CH3 (H3CO)HCH C 2 MeONa Et2O C H3C O C H (77~80%) COOCH 3 O + ClCH CHOOCH 2 3
PhCOCH2 + ClCH COOC2H5 2
NaNH 2 15~20℃,4h
Ph C CH CH3 O
COOC2H5
+ H2C
CHO
H C
NO2 C CH3
+
OCH3
H2C CH3
NO2
n-B u-NH2 苯 OCH3
H2 C Fe,HCl,FeCl3 Tol,△
C CH3
NOH H2O H+
CH2COCH3
OCH3
OCH3 平喘药甲氧那明中间体 (Methoxyphenamine)
H3CO
CHO + CH3NO2 盐酸甲胺,EtOH r.t,3~4h
CH 3-C-CH2-C(CH3)2
酸碱反应
O CH 3-C-CH=C(CH3)2
碱催化 -B： CH3CH=O 烯醇化
-CH CH=O
2
CH3CH=O
亲核加成
O-
O
H2 O
OH
酸碱反应
O
CH3CHCH 2CH
-H2O
CH3CHCH 2CH
CH3CH=CHCHO
NaOH
低温
2CH3CH2CH2CHO NaOH,80℃,1h 或H2SO4
ONa H C C COOEt + EtOH F 抗肿瘤药氟尿嘧啶中间 体（Fluorouracil)
H C OC2H5 + H2C COOEt MeONa 10~30℃
COOEt C6H5 CH H
O
+ EtO C OEt
1)NaNH2 C6H5HC COOEt （60％） 2)H+ (碳酸二乙酯） 催眠镇静药巴比妥中间体 (Phenobarbital)
CH3CH2CH2CH
H C
CHO
（75%）
OH CH2CH3 CH3CH2CH2CH C CHO （65-85%）
CH2CH3
OH CH3 2(CH3)2CHCHO KOH (CH3)2CHCH C CH3 CHO (85%)
phCHO + CH3CHO -H2O
NaOH
[phCHCH2CHO] OH
C6H5
C
抗癫痫药苯妥英中间体(phenytoin)
O O 2CH3 C CH
CN-
OH O O O CH3
-
C CH C
OH O C C
C
CH3
2 O
CHO
CN
O
O
HCHO + (CH3)2CHCHO 14~20℃
K2CO3
(CH3)2C CHO CH2OH
HC HO + NO2
NO2
COCH2NHAc
HO H3CO
H C
CHNO 2
HO
升压药多巴胺(Dopamine)中间体
2.柏琴（Perkin）反应 芳香醛与脂肪酸酐在相应羧酸盐或 叔胺催化缩合，生成β－芳基丙烯酸类化 合物的反应，称～.
ArCHO + (RCH2CO)2O 1)RCH2COOK 2)H3O
+
ArCH
C R
COOH + RCH2COOH
PhCHO + ClCH COPh 2 NaOH,H2O O O ,0℃ PhHC H C O (95%)
NaOH,EtOH NO2 △ H C H C O (94%)
H C
COPh
PhCHO + ClH2C
Ph
NO2
4．瑞福尔马斯基（Reformatskey）反应 醛或酮和α－卤代酸酯在金属锌催化下， 于惰性溶剂中缩合，得β－羧基酸酯或脱 水得α，β－不饱和酸酯的反应，称为～
3．达参反应（Darzens）反应 醛酮与α－卤代酸酯在碱催化下缩合，生 成α，β－环氧酸酯的反应，称～，又叫 缩水甘油酸酯缩合反应。
R1 C R2 O + X R3 CH COOR R1 RONa R2 C O C R3 + COOR NaX + ROH
3）羰基化合物的结构。脂肪醛反应收率不 高。脂肪酮，芳香酮，芳脂酮，脂环酮， 不饱和酮及芳香醛等均可获较好收率。
CHO + (CH3CH2CH2CO)2O 1)n-C3H7COONa 2)H3O+,135~140℃,7h NO2
H C
C Et
COOH
NO2
(70~75%) 胆囊造影剂碘番酸中间体 （Iopanic Acid)
O O
CHO Ac2O,KOAc,140℃ 六氢吡啶，回流12h
O O
H C
CHCOOH (48%)