碳氧双键的加成反应
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为Perkin（浦尔金）反应
反应一般式如下:
OO
ArCHO + RCH2COCCH2R RCH2COO
H COOH C C + RCH2COOH
Ar R
反应机理：
-B RCH2COCCH2R
OO
ArCHO
OO
RCH2COCCHR
RCH2COCCHCHAr
OR
13
Ar
H2CR O CH
C
CHR
O OC
反应机理如下：
8
半缩醛或半缩酮继续与一分子醇反应形成缩醛或缩酮
9
3、羟醛缩合反应 含有α氢的羰基化合物在酸或碱的催化作用下，
缩合形成β-羟基醛或β-羟基酮的反应称为羟醛缩合 反应
碱性条件下反应机理：
H2 OCCH
B
H
O C CH2 H
CH3CH O
O C CH2 H
OO CH3CHCH2CH3
H2O
O
H COOH CC
Ar R
Ar O
OO
RCH2COCHCHCO RCH2COCCH2R
OR
CHO +
(CH3CH2CO)2O
CH3CH2COONa 130~135 °C,30h,60％~70%
CH=C COOH CH3
+ CH3CH2COOH
可应用于生产合成肉桂酸、香豆素、呋喃丙烯酸等重要原料
14
C=O的加成反应
主讲人 ： 杨雪
1
反应机理 羰基的反应活性 醛酮类羰基化合物的加成反应 其它羰基化合物的相关反应
2
一、反应机理
1、可以在酸性条件下进行反应，机理如下：
3
2、也可以在碱性条件下进行反应，机理如下：
二、羰基的反应活性
1、底物的影响 a、电子效应
当羰基上连有吸电子基团时更容易进行亲核加成反应 ClCHO>HCHO>RCHO>CH3COR>RCOOR`>RCONR2`>RCOOb、空间效应 反应中，羰基碳原子由SP2杂化转化为SP3杂化，
周期的氧氮重叠效果较差，固酰基比较活泼，而酯和酰胺 就比较稳定
酸酐因为共振效应为两个羰基所共有，因而对于一个羰 基来说，酸酐的稳定性就比酯小
酰胺中NH2- 碱性很强，是一个较弱的离去基团 所以 最稳定
19
Claisen酯缩合反应
两分子酯在碱的作用下失去一分子醇生成β-羰基酯 的反应称为克莱森缩合反应
26
27
O
CH2CH2COOC2H5 (1) NaOC2H5, C6H6, 80℃
H
CH2CH2COOC2H5 (2) H+， 80％
COOC2H5
2、 α, β-不饱和羰基化合物的加成反应
亲电加成 以丙烯醛与氯化氢的反应为例机理如下：
OH H2C C CH
H
OH
H2C C CH H
OH
H2C C CH H
5、Knoevenagel反应
它是对Perkin反应的改进，将酸酐改为活泼亚甲基化合 物后，由于有足够的活泼氢，因此在弱碱的作用下就可以 进行亲和加成
(CH3)3CCH2CH + H2C(COOC2H5)2 O
N H
，苯
(CH3)2CHCH2CH C(COOC2H5)2 + H2O
因为使用了弱碱，可以避免其自身缩合，从而扩大了在合 成中的使用范围
OH
H2C
C H
CH
22
OH
H2C
C H
CH
+ Cl
OH
ClH2C
C H
CH
O H2 ClH2C C CH
一般只进行1,4-亲电加成反应，因为其产物具有不稳定的烯醇 结构，经重排得到稳定的酮式结构，而1,2-加成产物不稳定
一般情况下，α, β-不饱和羰基化合物在进行1,4-亲电加成时， 正性基团加到α-碳原子上，负性基团加到β-碳原子上 例如：
H H3C C
O H C CH
CH3CH CHCHO + HB
OH H B
10
酸性条件下反应机理
O
OH
H CH3CCH3
H2 -H CH3C C H
OH OH
CH3CCH3 CH3C CH2
OH H2
OH
H3C C C C(CH3)2
-H2O, -H H3C
O C
C H
H 转移 C(CH3)2
O H
H3C C C H
OH2 C(CH3)2
11
O10ຫໍສະໝຸດ Na2CO3H2O, ,96%
O
O
适用范围：含有α氢的羰基化合物，可以进行自身羟醛缩合， 或不同羰基化合物之间的交错缩合
羟醛缩合的产物极易失去一分子水，固此反应是合成α, β-不 饱和醛酮的一个很好的方法
12
4、Perkin反应 芳醛与酸酐，在碱性催化剂作用下发生缩合反应，称
CH2
CH
CH
CH
LiAlH4
CHO
or NaBH4
CH2
CH
CH
CH
CH2OH
O
COOEt NaBH4
H
CH3OH HO
COOEt
金属氢化物具有较强的选择性，对碳碳双键、碳碳三 键没有还原性，这在有机合成中有重要应用
25
缩醛（酮）化合物是一类有着优于母体羰基化合物的 花香、果香或特殊香味的香料[1]，并具有香气透发，留香 持久等特点，深受调香师们的喜爱。由于其对碱，氧化剂 和还原剂都十分稳定，故通常用于有机合成中保护羰基[2]。 此外，由于缩醛(酮)反应有利于分子中碳链的增长，缩醛 (酮)也常用于油漆和制药工业等的中间体和目标产物以及 特殊的反应溶剂[3-4]。环状缩醛还能在光或自由基的引发下 与一些含特殊官能团的烯烃发生自由基加成反应，以制备 常规方法难以得到的酯类化合物[5]。因此，研究和优化合 成缩醛（酮）的方法具有一定的积极意义。
15
6、Mannich反应
含有α氢的羰基化合物，与醛或氨之间发生的缩合反 应，称为Mannich反应
C CH3+ HCHO + HN(CH3)2 HCl
O
70%
H2 H2 C C C N(CH3)2HCl O
反应机理比较复杂，一般随反应物及操作条件不同，反应 机理也不尽相同
适用于含有活泼氢的化合物
O
OO
－OC2H5
2 CH3COC2H5
CH3CCH2COC2H5
反应机理如下：
CH3
O
NaOC2H5
COEt
C2H5OH
O CH2 COEt
O CH2 COEt
20
O
O
CH3 COEt + CH2 COEt
O
O
CH3 C CH2 COEt
O
CH3 C OEt
CH2 COEt
+ OC2H5
O
O
O
CH3 C CH2 COEt + OC2H5
把在与碳结合时，碳带负电荷，磷或硫带正电荷，碳和磷
或硫彼此相邻，并同时保持完整的八隅体结构，叫做叶立
德
Ph3P CH2
磷叶立德
O (CH3)2S CH2
硫叶立德
Witting反应条件比较温和且收率较高常用于合成制备烯烃
7
2、与醇的加成 在干燥氯化氢或浓硫酸的作用下，一分子醛和
一分子醇发生加成反应，生成的化合物分别称为半 缩醛或半缩酮
C2H5OH O
O
CH3 C CH COEt
上面的反应机理说明在进行缩合反应时当酯的α碳上只有一 个氢时，需要使用很强的碱，当有两个氢时使用比较弱的 碱如醇钠就可以，同时反应中应用碱性较强的溶剂
21
Dieckmann反应
假若分子中的两个酯基被四个或四个以上的碳原子隔开时， 也可以发生分子内的缩合反应，这种环化酯缩合反应称为 Dieckmann反应
4
增加了空间拥挤程度，因而羰基碳原子如果连有较大 的基团，则不利于反应进行
O HCHO > CH3CHO > CH3 C CH3
2、亲核试剂的影响
a、带负电荷的亲核试剂比其共轭酸的亲核性强 OH >H2O
b、极性大的分子比极性小得分子亲核性强 HCN>H2O
c、同周期元素的负离子亲核性与碱性大小一致 R3C- >R2N- >RO- >F-
O + H2C PPh3
Ph Ph
+ Ph3P O Ph Ph
以丙酮为例，反应机理如下：
6
O H3C C CH3+ (C6H5)3P CHCH3
O P(C6H5)3 H3C C CHCH3
CH3
O P(C6H5)3 H3C C CHCH3
CH3
0 °C
H3C C CHCH3 + O P(C6H5)3 CH3
16
7、Cannizzaro反应
不含α氢的醛，在浓碱的作用下，能发生自身的的氧 化和还原作用
2HCHO + NaOH
HCOONa + CH3OH
Cannizzaro反应是连续两次亲核加成，反应机理如下:
O
H
HCH+ CO H
OH
O H C + CH3O
OH
O H C + CH3OH
O
17
四、其它羰基化合物的相关反应
1、羧酸衍生物与亲核试剂的加成反应
反应机理如下：
R CO
L
H
Nu
Nu H
RCO
L
Nu RCO HL
Nu C O + HL
R
18
反应活性:
O
O RC
O
O
R
C
>
Cl R
O> C
R
C> OR`
R
C NH2
O
可以由共振效应和离去基团的碱性两种影响因素来解释 酰基中碳的2p轨道同氯的3p轨道重叠，相对于碳与同
Br
O + HBr
O
23
亲核加成 1,4-加成
Nu
C C C O Nu C C C O
R
R
H Nu C C C O
弱碱性亲核试剂进 攻羰基碳时主要是
1,2-加成
C C C O Nu
R
1,4-加成
Nu
Nu
C C C O H C C C OH
R强碱性亲核
R
R
试剂进攻羰
基碳时主要
是1,2-加成
24
2、金属氢化物与羰基化合物的加成
d、同一主族元素的负离子亲核性与可极化度一致
I >Br >Cl >F
5
三、醛酮类羰基化合物的加成反应
1、Witting反应
第三周期元素如磷或硫可以利用其3d轨道，与碳的p轨 道重叠成pd- π键。这个π键具有很强的极性，可以和酮或 醛的羰基进行亲核加成，形成烯烃，这个反应称为Witting 反应:
反应一般式如下:
OO
ArCHO + RCH2COCCH2R RCH2COO
H COOH C C + RCH2COOH
Ar R
反应机理：
-B RCH2COCCH2R
OO
ArCHO
OO
RCH2COCCHR
RCH2COCCHCHAr
OR
13
Ar
H2CR O CH
C
CHR
O OC
反应机理如下：
8
半缩醛或半缩酮继续与一分子醇反应形成缩醛或缩酮
9
3、羟醛缩合反应 含有α氢的羰基化合物在酸或碱的催化作用下，
缩合形成β-羟基醛或β-羟基酮的反应称为羟醛缩合 反应
碱性条件下反应机理：
H2 OCCH
B
H
O C CH2 H
CH3CH O
O C CH2 H
OO CH3CHCH2CH3
H2O
O
H COOH CC
Ar R
Ar O
OO
RCH2COCHCHCO RCH2COCCH2R
OR
CHO +
(CH3CH2CO)2O
CH3CH2COONa 130~135 °C,30h,60％~70%
CH=C COOH CH3
+ CH3CH2COOH
可应用于生产合成肉桂酸、香豆素、呋喃丙烯酸等重要原料
14
C=O的加成反应
主讲人 ： 杨雪
1
反应机理 羰基的反应活性 醛酮类羰基化合物的加成反应 其它羰基化合物的相关反应
2
一、反应机理
1、可以在酸性条件下进行反应，机理如下：
3
2、也可以在碱性条件下进行反应，机理如下：
二、羰基的反应活性
1、底物的影响 a、电子效应
当羰基上连有吸电子基团时更容易进行亲核加成反应 ClCHO>HCHO>RCHO>CH3COR>RCOOR`>RCONR2`>RCOOb、空间效应 反应中，羰基碳原子由SP2杂化转化为SP3杂化，
周期的氧氮重叠效果较差，固酰基比较活泼，而酯和酰胺 就比较稳定
酸酐因为共振效应为两个羰基所共有，因而对于一个羰 基来说，酸酐的稳定性就比酯小
酰胺中NH2- 碱性很强，是一个较弱的离去基团 所以 最稳定
19
Claisen酯缩合反应
两分子酯在碱的作用下失去一分子醇生成β-羰基酯 的反应称为克莱森缩合反应
26
27
O
CH2CH2COOC2H5 (1) NaOC2H5, C6H6, 80℃
H
CH2CH2COOC2H5 (2) H+， 80％
COOC2H5
2、 α, β-不饱和羰基化合物的加成反应
亲电加成 以丙烯醛与氯化氢的反应为例机理如下：
OH H2C C CH
H
OH
H2C C CH H
OH
H2C C CH H
5、Knoevenagel反应
它是对Perkin反应的改进，将酸酐改为活泼亚甲基化合 物后，由于有足够的活泼氢，因此在弱碱的作用下就可以 进行亲和加成
(CH3)3CCH2CH + H2C(COOC2H5)2 O
N H
，苯
(CH3)2CHCH2CH C(COOC2H5)2 + H2O
因为使用了弱碱，可以避免其自身缩合，从而扩大了在合 成中的使用范围
OH
H2C
C H
CH
22
OH
H2C
C H
CH
+ Cl
OH
ClH2C
C H
CH
O H2 ClH2C C CH
一般只进行1,4-亲电加成反应，因为其产物具有不稳定的烯醇 结构，经重排得到稳定的酮式结构，而1,2-加成产物不稳定
一般情况下，α, β-不饱和羰基化合物在进行1,4-亲电加成时， 正性基团加到α-碳原子上，负性基团加到β-碳原子上 例如：
H H3C C
O H C CH
CH3CH CHCHO + HB
OH H B
10
酸性条件下反应机理
O
OH
H CH3CCH3
H2 -H CH3C C H
OH OH
CH3CCH3 CH3C CH2
OH H2
OH
H3C C C C(CH3)2
-H2O, -H H3C
O C
C H
H 转移 C(CH3)2
O H
H3C C C H
OH2 C(CH3)2
11
O10ຫໍສະໝຸດ Na2CO3H2O, ,96%
O
O
适用范围：含有α氢的羰基化合物，可以进行自身羟醛缩合， 或不同羰基化合物之间的交错缩合
羟醛缩合的产物极易失去一分子水，固此反应是合成α, β-不 饱和醛酮的一个很好的方法
12
4、Perkin反应 芳醛与酸酐，在碱性催化剂作用下发生缩合反应，称
CH2
CH
CH
CH
LiAlH4
CHO
or NaBH4
CH2
CH
CH
CH
CH2OH
O
COOEt NaBH4
H
CH3OH HO
COOEt
金属氢化物具有较强的选择性，对碳碳双键、碳碳三 键没有还原性，这在有机合成中有重要应用
25
缩醛（酮）化合物是一类有着优于母体羰基化合物的 花香、果香或特殊香味的香料[1]，并具有香气透发，留香 持久等特点，深受调香师们的喜爱。由于其对碱，氧化剂 和还原剂都十分稳定，故通常用于有机合成中保护羰基[2]。 此外，由于缩醛(酮)反应有利于分子中碳链的增长，缩醛 (酮)也常用于油漆和制药工业等的中间体和目标产物以及 特殊的反应溶剂[3-4]。环状缩醛还能在光或自由基的引发下 与一些含特殊官能团的烯烃发生自由基加成反应，以制备 常规方法难以得到的酯类化合物[5]。因此，研究和优化合 成缩醛（酮）的方法具有一定的积极意义。
15
6、Mannich反应
含有α氢的羰基化合物，与醛或氨之间发生的缩合反 应，称为Mannich反应
C CH3+ HCHO + HN(CH3)2 HCl
O
70%
H2 H2 C C C N(CH3)2HCl O
反应机理比较复杂，一般随反应物及操作条件不同，反应 机理也不尽相同
适用于含有活泼氢的化合物
O
OO
－OC2H5
2 CH3COC2H5
CH3CCH2COC2H5
反应机理如下：
CH3
O
NaOC2H5
COEt
C2H5OH
O CH2 COEt
O CH2 COEt
20
O
O
CH3 COEt + CH2 COEt
O
O
CH3 C CH2 COEt
O
CH3 C OEt
CH2 COEt
+ OC2H5
O
O
O
CH3 C CH2 COEt + OC2H5
把在与碳结合时，碳带负电荷，磷或硫带正电荷，碳和磷
或硫彼此相邻，并同时保持完整的八隅体结构，叫做叶立
德
Ph3P CH2
磷叶立德
O (CH3)2S CH2
硫叶立德
Witting反应条件比较温和且收率较高常用于合成制备烯烃
7
2、与醇的加成 在干燥氯化氢或浓硫酸的作用下，一分子醛和
一分子醇发生加成反应，生成的化合物分别称为半 缩醛或半缩酮
C2H5OH O
O
CH3 C CH COEt
上面的反应机理说明在进行缩合反应时当酯的α碳上只有一 个氢时，需要使用很强的碱，当有两个氢时使用比较弱的 碱如醇钠就可以，同时反应中应用碱性较强的溶剂
21
Dieckmann反应
假若分子中的两个酯基被四个或四个以上的碳原子隔开时， 也可以发生分子内的缩合反应，这种环化酯缩合反应称为 Dieckmann反应
4
增加了空间拥挤程度，因而羰基碳原子如果连有较大 的基团，则不利于反应进行
O HCHO > CH3CHO > CH3 C CH3
2、亲核试剂的影响
a、带负电荷的亲核试剂比其共轭酸的亲核性强 OH >H2O
b、极性大的分子比极性小得分子亲核性强 HCN>H2O
c、同周期元素的负离子亲核性与碱性大小一致 R3C- >R2N- >RO- >F-
O + H2C PPh3
Ph Ph
+ Ph3P O Ph Ph
以丙酮为例，反应机理如下：
6
O H3C C CH3+ (C6H5)3P CHCH3
O P(C6H5)3 H3C C CHCH3
CH3
O P(C6H5)3 H3C C CHCH3
CH3
0 °C
H3C C CHCH3 + O P(C6H5)3 CH3
16
7、Cannizzaro反应
不含α氢的醛，在浓碱的作用下，能发生自身的的氧 化和还原作用
2HCHO + NaOH
HCOONa + CH3OH
Cannizzaro反应是连续两次亲核加成，反应机理如下:
O
H
HCH+ CO H
OH
O H C + CH3O
OH
O H C + CH3OH
O
17
四、其它羰基化合物的相关反应
1、羧酸衍生物与亲核试剂的加成反应
反应机理如下：
R CO
L
H
Nu
Nu H
RCO
L
Nu RCO HL
Nu C O + HL
R
18
反应活性:
O
O RC
O
O
R
C
>
Cl R
O> C
R
C> OR`
R
C NH2
O
可以由共振效应和离去基团的碱性两种影响因素来解释 酰基中碳的2p轨道同氯的3p轨道重叠，相对于碳与同
Br
O + HBr
O
23
亲核加成 1,4-加成
Nu
C C C O Nu C C C O
R
R
H Nu C C C O
弱碱性亲核试剂进 攻羰基碳时主要是
1,2-加成
C C C O Nu
R
1,4-加成
Nu
Nu
C C C O H C C C OH
R强碱性亲核
R
R
试剂进攻羰
基碳时主要
是1,2-加成
24
2、金属氢化物与羰基化合物的加成
d、同一主族元素的负离子亲核性与可极化度一致
I >Br >Cl >F
5
三、醛酮类羰基化合物的加成反应
1、Witting反应
第三周期元素如磷或硫可以利用其3d轨道，与碳的p轨 道重叠成pd- π键。这个π键具有很强的极性，可以和酮或 醛的羰基进行亲核加成，形成烯烃，这个反应称为Witting 反应: