羰基的亲核加成

R
H +
C = O +R O H
H
H R+ O R
C H O H
R O R C +H +
H O H
半缩醛 (Hemiacetal)
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高等有机化学
R O R
C
+ R O H
H O H
H +
R O R
C
+
H O H H
R O R C +H
H O R
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高等有机化学
第八章 亲核加成反应 四，含碳亲核试剂的加成反应
(1)羟醛缩合
具有α－H的醛，在碱催化下生成碳负离子，-CH2CHO, 然后 CH2CHO作为一个亲核试剂对醛酮进行亲核加成，生成β-羟基醛， β-羟基醛在加热时易脱水变成α、β不饱合醛。
O
2 R C H 2CH
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高等有机化学
C H 3 C H 2
CO+R N H R '
C H 3
C H 3 R '
N C C H C H 3 R
（4）与其它亲核试剂加成
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高等有机化学
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高等有机化学
三,羰基加成的立体化学
R
C O +Nu A
Z
O
O
C R
Y
C R ''L
R 'S
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高等有机化学
(3)Cram规则三 当酮的a手性碳原子上连接着卤原子时，由于卤原 于与碳基的偶极相互作用，使酮的优势构象是卤原子与碳基在问一 平面上处于对位交叉位置，碳基进行反应时．试剂优先从空间阻碍 最小的一边即小基团一侧进攻碳基碳原子，也称为cornforth规 则。例如：
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羰基的亲核加成
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高等有机化学
第八章 亲核加成反应 一,醛酮的亲核加成 2 羰基的活性 ①电子因素*当羰基碳上连有给电子基团(如烷基、芳基等)时，由于 中心碳原子的电正性减小，从而降低了它的亲电能力，使反应活性 下降。相反，若羰基碳上连有吸电子基团(如F3C-等)时，则会使反 应速率加快。 ②空间因素，由于从反应物到过渡态及产物，羰基碳由sp2 杂化变为sp3杂化，反应中存在着明显的空间特性。在反应过程中， R基会被越来越近地挤在一起，非键张力使过渡态内能增加，不利 于反应的进行之故：R基的体积增大时，反应速率迅速下降。Nu体 积增大，同样也会降低反应速率。综合上述两方面的影响，可以得 出一般醛、酮亲核加成反应的话性次序：
( C H 3 ) 3 C
O H H
(3) 当进攻试剂体积小时,则试剂可从a 键的方向进攻,得到的羟基为 e键
( C H 3 ) 3 C
O
+ N a B H 4 H 2 O ( C H 3 ) 3 C
H O H
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高等有机化学
Cram规则一
O
R 1）CH3MgI
H
2）H3O+
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高等有机化学
Mannich反应常在弱酸性介质中进行,因反应中必须有一定浓 度的质子才有利于形成氨甲基阳碳离子. Mannich反应在酸性溶液中的历程可能是:
HCHO + HN(CH3)2
O
RCH2CR
RCH
H
OH CR
OH CH N(CH3)2
H+
_ H2O
HCH +N(CH3)2
C O O E t
（8）酮酯缩合 酮的a碳进攻酯的羰基的缩合：即酮在碱的作用下生成烯醇负 离子，进攻酯的羰基发生的缩合反应，产物为β-二酮
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高等有机化学
COOCH2CH3 CH3COCH3 +
COOCH2CH3
EtOEtOH
-CH2COCH3
O COCH2CH3 COOCH2CH3
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高等有机化学
O H
N H
+C H 2 ( C O O C 2 H 5 ) 2
C H O
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高等有机化学
OH
+
CHO
-CH(COOC2H5)2
OH COOEt
CH=C COOEt
OCOOEt
CH=C COOEt
O CO CHC COOEt
高等有机化学
A 酮与简单的醇不易得到缩酮，但与乙二醇或丙三醇作用可得 到环状的缩酮 。 B硫醇与醛酮也能起类似的缩合反应，并且比醇与醛酮缩合更 容易，这是因为硫的亲核能力比氧大。 C 缩醛和缩酮是一种醚类化合物，暴露在空气中易生成过氧化 物，D 缩醛和缩酮在碱性条件下稳定，但在酸性水溶液中易水 解成醛酮。 E 在有机合成中常用缩醛和缩酮的生成来保护羰基
C 6 H 5C HC C H O C H 3
上述构型中双键碳上所连的两个大的基团处在反位比较稳定（即 构型以反式为主）。 当分子中含有两个羰基时（二醛、二酮、或一种醛与一种酮）， 在碱催化作用下，也可发生分子内羟醛缩合生成五元环或六元环 的不饱和醛酮。
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高等有机化学
H Ph
R
CH3 CH3CH2 (CH3)2CH
OH
H
R
H
+
OH R
CH3
H
Ph
H Ph CH3
2~4
:
1
2.5
:
1
1.0~1.9
:
1
基团的大小顺序为L＞M＞S，无分子内氢键。
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高等有机化学
Cram规则二 羰基邻位的不对称碳原子上有一OH，一NH2等能与羰基氧 形成氢键的基团时，亲核试剂从含氢键环的空间阻碍小的 一边对羰基加成。
NO2
（4）安息香缩合 苯甲醛在氰离子作用下生成二苯羟乙酮的 反应
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高等有机化学
+ CNCHO
CN C OH- +
O CH
CN C OH
CN OCC O -H H
CN C OH-
CN OHCC O- H
O OHCC
H
（5）Claisen缩合 含a-H的酯在碱的作用下得到β酮酸酯
O *
R CHC H+ CH3CH2 I
O * R CH C H
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CH2CH3
高等有机化学
RO-
O
CH3COCH2COOEt
CH3C CHCOOEt + CH3CH2 I
CH3COCHCOOEt CH2CH3
当乙酰乙酸乙酯在烷氧基碱的作用下与1，3-二溴丙烷作用，产 物中有下列化合物出现
_ O H H 2O
O H O R C H 2C H C H C H
_H 2O
R
O R C H 2C H C C H
R
碱催化历程可以是烯醇负离子，也可以是碳负离子
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高等有机化学
O
O
O
O
* R CH2 C H
OH
*
RCH2CHO
*
R CH C H
R CH2 C CH C H
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高等有机化学 羟醛缩合也可在酸件环境下进行
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高等有机化学
2 重要的缩合反应
(1)Claisen-Schmidt reaction 其过程是将酮滴加到无α-H的醛中
_
C 6 H 5C H O+ C H 3 C H 2 C H OO H o 1 0 C
O
CH3CH2CH2C
+
N
CH3
H3O+
O
CH3CH2CH2C
O CH3
CH3CH2CH2Cl
CH3CH2CH2
+
N
H3O+
CH3
O
CH3CH2CH2
CH3
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高等有机化学
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高等有机化学 如维生素A合成中间体的制备
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（7）混合酯缩合
高等有机化学
C H 2 C H 2 C O O C 2 H 5 + C O O C H 2 C H 3 C O O C H 2 C H 3
E tO E tO H
O C H 2 C H CC O O E t
H OH
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高等有机化学
A 对于多数醛酮平衡偏向左边，故醛的水合物多不稳定，它们容 易脱水而生成醛酮。 B 甲醛在水中可以完全变成水合物，但不易分离。 C 含吸电子基的羰基化合物其水合物比较稳定.如:三氯乙醛,六氯 丙酮,茚三酮 D 酸和碱催化能加速水合物的形成
(2)与醇 形成半缩醛与缩醛
RS H
OH
H H
如
NO2
CH2 H
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高等有机化学
RCH2
RSH + HCHO + HN(CH3)2
H+ RSCH2N(CH3)2
RCH2NO2 + HCHO + HN(CH3)2
H+ RCHCH2N(CH3)2
NO2
NO2 + HCHO + HN(CH3)2
H+
RCHCH2N(CH3)2
R'
R
OH
C
R' Nu
(1)如果羰基两边空间条件不相同,则进攻试剂从位阻小的一端 进攻.
O NaBH4
OH H
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高等有机化学
(2) 4-叔丁基环己酮的优势构象为叔丁基在e键上.当进攻试剂体积大 时试剂从位阻小的一端进攻.
( C H 3 ) 3 C
O
+H B ( C H C H 2 C H 3 ) 3 L i H 2 O C H 3
HCH +N(CH3)2
+
HCH N(CH3)2
+
HCH +
N(CH3)2
OH RCH C R
O RCH CR
CH2N(CH3)2
活泼氢化合物可以是:
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高等有机化学
H CH NO2
H CH CN
H CH COOR
H CH COR
H CH COOH
RC C H RO H
Step 1
Step 2
HR
O * R CH C H
H2O Step 3
OH
O
*
R CH2 C CH C H
HR
H2O Step 4
O * R CH2 C C C H
HR
如果用两种不同的具有α-H的醛缩合时为混合物，其产物复杂， 合成上意义不大。但无α-H的醛可以与有α-H 的醛发生羟醛缩
合。如：甲醛和乙醛缩合，再通过歧化反应可以生成季戊四醇。
O CH3COCH2 C OCH2CH3
COOCH2CH3
CH3COCH2COCOOEt
E t O -
O
H C O O E t+ C H 3 C O C H 3E t O H - C H 2 C O C H 3 + H C O C H 2 C H 3
C H 3 C O C H 2 C H O
完成下列反应
O
O H
C H 3 CC H 2 C H 2 C H 2 C H O
(2)Knoevenagel缩合 不含a氢的醛酮与含活泼的a氢的化合物的合成
C O C H 3当前您正浏览第19页共80页。高等有机化学
(3)Mannich反应 醛、胺和含活泼氢化合物缩合，使全部α活泼 氢都进行胺甲基化得到β氨是酮。
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高等有机化学
第八章 亲核加成反应
Cl3CCHO > HCHO > RCHO > RCOR > RCOAr > p-N(R)2-ArCOR RCHO > ArCHO > ArCOCH3
二， 羰基加成反应及产物 (1)羰基与水形成水合物
H3C C=O+H2O
H
H3C O H C
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高等有机化学
（3）与含氮亲核试剂作用
C O +NH2X
C NX + H2O
X=NH2 R OH CONH2 NHAr NHCONH2
A 弱酸时对其有催化作用 B 它们的反应产物一般是固体,在酸性条件下能水解还原成原来 的醛酮 C 仲胺与醛酮作用不能生成亚胺,但与含a 氢的醛酮作用得到烯胺
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高等有机化学
（6）Darzen反应 (α β—环氧酯合成) 醛酮在碱作用下与 “a—卤代酸酯反应生成α β—环氧酯。
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高等有机化学
Darzen反应在合成上的应用是基于环氧酯能以当量的氢氧化钠 水解为钠盐，然后用酸中和时发生脱羧和开环过程，最后互变 异构为一个在羰基碳原于上增长一个碳的醛。因此，从苯乙酮 经Darzen反应可方便合成2—苯基丙醛。
试提出其反应机理
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高等有机化学
（2）烯胺的烷基化与酰基化应 仲胺与醛酮在酸催化下缩合得到烯胺 它与卤代物反应生成烷基 化(或酰基化)产物，不对称酮和胺反应时，主要生成双键上取代 最少的烯胺。如：
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高等有机化学
N CH3
CH3CH2COCl
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高等有机化学
（9）Perkin缩合 五，烯醇的烷基化反应 1， 烯醇负离子 (1)烯醇负离子 从碳基化合物中移去一个质子得到的碳负离子是 烯醇负离子．
O
O
*
O H
R C H 2 C H
* R C H C H
O * R C H C H
烯醇负离子碳与氧均具有亲核性，但亲电试剂进攻一般主要发生在 碳上。（氧负离子电荷较集中，易溶剂化，此外，碳原子的核外电 子云变形大）