4-稳定化碳负离子的缩合反应

（5）醇作烷基化试剂 甲醇、乙醇作烷基化试剂的反应较困难。 用其他醇作烷基化试剂时，硫酸、三氟化硼 和一些有机酸是较为常用的催化剂。
OH C6H5CHCCl3
MeO MeO OH S NHCOCF3 MeSO3H CH2Cl2
C 6H5Br H2SO4
C 6H4Br-p C6H5CHCCl3
MeO MeO S NH COCF3
(1)SOCl2 PhCH2 S CH2CH2 CH (CH2)4COOH (2)PhCH2SH+KOH SCH2Ph O2 H H2C S C H CH (CH2)4COOH S 硫辛酸
C
常用的催化剂为 Lewis 酸，其活性次序为： A1C13＞BF3＞SbCl5＞SnCl4＞ZnCl2
（2）芳香族化合物的 Friedel-Crafts 酰化反应
Ar
+ RCOX
催化剂
ArCOR
芳烃：苯、蒽、菲、多核芳烃及杂环化合物 芳核上具有邻、对位取代基时反应容易进行。 催化剂：(a) Lewis 酸活性次序为：
A1C13＞BF3＞SbCl5＞SnCl4＞ZnCl2
(b) 质子酸，H2SO4、HF、H3PO4 (c) 钪镧镱等稀土元素的三氟甲磺酸盐
γ-芳基取代的酸可以进行分子内酰化：
CO AlCl3 HO C
CH2 克莱门森还原 HO C
+ O
CO CO
CH2 CH2
CH2 CH2
O
CH2 CH2 (1)SOCl2 (2)AlCl3 O α-四氢萘酮 79％
O 89％
课堂练习：设计以苯、丁二酸酐、碘甲烷为原料，合成1,4-二甲 基萘的合成路线。
3
3
3
课堂练习：设计以苯、丁二酸酐、碘甲烷为原料，合成1,4-二甲 基萘的合成路线。
A1C13＞FeCl3＞SbCl5＞SnCl4＞BF3＞TiCl4＞ZnCl2
常用的质子酸的活性次序为：
HF＞H2S04＞P2O5＞H3P04
常用的烷基化剂有：卤代烃、烯、醇、醚、酯
（3）最常用的烷基化试剂——卤代烷
卤代烷的活性次序为： 叔卤代烷 > 仲卤代烷 > 伯卤代烷 若烷基相同，不同卤原子的活性顺序： RF ＜ RCl ＜ RBr ＜ RI 1-溴-1-苯基丙酮在三氯化铝催化下与苯反应生成1,1二苯基丙酮：
第四章 基于碳正/负离子的缩合反应
Carbonium- & Carbanion-based Condensation Reaction
缩合反应
两个或多个有机分子通过反应生成新的较大的分子的 反应； 同一个分子内官能团发生反应生成新分子的反应。
特点：
可以为脱去小分子（如H2O、ROH等）的缩合； 也可以为加成缩合（不脱去小分子）； 反应可建立 C-C、C-Y 键等
RCOCl + AlCl3 RC RC O O + AlCl3 O R C O + AlCl3(OCOR) R C O + AlCl4
酰基正离子和烯烃加成的两种趋势： 可以失去一个质子形成不饱和酮或同一个氯结合形成 β-卤代酮：
H C C + RCO C Cl H COR CH + Cl C C C H C COR COR
O BF3 CH3C CH2
酸催化 在亚甲基上酰化。 碱催化则在甲基上酰化。
(CH3CO) 2OBF3 CH3CO2Et EtO CH3COCHRCOCH3 CH3COCH2COCH2R
碳正离子（Carbonium）的生成：
A、化合物分子失去一个带负电荷成正碳离子：
(CH3)3C Cl + AlCl3 (CH3)3C + AlCl4
B、不饱和化合物加上一个质子：
(1) (CH3)2C CH2 + H (2) CH3CHO + H (3) (CH3)2NH + CH2 OH (CH3)3C H3C CH OH CH2CH OH
本章主要研究对象：
本章目录：
一、酸催化的缩合反应 （P 26-41） 二、碱催化的缩合反应 （P 58-65）
第一部分 酸催化的缩合反应
知识点回顾——碳正离子（Carbonium） 1、烯烃的自身缩合反应 2、Friedel-Crafts 反应 3、胺甲基化反应（ Mannich 反应） 4、烯键的羟烷基化（Prins 反应） 5、氯甲基化反应（Blanc 反应）
烷基化反应的难易程度与核上的取代基密切相关： 含邻对位定位取代基的芳香族化合物烷基化比苯容易； 芳核上有吸电子取代基的钝化了烷基化反应； 各种取代基取代的反应容易程度按下述次序递减： OH > CH3O > (CH3)2N >CH3 > H > Cl > Br > I > CHO > CH3CO > COOR > NO2 > CN
该反应还可用于合成五元环和六元环。
C(CH3)2 CH=CHCOCH3 CH3 Ψ-紫罗酮 H3C CH3 CH=CH COCH3 CH3 H3C H H H C(CH3)2 CH=CHCOCH3 CH3 H3C CH3 CH=CH COCH3 CH3 β-紫罗酮 CH3 CH=CH COCH3 CH3 α -紫罗酮
2、醛酮的酸催化缩合 （1）醛酮自身缩合——用酸处理醛酮，通过烯 醇化，发生自身缩合；酸的作用是提高C=O 亲核加成的活性。
CH3 CH O H CH2 CH OH H CH3CH OH
（2）催化羰基化合物烯醇化
CH3 CH O H CH2 CH OH H -H CH2 CH OH
一分子烯醇和一分子活化的羟基化合物反应
3
(CH3)2N- CH2-OH2 -H2O (CH3)2N CH2
(CH3)2N CH2
碳正碳离子的结构：
碳正离子与自由基一样，是一个活泼的中间体； 碳正离子有一个正电荷，最外层有 6 个电子； 带正电荷的碳原子以sp2杂化轨道与 3 个原子（或原子团）结
合，形成 3 个σ键,与碳原子处于同一个平面； 碳原子剩余的P轨道与这个平面垂直。碳正离子是平面结构。
也可以在反应条件下进一步脱 HCl，生成α,β-不饱 和酮：
CH3COCl AlCl3
O Cl O O
AlCl4
-HCl
不对称烯烃酰化，酰基正离子加在含氢多的 碳上。在合成（±）硫辛酸时曾用到烯烃酰化：
Cl CO (CH2)4 CO2Et + CH2=CH2 ClCH2CH2CH(OH) (CH2)4 CO2Et H Na-NH3 H2C SH H CH (CH2)4COOH SH AlCl3 Cl CH2CH2CO (CH2)4 CO2Et NaBH4
正碳离子的主要反应：
① 消去一个氢原子形成烯烃。 ② 重排成较稳定的正碳离子。 ③ 与负离子及其它碱性分子结合。 ④ 和烯烃加成形成一个较大的碳正离子。 ⑤ 从烷烃夺走一个负氢离子。
烯烃的自身缩合反应
烯烃在Lewis酸（AlCl3、BF3等）催化下聚合成多 烯烃，若水溶液中生成低分子聚合物。 异丁烯用60%硫酸或磷酸处理得到2,4,4-三甲基戊 烯-1和2,4,4-三甲基戊烯-2混合物。必须注意控制酸的 浓度和反应条件！
OCH3 NO2 + (CH3)2CHOH HF
产率 84%
OCH3 NO2 CH H3C CH3
（8）须注意的问题
① 主要副反应是生成多烷基衍生物，通常采用大大过量的原料芳 烃及较低的反应温度。 例如，一氯甲烷与苯反应得到甲苯、二、三、四、五、六甲苯 的混合物。 ② 产物中常发生烷基的重排及异构化
50%~74%
（6）其他试剂作烷基化试剂 环氧烷也可用作烷基化试剂：
SnCl4 CH2Cl2 O
OH
对 Lewis 酸敏感的化合物可用高氯酸银做催化 剂，在碳酸钙存在下进行：
CH2Br + CH2Br AgClO4 CaCO3 CH2 CH2
（7）稠环、杂环化合物也能发生 Friedel-Crafts 反应
CH3CH2CH2Cl + AlCl3 CH3CH2CH2 + AlCl4
C6H6 + CH
CH3 CH3 C6H5CH(CH3)2 + H
课堂练习题：由苯和CH3Cl为原料合成下列化合物。
2
1、Friedel-Crafts 反应——酰基化
（1）烯烃的 Friedel-Crafts 酰化 在AlCl3存在下烯烃可被酰氯或醋酐酰化， 亲电部分是一个酰基正碳离子。
O
(1)RMgX (2)H2O
酰化反应和烷化反应的比较： 在酰化反应中，由于部分催化剂和产物结合不参与催化 作用，故催化剂用量比烷化多。
酰化反应产物活性比酰化的底物小，没有多的酰化副反 应。酰化反应没有酰基的异构化反应和歧化反应，因此酰化 产物的产率高。 由于酰化试剂和Lewis酸所形成的络合物，与空间位阻 有关系，对于苯核上有邻对位取代基的化合物，则邻位产率 低于对位异构体产率。
苯乙烯与稀硫酸一起加热，试推测出可能的反应机理。
苯乙烯与稀硫酸一起加热，试推测出可能的反应机理。
1、Friedel-Crafts 反应——烷基化
（1）烯烃的 Friedel-Crafts 烷化反应
在AlCl3存在下，氯化叔丁烷与乙烯在-10℃反应制 得新己烷氯化物，产率75%。
(CH3)3C (CH3)3C Cl + AlCl3 + CH2 CH2 (CH3)3C + AlCl4 (CH3)3C CH2 CH2 (CH3)3C CH2 CH2Cl + AlCl3
（3）酮和酰氯或酸酐的缩合
O CH3C CH3 O CH3 CH3 C C O O BF3 CH3 CH3 C C OBF3 O O + C O CH3 -BF3 CH3C CH2 COCH3 BF3 OBF3 CH3 C O CH3CO + CH3COOBF3 CH2 H OBF3 -H CH3 C CH2