亲核加成反应
化学反应中的亲核加成反应机理研究
化学反应中的亲核加成反应机理研究化学反应是研究原子之间发生的转化和变化的科学领域。
亲核加成反应是一类常见的化学反应，其机理研究对于解释反应细节和优化化学合成具有重要意义。
本文将重点讨论亲核加成反应的机理研究，探究其在化学领域中的应用和意义。
一、亲核加成反应概述亲核加成反应是指亲核试剂通过共用电子对的方式与亲电试剂发生反应，形成新的化学键。
亲核试剂通常是具有孤对电子的化合物，如氨、醇、胺、卤素等，而亲电试剂则是带有正电荷或部分正电荷的分子，如卤代烃、酰卤等。
在亲核加成反应中，亲核试剂攻击亲电试剂的部分正电荷中心，形成一个新的共价键。
二、亲核加成反应的机理亲核加成反应的机理可以分为以下几个步骤：亲核试剂的攻击、亲电试剂的离去、质子转移和生成产物。
1. 亲核试剂的攻击亲核试剂通过其孤对电子攻击亲电试剂。
亲电试剂中的部分正电荷可以吸引亲核试剂，使其接近并进行反应。
这一步骤是亲核加成反应的关键环节。
2. 亲电试剂的离去亲核试剂攻击亲电试剂后，形成一个新的化学键。
在这个过程中，亲电试剂原来的化学键发生了断裂，从而产生一个具有正电荷的离去基团。
离去基团离开后，反应的原子间距离会有所变化。
3. 质子转移在亲核加成反应中，质子转移是常见的步骤之一。
它可以帮助调整反应物的电荷和立体结构，使反应进行得更加顺利。
质子的转移通常涉及到酸碱中心的变化。
4. 生成产物经过亲核试剂的攻击、亲电试剂的离去和质子转移等步骤后，最终会形成一个新的化学键，并生成产物。
产物的结构和性质取决于反应物的选择和反应条件的控制。
三、亲核加成反应的应用和意义亲核加成反应在化学合成中具有广泛的应用和意义。
1. 合成有机化合物亲核加成反应可以用于合成各种有机化合物，例如醇、酮、醛、酸等。
通过选择不同的反应物和反应条件，可以实现不同的合成目标，并得到具有特定结构和性质的化合物。
2. 研究反应机理亲核加成反应的机理研究有助于揭示反应发生的细节和规律，深入理解化学反应的本质。
亲核加成
二 炔烃的亲核加成
定义：亲核试剂进攻炔烃的不饱和键而引起的加成 反应称为炔烃的亲核加成。
常用的亲核试剂有： ROH（RO-）、HCN（-CN）、RCOOH（RCOO-）
碱，150-180oC
1. CHCH + HOC2H5
聚合，催化剂
[ CH2-CH]n
CH2=CHOC2H5 粘合剂
OC2H5
炔烃亲核加成的区域选择性：优先生成稳定的碳负离子。
第七章 亲核加成
(nucleophilic Addition)
反应类型：
烯烃的亲核加成反应 炔烃的亲核加成 羰基的亲核加成 羧酸衍生物与亲核试剂的反应 金属氢化物与羰基加成反应 α，β-不饱和羰基化合物的加成反应 碳－氮的亲核加成反应
一.烯烃的亲核加成反应
当烯烃连有吸电子基团时易发生亲核加成反应
产物中基团拥挤程度增大。
R 越大，妨碍Nu进攻C原子。
角张力缓解：
OH C N
O H C NK = 1 0 0 0 0
sp2杂化，键角应为120°, 实际为60°, 角张力较大； 反应中，键角由60°转化为109°28 ′, 角张力得 到缓解。
O + H C N
C O N HK = 1 0 0 0
O
O H
ACB O H
ACB+HN u O H
N uH
N u
ACBA ACB+H A
O H
O H
羰基质子化，可以提高羰基的反应活性，
羰基质子化后，氧上带有正电荷，很不稳定， π电子发生转移，使碳原子带有正电荷。
决定反应速率的一步，是Nu -进攻中心碳原子的 一步。
酸除了活化羰基外，还能与羰基形成氢键：
亲核加成反应
+ HN
H H R3
H
H N R2 OH R3 H
- H2O
N R2 O R3
+
RHC R1
-H
RHC CH2 R3R2N R1 RHC CH2NR2R3 R1
如是碱催化，则由碱与活泼氢化合物作用生成碳负离子再和醛与胺形成的加成 产物作用。
O O
+ OH
R1 R1
+ H2O
可以采取其它几种方法制备烯胺。如把酮和仲胺混合后，加入四氯化钛作脱 水剂，很快就能生成烯胺，此方法对于普通的胺和有位阻的胺都适用。
O R1 NR1R2 R1
5
R2
NH + 2 RH2C R3
+ TiCl4
2 RHC
R3
+ 4
R2
NH2Cl
+ TiO2
或把仲胺转化成三甲基硅基衍生物，由于硅具有强烈的亲氧不亲氮的性质， 故能在较温和的条件下形成烯胺。
Z=R,Ar,OH,HZAr,HNCONH2.......
在酸性条件下，质子加到羰基的氧原子上，增加了羰基碳原子上的正电荷，有 利于亲核加成，所以这些反应能被酸所催化。
O
+ H
C
OH
但质子又可以结合反应物H2N-Z，使之失去活性。所以此类反应有一最合适的 PH值，从而使相当一部分羰基化合物质子化，又能使游离的含氮化合物保持一 定的浓度。在这一最合适的PH值下，反应速率最大。
O OH
O
R3
+
H H H
H N R2 R2 N
H
R1
R2R3NCH2CH2COR1
- OH
R3
亲核加成反应
1. 重要的亲核加成反应(1） 加氰化氰 醛、脂肪族甲基酮和含8个碳以下的脂环酮都可以加氰化氢，生成氰醇（α-羟基腈）。
CO CHCNα-羟基腈实验证明碱对这个反应的影响颇大。
例如，丙酮和氰化氢作用，不加任何催化剂,3至4小时内只有50%的丙酮起反应;当加入一滴氢氧化钠溶液，反应在两分钟内完成。
若加入酸，反应速度减慢；加入较多的酸，放置几个星期也不反应；因为氢氰酸是弱酸,酸或碱的存在将直接影响它的电离平衡。
+H+--C O H HHNCN+加入碱，平衡向右移动，CN -的浓度增加；加入酸，平衡向左移动，CN -的浓度降低。
这些事实说明在丙酮与氰化氢的反应中起决定作用的是CN -本身的性质和浓度。
醛、酮加氰化氢的反应是可逆的，亲核试剂是CN -，其历程可以表示如下：反应分两步进行，第一步是CN -进攻羰基碳，生成氧负离子中间体。
这是个慢步骤，也是决定速度的步骤。
第二步是氧负离子中间体和质子结合，形成氰醇，这是个快步骤。
醛、酮和氰化氢直接加成反应的产率较好，但是氰化氧有剧毒，且挥发性大(沸点26.5℃)。
使用起来不安全。
为了避免反应中直接使用氰化氢，一般采用醛或酮与氰化钾(钠)的水溶液混合，然后加入无机酸，使氰化氢一旦生成立即和醛或酮作用。
.但在加酸时应控制溶液的pH 值，使之始终偏于碱性(pH ≌8)，以利于反应的进行。
醛、酮加氰化氢在有机合成中很有实用价值。
它是增长碳链的一种方法;此外加成物含有双官能团，是一类较活泼的化合物，可进一步转化为多种其它化合物。
例如：CH 3CH 3CH 2CH 3CH 3CH3CH 333)2CCH 2NH 2CH 33CO H O H O+C H C O O HNCNCO CCHO C H +O，Δα-甲基丙烯酸甲酯（90%） α-甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃——聚α-甲基丙烯酸甲酯的单体。
C R R R`δ+O H ()+--慢快C H H NCN +R`)H (-C R O CN R`)H ((2)加亚硫酸氢钠 大多数醛、脂肪族甲基酮和8个碳以下的脂环酮与亚硫酸氢钠饱和溶液（40%）加成，生成白色的α-羟基磺酸钠晶体。
亲核加成
NO2
_ + CH3
H H H C C NO2 CH3 NO2
2
碳-碳双键的亲核加成反应
• 亲核试剂对碳-碳双键加成的反应历程： • 反应的第一步是亲核试剂带着一对电子进攻双键 上的一个碳原子，而电子则被集中到另一个双键 碳原子上形成碳负离子，这是慢的一步。第二步 是碳负离子与质子或带正电荷的物质结合形成产 物。
+ E+ C C Nu E C C Nu
3
C C
+ E Nu
• 一些常见得促进亲核加成反应的取代基有： CHO、 COR、COOR、 CN、NO2、 CONH2、SO2R等。 它们通过降低碳-碳双键碳原子上的p电子云密度 来促进亲核试剂的进攻，但更重要的是，这样的 取代基能使生成的碳负离子中间体的负电荷分散 而得到稳定。
C2H5O
-
H O C C C CH3
1)水解 2)加热
O
7
碳-碳三键的亲核加成反应
• 碳-碳三键通常比双键更容易被亲核试剂进攻，而较难被 亲电试剂进攻。这是因为碳-碳三键之间的距离较短，三 键中的电子被束缚的比双键中的紧，所以进攻的亲电试剂 夺取三键中的一个电子较困难。从杂化角度来考虑，三键 碳原子(sp杂化)比双键碳原子(sp2杂化)具有较多的s成分， 因此它与电子的结合力较强，表现出较强的亲电性。
O
NH2NH2
NNH2
NH2NHCONH2
NNCONH2
RSH
• 羰基化合物与醇的反应
• 醛(酮)能与一分子醇加成生成半缩醛(酮)。半缩醛(酮)不稳 定，容易分解成醛(酮)和醇或与另一分子醇进一步缩合， 生成缩醛(酮)。 • 由于缩醛(酮)生成后又可水解成原来的化合物，故可利用 缩醛(酮)生成还保护醛(酮)基。 • 环状缩醛(酮)：最常见的是利用羰基化合物和乙二醇反应， 生成二氧戊环化合物，该化合物比烷基缩醛(酮)更加稳定， 可耐大多数碱性及中性的反应条件。
亲核加成反应机理
亲核加成反应机理一、介绍亲核加成反应是有机化学中一种重要的反应类型。
它通过亲核试剂攻击电荷不饱和的碳原子，形成新的碳-亲核键，并伴随有官能团的转换。
本文将对亲核加成反应的机理进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、亲核加成反应概述亲核加成反应是一类重要的有机化学反应，其主要特点是用亲核试剂攻击双键或三键上的电子，形成新的化学键。
亲核试剂可以是阴离子、中性分子或阳离子。
在亲核加成反应中，亲核试剂通常经历亲核进攻、负离子重排和质子化等阶段。
1. 亲核进攻亲核试剂在亲核加成反应中起到亲核进攻的作用。
通常情况下，亲核试剂具有可用的自由电子对，能与电子不足的碳原子形成新的化学键。
亲核进攻的速率和选择性受到亲核试剂的性质、反应条件和底物的结构等因素的影响。
2. 负离子重排在某些亲核加成反应中，亲核试剂的亲核进攻会导致反应过渡态产生负电荷，形成负离子。
负离子重排是亲核加成反应中的一个重要步骤，可以通过改变碳原子的排列顺序来稳定负离子。
3. 质子化质子化是亲核加成反应中的最后一个阶段，通过给亲核试剂或负离子成员质子化，使反应产物获得更稳定的结构。
质子化通常发生在负离子重排之后。
三、亲核加成反应的分类亲核加成反应可根据亲核试剂和底物的不同进行分类。
下面将对几种常见的亲核加成反应进行介绍。
1. 碱性条件下的亲核加成反应在碱性条件下，亲核试剂通常是醇、酚、胺等带有孤对电子的化合物。
这类亲核试剂能够与电荷不饱和的碳原子形成新的化学键。
碱性条件下的亲核加成反应常用于合成醇、酚、胺等化合物。
2. 酸性条件下的亲核加成反应在酸性条件下，亲核试剂通常是具有孤对电子的阴离子，如卤素离子、亚硫酸根离子等。
酸性条件下的亲核加成反应可以用于合成卤代烷、磺酸酯等化合物。
3. 中性条件下的亲核加成反应在中性条件下，亲核试剂通常是中性分子，如水、醛、酮等。
中性条件下的亲核加成反应常用于合成醇、酮等化合物。
四、亲核加成反应的机理解析1. 碱性条件下的亲核加成反应机理以醇作为亲核试剂为例，碱性条件下的亲核加成反应机理如下：1.酸性条件下，氧上的醇质子化生成质子化醇。
亲核加成反应
O + HCN
OH CN
K=1000
这里，角张力得到缓解，但程度不大。
水
亲核加成反应活性
a）决定于羰基碳上的正电性 δ + ，则 反应
b）决定于空间效应 空间位阻 ，反应
如： H C=O
H
>
R C=O
H
>
R δ+ δ C=O
R
R C=O
H
>
Cl
C=O H
> Cl C C=O
CH3 -C=O
Cl H
思考题：烯烃有无亲核加成？乙烯能否与CH3OK反应？
PhC CH
PhSH KOH PhCH CHSPH
PhC
CH
CH3O CH3OH
Ph C
H
C OCH3 H
库切洛夫反应
如果使用弱的亲核试剂则需要加入催化剂，常用的 催化剂是Hg2+离子，因为它能与叁键配位，从叁键吸 引电子，有利于弱亲核试剂的进攻。例如炔烃的水合 反应：
R'
M
S
ZO
R
L
交叉式(主要产物)
L
R'
R
M ②
SOZ
RL
R'
M
S
R
OZ
L
(次)
与格氏试剂加成的手性诱导效应：
CHO
H
Ph + CH3MgI Et2O
② 试剂的可极化度越大，则利于亲核加成 反应的进行。
CH3CHO + H2O CH3CHO + HCN
CH3CH(OH)2 CH3CHOH
CN
K≈ 1 K≈ 104
HCN的可极化度大，HCN是比水更强的亲核试 剂
《亲核加成反应》课件
许多药物都是通过亲核加成反 应合成的，例如格列卫等，这 些药物对癌症等疾病的治疗具 有重要作用。
亲核加成反应还可以合成各种 农药，如杀虫剂、杀菌剂等， 这些农药对农业生产和植物保 护具有重要作用。
亲核加成反应与其他反应的串联
与氧化反应的串联
在亲核加成反应之后，往往需要进一步进行氧化反应以得到所需的产物。例 如，在合成己二酸二乙酯时，需要先进行亲核加成反应生成半酯，然后再进 行氧化反应得到己二酸二乙酯。
亲核加成反应的立体化学
区域选择性
在亲核加成反应中，进攻试剂首先与底物形成过渡态，然后 发生电子转移形成产物。由于过渡态的形状和能量与进攻试 剂和底物的立体结构有关，因此不同立体结构的进攻试剂和 底物在反应中具有不同的区域选择性。
对称性和立体化学
在双分子亲核加成反应中，进攻试剂和底物可以以两种不同 的方式相互结合，形成两种不同的过渡态。这两种过渡态具 有不同的能量和稳定性。因此，反应的立体化学性质取决于 进攻试剂和底物的对称性和立体结构。
如威尔金森催化剂、查尔酮催化 剂等，可以活化亲电试剂和亲核 试剂，促进亲核加成反应。
亲核加成反应的影响因素
电子效应
亲核试剂的电子云密度越高，越有利于亲核 加成反应。
空间效应
亲核试剂和亲电试剂的空间位阻会影响反应速率。
溶剂效应
溶剂的极性和介电常数会影响亲核加成反应 速率。
亲核加成反应的动力学模型
双分子亲核加成反应
亲核试剂和亲电试剂相互接近，形成过渡态，然后发生电子 转移，最后形成产物。
单分子亲核加成反应
亲核试剂首先与自身形成过渡态，然后发生电子转移，最后 形成产物。
04
亲核加成反应的应用与拓展
亲核加成反应在有机合成中的应用
有机化学基础知识点亲核加成反应的机理
有机化学基础知识点亲核加成反应的机理亲核加成反应是有机化学中一种重要的反应类型，常见于碳原子与亲核试剂之间的化学反应。
在亲核加成反应中，亲核试剂攻击电子不饱和化合物中的亲电中心，形成化学键。
本文将探讨亲核加成反应的机理，并介绍几种典型的亲核加成反应。
一、机理介绍亲核加成反应的机理通常分为两步：亲核试剂的攻击和中间物的转变。
1. 亲核试剂的攻击亲核试剂（Nu^-）攻击亲电中心（通常是碳原子）是亲核加成反应的第一步。
亲核试剂的正电荷亲密接触到亲电中心，形成一个新的化学键。
亲核试剂的反应活性基团（如氢、氧、卤素等）与亲电中心形成共价键。
2. 中间物的转变中间物的转变是亲核加成反应的第二步。
在中间物转变过程中，通常发生一系列的质子转移、断裂和重组步骤。
这些步骤可能涉及过渡态的形成和裂解，从而改变化合物的结构。
二、典型亲核加成反应案例以下是几种常见的亲核加成反应，以展示亲核加成反应的机理。
1. 酯的水解反应酯的水解反应是一种典型的亲核加成反应。
在碱性条件下，水分子作为亲核试剂攻击酯的羰基碳，在酸催化下进行酯的水解反应。
反应过程中，产生的中间物经过质子转移和断裂反应后，生成酸和醇。
2. 溴代烃的亲核取代反应在碱性条件下，亲核试剂（如氢氧化钠）攻击溴代烃中的溴原子，形成亲核取代产物。
此过程中，亲核试剂中的氧原子攻击溴原子，形成碳氧双键，然后其他基团进行重排，最终生成相应的取代产物。
3. 醛/酮的亲核加成反应醛和酮是常见的亲电中心，可以与亲核试剂发生亲核加成反应。
例如，醛和酮可以与氢氰酸反应形成氰醇化合物。
在这个过程中，氰离子作为亲核试剂攻击醛或酮的羰基碳，形成碳氮键，同时产生一个羟基。
4. 酸催化的醇与双键的加成反应在酸催化下，醇可以与烯烃中的双键发生亲核加成反应。
在反应过程中，醇中的氧原子攻击烯烃的亲电中心，形成一个新的碳氧键。
此外，酸催化也可促进醇与烯烃的异构化反应，产生具有不同结构的化合物。
总结：亲核加成反应是有机化学中常见的反应类型，可以用于合成新的有机分子。
有机化学中的亲核加成与消除反应
有机化学中的亲核加成与消除反应亲核加成和消除反应是有机化学中两种重要的反应类型，广泛应用于有机合成、药物化学、材料科学等领域。
本文将对亲核加成和消除反应的概念、机理和应用进行介绍。
一、亲核加成反应亲核加成反应是指亲核剂（也称为亲核物质）与电子不足的亲电试剂发生反应，亲核剂的亲电性中心攻击亲电试剂上的正电子中心，形成新的化学键。
常见的亲核加成反应有醇与卤代烃的反应、醛或酮与亲核试剂的反应等。
1. 醇与卤代烃的反应醇与卤代烃的反应是亲核加成反应中的一种常见类型。
在此反应中，醇中的氧原子攻击卤代烃中的卤原子，生成醚化合物。
例如，乙醇与溴甲烷反应可得到乙基溴化物。
2. 醛或酮与亲核试剂的反应醛或酮与亲核试剂的反应也是亲核加成反应的一种重要类型。
在这类反应中，亲核试剂的亲电性中心攻击醛或酮分子中的羰基碳原子，形成新的化学键。
例如，丁酮与甲胺反应可得到丁酮胺。
二、消除反应消除反应是指一个分子中两个基团之间的共价键发生断裂，形成另外两个分子。
消除反应可以分为酸性消除和碱性消除两种类型。
1. 酸性消除酸性消除是指在酸性条件下，分子中的负电荷离子与负电荷中心形成的碳阳离子相互消除。
酸性消除是有机化学中最常用的消除反应之一。
例如，酮中的α-碳上的氢可以被酸催化的消除剂（如氢气和铂催化剂）去除，生成烯烃。
2. 碱性消除碱性消除是指在碱性条件下，负电中心与负电荷离子形成的碳阴离子相互消除，产生另外两个分子。
例如，醇中的β-羟基在碱性条件下可以消除，生成烯烃。
三、应用亲核加成和消除反应在有机合成中有着广泛的应用。
它们可以用于构建碳-碳和碳-氧化学键，实现分子结构的定向调整和功能的引入。
通过选择不同的反应条件和催化剂，可以实现对化合物结构和立体化学的精确控制。
此外，亲核加成和消除反应还常用于药物化学和材料科学领域。
在药物合成中，这些反应可以用于构建具有特定生物活性的分子骨架。
而在材料科学中，亲核加成和消除反应则被应用于构建高分子聚合物和功能性材料的合成。
有机化学中的亲核加成反应反应机制和应用
有机化学中的亲核加成反应反应机制和应用亲核加成反应是有机化学中一种重要的反应类型，它在有机分子的构建和合成中具有广泛的应用。
亲核加成反应通常由一个亲核试剂和一个电荷亲和性较强的底物（通常是电子不足的烯烃或亚稳的阳离子）进行反应，最终形成一个新的化学键。
本文将介绍亲核加成反应的反应机制和一些常见的应用。
一、加成反应的机理亲核加成反应的机理可以分为两步：亲核试剂与底物的相互作用，以及生成产物。
1. 亲核试剂与底物的相互作用亲核试剂与底物发生相互作用的过程中，亲核试剂中的亲核性基团（通常是负离子或带有孤对电子的中性分子）攻击底物中的电子云不足的中心，形成较稳定的中间体。
2. 生成产物通过重新组合键，产生加成产物。
这个步骤的具体机理取决于试剂和底物的性质，可能包括质子转移、环闭合、重排等。
二、亲核加成反应的应用亲核加成反应在有机化学中有着广泛的应用，下面将介绍几个常见的应用领域。
1. 合成有机化合物亲核加成反应是有机合成中最常用的反应类型之一。
通过选择不同的亲核试剂和底物，可以合成各种结构和功能的有机化合物，如醇、醛、酮等。
例如，醇和酸酐之间的酯化反应就是一种亲核加成反应。
2. 制备药物亲核加成反应在合成药物中有着重要的应用。
许多药物的合成步骤中都包含亲核加成反应，用于构建药物分子的关键骨架和功能基团。
例如，合成乙酰水杨酸的反应中，苯酚与乙酰氯的亲核加成反应是一个关键步骤。
3. 制备橡胶和合成纤维亲核加成反应也被广泛用于生产橡胶和合成纤维。
例如，合成氨纶的过程中使用的底物与亲核试剂之间发生亲核加成反应，形成聚合物链的骨架，从而得到弹性优良的合成纤维。
4. 天然产物的合成亲核加成反应在天然产物合成领域也发挥着重要的作用。
通过亲核试剂与底物的反应，可以合成具有天然产物活性的复杂有机结构。
例如，弗里德尔-克拉夫茨反应是天然二萜类化合物合成中常用的亲核加成反应。
总结：亲核加成反应是有机化学中常见的反应类型，它通过亲核试剂与底物的相互作用，生成具有新化学键的产物。
第七章 亲核加成反应
高等有机化学第七章亲核加成反应食品学院应用化学系郑福平杨绍祥第七章亲核加成反应一、碳-碳双键的亲核加成反应二、碳-碳三键的亲核加成反应三、羰基亲核加成反应四、羧酸衍生物与亲核试剂的反应五、金属氢化物与羰基的亲核加成反应六、α,β-不饱和羰基化合物的亲核加成反应七、碳-氮重键的亲核加成反应八、分子内的自催化亲核加成反应2一、碳吸电子取代基（一）氰乙基化反应（二）Micheal二、碳C CC正电荷处于p轨道属于杂化碳电负性大，难以容纳正电荷。
叁键比双键易于亲核加成的原因1. 碳原子杂化状态不同。
叁键碳sp杂化，双键碳sp2杂化。
叁键碳s轨道成分多，电子云更靠近原子核，不易给出电子，易接受电子。
2. 亲核加成活性中间体稳定性不同。
决定性作用。
12三、羰基亲核加成反应15（一）羰基的亲核加成反应历程酸除了使羰基质子化外，还能与羰基形成氢键：2注意：不论是酸还是碱催化的反应，控制反应速度的一步都是亲核试剂进攻碳原子这一步，故它们都是亲核加成。
19（二）影响羰基亲核加成反应的因素当(2)2.(3)（三）羰基加成反应中立体化学（四）羰基化合物的亲核加成反应实例1、杂原子亲核试剂的加成除NaHSO外，一般K<1。
3许多羰基化合物与含杂原子亲核试剂发生不同程度的加成。
半缩醛（酮）天然产物中有重要作用。
链状K<1，环状K>1（葡萄糖，开链式占0.003%，主要以α和β-吡喃环式存在。
）31①39醛：第一步负碳离子的生成为速控步骤，第二步为快反应，第一步不可逆。
酮：速控步骤为第二步。
C -进攻酮比进攻醛羰基碳难得多。
碱催化利于有醛的缩合，而不利于酮的缩合。
②四、羧酸衍生物与亲核试剂的反应（二）结构与活性的关系作为酰基化试剂，其活性为：RCOCl>RCOSR'>(RCO)2O>RCOOR>RCONH2 X: 具有-I效应，C－Cl键的极性大。
酯中烷氧基具有+C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。
《亲核加成反应》课件
总结词
未来，亲核加成反应的发展将更加注重绿色、高效、可 持续性。
详细描述
随着环保意识的不断提高和化学工业的发展，对亲核加 成反应的效率和环保性的要求也将越来越高。未来，需 要继续研究和开发新型催化剂和绿色合成方法，以推动 亲核加成反应的发展。同时，还需要解决反应过程中可 能出现的各种问题，如副反应、废物处理等，以满足可 持续发展的要求。
羧酸类底物在亲核加成反应中，与亲核试剂反应后生成酯类化合物 ，该类化合物具有较高的稳定性和较低的反应活性。
立体化学在亲核加成反应中的应用
立体化学
在亲核加成反应中，立体化学是一个重要的概念。它涉及到反应过程中空间构型 的变化以及反应速率与空间构型的关系。
手性
手性是立体化学中的一个重要概念。它是指一个物体不能与其镜像相重合的特性 。在亲核加成反应中，手性底物与手性亲核试剂的反应可以产生手性产物。
04
亲核加成反应的实验技术 与操作技巧
实验装置与操作流程
实验装置
包括反应器、温度计、搅拌器、冷凝器等 主要部件，以及必要的辅助设备和安全设 施。
VS
操作流程
包括反应物准备、反应器清洗、加料、反 应温度控制、产物分离和纯化等步骤。
反应条件的优化与控制
反应温度
温度对反应速率和产物质量有重要影响，需根据 反应物的性质和实验要求选择合适的反应温度。
亲核加成反应的催化剂与 促进剂
金属催化剂
01
02
03
铝催化剂
如AlCl3、AlBr3等，可通 过Friedel-Crafts反应引 发亲核加成反应。
锌催化剂
如ZnCl2、ZnBr2等，常 用于加成到烯烃或炔烃上 。
铁催化剂
如FeCl3、FeBr3等，可 促进碳碳双键的亲核加成 反应。
第七章 亲核加成反应
高等有机化学第七章亲核加成反应食品学院应用化学系郑福平杨绍祥第七章亲核加成反应一、碳-碳双键的亲核加成反应二、碳-碳三键的亲核加成反应三、羰基亲核加成反应四、羧酸衍生物与亲核试剂的反应五、金属氢化物与羰基的亲核加成反应六、α,β-不饱和羰基化合物的亲核加成反应七、碳-氮重键的亲核加成反应八、分子内的自催化亲核加成反应2一、碳吸电子取代基（一）氰乙基化反应（二）Micheal二、碳C CC正电荷处于p轨道属于杂化碳电负性大，难以容纳正电荷。
叁键比双键易于亲核加成的原因1. 碳原子杂化状态不同。
叁键碳sp杂化，双键碳sp2杂化。
叁键碳s轨道成分多，电子云更靠近原子核，不易给出电子，易接受电子。
2. 亲核加成活性中间体稳定性不同。
决定性作用。
12三、羰基亲核加成反应15（一）羰基的亲核加成反应历程酸除了使羰基质子化外，还能与羰基形成氢键：2注意：不论是酸还是碱催化的反应，控制反应速度的一步都是亲核试剂进攻碳原子这一步，故它们都是亲核加成。
19（二）影响羰基亲核加成反应的因素当(2)2.(3)（三）羰基加成反应中立体化学（四）羰基化合物的亲核加成反应实例1、杂原子亲核试剂的加成除NaHSO外，一般K<1。
3许多羰基化合物与含杂原子亲核试剂发生不同程度的加成。
半缩醛（酮）天然产物中有重要作用。
链状K<1，环状K>1（葡萄糖，开链式占0.003%，主要以α和β-吡喃环式存在。
）31(2)①39醛：第一步负碳离子的生成为速控步骤，第二步为快反应，第一步不可逆。
酮：速控步骤为第二步。
C -进攻酮比进攻醛羰基碳难得多。
碱催化利于有醛的缩合，而不利于酮的缩合。
②四、羧酸衍生物与亲核试剂的反应（二）结构与活性的关系作为酰基化试剂，其活性为：RCOCl>RCOSR'>(RCO)2O>RCOOR>RCONH2 X: 具有-I效应，C－Cl键的极性大。
酯中烷氧基具有+C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。
亲核反应的五种反应名称
亲核反应的五种反应名称亲核反应是有机化学中常见的一种反应类型，它涉及到亲电子的攻击和亲核试剂的参与。
根据亲核试剂的性质和反应机理的不同，亲核反应可以分为以下五种反应。
1. 亲核取代反应（Nucleophilic Substitution Reaction）亲核取代反应是最常见的亲核反应类型之一。
在亲核取代反应中，亲核试剂攻击一个含有亲电子的基团，将其替换掉。
常见的亲核取代反应包括SN1和SN2反应机理。
2. 亲核加成反应（Nucleophilic Addition Reaction）亲核加成反应中，亲核试剂与含有多键（通常是双键或三键）的官能团发生反应，形成一个新的化合物。
亲核试剂通常通过给予亲电子中心以亲电子形式进行反应。
3. 亲核消除反应（Nucleophilic Elimination Reaction）亲核消除反应涉及到亲核试剂与含有一对相邻碳原子之间的键的官能团发生反应。
在这种反应中，亲核试剂不仅与官能团发生反应，还通过攻击相邻的碳原子断裂化学键，从而使得官能团消失。
4. 亲核加合反应（Nucleophilic Addition-Elimination Reaction）亲核加合反应结合了亲核加成和亲核消除两种反应类型。
在亲核加合反应中，亲核试剂首先与含有多键的官能团发生加成反应，然后通过消除反应使得官能团发生重新排列。
5. 亲核环化反应（Nucleophilic Cyclization Reaction）亲核环化反应是一种特殊的亲核反应，发生在含有适当官能团的分子中。
在这种反应中，亲核试剂与官能团内的一个亲电子中心发生反应，形成一个新的环状结构。
这五种亲核反应在有机合成中起着非常重要的作用，能够构建复杂的有机分子结构，并提供了合成有机化合物的有效途径。
在实际应用中，化学家们常常根据反应条件和所需产物的特性选择适当的亲核反应类型进行研究和应用。
亲核加成反应
+
烯胺的β碳原子具有较强的亲核性，与卤代烃、卤代酮、卤代酸酯或酰氯等 发生反应时，烯胺的β碳原子发生烷基化、酰基化。烷基化或酰基化的产物 水解后即脱去仲胺，恢复原来的羰基。由于烯胺是由醛（酮）与仲胺生成， 这样实际上是通过生成烯胺从而活化醛（酮）上的α碳原子，达到了在醛 （酮）的α位上进行烷基化与酰基化的目的。 用烯胺进行烃基化时，一般需要采用活泼的烃基化试剂，如卤化苄、α-卤代 酮及α-卤代酸酯等。
冰片（内型） 0.4% 14%
而对于碳桥一边位阻较小的降樟脑，情况则不同。体积大的还原剂主要从位阻 较小的外侧进攻，得到外型降冰片，若采用体积小的还原剂，则得到内型降冰 片。
O OH H H
+
OH
降樟脑
外型降冰片
内型降冰片
结论：对于取代环己酮的还原，当空间位阻突出时，反应按反应物的优势构象， 试剂主要从空间位阻较小的一侧对羰基进行加氢，得到的产物主要是两个可能 的差向异构醇中较不稳定的一个。当试剂的体积小，空间位阻不突出时，试剂 则倾向于从空间位阻较大的一侧发生反应，得到的产物主要是较稳定的差向异 构醇。 （3）羟醛缩合反应的立体化学 一般的混合羟醛缩合，常产生两种立体选择性。 赤型产物是指α-取代烷基与β-羟基在同一边的异构体。 苏型的则是α-取代烷基与β-羟基分别在两边。 为使混合羟醛缩合达到良好的立体选择性甚至立体专一性的目的，通常将醛 （酮）预先制成含锂、硼、锡、锗、钛等的烯醇盐，然后与另一分子的醛（酮） 反应。
N N
+
N N N N
-N2,
NH
亲核加成反应分析
O + HNu
R2
R1
OH
R2
Nu
（1）α碳为手性碳的醛（酮）羰基加成的立体化学
Cram规则与Cornforth规则：反应中亲核试剂总是优先从空间位阻较小的方向 进攻羰基，对应于这种加成的反应物优势构象所导致的产物为主要产物。
Cram规则一：如果醛（酮）的羰基与手性碳原子直接相连，手性碳原子上所
羰基所连接的基团空间位阻或空间张力愈大，则羰基的反应活性愈基碳原子为SP2杂化，键 角为120°，而加成产物中原羰基碳原子变成了SP3杂化，键角为109°28′， 基团体积大，加成后必然张力增加也大，使亲核加成难以进行。
（3）溶剂的影响
羰基加成的立体化学
连接的另外三个基团分别以L、M、S表示，假定作用物起反应时的构象是羰基
处在M、S之间，Nu－优先从位阻小的S一边进攻羰基，这样生成的产物为主要
产物。
O
S
主要产物
M
次要产物
RL
Cram规则二：当醛（酮）的手性碳原子上连有一个羟基或氨基等可以和羰基 氧原子形成氢键的基团，Nu－将从含氢键的环空间阻碍较小的一边进攻羰基， 这样的加成产物为主要产物。
a键的醇。
内侧
H O
H
Me3C
外侧
Me3C
H H
H
O
三仲丁基硼氢化锂
Me3C
H H
OH
H
+ Me3C
H H
H OH
H
H
H
93%
7%
当用体积小的试剂如硼氢化钠、氢化铝锂还原4-叔丁基环己酮时，主要产物则 为羟基处于e键的反式醇。
这是由于生成的反式醇与顺式醇经过下面两种过渡态：
《亲核加成反应》课件
要点二
产率
亲核加成反应的产率取决于反应条件和底物的性质。 优化反应条件可以提高产率，同时选择合适的底物也 可以提高产率。
04
亲核加成反应的应用
有机合成中的亲核加成
醛、酮的亲核加成反应
在有机合成中，亲核加成反应可用于制备醇、醛和酮等化合物， 例如与氢氰酸、醇钠等亲核试剂的反应。
合成有机硅化合物
亲核加成反应可用于合成有机硅化合物，例如氯硅烷与醇或胺的反 应，生成相应的硅氧烷或硅氮烷。
06
亲核加成反应的最新研 究进展
新反应与新应用
烯烃的加成
研究新的催化剂和反应条件，提高烯烃加成的选择性和 效率，探索其在有机合成和工业生产中的应用。
羰基化合物的加成
探索羰基化合物的亲核加成反应，开发新的反应类型和 合成策略，为药物分子和材料分子的合成提供新的途径 。
理论计算与模拟研究
反应机理研究
合成其它化合物
亲核加成反应还可用于合成其它化合物，例如与羧酸的反应生成羧 酸酯，与氨或胺的反应生成酰胺或氨基甲酸酯等。
生物学中的亲核加成
01
生物体内的化学反应
在生物体内，许多化学反应需要亲核催化，例如DNA和RNA的合成、
激素的合成、氨基酸的合成等。
02
酶的作用
酶在许多生物学过程中起着关键作用，包括亲核加成反应。例如，激酶
利用理论计算和模拟方法，研究亲核加成反应的微观 机理和动力学过程，揭示反应过程中的关键步骤和影 响因素。
反应活性预测
通过理论计算，预测不同底物的反应活性，为实验设 计和优化提供指导。
研究前景与展望
绿色合成方法
发展环境友好的催化剂和反应条件，降低亲核加成反应的能 耗和废弃物产生，为绿色化学的发展做出贡献。
亲核加成反应活性顺序怎么判断
亲核加成反应活性顺序怎么判断
随着计算机技术的不断发展，亲核加成反应活性顺序的研究受到了越来越多的
关注。
亲核加成反应，就是一种有机物间的反应，它可以产生许多新物质。
亲核加成反应活性顺序反映了不同物质在反应中彼此间的相对活性。
为了判断不同物质间的亲核加成反应活性顺序，必须搞清楚亲核加成反应相关的基本原理。
首先，要知道亲核加成反应是一种两种物质间的反应，也就是说一种物质会加
成另一种物质的核心。
因此，要判断不同物质间的亲核加成反应活性顺序，必须要知道这些物质的核心特性。
如果这些物质的核心具有很高的孤子自旋，则表明它们要比具备更低孤子自旋的其他物质具有更高的活性。
其次，除了核心孤子自旋之外，其他影响亲核加成反应活性的因素还包括反应
物的大小大小。
一般经验中，对反应的正离子的大小大小有一定的要求，当反应物的大小大小满足这些要求时，则提高了反应物间的亲核加成反应活性。
另外，气态物质的极性也会影响亲核加成反应的活性。
一般来说，极性越高的物质在亲核加成反应中会比极性较低的物质具有更大的作用。
最后，除了核心孤子自旋、反应物大小大小和极性之外，亲核加成反应活性还
会受到物质性质的影响。
如果两个物质都具有很多共性，则它们之间发生反应的活性越高；但如果两个物质之间存在较大的性质差异，则影响反应活性的机会也较少。
总而言之，判断不同物质间的亲核加成反应活性活性的顺序，需要考虑的因素
包括核心孤子自旋、反应物大小大小、极性以及物质性质等，要综合这些因素进行分析，从而得出最终的活性顺序结果。
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HCN
OH-
H+
H+
+
-
CN
加入碱，平衡向右移动，CN-的浓度增加；加入酸，平衡向左移动，CN-的浓度降低。这些 事实说明在丙酮与氰化氢的反应中起决定作用的是 CN-本身的性质和浓度。
醛、酮加氰化氢的反应是可逆的，亲核试剂是 CN-，其历程可以表示如下：
-
O¦Ä
O-
OH
R
C¦Ä+ R`(H) +CN- Âý R
O-
O R C CH3(H)
SO3H
OH
+
OH
Na
R C CH3(H)
R C CH3(H)
SO
-
3
SO3Na
这种加成反应是可逆的，最初形成的中间体分子内含一个强酸性基团(—SO3H)和一个强碱
C O-
基团（
），分子内的酸碱反应生成 α-羟基磺酸钠。
大多数醛都可以发生这种反应，但对酮的结构要求比较严格。因为亚硫酸氢根的体积
1. 重要的亲核加成反应 (1） 加氰化氰 醛、脂肪族甲基酮和含 8 个碳以下的脂环酮都可以加氰化氢，生成氰 醇（α-羟基腈）。
OH
C O +HCN
C CN
α-羟基腈
实验证明碱对这个反应的影响颇大。例如，丙酮和氰化氢作用，不加任何催化剂,3 至 4 小 时内只有 50%的丙酮起反应;当加入一滴氢氧化钠溶液，反应在两分钟内完成。若加入酸， 反应速度减慢；加入较多的酸，放置几个星期也不反应；因为氢氰酸是弱酸,酸或碱的存在 将直接影响它的电离平衡。
溶液的 pH 值，使之始终偏于碱性(pH≌8)，以利于反应的进行。
醛、酮加氰化氢在有机合成中很有实用价值。它是增长碳链的一种方法;此外加成物含
有双官能团，是一类较活泼的化合物，可进一步转化为多种其它化合物。例如：
H3+O
OH CH3C COOH
O CH3 CCH3 + HCN
OH CH3C CN
CH3
C
H+ R`(H) R
C R`(H)
¿ì
CN
CN
反应分两步进行，第一步是 CN-进攻羰基碳，生成氧负离子中间体。这是个慢步骤，也是
决定速度的步骤。第二步是氧负离子中间体和质子结合，形成氰醇，这是个快步骤。
醛、酮和氰化氢直接加成反应的产率较好，但是氰化氧有剧毒，且挥发性大(沸点
26.5℃)。使用起来不安全。为了避免反应中直接使用氰化氢，一般采用醛或酮与氰化钾(钠)的 水溶液混合，然后加入无机酸，使氰化氢一旦生成立即和醛或酮作用。.但在加酸时应控制
比较大，羰基碳上所连烃基体积太大时，加成反应将受到空间阻碍，所以，除甲基酮和低
分子量的脂环酮外，其他的酮较难和亚硫酸氢钠发生加成反应。
α-羟基磺酸钠和等当量的氰化钠作用，磺酸基可以被氰基取代，生成 α-羟基腈，这 是制备 α-羟基腈的好方法。它的优点是避免使用剧毒的氰化氢，而且产率也较高。例如：
OH CH3CH
C N Y ë¿
NH2 ëÂ
ëê
££®®
+
C
OH
H2N - Y
OH
C
+ NH2Y
- H+
OH C NHY
+
C NHY
NH ±½ë ±½ëê
+
- H+
C NHY
C NY
NO2
NH
NO2
2£4¬-¶þÏõ »ù±½ëÂ
O NHCNH2 °± »ùëå
2£4¬-¶þÏõ »ù±½ëê
Ëõ°±ëå
反应分两步完成，首先氮原子上的孤电子对作为亲核试剂与羰基进行亲核加成，生成加成
NH2
Y
+
+
H
+ NH3 Y
铵离子因缺乏未共用电子对而丧失了亲核能力，因此，常常需要把反应介质调节到一个适 当的 pH 值，即在这个 pH 值时，既能保证羰基达到足够的质子化，又能保证游离碱(未质 子化的氨衍生物)的足够浓度。
许多醛、酮与氨的衍生物的加成缩合产物，如肟、腙、苯腙、缩氨脲等，都是很好的 结晶，收率高，易于提纯，具有固定的熔点，由熔点的测定可以与已知物的熔点核对比较， 推断它们是由何种醛或酮所生成，用来鉴定醛和酮。肟、腙、苯腙、缩氨脲与稀酸共热可 水解生成原来的醛和酮，因此这一反应也常用来从混合物中分离和精制醛或酮。通常分子 量高的醛和酮采用生成肟的方法；一般醛和酮采用生成苯腙的方法；低分子水溶性的醛和 酮采用生成 2,4 一二硝基苯腙的方法。这主要是根据它们的溶解度和熔点来抉择。
CN
中间产物。而后，加成产物失去一分子水，形成含有
结构的化合物。
在这些反应中所用的氨的衍生物又叫羰基化试剂，它们的亲核能力比 CN-弱，反应常
常需要酸催化。酸的作用是使羰基质子化，增加了羰基碳的亲电能力，使其有利于亲核试
剂的攻击。
+
C O+ H
+
C OH
但是，反应不能用强酸催化，因为在强酸性介质中氨的衍生物也要质子化，生成铵离子。
H (CH3)2C CH2NH2
CH3
OH
O
ŨH2SO4 CH2 CH3OH £¬¦¤
CC CH3
O CH3
α-甲基丙烯酸甲酯（90%）
α-甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃——聚 α-甲基丙烯酸甲酯的单体。 (2)加亚硫酸氢钠 大多数醛、脂肪族甲基酮和 8 个碳以下的脂环酮与亚硫酸氢钠饱和溶液
（40%）加成，生成白色的 α-羟基磺酸钠晶体。
CH3 R (H)
HCl
NaCl +SO2+H2O
C O+ NaHSO3 NaCO3 Na2SO3+CO2+H2O
所以，利用该反应还可以分离或提纯某些醛、酮。
醛、酮加亚硫酸氢钠与加氰化氢的反应历程类似，亲核试剂是亚硫酸氢根离子中带有孤电
子对的硫，其历程可以表示如下：
O
R C CH3(H)+¡ÃS OH
O
OH
CH3 C
R+
(H)
NaHSO3
CH3 C SO3Na R(H)
α-羟基磺酸钠
α-羟基磺酸钠易溶于水，不溶于醚或饱和亚硫酸氢钠溶液，所以常用该反应定性地鉴别某 些醛、酮，因为反应是可逆的，若向羟基磺酸钠溶液中加入酸或碱，共热后又可以得到原
来的醛、酮。 OH
CH3 C SO3Na R(H)
醛、酮与氨的反应一般比较困难，只有甲醛容易，但生成的亚胺类似物(H2C==NH)不 稳定，能很快聚合生成六亚甲基四胺，俗称乌洛托品，可被用作有机合成中的氨化试剂， 也可用作酚醛树脂的固化剂及消毒剂等。
OH SO3Na NaCN CH3CH
CN \
4 与氨的衍生物加成缩合 醛、酮也能和氨的衍生物，如羟氨、肼、苯肼、2,4-二硝 基苯肼以及氨基脲等反应，分别生成肟、腙、苯腙、2,4-二硝基苯腙以及缩氨脲等。其反 应可用通式表示如下：
+
H
CO
+
C OH
H+
+OH2
- H2O
C NHY
Y H2NY
OH ôÇÇâ