亲核加成反应(1).ppt

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。
（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。
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小。一是由 于大的位阻会阻碍亲核试剂的进攻；二是醛（酮）羰基碳原子为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
Z
Z
O
R2 进 攻 方 向
O
R2
S
L
S
或
L
R1 Cl
R1
Cl
（2）非对称环酮羰基加成的立体化学
取代环己酮的还原反应
叔丁基环己酮分子中，根据构象分析可知，体积大的4-叔丁基只能以e键与环
相连，环也不能翻转，3,5位上的氢原子对亲核试剂的接近有一定的阻碍作用，
造成羰基的内侧比外侧拥挤，体积大的试剂更容易从外侧进攻，生成羟基处于
醛（酮）与羧酸衍生物都含有羰基，故都表现出亲电性质，易被亲核试剂进攻， 因此亲核加成反应是它们共同的主要反应，其反应通式可分别表示为：
O
+ :Nu
R
H(R1)
O
R
Nu
H(R1)
OH
H
R
Nu
H(R1)
O
R
L
+ :Nu
O
R
Nu
L
O
+ :L
R
Nu
醛（酮）与羧酸衍生物的亲核加成反应有两点区别。
1）由于羧酸衍生物中离去基L上的未共用电子对参与羰基的共轭，削弱了其羰 基的活性，故醛（酮）中羰基的活性（尤其是醛）比羧酸衍生物的大，所以一 般的讲，羧酸衍生物是较弱的亲电试剂，通常只能和亲核性强的亲核试剂（如 R－、RO－、HO－等）发生反应。
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：
Me3C
H H
H AlH3 O
醛（酮）中羰基的亲核加成反应
影响羰基活性的主要因素
（1）取代基诱导效应与共轭效应的影响
羰基上连有吸电子基团，增加活性；羰基上连有给电子基团，降低活性。 连有芳基的醛（酮）比连有烷基的醛（酮）活性小。因为芳基与羰基具有共轭 效应，稳定了醛（酮），而亲核加成则破坏了两者间的共轭体系。
（2）空间效应的影响
试剂主要进攻方向 H
O O
试剂主要进攻方向 H
R4 N O
R2
R1
R3 假定R2＜R3
R2Leabharlann Baidu
R1
R3
Cornforth规则：当酮的手性碳原子上连有卤原子时，羰基加成则遵守此规则。 由于卤原子和羰基氧原子的电负性很大，都带有部分负电荷，它们之间相互 排斥的结果形成了“类反型的”构象，此时卤原子与羰基处于对位交叉位置， 反应时试剂从空间阻碍较小的一边进攻。
Me3C
H H
O H AlH3
H
a
H
b
在过渡态a中，试剂处于内侧，羰基处于偏水平的方向，环系比较平展，扭转 张力未增加，且由于试剂体积小，尽管处于内侧增大了拥挤程度，但由于试剂 的体积小，立体张力增加很小；而在b中，显然试剂在外侧拥挤程度小，立体 张力未变，但羰基此时处于偏垂直方向，使环变的比较曲折，扭转张力增加较 大。因此过渡态a比b能量低，a更容易生成，故试剂倾向于从内侧进攻，得到 反-4-叔丁基环己醇为主产物。
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。
2）尽管醛（酮）与羧酸衍生物在亲核加成的第一步都是生成四面体中间体， 然而在反应的第二步，醛（酮）通常是加上一正离子（一般是H＋），生成加成 产物；羧酸衍生物则是脱去离去基L，重新恢复羰基，得到加成-消去产物。这 是由于醛（酮）中H－（R－）的碱性太强，离去倾向很小，不大可能作为离去 基离去。
羰基的亲核加成既可被碱催化，也可被酸催化。若加入碱，则生成了亲核性更 强的:Nu－；若加入酸，则羰基氧质子化，大大提高羰基碳原子的亲电性。
R1
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
对于较复杂的稠环酮类，当羰基一边的位阻很大时，亲核试剂都倾向于从位阻 小的一边进攻。如樟脑分子中碳桥一边的位阻很大，试剂不管是体积大的还是 体积小的，都更容易从位阻小的桥对面的一边进攻。
O
reducing agent
OH
H
+
H
OH
还原剂 三仲丁基硼氢化锂
硼氢化钠
异冰片（外型） 99.6% 86%
冰片（内型） 0.4% 14%
醛（酮）与含氮亲核试剂的反应
含氮亲核试剂如氨的衍生物和醛（酮）能发生亲核加成反应，而且加成后往往 发生β-消去，得到加成-消去产物。氮的亲核反应主要包括两种类型的反应，即： 1）醛（酮）与氨衍生物的亲核加成；2）Mannich反应。
1）醛（酮）与氨衍生物的亲核加成