第四章 缩合反应

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C6H5N(CH3)MgBr/PhH/Et2O
CH3CH2COCH2C OH
CH2CH3
60%~67%
30
反应温度的影响 活性醛发生反应,如反应温度较高或催化剂的碱性较强,有利于消 除脱水得α,β -不饱和醛。
NaOH 25℃ 2CH3CH2CH2CHO NaOH 80℃
CH3 CH2CH2CH OH
C
C 烯醇负离子
C R
O C
烷基化反应
OH O C C C
Aldol-反应 羟醛反应
X-X
亲电取代
-羟基酮
O C C X
卤代反应
5
第一节 缩合反应机理
亲核反应机理 电子反应机理
亲电反应机理
环加成反应机理

6
一、电子反应机理
1. 亲核反应
(1)亲核加成-消除反应
含有α-活性氢的醛或酮间的加成-消除反应 α-卤代酸酯对醛、酮的加成-消除反应
21
2. 1,3-偶极环加成反应 有些化合物分子通过电子的转移可以具有1,3偶极结构(即原子1和3上分别带负电荷和正电 荷),是一个有三个原子的四个电子所组成的共 轭体系。 与二烯烃相似, 1,3-偶极结构也可以参加[4+2] 环化加成反应。
22
第二节 α-羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应 α-羟烷基化反应
17
(2)亲核加成反应 活性亚甲基化合物对α,β-不饱和醛、酮的加成反 应属于亲核加成反应机理。
18
2. 亲电反应
如α-卤烷基化反应,甲醛在氯化氢存在下,形成稳定的 正离子,该正离子与芳环发生亲电取代,生成的羟甲 基物在氯化氢存在下,经SN2反应,得到氯甲基产物
H C H
H O+ H
+
C H
H C
CHO
CH2CH3 C CHO
CH3CH2CH2CH
CH2CH3
31
催化剂的影响 醛或酮的自身缩合反应常用碱作催化剂,酸催化剂应用较少。
32
④应用特点
制备长链醛(醇)
例:2-乙基己醇(异辛醇)的生产 2 CH3CH2CH2CHO
CH3CH2CH2CH2-CHCHO OH CH2CH3
CH3CH2CH2CH2=CCHO CH2CH3
O C C H
B
C
O C
C 烯醇负离子
O C
烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定
4
烯醇中的C=C双键接受亲电试剂进攻,发生α-卤代反应; 醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应 烯醇负离子作为亲核试剂,进攻卤代烃的缺电子碳,则发 生亲核取代反应;进攻羰基碳则发生亲核加成反应;
O C O C
l R-C
亲核取代 O C 亲核加成
Ph3P +
R3 CH X R4 Ph3P CH
R3 X R4
n-BuLi
R3 Ph3P C R4 Ph3P C
R3 R4
14
反应机理 :
R3 R4 R1 R2
Ph3P
C
+
C
O

Ph3P O
C C
R3 R4 R1
R2

Ph3P O
C C
R3 R4 R1 R2
C C
R3 R4 R1 R2
+ Ph3P=O
15
④活性亚甲基化合物对醛、酮的加成-消除反应
【含活泼亚甲基的化合物】+【醛或酮】+在【弱碱性催 化剂(氨、伯胺、仲胺等有机碱)】存在下→缩合得到【 α, β-不饱和化合物】。
H2C
X Y
R1 + R2
C
O
B:
R1 R2
C
C
X Y
+ H2O
16
活性亚甲基化合物对醛、酮的加成-消除反应的机理主要有两种:
羰基α-位碳原子 不饱和烃 芳醛 有机金属化合物 布兰克氯甲基化反应 曼尼希反应 皮克特-施彭格勒反应 斯特雷克反应
23
α-卤烷基化反应 α-氨烷基化反应
一、α-羟烷基化反应 1. 羰基α位碳原子的α-羟烷基化反应(Aldol缩合) 定义:含α-活性氢的醛或酮,在酸或碱的催化下发 生自身缩合,或与另一分子的醛或酮发生缩合,生 成β-羟基醛或酮类化合物的反应,称为α-羟烷基化 反应。 β-羟基醛或酮类化合物不稳定,易发生消除 生成α,β-不饱和醛酮,这类反应又称为醛醇缩合反 应(Aldol缩合)。
CH3CH2CH2CH2-CHCH2OH CH2CH3
33
定向醛醇缩合 含有α -活性氢的不同醛、酮分子之间的缩合,往往生成复杂的混 合物,因而没有应用价值。近年来,区域选择及立体选择的醛醇缩 合反应已成为形成新的碳-碳键的一类重要方法,该方法称为定向 醛醇缩合。主要有以下几种方法: a 烯醇盐法 先将醛、酮中某一组分在具有位阻的碱(常用LDA, 二异丙基胺基锂:(( CH3)2CH)2N-Li )的作用下形成烯醇盐,再与 另一分子的醛或酮反应,实现区域或立体选择性的醛酮缩合。
B: + OH
-
R
-H2O
H2 C C
R' R C
O
C R'
产物不稳定
27
OH H

机 理 b: 酸催化 H2SO4
R CH2 C R' O H+ R
HCl
CH2 C OH
TsOH
R' R CH2 C R' HO ' H2 R R C C C H OH O C C R CR' O C R'
R
CH2
OH
H2COH
ArH
ArCLeabharlann Baidu2OH
HCl
ArCH2Cl
19
二、环加成反应机理
环加成反应可以看成是两种或两种以上的不饱和化合物通 过π键的断裂,相互以σ键结合成环状化合物的反应。在成 环过程中,既不发生消除,也不发生σ键的断裂,而σ键的 数目有所增加(一般形成两个新的σ键),加成物的组成是 反应物的总和。如果分子中含有合适基团,则可进行分子 内的环加成反应。
O C CH3 H + CH2 H CH3
24
O 10% NaOH C H 5℃ OH C H CH2


O C H
羰基α位碳原子的α-羟烷基化反应
含有α-活性氢的醛或酮的自身缩合
芳醛与含α-活性氢的醛、酮之间的缩合 分子内的醛醇缩合和罗宾逊环化反应
25
(1)含有α-活性氢的醛或酮的自身缩合
O O C3H7 C CH3 -78℃ LDA OLi H3CH2CH2C C CH2 RC R HO R O R C CH2 C CH2CH2CH3 65%
H+
( 想让哪个醛、酮的α-H活化就让它与有位阻的碱反应)
34
b.烯醇硅醚法 将醛、酮中的某一组分转变成烯醇硅醚,然后在在四 氯化钛等路易斯酸的催化下,与另一分子醛、酮分子发生醛醇缩合。
(C2H5)2O
RMgX
Grignard试剂
R1 R2
R3 C C X + Mg
THF R1 40~50℃ R2
R3 C C MgX
12
③Wittig试剂对醛、酮的加成-消除反应
Wittig羰基成烯反应:醛或酮与烃代亚甲基三苯膦反应,醛、
酮分子中羰基的氧原子被烃代亚甲基所取代,生成相应的 烯类化合物及氧化三苯膦的反应称Wittig羰基成烯反应,其
C HO
R' +
R
HC
C OH
R'
R
H
R
H2 C C
R' R C H
O C R'
- H2O -H
R'
OH2
RH2C
28
③影响因素
醛、酮结构的影响
活性:酮<醛
O
O
CH3 C + H2C C CH3 CH3 H CH3 O
Ba(OH)2
H3C C CH2 C CH3 OH CH3
I2或 3PO4 H O
中烃代亚甲基三苯膦称为Wittig试剂。
R1 R2
R3 C O + C R4
PPh3
R1 C R2
C
R3 R4
Witting试剂
13
Wittig试剂:
硫和磷与碳结合时,碳带负电荷,硫或磷带正电荷彼此相邻, 这种结构的化合物称为Ylide(叶立德)。 由磷形成的Ylide称为磷Ylide,又称为Wittig试剂,其结构可表示如下:
71%
H3C C CH C CH3 H2O 115℃
CHO OHC (CH2)3 CH CHO
29
关于酮的自身缩合,若是对称酮,则产品较单纯;
若是不对称酮,则不论是碱催化还是酸催化,反应主要发生在羰基 α 位上取代基较少的碳原子上,得β -羟基酮或其脱水产物。
例如:
CH3 2CH3CH2COCH3
Wittig试剂对醛、酮的加成-消除反应
活性亚甲基化合物对醛、酮的加成-消除反应
7
①含有α -活性氢的醛或酮间的亲核加成-消除反应
机 理 a: 碱催化(无机碱NaOH, Na2CO3 ;有机碱EtONa, NaH )
R H2 C B: C O R' R H C C O R' R C H C O R'

R
H2 C
R' C O
+R
H C

C O R' R
H2 C C
R' R C H
O
C R'
O
H2O
R
H2 C C
R' R O C C
R ' + OH
B:
-H2O
R
H2 C C
R' R C
O
C R'
产物不稳定
8
OH H

机 理 b: 酸催化 H2SO4
R CH2 C R' O H+ R
HCl
CH2 C OH
CH2 CH2 CH2 CH2 HC HC CH2 CH2 CH2
+ [4+2]环加成反应 HC 1,3-偶极环加成反应 CH
2
HC
20
1. [4+2]环加成反应 共轭二烯烃与烯烃、炔烃进行环加成,生成环己 烯衍生物的反应属[4+2]环加成反应,该反应称为 Diels-Alder反应,也称“双烯加成”。 最简单的[4+2]环化加成是1,3-丁二烯与乙烯加 成反应,假定丁二烯分子与乙烯分子面对面互相 接近,丁二烯的最高占有轨道与乙烯的最低空轨 道或丁二烯的最低空轨道与乙烯的最高占有轨道 都可以重叠成键,因此,[4+2]环加成是对称允许 反应。
2
羰基化合物的结构与反应特征
羰基C=O,可以接受亲核试剂的进攻,发生亲核加成反 应、亲核取代反应。

C O
Nu E
C OE Nu
C O
H2NY
Y C N
R1 R2
C O
Ph3P CR1R2
C C
C O Y
Nu
C O Nu
+ Y
3
羰基化合物的结构与反应特征
羰基C=O的吸电子作用使得α-H具有明显的酸性,在碱性条 件下可以离解,生成烯醇负离子,从而成为亲核试剂,进 攻羰基碳或卤代烃,发生亲核加成反应、亲核取代反应。
第四章 缩合反应
Condensation Reaction
缩合反应
定义:两个或多个有机化合物分子通过反应形成一个
新的较大分子的反应或同一个分子发生分子内反应形 成新的分子的反应都可称为缩合反应。
用途:形成新的碳-碳键或碳-杂键
本章讨论:形成新的碳-碳键的反应,重点是具有
【活泼氢的化合物】与【羰基化合物】之间的缩合反 应,适当介绍环加成反应。
TsOH
R' R C H C R' HO O C R'
R
CH2
C OH
R' +
R
HC
C OH
R'
R
' H2 R R C C C H OH O
H
R
H2 C C
R' R C H
O C R'
- H2O -H
R'
C
C R
CR'
OH2
RH2C
9
②α-卤代酸酯对醛、酮的加成-消除反应 醛或酮与a-卤代酸酯和锌在惰性溶剂中反应,得到-羟基酸 酯或脱水得,-不饱和酸酯的反应。
①反应通式
OH 或 H
C R' O ' H2 R R R C C C OH H O C R' - H2O R' RH2C C R C O
2 R CH2
CR'
O CH3 C H + CH2 H CH3
26
O 10% NaOH C H 5℃ OH C H CH2 O C H


②反应机理:亲核加成-消除反应机理
机 理 a: 碱催化(无机碱NaOH, Na2CO3 ;有机碱EtONa, NaH )
R H2 C B: C O R' R H C C O R' R C H C O R'

R
H2 C
R' C O
+R
H C

C O R' R
H2 C C
R' R C H
O
C R'
O
H2O
R
H2 C C
R' R C
O
C R'
O PhC CH3 TMSCl
OTMS PhC CH2 (CH3)2C=O/TiCl4
O
OH
PhC CH2C(CH3)2
( 想让哪个醛、酮的α-H活化就让它与转变成烯醇硅醚)
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c 亚胺法:醛类化合物一般较难形成相应的碳负离子,因而可先将 醛与胺类反应形成亚胺,亚胺再与LDA形成亚胺锂盐,然后与另一 分子醛、酮发生醛酮缩合
10
机理
C O + X C COOR5 2) H3O R2 R4 R3 OHR3 R1 H2O R1 C C COOR5 C C COOR5(若R =H) 4 R2 R2 R
4
11
R1
R3
1) Zn
Grignard反应: Grignard试剂与羰基化合物(醛、酮)反应, 生成相应的醇类化合物。
R X + Mg
活性亚甲基的位氢有一定酸性,在碱性条件下容易失去质子,形 成碳负离子。然后与醛、酮缩合,脱水得产物。(类似羟醛缩合)
H2C
X Y
R1 + R2
C
O
B:
R1 R2
C
C
X Y
+ H2O
醛、酮与伯胺、仲胺反应,生成亚胺过渡态,然后活性亚甲基的 碳负离子向亚胺过渡态发生亲核加成,再经脱氨得产物。
R' CH H CH O + R2'NH CH H CH OH N R' C CH R' N R'
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