碳负离子缩合反应

第三节 缩合反应的概念
分子间或分子内不相连接的两个碳原子连接起来 形成新的碳碳键，成为新的化合物，同时往往有比 较简单的无机或有机小分子化合物生成。这样的反 应统称为缩合反应。
第四节 羟醛缩合
一、 什么是羟醛缩合反应
有-H的醛或酮在酸或碱的作用下，缩合生成 -羟基醛或-羟基酮的反应称为羟醛缩合。
NaOH H2O-C2H5OH
H E 构型为主 H C = C C C ( C H 3 ) 3
O
88 % -93%
(5) 羟醛缩合的取向
解决两个问题： ①不对称酮发生羟醛缩合反应时，提供哪一側的 -H参与反应？
②两个反应物都有-H时，到底哪个出-H，哪个 出羰基？－－－－LDA的应用
不对称酮发生羟醛缩合反应时，提供哪一側的 -H参与反应？
C3H CH C 3 C3H CC -2H -H
烯醇化
+OH OHC3H CH C 3 C3H CC =2H
亲核加成
+ O O O H O H C 3 - - H 2 - C H 3 C ) 2 C -H+ C H 3 - - H 2 - C ( H 3 ) 2 C C C
-H2O
O C 3 - - H = C C C H H 3 ) 2(
CH2 CH CH2
3. -H 周围的空间环境：
O
O
O
CH 3 C H 2 C CH 3 的酸性比 CH 3 C H 3 强。
但是，下面的负电荷就不能被共轭
O
H O
－H+
O
O
二、羰基-H的活性分析
羰基的-H是十分活泼的。
O
O
CH3 D2O
D
CH3
NaOD D
D
O
H
CH3
H
H
不同羰基结构的-H的活性的差异：
O CH3 CPh
16
CH3 NO2
10.2
常见基团的吸电子能力的相对强弱：
NR3 ＞ NO2 , CF3 , CCl3 ＞ SO3H , CN
O
O
O
O
＞ CR , CH ＞ COH , COR
2. 共轭效应对碳负离子负电荷的稳定作用：
pka=16
H Na H
+ H2
H
CH3CH=CH2
pka=35
R-CH2-Y
R-CH-Y + H+
-H以正离子离解下来的能力称为 -H的活性或-H的酸性。
判断-H活性的方法：
pKa值 同位素交换的速率
影响-H活性的因素： Y的吸电子能力。 -H 周围的空间环境。 负碳离子的稳定性。
1. 吸电子基的影响：
化合物 pKa
O CH3 SCH3
29
CH3 C N
25
CH3
H
H
O
D
CH3
H
H
O
D
CH3
D
D
缩合反应
1. 缩合反应的概念 2. 羟醛缩合 3. 曼尼希反应——氨甲基化反应
复习、麦克尔加成反应 4. 鲁宾逊(Robinson)增环反应 5. 酯缩合反应 6. 碳负离子的烃基化和酰基化 7. 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯
在有机合成上的应用 8. 浦尔金(Perkin)反应 9. 脑文格反应 10.达参反应 11.安息香缩合反应
~ ~~
O 2CH3CCH3
Ba(OH)2
-H2O
Soxhlex 提取器 I2
( 3 ) 2 3
O
O
CH 3CC H3 H+
( H 3 ) 2 C C C ( C 3 ) 2
分子内羟醛缩合：
O
O
CH3 C CH2CH2CH2CH2 C CH3
KOH / H2O
O
O
CH3 C CH2CH2CH2CH2 CH
O -L i+ O -L i+
C H 3+ C H 3
(CH3)3SiCl -LiCl
O S i ( C H 3 ) 3 O S i ( C H 3 ) 3
C H 3+ C H 3
99%
1%
蒸馏分离
O S i ( C H 3 ) 3 C H 3 纯净
3 在一般情况下，烯醇式在平衡体系中的含量是比 较少的，但随着-H活性 的增强，烯醇式也可能成 为平衡体系中的主要存在形式。
O
+ PhCH O CH3CCH2CH3
OH- PhCH
O CHCCH2CH3
O
+ PhCH O CH3CCH2CH3 O H+ PhCH CCCH3 CH3
3. 交叉羟醛缩合的定向缩合 (1) LDA在定向羟醛缩合中的应用
LDA: LiN[CH(CH3)2]2 二异丙胺的锂盐
① 制备：（i-C3H7)2NH + n-BuLi (i-C3H7)2NLi + C4H10
康尼查罗反应
C H O + CH2O（过量） -OH H C C 2 2 O O H H H H
(2) 其他无-H的醛
PhCH O (CH3)3C CH O
CHO O
O CHO + CH3CH O
NaOH
H2O, C2H5OH
O CH CHCH O
(3) 无-H的醛和其他活泼含-H化合物的缩合
CHO + CH3NO2 OH-
H OO H 3C CC HC C H 3
H OO H 3C CCC C H 3
H
下列重氢交换关系的解释：
O
O
CH3 D2O
D
CH3
NaOD D
D
O
1.H通过碳负C离H子3 直接和重氢交换
H
H
OH
CH3
H
D2O
O
D
CH3
H
H
O
D
CH3
D
D
2. 通过烯醇负离子和重氢交换
O
CH3
H
H
O
OD
H
CH3 D2O H
第十五章 碳负离子 缩合反应
exit
第一节 氢碳酸的概念和α氢的酸性
烃(CH4, R-H)可以看作是一种氢碳酸，类似于 NH3, H2O, HX。
CH4
CH3- + H+ Ka 或 pKa
按电离出H+的能力的大小，他们 酸性强弱顺 序应该是：
CH4 < NH3 < H2O < HX
强无机酸 > 羧酸 > 碳酸 > 酚 > 水 > 醇 > 炔
碱
共轭酸
pKa
O
O
[ 2 H 5 C C 2 ] - H C 2 H 5 C H 3 ~2C 0
[(CH3)2CH]2NLi [(CH3)2CH]2NH
40
② 制烯醇盐: 总是中和取代最少的碳上的H
O
C H 3 C C H 2 C H 3 + LDA O i
THF, -78oC C 2 = - 2 C 3 ( C i - r ) 2 N + C H P
有两种情况 （1）一种醛或酮有-H，另一种醛或酮无-H。 （2）两种醛酮都有-H。
（在定向羟醛缩 合反应中讨论。）
(1) 甲醛的羟甲基化反应
CH2O + H-CH2CHO -OH HOCH2-CH2CHO
-OH 2CH2O
(HOCH2)3CCHO
浓-OH CH2O
(HOCH2)4C + HCOOH
-70-25oC
P h 2 C H 2 C H O O
-H2O Ph2C=CHCHO
78 % -85%
O 制备 C H 3 C H C H C C H 2 C H 3
O
THF
O i
C H 3 C C H 2 C H 3 + LDA -78oC C 2 = - 2 C 3 (
CH3CH＝O
O L iO C H 3 C H C H 2 C C H 2 C H 3
CH CHNO2
CHO + CH3CN OH-
CH CHCN
(4) 克莱森-斯密特反应
一种无-H的芳香醛和一种有-H的脂肪醛或酮 ， 在NaOH和乙醇的混合体系内，进行混合的缩合反 应，得到产率很高的、-不饱和醛酮，这一反应 称为克莱森-斯密特反应。
O
C H O + C H 3 C C ( C H 3 ) 3
RMgX + HOH
RH + HOMgX
RLi + H2O
RH + LiOH
2. 亲核性：
和正电性的碳结合(向正电性的C进攻)，发生
亲核取代：RMgX + R’X R-R’ +
亲核反应 亲核加成: 羟醛缩合反应
MgX2
CH3CH O + CH3 CHO OH
OH- CH3CH CH2 CHO
CH3CH CH2 CHO
共轭不饱和醛酮
反应特性：
(1) 烯醇负离子是一个两位负离子，在羟醛缩合反 应中，主要是烯醇负离子的C-端去进攻。
(2) 在酸性及强碱性条件下易失水，一般的碱性 条件，加热时失水。所以，如要制备-羟基醛、 -羟基酮，通常采用弱碱性催化剂，温度较低的反 应条件。
三、羟醛缩合反应的分类
*1 自身缩合 分子间缩合，分子内缩合
常用的酸催化剂：磺酸、硫酸、路易斯酸
二、反应机理
碱催化下的反应机理
-B： CH3CH=O
-：CH2CH=O
烯醇化
CH3CH=O 亲核加成
O - O O O C 3 C 2 C H2O C 3 C 2 C H