5第五章-羰基的亲核加成及相关反应
高等有机10-羰基的加成反应
为什么？ 为什么？
因为给电子基团有助于 OR-负离子离去
羧酸苯酯比烷基酯的水解快得多 为什么？ 为什么？
因为给电子基团有助于 OR-负离子离去
酯在一些亲核性强的试剂作用下也能发 生置换反应，这些试剂包括氨、羧酸基、 生置换反应，这些试剂包括氨、羧酸基、 烷氧基等，催化剂量的水溶液， 烷氧基等，催化剂量的水溶液，碱性咪 唑把羧酸苯酯在水溶液中水解： 唑把羧酸苯酯在水溶液中水解：
OH R C OH O
R' H
R C O O H + R 'O H + H
RO - 比ROH 不易离去
当R’为： 为 碱催化： 碱催化： O
*C
R1 R3 R2
时，由于发生酰氧键断裂， 由于发生酰氧键断裂， 所以，得到构型保留产物。 所以，得到构型保留产物。
O 慢 R C OR' OH RC OR' OH 羧酸根离子的生成，使碱催化下 羧酸根离子的生成， 的酯水解反应不可逆 不可逆； 的酯水解反应不可逆；但酸催化 的酯水解反应可逆 可逆。 的酯水解反应可逆。
NO2
， 二 O2N （2，4-二硝基苯肼）
O2N （2，4-二硝基苯腙） ， 二
H2N-NH-C-NH2（氨基脲） O
>C=N-NH-C-NH2（缩氨脲） O
C O + H H2N-Y + H
+
+
C OH （活化羰基）
+
+
H3N-Y （丧 失亲核性）
H+
R C=N-Y + H2O (R')H
R C=O + H2N-Y (R')H
O
酸催化： 酸催化：
亲核加成反应
π电子易于极化， 利于亲电试剂的进攻， 容易发生亲电加成反应。
CC
Y
Y：强吸电子 基团，如：NO2、 CF3、CN等，则 发生亲核加成反应。
叁键可以发生 亲电加成反应， 但更易发生亲 核加成反应。
12.1 碳碳双键的亲核加成反应
反应机理：
CC EN u
CC E
引入吸电子基团，降低电子云密度
O + H C N
C O N HK = 1 0 0 0
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
亲核试剂
+-
A Nu H CN Na HSO3 H NH-Y H OR XMg R Li R
N u E
CC E
CC
Nu
Nu
Y:
C H O C O R C O O R C O N H 2
C NN O 2 SO 2R
H C
Ph C
CN
Ph
CN
H
HH
Ph C
Ph C
HCN
Ph C C Ph
CN CN
CN
CN CN
苯环分散了负电荷，而且CN的吸电子诱导 效应和共轭效应稳定了碳负离子
A
D
B
E
Z
A
E
在 取 代 基 多 的 一 侧 取 代
O
第五章羰基亲核加成及相关反应
羟醛缩合反应历程
碱催化历程
至少要有两个α-氢才可失水，失水后形成共轭 体系α，β-不饱和酮稳定
亲核试剂：
含氧试剂：H2O、ROH、RO 含碳试剂：RC≡C-，C≡N-，R 含氮试剂：NH3，NH2，NH2NH2及NH2OH等
醛与酮：
醛与酮是较强的亲电试剂，易进行亲核加成，醛可与弱亲核 试剂反应（如NH3，CN-）
羧酸及其衍生物：
较弱的亲电试剂（+C） 只与强亲核试剂反应（如：R-，RO-等） 不与弱亲核试剂（如氨）反应
基本上不发生亲核取代反应
CH3 120o C CH3
O
HCN
CH3 C
CN CH3OH, H2SO4
71%~80% CH3109.5oOH
90%
CH3 CH2=C COOCH3
试剂的亲核性越强越易反应
带负电荷的亲核试剂，比其共轭酸亲核性强： OH-＞H2O
极性大的分子比极性小的分子亲核性强： HCN＞ H2O （pH）
亲核试剂可从醛（酮）所在平面的上面或下面进攻，新形 成一个手性中心，产物为外消旋体（对映异构体各占 50%）。
亲核试剂从空阻小的一边进攻羰基
换用仲丁基硼氢化锂，内侧进攻产物99.6%， 外侧产物0.4%
醛酮的简单亲核加成
强酸强碱
仅限醛、脂肪甲基酮及＜8个碳原子的环酮
可极化性及亲核性：
Wittig试剂（磷叶立德）：
内鎓（Onium）正盐（中性分子）R3P+
CHR'
（碳的电负性大于磷），具有相反的电荷在
相邻两个原子上。
硫叶立德：
磷酸 膦酸 氨 胺(C-N) 铵 磷 膦(C-P) 鏻
硫（ ）锍
羰基的亲核加成反应 → 与魏悌希(Wittig)试剂的反应
羰基的亲核加成反应→ 与魏悌希（Wittig）试剂的反应
与魏悌希（Wittig）试剂的反应。
由卤代烷与三苯基膦作用，生成季鏻盐：
磷原子α位的氢被带正电荷的磷活化，能与强碱（如苯基锂或乙醇钠等）结合，生成魏悌希试剂：
魏悌希试剂又称磷叶里德（Phosphous Ylid），其结构式可用下式表示：
核磁共振谱分析结果表明，磷叶里德主要是左边的极性结构，而烯式的双键即使有也是微量的，它的分子内含有负碳离子，和负碳离子相邻的磷原子带正电荷。
除磷外，杂原子还可以是硫、氮、砷和锑。
对磷叶里德的研
究比较多，合成上常用的典型例子就是亚甲基三苯基膦，即Ph P CH或Ph P＝CH或取代亚甲基三苯膦Ph P＝
CR。
磷叶里德的χ射线结晶结构研究表明，碳原子为平面结构，即为sp杂化。
而磷为sp杂化，有四个σ键，已满足八电子体系，但磷是第三周期元素，外层除3s、3p轨道外，还有3d空轨道可以与负碳离子的一对p电子发生重叠，便形成p－dπ键，此π键具有很强的极性。
所以魏悌希试剂是良好的亲核试剂，可与醛、酮的羰基进行亲核加成反应。
魏悌希试剂与醛、酮作用，首先发生加成反应，加成产物形成一个四元环中间体，随后在温和的条件下分解为氧化三苯基膦和烯烃，这一反应过程称为魏悌希反应：
如用魏悌希试剂与环己酮反应可合成亚甲基环己烷：
反应结果是醛、酮分子中羰基上的氧原子被亚甲基取代。
此反应可在某些“困难的”位置引进双键。
魏悌希反应操作简便，条件温和，产率比较高，双键位置肯定。
因此广泛用于烯烃的合成，特别是在用来合成天然产物上受到重视。
羰基化合物的亲核加成和亲核取代反应
Nu E
2) 羰基氧被N取代 C O
H2NY
C OE Nu
Y CN
3) 羰基氧被C取代
CO
4) 亲核取代反应
CO Y
Ph3P CR1R2
R1 CC
R2
Nu
CO + Y
Nu
一、羰基的结构及反应特性
4、亲核反应活性 烷基给电子作用和体积位阻效应
一、羰基的结构及反应特性
4、 亲核反应活性
空间位阻影响
一、羰基的结构及反应特性
MO 位阻较小
Nu
E
L
S
R
OE
M
S
+
R
Nu
L
主要产物
OE
M
S
Nu
R
L
次要产物
二、羰基的亲核加成
2. 含O, S亲核试剂
包括H2O, ROH, RSH, 和NaHSO3 (1) H2O
水合物
酸或碱催化，加快平衡的达到，但不影响平衡移动。
二、羰基的亲核加成
(1) H2O
O +
H3C CH3 99.8%
Et
CH3
1,4-加成 100%
O CH CH C
1.
MgBr
2.H3O
O CH CH2 C
1,4-加成 92%
O
1.
MgBr
CH CH C CH3
2.H3O
O CH CH2 C CH3 +
OH CH CH C H
1,4-加成 12%
1,2-加成 80%
三、羧酸及其衍生物的亲核取代反应
1.亲核取代反应的机理
4、亲核反应活性
O C RX
亲核加成机理
肟
(3).
与肼、苯肼、2,4－ 与肼、苯肼、2,4－二硝基苯肼反应
NH2
H 2N R C O (R')H
R C N NH2 (R')H
R (R')H
腙
H2N NH R C O (R')H
O2N
C N NH
苯腙
NO2
R C O (R')H
H2N NH
O2N R C N NH (R')H NO2
2,4-二二二苯腙
COOH CH3 C CH3 OH
5 -H2O
CH2=C-COOH CH3
α-羟基酸 羟基酸
α，β-不饱和酸 不饱和酸
反应机理
CH3 CH3
-
C=O
CN
可逆
CHC OH O- 不可逆 CH3
反应条件 反应必须在弱碱性条件下进行
实例
醛与亚硫酸氢钠的反应
R H
(1). 与胺作用生成希夫碱（Schiff base）
(Ar)R
H2O (Ar)R H2N R'' (Ar)R OH C C O C (R')H NHR'' (R')H (R')H
NR''
只有伯胺可发生此反应
希夫碱
(2).
与羟胺（H2N-OH）作用生成肟 OH） 与羟胺（
R R H2N OH C O C N (R')H (R')H OH 白
甲醛 > 乙醛 > 脂肪醛 > 苯甲醛 > 丙酮 > 环戊酮 > 脂肪族甲基酮 > 苯乙酮 > 芳基烷基酮 > 二苯甲酮
(完整版)羰基的亲核加成及相关反应
羰基的亲核加成及相关反应羰基化合物包括醛、酮、羧酸及衍生物和5.1 羰基的结构CO2。
CO亲电中心羰基碳的活性较大，易被亲核试剂进攻而发生亲核加成反应和亲核取代反应。
5.2 亲核加成反应的历程及影响因素 5.2.1 HCN 的加成 反应为碱催化。
v k [ CO ][ CN ]快OH - + HCN CN -+ H 2O- 慢OH 2OOHCN -+ C O C 快 C + OH -CN CN 反应的平衡位置受电子效应和空间效应的影响。
酮正向反应的趋势较小（空阻大）二、亲核加成反应的一般特点 1．反应可以被酸或碱催化 酸催化可提高羰基的亲电活性。
碱催化提高亲核试剂的亲核性。
活性：Nu -> Nu H2．多数醛酮的亲核加成为可逆反应，用于分离与提纯。
5.2.2 影响羰基亲核加成反应活性的因素 一、羰基化合物的结构1．电子效应 羰基碳的正电性越大，亲核加成速度越大，反应活性越大。
羰基碳所连的吸电基（ 加成反应的活性增加，而供电基（ +I ， +C ）则使其活性降低。
活泼顺序：H +C OH C + OHNu H + OHNu -+ H 2O-I ，-C ）使其亲核50%（1） - 共轭效应（增加其稳定性） ；（ 2）+C 效应（降低羰基碳的正电性） ；（3）加成产物失去共轭 能，反应活化能高； （ 4）产物的张力大幅增加。
2．立体效应、试剂的亲核性 对同一羰基化合物，试剂的亲核性越大，平衡常数越大，亲核加成越容易。
1．带负电荷的亲核试剂比起共轭酸（中性分子）的亲核性强。
OH ->H 2O, RO ->ROH 。
2．极性大的分子比极性小的分子亲核性强。
HCN>H 2O （极性与电负性 ）。
3．同周期元素的负离子的亲核性与碱性大小一致； R 3C ->R 2N ->RO ->F - 4．同一主族元素的负离子的亲核性与可极化度大小一致。
I ->Br ->Cl ->F -5.2.3 亲核加成反应的立体化学 一、非手性的羰基化合物的加成前（潜）手性分子 结果得外消旋化产物-I >+C(+C) (+C, 空阻) ( +C > -I) (+C) 活性极低OH> CH 3 C HO >CH 3 C CH 3 >OOO >CH 3CH 2 C CH 2CH 3> Ph C PhR Nu C R' O -R Nu RC Nu R' OH50% dlR R'OCNuH +R R'OHCNu张力增加OH +、手性羰基化合物的亲核加成方向遵守Cram 规则，得立体选择性的非对称异构体产物。
亲核加成
6 羰基的烯醇化及烯胺的烷基化 (1)烯醇化 (2)烯醇的碳烷基化与氧烷基化 烯醇中的氧烷基化较少,而一般是碳烷基化 (3)烯胺的烷基化 选用胺时一般以环状的仲胺较好
可以用合成增碳的酮与二酮.
二,羧酸衍生物的加成反应 羧酸衍生物的酯化与水解是可逆的,酯化与水解有酰氧断裂与
烷氧断裂历程
O 18
R C O H+
HR
如果用两种不同的具有α-H的醛缩合时为混合物，其产物复杂， 合成上意义不大。但无α-H的醛可以与有α-H 的醛发生羟醛缩合。 如：甲醛和乙醛缩合，再通过歧化反应可以生成季戊四醇。
(1)Claisen-Schmidt reaction
其过程是将酮滴加到无α-H的醛中。
_
C6H5 CHO + CH3CH2CHO OH o 10 C
EtONa EtOH
COOC2H5 CH3
O
O
EtONa
4
CH2(COOEt)2 + CH2 CH2
O
O
EtOH
COOEt
合成: 应用庚二酸二乙酯与某种原料合成时可以得到下列产物
O
COOEt
O
O
写出下列反应历程
合成
R L
M HNu
R L
M
Nu
OHSLR3 简单的亲核加成反应 (1)羰基与水形成水合物
H3C C = O + H2O
H
H3C O H C
H OH
A 对于多数醛酮平衡偏向左边，故醛的水合物多不稳定，
它们容易脱水而生成醛酮。
B 甲醛在水中可以完全变成水合物，但不易分离。
C 含吸电子基的羰基化合物其水合物比较稳定.如:三氯乙
Michael加成反应 (1)定义 活泼次甲基的阴碳离子向α,β不饱和羰基或不饱和羧 酸衍生物等共轭体系进行的共轭加成称为Michael加 成
有机化学羰基的反应
碱性条件下
O
酸性条件下
O
Nu
OE
E Nu
慢
Nu
快
Nu
OH
OH
快
OH
OH
Nu H
OH
-H
慢
Nu H 快
Nu
二、羰基的亲核加成
1. Summary (2) Stereochemistry
非手性条件下，得外消旋体
二、羰基的亲核加成
1. Summary
(2) Stereochemistry
手性条件下，有立体选择性，Cram法则： 羰基上的R基团与大的基团 (L) 呈重叠式构象，羰 基氧则处于中等基团 (M) 与较小基团 (S) 中间，亲 核试剂从小的基团这一方进攻为主要进攻方向。
相当于羰基氧被氮所取代，形成亚胺(imine)。 可逆，经酸水解可得回醛酮。
CO
+ H2N Y
Y CN
+ H2O
an aldehyde or
a ketone
a primary amine or
other derivative of ammonia
an imine
C NY + H2O H
C O + H3NY
Both 1,2-addition and 1,4-addition can happen, they are also called as direct addition and conjugated addition
二、羰基的亲核加成
影响 1,2-和1,4-加成的因素
(1) 亲核试剂的碱性
Nucleophiles that are strong bases, such as RLi and LiAlH4, tend to form direct addition products，for the reaction is irrersible.
羰基的加成反应在有机合成中的应用
一、概述羰基的加成反应是有机化学中一种重要的反应类型，具有广泛的应用价值。
本文将探讨羰基的加成反应在有机合成中的应用。
二、羰基的加成反应基本原理1. 羰基的结构特点羰基是含有碳氧双键的有机化合物官能团，一般表示为“C=O”。
羰基通常分为醛、酮和羧酸三种类型，它们具有较强的电性，是有机合成中常见的反应物和产物。
2. 羰基的加成反应羰基的加成反应是指具有亲核试剂（如胺、醇等）与羰基发生亲核加成反应，形成加成产物的过程。
这种反应通常在碱性或酸性条件下进行，产物可以是醇、醛、酮、羧酸等化合物。
三、羰基的加成反应在有机合成中的应用1. 羰基的还原羰基的加成反应可用于醛酮的还原反应，常见的还原试剂有金属氢化物（如氢化钠、氢化铝锂等）和还原醇（如醇、胺等）等。
借助该反应，可以将醛酮还原为相应的醇，扩大有机合成的应用范围。
2. 羰基的羟化反应在羰基的加成反应中，羟胺（氨和水的混合物）可以与醛酮发生羟化反应，形成羟醇。
这种反应被广泛应用于药物合成和其他有机合成领域，具有重要的化学和生物活性。
3. 羰基的羟胺加成在温和的酸性条件下，羟胺可以与羰基形成加成产物。
该反应常用于合成β-羟基酮或β-羟基醛的过程中，产物可以进一步转化为药物分子或生物活性分子。
4. 羰基的羟胺甲酰化在适当的反应条件下，羰基与羟胺发生甲酰化反应，生成羰基甲酰胺。
这种反应在药物合成和有机合成中具有重要的应用价值，可以构建含氨基酰胺结构的化合物。
5. 羰基的醇加成在碱性条件下，醇可以与羰基形成加成产物。
这种反应常用于合成醛醇或酮醇的过程中，产物在有机合成中具有重要的应用价值。
6. 羰基的氧化反应在适当的氧化条件下，羰基可以与氧化剂发生氧化反应，形成羧酸。
这种反应在生物活性分子或有机合成中具有重要的应用价值。
7. 羰基的胺加成在适当的酸性条件下，胺可以与羰基形成加成产物。
这种反应在合成酰胺类化合物中具有重要的应用价值，是有机合成中一种有效的方法。
四、结论羰基的加成反应在有机合成中具有广泛的应用价值，可以用于合成各种类型的有机化合物，包括醇、醛、酮、羧酸等。
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。
烯胺在某些还原剂作用下，可以选择性还原，使烯键变饱和。如特殊制备的锌 改性氰基硼氢化钠，就是还原烯胺的一种高效还原剂。 烯胺还能发生[4+2]或[2+2]环加成反应。如1，2，4-三嗪与烯胺反应，先发生 [4+2]环加成，然后失去N2和四氢吡咯，得到吡啶的衍生物。若用1，3，5-三 嗪与烯胺反应，加成后再脱去的是氢氰酸和四氢吡咯，得到嘧啶的衍生物。
强的亲核试剂（如NH3OH、RNH2）对羰基进行加成时不需要催化，较弱的亲 核试剂（如ArNH2、H2NNHCONH2）则需要催化，且为一般酸催化。试剂亲 核性的强弱与氮原子上所连的基团有关，当氮原子上连有吸电子取代基时，不 但降低了试剂的亲核能力，使加成速率变慢，而且使消去这一步速率降低，这 是由于消去反应中氮原子上的未共用电子对对羟基的离去起帮助作用，氮原子 上的电子云密度降低，对羟基离去的帮助作用减小。 以亚胺生成为例来表示这一类反应的历程。
O CH C R + OH C O C R + H2O
O R1 C O R2
O R R1 C R2 C
O C R
羰基的亲核加成反应
-CN
OH O Ar CH C Ar
CN H
CN 进攻醛羰基，得氧负离子，并使醛氢的酸性增强， 氢转移后，羰基碳变成碳负离子作为亲核试剂对第二分子 _ 醛进行亲核加成，生成氰基取代的二醇，接着，失去CN 得 到缩合产物。
3.达参反应：
达参反应（Darzens反应、Darzen反应）是醛或酮在 强碱（如氨基钠、醇钠）作用下与α -卤代羧酸酯反 应，生成α ,β -环氧酸酯的反应。产物α ,β -环氧 羧酸酯经水解可以得到醛和酮。
麦克尔加成（Michael reaction），最有价值的有机合成 反应之一，是构筑碳-碳键的最常用方法之一。有时也称为 1，4-加成、共轭加成。是亲核试剂对α ,β -不饱和羰基化 合物发生的β 位碳原子发生的加成反应。
O β α CH2 CH C CH3 + CH2(COOC2H5)2 丙二酸二乙酯 C2H5ONa C2H5OH 0℃ CH2 CH2 O C CH3 CH(COOC2H5)2
OH
CH3CHO + CH3CHO
O CH3CHCH2C H OH
碱催化机理：
Step 1
O HO + H CH2CH HOH +
O CH2 CH
O CH2 CH
Step 2
O CH3CH
O CH2 CH CH2 O CH
O
O
CH3CHCH2CH 慢
Step 3
O
O HOH
OH
O OH
CH3CHCH2CH
反应机理：
O CH2(COOC2H5)2 O CH2 CH C CH3 C2H5OH CH(COOC2H5)2 CH2 CH C2H5O CH(COOC2H5)2 CH2 CH C CH3 OH C CH3
羰基化合物的反应
K=38
ECt H3CHO + H2O
ECt H3CHO CO
+ HCN
NaHSO3
CCNH3CH(OH)2
CH3CHOH
K≈ 1 K≈ 104
Et2CCONH K=4× 10-4
Et
SO3Na
第14页/共104页
7.2 羰基加成反应
与氢氰酸的加成 与亚硫酸氢钠的加成 与金属有机物的加成
与水的加成 与醇的加成 与胺及氨的衍生物的加成 与格氏试剂的加成
CH3
S
C6H13 H
C
CH3
COOH
R
在较高温度时, 转化 很快达到平衡, 外消 旋化
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2.碳负离子的生成 C-H键的异裂
C H+ B
共轭酸
碳原子酸
C + HB
共轭碱
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HC CH
NaNH3 液 NH3
HC CNa
NH3
Ph3C H
NaNH3 液 NH3
Ph3CNa
能与羰基氧H形成羟基的基团时
Ph Ph
空OH间RL亲OC阻H核3S碍试CY小HO剂3L的i从N一uP含Ph边h氢H对键O羰环基LOCi的-HC加3HRL3成OS
YH
HO Nu
Ph
OH Ph
CH3 CH3
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Cornforth规则
当酮的α-手性碳原子上连卤素原子 由于卤原O子与羰基的偶极作用O
9
11
10
第47页/共104页
杂化作用
C-H键中碳的ｓ成分越多 H越易以质子形式解离
H C CH
H2C CH2
羰基化合物的亲核加成和取代反应
OH
2.H3O
酮
R
R C R'
O
低温和空间位阻作用 3°醇
R''
R CR' 使用不活泼的金属试剂
3°醇
酮 可能将反应控制在酮的阶段
二、羰基的亲核加成
4. 含C亲核试剂
(4) Ylide试剂 An ylide is a compound that has opposite charges on adjacent, covalently bonded atoms with complete octets of valence electrons, for example, a phosphonium ylide:
O CH CH C
1.
MgBr
2.H3O
O CH CH2 C
1,4-加成 92%
O
1.
MgBr
CH CH C CH3
2.H3O
O CH CH2 C CH3 +
OH CH CH C H
1,4-加成 12%
1,2-加成 80%
三、羧酸及其衍生物的亲核取代反应
1. Mechanism for nucleophilic substitution
关于亲核加成的小结 1. 概述 —— 结构、机理、反应活性、立体化学 2. 含O, S亲核试剂 包括H2O, ROH, RSH, 和NaHSO3
羰基的保护 醛酮的分离纯化
3. 含N亲核试剂 (1) RNH2 and YNH2 (2) R2NH
亚胺及其衍生物的形成 烯胺的形成
4. 含C亲核试剂 —— C-C键的形成
第十三章
羰基化合物的亲核加成和取代反应
Nucleophilic Additions and Substitutions of Carbonyl Compounds
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羰基的亲核加成及 相关反应
1
羰基的结构与极化：
❖ 醛、酮、羧酸及其衍生物及二氧化碳都含有羰基 ❖ 羰基有一个σ键和一个π键；由于氧的电负性（3.5）比碳
（2.5）大，所以羰基产生极化
2
羰基的结构与极化：
❖ 羰基碳带有部分电荷为亲电中心，容纳正电荷能力差很 不稳定，易受攻击发生亲核加成反应
❖ 羰基氧为亲核中心具有容纳负电荷能力比较稳定
❖ 换用仲丁基硼氢化锂，内侧进攻产物99.6%， 外侧产物0.4%
13
醛酮的简单亲核加成
强酸强碱
❖ 仅限醛、脂肪甲基酮及＜8个碳原子的环酮
14
可极化性及亲核性：
❖ 硫大于氧 两可试剂 生成碳一硫键
15
醛酮与醇的加成：
❖ 生成半缩醛（酮）或缩醛（酮） ❖ 历程：酸催化
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醛酮与醇的加成：
❖ 反应物的结构影响
❖ 取代基的电子效应：羰基碳原子上的电子云密度小 （-C，-I）利于亲核试剂进攻，亲核反应易于进行。
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芳香醛：
❖ 羰基碳原子上的电子云密度大（+C）的化合物趋稳 定
❖ 亲核加成造成共轭体系的破坏也不易加成 ❖ 芳基上的推电子基（+I）及拉电子基（-I）也改变
羰基活性。
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空间位阻降低羰基亲核加成活性
3
亲核试剂：
❖ 含氧试剂：H2O、ROH、RO❖ 含碳试剂：RC≡C-，C≡N-，R❖ 含氮试剂：NH3，NH2，NH2NH2及NH2OH等
4
醛与酮：
❖ 醛与酮是较强的亲电试剂，易进行亲核加成，醛可与弱亲核 试剂反应（如NH3，CN-）
羧酸及其衍生物：
❖ 较弱的亲电试剂（+C） ❖ 只与强亲核试剂反应（如：R-，RO-等） ❖ 不与弱亲核试剂（如氨）反应
R
R
Nu-
(a)
CO
R'
Nu H+ R
C
O-
R'
Nu C
OH
R'
Nu-
(b)
R
O- H+RC源自OH CR'
Nu
R'
Nu
❖ 透视式：任意两个基团交换位置后为对映异构体
❖ 亲核试剂可从醛（酮）所在平面的上面或下面进攻，新形 成一个手性中心，产物为外消旋体（对映异构体各占 50%）。
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亲核试剂从空阻小的一边进攻羰基
5
亲核加成反应的历程
❖ 碱催化羰基的亲核加成：碱夺取亲核试剂（H-Nu）中的H+， 生成亲核性更强的Nu-
❖ 酸催化羰基的亲核加成：羰基被质子化
❖ 许多亲核加成反应是可逆的
6
与氨基衍生物的亲核加成
❖ Y：H，R′，OH（羟氨），NHR（肼），NHCONH2（氨 基脲）
7
影响羰基亲核加成反应活性的因素
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Wittig试剂（磷叶立德）：
❖ 内鎓（Onium）正盐（中性分子）R3P+
CHR'
（碳的电负性大于磷），具有相反的电荷在
相邻两个原子上。
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硫叶立德：
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磷酸 膦酸 氨
❖ 胺(C-N) 铵
❖ 磷 膦(C-P) 鏻
硫（ ）锍
❖
季鏻盐R
4
+
P
C
l与季铵盐R
4
+
N
C
l相似
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磷叶立德：
❖ 由强碱夺取季鏻盐中质子制备
( C 6 H 5 ) 3 P + C H 3 C H 2 B rC 6 H 6 ( C 6 H 5 ) 3 P + C H 2 C H 3 B r 季 鏻 盐
(C 6 H 5 )3 P + C H 2 C H 3 B r-+C 6 H 5 L i
(C 6 H 5 )3 P = C H C H 3+ C 6 H 6 + L iB r W ittig 试 剂
❖ 含活泼氢的化合物。
❖ CHCOR，CHCO2R， CHCO2H，CHCN，CHNO2， RC≡CH，ROH，RSH及苯酚羟基邻、对位的H
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醛、酮羰基的烯化——Wittig（维荻 许）反应
❖ 1954年 G.Wittig发现该反应 ❖ 1979年 获 Nobel Price ❖ 醛与酮与磷叶立德（ylide）反应生成烯
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羟醛缩合反应
❖ 一些含活泼亚甲基（酸性α-氢）的化合物（β-二 羰基化合物 OO OO OO
R O C C H 2 C R ',R O C C H 2 C O R ',R C C H 2 C O R '
生 成 C - Z n 键 ， 与 G r i g n a r d 试 剂 相 似
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醛酮与含氮亲核试剂的加成-消去反应
❖ 加成产物发生β-消去形成新的双键醛酮与氨 衍生物的反应
❖ 烯胺（enamine）为中间体可用于合成，酸 性条件下水解生成胺及酮
O
+
N
H
N
1)CH2=CHCH2Br 2)H3+O
基本上不发生亲核取代反应
C 1 C H 2 H 0 3 3 oCO7 1 H % C ~ 8 N 0 % C C H H 3 3 1 0 C 9 .5 o O C H N C H 3 O 9 H 0 ,% H 2 S O 4 C H 2 = C C H 3C O O C H 3
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试剂的亲核性越强越易反应
O CH2-CH=CH2
66%
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曼尼希（Mannich）反应
具有α-氢的醛酮或其它含活泼氢的化合物与 甲醛及胺（或氨）反应生成含胺甲基的化合 物
C O C H 3 + C H 2 O + N H 3
C O C H 2 C H 2 N H 2
酸 组 分 醛 组 分 碱 组 分 曼 尼 希 碱
❖ 活泼氢被胺甲基化后，加热失去氨，生成 αβ-不饱和羰基化合物（PhCOCH=CH2）
❖ 带负电荷的亲核试剂，比其共轭酸亲核性强： OH-＞H2O
❖ 极性大的分子比极性小的分子亲核性强： HCN＞ H2O （pH）
❖ 同一周期元素负离子碱性越强亲核性越强： R3C-＞R2N-＞RO-＞F-
❖ 同一主族元素负离子亲核性与其可极化度一 致：I-＞Br-＞Cl-＞F-
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亲核加成反应中的立体化学
烃 代 亚 甲 基 三 苯 基 膦
❖ 季鏻盐酸性较弱，要强碱(C6H6Li)才能夺取其中的 质子
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❖ 季鏻盐的α-位有强吸电子基，则酸性 增强，用普通碱可制备磷叶立德:
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叶立德与羰基反应：引入碳-碳双键
❖ 反应历程：四元环过渡态
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含碳亲核试剂的反应
❖ 羟醛缩合（生成β- 羟基醛酮或αβ-不饱和醛酮）
❖ 酮反应较为困难 空间位阻效应 ❖ ·反应可逆，生成缩醛不与碱、氧化剂和碱金属
反应可保护羰基（用乙二醇）
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醛酮与金属有机化合物反应：
❖ 金属有机化合物含碳-金属键 为极性共价键。 ❖ 烷基锂或格氏试剂都是强亲核试剂
(失去MgXCl生成酮）
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失 去 M g (O R ')X 生 成 酮
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Reformasky反应