第四章_缩合反应
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第四章：缩合反应(1节)-1
CN C OH +
O C H OH Ar1
Ar
C O
C H
Ar1
2 H2C C H
CHO
KCN / C2H5OH H2O
H2C C H
C CH O OH
C CH2 H
O (H3 C)2N CHO
OH C H
+
CHO
KCN / C2H5OH H2 O
(H3C)2N
C
例6.苯甲醛能发生安息香缩合；产物(7)为抗癫痫药 苯妥英(Phenytoin)中间体，也是抗胆碱药贝那替秦 (Benactyzine)中间体
2 ). Claisen-Schimidt 反应
芳醛在碱催化下与脂肪族醛、酮缩合而生成 -不饱和醛、酮的反应
O ArCHO + RCH2CR1 OH ArCHCHCR1 R H 2O COR1 ArCH C R
反 式 为 主
O RC H Ph H
: base H H H H Ph
: base H H CR O
芳醛在含水乙醇中，以氰化钠为催化剂，加热后 发生双分子缩合生成-羟基酮的反应。
2 C6H5CHO NaCN / EtOH / H2 O pH 7~8, C6H5C O CHC6 H5 OH 96%
CN Ar C O CN Ar C OH O C H Ar1 Ar H + CN Ar C O CN C O OH C H Ar1 H Ar
（11）
例11.酮基布洛芬(酮洛芬，12) ,英文名为ketoprofen ,是常 用的非甾体抗炎镇痛药.
（12）
二、 -卤烷基化反应
芳烃在甲醛、氯化氢及无水ZnCl2(或AlCl3, SnCl4)或质子酸（H2SO4， H3PO4，HOAc)等缩合剂存 在下，在芳环上引入卤烷基（CH2Cl) 的反应.
第四章 缩合反应(简单版)
Cannizzaro 反应
CH2OH
有机金属化合物的α−羟烷基化反应
(1) Reformatsky reaction: 醛、酮与α−卤代酸酯在锌粉的 存在下缩合而得β−羟基酸酯或脱水得α,β−不饱和酸酯。
O R1 R2 + X H C CO2R H R
1 2
1) Zn 2) H3O+ R
1 2
OH H C C CO2R H -H2O
+
C6H5 C6H5COCH2CHCH2CO2H
O CO2Et + CH CCOCH3
K2CO3/Acetone
O CO2Et COCH3
KOH/EtOH CHCN Et + CH2 CHCN
CN C CH2CH2CN Et
O CO2Et + Yb(OTf)3 CH2 CHCOCH3
O CO2Et COCH3 (95%)
O O HO NH2 CN HO O NH CN Cl OCH3 HO O N
O OCH3 CN
化合物Ⅰ
化合物Ⅱ
O O Ni/H2 HO N OCH3 NH2 NaOH/ref HO O N O NH
化合物Ⅲ(VAM水溶液)
化合物Ⅳ(Wing-B)
2．有机金属化合物的β−羰烷基化反应
有机金属化合物对α,β−不饱和羰基化合物的1,4− 加成−β−位引入烷基。
O R C CH3 + 3NH3 + 3HCHO
O R C C(CH2NH2)3
NH3
+
HCHO
CH2
NH2
Imine (亚胺）
2．Streck反应－ a-氨基酸的制备
醛、酮类化合物与ΗCΝ和氨（胺类化合物）反应生成 α−氨基腈，再经酸或碱水解得到α−氨基酸的反应。
第四章 缩合反应
催化剂：酸如HCl, H2SO4, BF3, 对甲苯磺酸等， 但不及碱催化应用广泛。
4
1．自身羟醛缩合
两分子相同的醛或酮在碱的催化下，相互缩合生 成β-羟基醛（酮），或进一步脱水生成α,β-不饱和 醛（酮）。
R
CH2
O
O
O
C
RH(RC'H) 2+
C
R
H(R')
CH2
+R
C
HC(RH'2)
O OCH- Ho(rR. ')H+ OH- or. H+
OO
((动动(动力力力学学学控控控制制制）））
（（（热热热力力力学学学控控控制制制）））
OOO
12
(2)羟甲基化反应--Tollens缩合
在碱催化下，甲醛与含α-氢的醛、酮进行交叉羟 醛缩合，在醛、酮的α-碳原子上引入羟甲基，其 产物是β-羟基醛酮或α,β-不饱和醛酮。
HHHCCCHHHOOO +++ CCCHHH333CCCOOOCCCHHH333
2
O O
(65%) (65%)
8
2．A-B型羟醛缩合
（1）Claisen-Schimidt缩合
无α-H的芳醛与含有α-H的醛、酮,在碱或酸的催化 下,脱水缩合成α,β-不饱和醛（酮）的反应。
OO
ArACrHCOHO++RRCCHH2C2C HH((RR')') OOHH--
RR
AArr
HH(R(R')')
一、α-羟烷基化反应 羟醛缩合反应： 含有α-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（酮），或进一步脱水生成α,β-不饱和醛 （酮）的反应。
4
1．自身羟醛缩合
两分子相同的醛或酮在碱的催化下，相互缩合生 成β-羟基醛（酮），或进一步脱水生成α,β-不饱和 醛（酮）。
R
CH2
O
O
O
C
RH(RC'H) 2+
C
R
H(R')
CH2
+R
C
HC(RH'2)
O OCH- Ho(rR. ')H+ OH- or. H+
OO
((动动(动力力力学学学控控控制制制）））
（（（热热热力力力学学学控控控制制制）））
OOO
12
(2)羟甲基化反应--Tollens缩合
在碱催化下，甲醛与含α-氢的醛、酮进行交叉羟 醛缩合，在醛、酮的α-碳原子上引入羟甲基，其 产物是β-羟基醛酮或α,β-不饱和醛酮。
HHHCCCHHHOOO +++ CCCHHH333CCCOOOCCCHHH333
2
O O
(65%) (65%)
8
2．A-B型羟醛缩合
（1）Claisen-Schimidt缩合
无α-H的芳醛与含有α-H的醛、酮,在碱或酸的催化 下,脱水缩合成α,β-不饱和醛（酮）的反应。
OO
ArACrHCOHO++RRCCHH2C2C HH((RR')') OOHH--
RR
AArr
HH(R(R')')
一、α-羟烷基化反应 羟醛缩合反应： 含有α-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（酮），或进一步脱水生成α,β-不饱和醛 （酮）的反应。
第四章碱催化缩合和烃基化反应.
COR'' H CH R'
碱 - EtOH
RCOOC2H5 +
O COR'' R C CH R'
R、R′可以是H、烃基、芳基或杂环基；R″可以是任意有 机基团。该缩合反应在RONa、NaNH2、NaH等强碱催化剂作 用下进行 。
4.1 羰基化合物的缩合反应
以乙酸乙酯在乙醇钠作用下生成乙酰乙酸乙酯为例，反应机理
CH2CO2Et (CH3)2C=C CO2Et
H+
(CH3)2C=O +
CH2CO2Et CH2CO2Et
CH2CO2H (CH3)2C=C CO2Et
NaOC2H5
Ph2CO +
CH2CO2Et CH2CO2Et
① t-C4H9OK, t-C4H9OH
② H+
Ph2C=C CH2CO2H CO2Et 90%~94%
离子交换树脂 或CH3COONH4
NH3OCOCH3
+
4.1 羰基化合物的缩合反应
反应机理：类似于Stobbe缩合，利用含有活泼亚甲基的化合 物在有机碱催化下形成碳负离子，然后与醛或酮的羰基发生 亲核加成反应。 对于以叔胺为催化剂：
CH2(COOEt)2 + B OH B + RCHCH(COOEt)2 BH+ + CH(COOEt)2
乙二酸二乙酯、苯甲酸乙酯，得到单一的β-酮酸酯
4.1 羰基化合物的缩合反应
CH3COOC2H5 + CH3COCH3 PhCOOC2H5 + CH3COPh
NaOC2H5 NaOC2H5
CH3COCH2COCH3 PhCOCH2COPh 62%~71% O CHO
碱 - EtOH
RCOOC2H5 +
O COR'' R C CH R'
R、R′可以是H、烃基、芳基或杂环基；R″可以是任意有 机基团。该缩合反应在RONa、NaNH2、NaH等强碱催化剂作 用下进行 。
4.1 羰基化合物的缩合反应
以乙酸乙酯在乙醇钠作用下生成乙酰乙酸乙酯为例，反应机理
CH2CO2Et (CH3)2C=C CO2Et
H+
(CH3)2C=O +
CH2CO2Et CH2CO2Et
CH2CO2H (CH3)2C=C CO2Et
NaOC2H5
Ph2CO +
CH2CO2Et CH2CO2Et
① t-C4H9OK, t-C4H9OH
② H+
Ph2C=C CH2CO2H CO2Et 90%~94%
离子交换树脂 或CH3COONH4
NH3OCOCH3
+
4.1 羰基化合物的缩合反应
反应机理：类似于Stobbe缩合，利用含有活泼亚甲基的化合 物在有机碱催化下形成碳负离子，然后与醛或酮的羰基发生 亲核加成反应。 对于以叔胺为催化剂：
CH2(COOEt)2 + B OH B + RCHCH(COOEt)2 BH+ + CH(COOEt)2
乙二酸二乙酯、苯甲酸乙酯，得到单一的β-酮酸酯
4.1 羰基化合物的缩合反应
CH3COOC2H5 + CH3COCH3 PhCOOC2H5 + CH3COPh
NaOC2H5 NaOC2H5
CH3COCH2COCH3 PhCOCH2COPh 62%~71% O CHO
药物合成第四章酰化及缩合反应习答案
CHO
9、 Cl
CH3 O C COOH +
CH3
EtOH
H2SO4
CH3
Cl
O C COOEt
CH3
10、
CH3 (CH2)5COCl
AlCl3
ClCH2CH2Cl, 0 oC
CH3
CH3
CH3 O
11、
CH3 + C6H5NCHO
POCl3 90-95 oC
CHO
12、 O
CH3C
H2 O CC
OC2H5+ HO
O
H2 CH3C C C O
140 oC 4~5hr
13、
14、
OH
BCl3 Cl3CCN
H2O
OH COCCl3
三、1. 写出羧酸与醇反应生成酯的反应机理 （通式）。
HOR'
R C OH H R C OH R'OH R C OH
O
OH
OH
OR' R C OH
OH2
OH
R C OH
CH3 O + CH2=CH COOCH3 KOC(CH3)3
O CH3 O CH2CH2CHOCH3
9、
10、
O
O
+
H3PO4
O
Al(t-BuO)4
OH
O
11、
O
CH3 +
NO2 OH /H2O
CHO
O2N
O CH3
12、
O
> 2mol
Ph3P=CHCH3
O
H3CHC
CHCH3
13、
O
ClCH2CO2CH3 CH3ONa
9、 Cl
CH3 O C COOH +
CH3
EtOH
H2SO4
CH3
Cl
O C COOEt
CH3
10、
CH3 (CH2)5COCl
AlCl3
ClCH2CH2Cl, 0 oC
CH3
CH3
CH3 O
11、
CH3 + C6H5NCHO
POCl3 90-95 oC
CHO
12、 O
CH3C
H2 O CC
OC2H5+ HO
O
H2 CH3C C C O
140 oC 4~5hr
13、
14、
OH
BCl3 Cl3CCN
H2O
OH COCCl3
三、1. 写出羧酸与醇反应生成酯的反应机理 （通式）。
HOR'
R C OH H R C OH R'OH R C OH
O
OH
OH
OR' R C OH
OH2
OH
R C OH
CH3 O + CH2=CH COOCH3 KOC(CH3)3
O CH3 O CH2CH2CHOCH3
9、
10、
O
O
+
H3PO4
O
Al(t-BuO)4
OH
O
11、
O
CH3 +
NO2 OH /H2O
CHO
O2N
O CH3
12、
O
> 2mol
Ph3P=CHCH3
O
H3CHC
CHCH3
13、
O
ClCH2CO2CH3 CH3ONa
第四章缩合反应23节1
维生素D2的合成
88% Ph
R
R
(C6H5)3P CH2
O HO
CH2 HO
O
+ Ph3P=CHOCH3
金刚
利用此结构可制醛
CHOCH3
H2O H+
醚水解
CHO
O + Ph3P
O C COEt H
位 阻 大 ,不 反 应
维生素A的合成-
C CH2OH (C6H5)3P . HX
H
X
CH2P(C6H5)3 C H
LiAlH4
CH2OH 维生素A
二、羰基-位亚甲基化
1.活泼亚甲基化合物的亚甲基化反应(Knoevenagel反应 )
活泼亚甲基化合物（丙二酸酯、-酮酸酯、氰乙酸、硝基 乙酸酯等）在氨、胺或其羧酸盐的催化下，与醛、酮发生醛 醇型缩合，脱水而得,-不饱和化合物。
X H2C
Y
+O
R
C
R1
catalyst
B:
C-PH(C6H5)3 C
OC H
CH2OCOCH3
H
COOC2H5 LiAlH4
CH2OH 维生素A
维生素A的合成=
O Zn / BrCH2COOC2H5
COOC2H5
C H
LiAlH4 [O]
CH2COOC2H5 H
OH
-H2O
CHO C H
+ (C6H5)3P
COOC2H5
COOC2H5
62%
CH2 CH2 1.C4H9MgBr
O
2. H2O
C4H9CH2CH2OH
C6H5
CH CH2 1.CH3MgI
O
2. H2O
88% Ph
R
R
(C6H5)3P CH2
O HO
CH2 HO
O
+ Ph3P=CHOCH3
金刚
利用此结构可制醛
CHOCH3
H2O H+
醚水解
CHO
O + Ph3P
O C COEt H
位 阻 大 ,不 反 应
维生素A的合成-
C CH2OH (C6H5)3P . HX
H
X
CH2P(C6H5)3 C H
LiAlH4
CH2OH 维生素A
二、羰基-位亚甲基化
1.活泼亚甲基化合物的亚甲基化反应(Knoevenagel反应 )
活泼亚甲基化合物（丙二酸酯、-酮酸酯、氰乙酸、硝基 乙酸酯等）在氨、胺或其羧酸盐的催化下，与醛、酮发生醛 醇型缩合，脱水而得,-不饱和化合物。
X H2C
Y
+O
R
C
R1
catalyst
B:
C-PH(C6H5)3 C
OC H
CH2OCOCH3
H
COOC2H5 LiAlH4
CH2OH 维生素A
维生素A的合成=
O Zn / BrCH2COOC2H5
COOC2H5
C H
LiAlH4 [O]
CH2COOC2H5 H
OH
-H2O
CHO C H
+ (C6H5)3P
COOC2H5
COOC2H5
62%
CH2 CH2 1.C4H9MgBr
O
2. H2O
C4H9CH2CH2OH
C6H5
CH CH2 1.CH3MgI
O
2. H2O
药物合成反应(第三版_闻韧)第四章 缩合反应总结
R
CH C OH
R'
R
-H
R' R R CH2 C OH
O R'
Hale Waihona Puke CH C- H2O
R'
O C C CR'
CH2R R
Organic Reactions for Drug Synthesis
1）自身缩合 （一般用碱性催化剂）
NaOH 25℃ 2CH3CH2CH2CHO NaOH 80℃ CH3CH2CH2CH OH CH3CH2CH2CH CH CHO CH2CH3 C CHO
试解释上述反应中为什么使用镁？
Organic Reactions for Drug Synthesis
1)
-卤代酸酯的活性顺序为：
R1 R1
ICH2COOC2H5>BrCH2COOC2H5 >ClCH2COOC2H5
X CCOOC2H5 > X CHCOOC H > X CH2COOC2H5 2 5 R2
2) 无水操作:Et2O、THF等。Zn需活化(用20%HCl 处理)
Organic Reactions for Drug Synthesis
Reformatsky反应的应用：
•合成-羟基羧酸酯 •合成-羟基羧酸
•醛、酮增长碳链的方法之一
Organic Reactions for Drug Synthesis
C O Y
Nu
C O Nu
+ Y
Organic Reactions for Drug Synthesis
羰基化合物的结构与反应特征
羰基化合物的结构特征之二： ——羰基C=O的吸电子作用使得a-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 碱催化缩合反应和烃基化反应(6)-1
8
4.1.2 酯缩合反应
1. Claisen酯缩合反应 Claisen酯缩合反应：酯和含活泼甲基或亚甲基的羰基化合物在强
碱作用下缩合，生成β-羰基化合物的反应称之。
◆ 机理：
H CH2COOC2H5
乙酸乙酯
O
NaOC 2H5
O
-
O-
CH2-C-OC2H5
O-
CH2=C-OC2H5
CH3-C-O-C 2H5 + -CH COOC H 2 2 5
◆ 讨论：
① 羰基使α-H的酸性大增，在强碱(碱性大于OH-)作用下，发 生亲核加成-消除反应，最终得到β-二羰基化合物。
② 酮的酸性一般大于酯，所以在乙醇钠的作用下，酮更易生 成碳负离子。例如：
O CH3-C-CH3 O CH3-C-CH2
O OCH3-C-CH2-C-CH3 OCH2CH3
O-
第四章 碱催化缩合反应和烃基化反应
4.1.4 Stobbe 反应 丁二酸酯或α-烃基取代的丁二酸酯在碱作用下，与羰基化合物 （常用酮）进行缩合而得α-烷烃（或芳烃）亚甲基丁二酸酯的反
应称为Stobbe 反应。
CH2COOC2H5 (C6H5)2C O H+ + CH2COOC2H5 C COOC2H5 CH2COOH (CH3)3C OK (CH3)3C OH, (C6H5)2C C COOC2H5 CH2COO
C O
R'
R
C H
C O
R'
醛的缩合反应，生成碳负离子为决速步骤；酮的缩合反应，碳 负离子对酮羰基的加成是决速步骤。
第四章 碱催化缩合反应和烃基化反应 2
R
H2 C
药物合成反应_第四章_缩合反应
O
CH(COOC2H5)2 CH-CH2COCH3
O O δN δ+
加成方式跟底物酮的结构以及格氏试剂所带烷基的位阻有较大关系！
①PhMgBr 1 4
O
2 3
②H2O
位阻2小4大或使用RLi 主要发生1,2加成 Ph 位阻2大4小或使用R2CuLi,亦或 在格氏试剂中添加卤化亚铜 主要发生1,4加成 Ph
OH Ph O
Ph
①C2H5MgBr ②H2O
有 机 金 属 化 合 物 的 反 应
Strecker氨基酸合成反应。
反应机理：
反 应
该反应是制备氨基酸的方便方法。
3
Strecher
应用特点：
可以用氯化铵和氰化钾替代HCN-NH3，还可用氰化三甲基硅Me3SiCN替换氰化钾。
CHO NH2 TMSCN/MeOH 盐酸胍 CN
O O Cl CHO NH2 H3C 催化剂 CN CH2Cl2 NC N CH3
末端烯烃的反应收率相对较好，且主要产物为环状缩醛；
2
Prins
应用特点：
制备1,3-二醇
HCHO HCOOH OOCH H2O OH OH
OOCH
制备1,3-二氧六环
HCHO 酸性树脂 O
反 应
O
2
反应机理：碳负离子对羰基的加成消除。
芳醛在含水乙醇中，以氰化钠（钾）为催化剂，加热后发生双分子缩合生成α -羟基酮。 关键在于如何产生碳负离子。
HO OHC
应用特点： 不同醛可得不同苄氯烃基
HO ClCH2OCH3 AlCl3 NO2 OHC
CH2Cl
卤 烷 基 化
(Blanc)
NO2
CH3CHO O HCl O
CH(COOC2H5)2 CH-CH2COCH3
O O δN δ+
加成方式跟底物酮的结构以及格氏试剂所带烷基的位阻有较大关系！
①PhMgBr 1 4
O
2 3
②H2O
位阻2小4大或使用RLi 主要发生1,2加成 Ph 位阻2大4小或使用R2CuLi,亦或 在格氏试剂中添加卤化亚铜 主要发生1,4加成 Ph
OH Ph O
Ph
①C2H5MgBr ②H2O
有 机 金 属 化 合 物 的 反 应
Strecker氨基酸合成反应。
反应机理：
反 应
该反应是制备氨基酸的方便方法。
3
Strecher
应用特点：
可以用氯化铵和氰化钾替代HCN-NH3，还可用氰化三甲基硅Me3SiCN替换氰化钾。
CHO NH2 TMSCN/MeOH 盐酸胍 CN
O O Cl CHO NH2 H3C 催化剂 CN CH2Cl2 NC N CH3
末端烯烃的反应收率相对较好，且主要产物为环状缩醛；
2
Prins
应用特点：
制备1,3-二醇
HCHO HCOOH OOCH H2O OH OH
OOCH
制备1,3-二氧六环
HCHO 酸性树脂 O
反 应
O
2
反应机理：碳负离子对羰基的加成消除。
芳醛在含水乙醇中，以氰化钠（钾）为催化剂，加热后发生双分子缩合生成α -羟基酮。 关键在于如何产生碳负离子。
HO OHC
应用特点： 不同醛可得不同苄氯烃基
HO ClCH2OCH3 AlCl3 NO2 OHC
CH2Cl
卤 烷 基 化
(Blanc)
NO2
CH3CHO O HCl O
第四章碱催化缩合和烃基化反应
❖ TM24的商品生产按以下合成路线进行：
O + HNMe2
HO
NMe2
(1) P, Br2 Ph COOH
(2) EtOH
Br Ph COOEt
(1) Zn, Et2O
(2)
O
O
HO
NMe2
O
HO
OEt
OH-
Ph
HO
O
NMe2 扩瞳剂
Ph TM24
3、β-二酮的烃基化
K2CO3,CH3I CH3COCH2COCH3
RC(COOC2H5)2
O
Br
N-Na+ O
O R
N C(COOEt)2 1)OH-, 2)H+ 3)-CO2
O
RCHCOOH
NH2
合成
O2N
NO2
CHCOOC2H5 CN
切断分析:
O2N
NO2
CHCOOC2H5 CN
O2N
NO2
Cl
+
CHCOOC2H5
CN
O2N
NO2
Cl
+
CH2COOC2H5
CN
丙酮
CH3COCHCOCH3
CH3
O
O
NaOC2H5
CH3
CH3I
O
O
在强碱的存在下：
NaNH2 CH3COCH2COCH3 液氨
O
O
H3CC CH C CH2
1)CH3(CH2)3Br 2)H2O,H+
CH3COCH2COCH2(CH2)3CH3
OO
CCH3 KNH2
OO
1)C6H5CH2Cl
பைடு நூலகம்OO
第四章 缩合反应
80%
Ph Ph
Ph
CHO + CH CHO CH 3COCH 2CH 3 3 CHO 3COCH 2CH CH COCH CH ++
3 2 3
O O O Ph Ph Ph
O O O
(动力学控制） ( (动力学控制） 动力学控制）
HCl HCl HCl 85% 85% 85%
（热力学控制） （热力学控制） （热力学控制）
R R
OO O
O O
O
OO O O
OO
催化剂是稀硫酸，还可采用磷酸、强酸性离子交 换树脂及ZnCl2, BF3等路易斯酸；
23
（四） 有机金属化合物的a-羟烷基 化反应
(1).Grignard反应 格氏试剂与甲醛、醛和酮加成后再水解可分别得 到伯、仲、叔醇：
O O H C C H H H O O R C C H H R
一、α-羟烷基化反应 羟醛缩合反应： 含有α-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（酮），或进一步脱水生成α,β-不饱和醛 （酮）的反应。
3
催化剂的选择
催化剂：弱碱或强碱； 强碱：一般用于活性差、位阻较大的羰基化合 物之间的缩合，且在非质子性溶剂中进行。
18
CN Ar Ar C C H H O O
CN CN H H Ar Ar C C OH OH
+ +
CN CN
-
Ar
C
O
H
CN CN Ar Ar CC
OH OH
O O H H C C Ar' Ar'
H CN H CN Ar Ar
CC
H
Ar' C C Ar'
Ph Ph
Ph
CHO + CH CHO CH 3COCH 2CH 3 3 CHO 3COCH 2CH CH COCH CH ++
3 2 3
O O O Ph Ph Ph
O O O
(动力学控制） ( (动力学控制） 动力学控制）
HCl HCl HCl 85% 85% 85%
（热力学控制） （热力学控制） （热力学控制）
R R
OO O
O O
O
OO O O
OO
催化剂是稀硫酸，还可采用磷酸、强酸性离子交 换树脂及ZnCl2, BF3等路易斯酸；
23
（四） 有机金属化合物的a-羟烷基 化反应
(1).Grignard反应 格氏试剂与甲醛、醛和酮加成后再水解可分别得 到伯、仲、叔醇：
O O H C C H H H O O R C C H H R
一、α-羟烷基化反应 羟醛缩合反应： 含有α-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（酮），或进一步脱水生成α,β-不饱和醛 （酮）的反应。
3
催化剂的选择
催化剂：弱碱或强碱； 强碱：一般用于活性差、位阻较大的羰基化合 物之间的缩合，且在非质子性溶剂中进行。
18
CN Ar Ar C C H H O O
CN CN H H Ar Ar C C OH OH
+ +
CN CN
-
Ar
C
O
H
CN CN Ar Ar CC
OH OH
O O H H C C Ar' Ar'
H CN H CN Ar Ar
CC
H
Ar' C C Ar'
药物合成反应第四章 缩合反应
2 2 2 2
CH2
HC
CH2Leabharlann CH2CH2 [4+2]环加成反应 1,3-偶极环加成反应
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。
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
33
CH3CH2CH2CH2-CHCH2OH CH2CH3
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。
O C C H
B
C
O C
C
O C
烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定 烯醇负离子
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。
R' +
R
HC
C OH
CH2
HC
CH2Leabharlann CH2CH2 [4+2]环加成反应 1,3-偶极环加成反应
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。
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
33
CH3CH2CH2CH2-CHCH2OH CH2CH3
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。
O C C H
B
C
O C
C
O C
烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定 烯醇负离子
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。
R' +
R
HC
C OH
第四章缩合反应
R'
OH H
产物不稳定
B：
-H2O
R C C R' H O
R' R O
H2 RC C C C
R'
OH
R' R O
H2 RC C CC
R'
4
Original slide prepared for the
第一节 α-羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应 一、α-羟烷基化
1 Aldol缩合 机 理 b： 酸催化
Original slide prepared for the
R
5
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第一节 α-羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应 一、α-羟烷基化
1 Aldol缩合 1）自身缩合 （一般用碱性催化剂）
2CH3CH2CH2CHO
NaOH 25℃
CH3CH2CH2CH OH
NaOH 80℃
CH3CH2CH2CH
H C CHO CH2CH3
O
H
C6H5
C
C C Ph H 反式
H
H COPh
10
Original slide prepared for the
第一节 α-羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应 一、α-羟烷基化
1 Aldol缩合 ii）不同的醛酮之间的缩合
S
CHO
S
+
H2SO4
NO2
O
O
CHO +
O
H3CC CH2CH3
13
KOH H+
CH2
H2O + HCHO
HCOOH
CH CH2 OH CH2OH
第四章缩合反应42
O
Ar CH2CH2OH
H O CH3
PhH/AlCl3
HOH2C
C6H5 H
CH3
常伴随构型翻转
55.8%
2019年7月29日星期一
22
4.2.1.2 活性亚甲基化合物的－羟烷基化
H2C COOC2H5 EtONa
COOC2H5
HC COOC2H5 COOC2H5
O / EtOH
－ CH3CH2OH
H2O
CN
+ R NH2
KCl
R(H)
H2O
+ HCN KOH
RO
2019年7月29日星期一
NH4Cl
R(H)
NH3
该法广泛应
用于制备各 种 -氨基酸， 例子见P213
20
新法合成：价廉易得，无毒操作
+ + CHO CHCl3
Na(K)OH
PTC PTC
COOH R
OH
COOH
NH3 H2O R NH2
H
－H
H2C N R2
R' C CH3
R' C CH3
R' C CH2
O
OH
OH
R' C CH2CH2NR2 －H OH
R' C CH2CH2NR2 O
Mannich反应中：
一般使用亲核性：胺类R2NH > 具有活性氢的化合物RH
+ HCHO
R2NH
R2NCH2OH
如果亲核性：胺类R2NH ≤具有活性氢的化合物RH
+ + R'H
HCHO
R2NH
+ R'CH2NR2
《缩合反应 》课件
高分子材料在合成过程中经常使用缩合反应，例 如聚酯和聚酰胺等高分子材料的合成。
纳米材料合成
在纳米材料合成中，缩合反应也扮演着重要角色 ，例如金属氧化物的合成就可以通过缩合反应实 现。
陶瓷材料合成
陶瓷材料的合成过程中也涉及到缩合反应，例如 硅酸盐陶瓷的合成过程中就涉及到硅酸盐的脱水 缩合反应。
05
CATALOGUE
04
CATALOGUE
缩合反应的应用领域
有机合成
合成醇类
01
缩合反应可以用于合成醇类化合物，例如醛和酮可以通过醇的
脱水反应生成相应的醇。
合成羧酸
02
通过醛或酮与羧酸之间的缩合反应，可以合成羧酸类化合物。
合成胺类
03
胺类化合物的合成也可以通过缩合反应实现，例如醛和氨之间
的反应可以生成亚胺，进一步处理可以得到胺类化合物。
药物合成
合成药物中间体
许多药物在合成过程中需要经过缩合反应来得到关键的中间体。
合成生物碱
生物碱类化合物的合成往往涉及到缩合反应，例如氨基酸和有机酸 之间的缩合反应可以生成生物碱。
合成激素
激素的合成过程中也经常使用到缩合反应，例如雌性激素的合成过 程中就涉及到酯的缩合反应。
材料科学
1 2 3
高分子合成
缩合反应的发展趋势与展望
新反应类型的发现与探索
1
不断探索新的反应类型，以满足不断发展的化学 工业需求。
2
深入研究反应机理，提高反应的效率和选择性。
3
开发高效、环保的催化剂体系，降低生产成本。
绿色化学在缩合反应中的应用
开发绿色、环保的合成方法，减少对环境的污 染。
优化反应条件，降低能耗和资源消耗。
纳米材料合成
在纳米材料合成中，缩合反应也扮演着重要角色 ，例如金属氧化物的合成就可以通过缩合反应实 现。
陶瓷材料合成
陶瓷材料的合成过程中也涉及到缩合反应，例如 硅酸盐陶瓷的合成过程中就涉及到硅酸盐的脱水 缩合反应。
05
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04
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缩合反应的应用领域
有机合成
合成醇类
01
缩合反应可以用于合成醇类化合物，例如醛和酮可以通过醇的
脱水反应生成相应的醇。
合成羧酸
02
通过醛或酮与羧酸之间的缩合反应，可以合成羧酸类化合物。
合成胺类
03
胺类化合物的合成也可以通过缩合反应实现，例如醛和氨之间
的反应可以生成亚胺，进一步处理可以得到胺类化合物。
药物合成
合成药物中间体
许多药物在合成过程中需要经过缩合反应来得到关键的中间体。
合成生物碱
生物碱类化合物的合成往往涉及到缩合反应，例如氨基酸和有机酸 之间的缩合反应可以生成生物碱。
合成激素
激素的合成过程中也经常使用到缩合反应，例如雌性激素的合成过 程中就涉及到酯的缩合反应。
材料科学
1 2 3
高分子合成
缩合反应的发展趋势与展望
新反应类型的发现与探索
1
不断探索新的反应类型，以满足不断发展的化学 工业需求。
2
深入研究反应机理，提高反应的效率和选择性。
3
开发高效、环保的催化剂体系，降低生产成本。
绿色化学在缩合反应中的应用
开发绿色、环保的合成方法，减少对环境的污 染。
优化反应条件，降低能耗和资源消耗。
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合而得b-羟基酸酯或脱水得a、b-不饱和羧
酸酯的反应：
催化剂
• 锌粉必须活化，常用20%盐酸处理，再用丙 酮、乙醚洗涤，真空干燥。 • 亦可用K、Na、Li等还原无水氯化锌，此法 活性较高。 • Mg, Cd, Ba, In, Ge, Co, Ni, Ce等。
溶剂
• 本反应常用的有机溶剂有乙醚、四氢呋喃、 1,4-二氧六环、二甲氧基乙烷、苯、二甲苯、 二甲基亚砜、乙腈等。
• 3) 催化剂和温度 Michael加成中碱催化剂 的种类很多，如醇钠（钾）、氢氧化钠、 金属钠、氢化钠、三乙胺以及季铵碱等。 Michael加成反应一般在较低温度下进行， 温度升高，收率下降。当用较弱的碱作催 化剂时，反应温度可适当提高。
第三节
亚甲基化反应
1.活性亚甲基化合物的亚甲基化反应 （Knoevenagel 反应） （1）反应通式
• 2. 安息香缩合
• • • •
影响因素 ① 芳醛结构的影响 强吸电子、强供电子对反应都不利； 自身缩合、交叉缩合
• ② 催化剂的影响 • NaCN剧毒，可用噻唑鎓盐、咪唑鎓盐等代 替
3.有机金属化合物的a-羟烷基化 雷福尔马茨基反应（Reformatsky反应）
醛或酮与a-卤代酸酯在金属锌粉存在下缩
OHC
(CH2)3
CH C3H7
CHO
OH 1150C C3H7
CHO (62%)
O CH2COCH3 O KOH (90%)
（2）甲醛与含有a-活泼氢的醛、酮之间的缩合
HCHO + CH3COCH3 NaOH(稀) 40-42 C
K2CO3 14-200C, 3h
0
- H 2O
H2C
CHCOCH3
δ
O CH3 CH2 O O CH C CH3 H+
O CH3 CH2 O O CH2 C CH3 OH
O CH3 CH2 δ O δ O CH2 C CH2
O
CH3 H+ O
O
CH3
O OH H
O
O -H2O △
CH3
O
（3）影响因素
• 1) 供电体结构 亚甲基化合物称为Michael 供电体。亚甲 基上多连接吸电子基，其吸电子能力越强，活性越大。常 见的Michael 供电体有丙二酸酯类、氰乙酸酯类、β-酮酯 类、乙酰丙酮类、硝基烷类、砜类等。 • 2）受电体结构 α,β-不饱和羰基化合物及其衍生物称为受 电体。常见的Michael 受电体有α,β-烯醛类、 α,β-烯酮类 、 α,β-烯腈类、 α,β-烯酯类、杂环类等。
• 应用特点 • 制备反式芳丙醛
• 制备手性b-羟基醛 有机小分子脯氨酸催化 直接 Aldol 反应
O
+
O H R'
Catalyst DMSO, RT
COOH N H
OH O R R'
R
R = Ar, < 78% ee; R = Alkyl, 99% ee, R = 4-NO2Ph, 78% ee
(40%)
苯环连在取代基多的C上
CH3 CH2 CHCH2 OH > CH3 CH2 CHCH2 OH
• （2）立体选择性 • 构型反转
二、 b-羰烷基化反应
Michael加成反应
反应机理:
O CH3 H O OH H + O O O CH3 O CH3 + CH2
δ δ δ
O
CH C CH3
碘番酸中间体
• ②催化剂的影响 • 相应羧酸的钾盐、钠盐；铯盐效果更好
第四节
a、b -环氧烷基化反应 (Darzens反应)
• 1. 反应通式
R2 (H)R R1 C=O + CH COOR3 X RONa (H)R R1 C O R2 C COOR3 + ROH + NaX
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素
• （1）羰基化合物的结构。 Darzens反应中，脂肪 醛的收率不高，其它芳香醛、脂肪酮以及α,β不饱和酮等均可顺利进行反应。 • （2） α-卤代酸酯的结构。参加Darzens反应的 α-卤代酸酯除常用α-氯代酸酯外， α-卤代酮 、 α-卤代氰、 α-卤代亚砜、苄基卤化物等均 能发生类似反应，生成α,β-环氧烷基化合物。 此反应中由于α-卤代酸酯和催化剂均易水解，故 需在无水条件下进行。 • （3）催化剂 本反应常用的催化剂有醇钠、醇钾 、氨基钠等。醇钠最常用，叔丁醇钾效果最好。
• 二、 a-卤烷基化反应(Blanc反应)
影响因素
• 也可用ZnCl2(干)等Lewis酸。苯环上供电子基, 有利于反应进行。吸电子基不利于反应进行。
(87%)
引入-CH2Cl后，可进一步转化成其他官能团 并增长碳链。
•
三、a-氨烷基化反应
1、Mannich反应：有活泼氢的化合物(醛、酮 等) 与甲醛、胺进行缩合，H原子被a-氨甲基 取代称为 a-氨甲基化反应(Mannich反应)
(1)含有a-活泼氢的醛或酮的自身缩合
碱催化机理:
RCH2 C R' + B O
R CH2C R' + R CH O
R CH C R' O
R CH
C R' + BH O
δ
δ
δ C R'
O
R' R RCH2 C CH O C R' O
BH
R' R RCH2 C C OH H B C R' O
δ
O OH △ R' RCH2 CR' C C R + BH
反应机理
如：
抗胆碱药阿托品的中间体 (90%)
第二节 一
b-羟烷基、 b-羰烷基化反应
b-羟烷基化反应
1.反应通式：F-C反应
• 2. 反应机理
3.应用特点 • （1）区域选择性
+ CH3 CH2 CH O CH2 SnCl2 / CS2 -10 C
0
CH3 CH2 CH CH2 OH C6H5
• ③ 溶剂 本反应选择的溶剂也是很重要的， 使用非极性的非质子溶剂有利于反应的进 行，如苯、甲苯、DMF等，而使用质子溶 剂会抑制1,2-消除反应的发生。
2. 柏琴反应（Perkin反应） (1) 反应通式
• （2）反应机理
• （3）影响因素 • ①芳香醛结构影响 • 吸电子活性增强，给电子相反
第四章
缩合反应
Condensation Reaction
缩合反应： 两个分子作用，失去一个小分子，生成较大的分子。
本章讨论：
具有活泼氢的化合物与羰基化合物之间的缩合反应
第一节 a-羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应
一、a-羟烷基化反应 1.羟醛缩合反应(Aldol缩合)
定义：含有α-H的醛或酮，在碱或酸的催化作用下生成 β羟基醛或β羟基酮的反应（醛、酮之间的缩合）
• 4. 应用特点
• 醛、酮同系化C+1
布洛芬的合成
（2）影响因素
• ① 催化剂的影响 本反应催化剂的性质是 很重要的，一般使用伯，仲，叔胺以及它们 相应铵盐，某些Lewis酸和叔胺的混合物， 如TiCl4/Et3N 。
• ②本反应的副产物是水，将水从反应混合 物中移除有利于平衡朝着生成物的方向移 动。添加分子筛，或其它的脱水剂通过共 沸精馏的方法脱除水。
例如:
O CHO + Br Zn CH2 COOC2H5 THF 00C O CH CH2 COOC2H5 OH (50%)
CH3 CHO + Br CH2 COOC2H5
Zn / (CH3O)3B / THF r. t.
OH CH3CH CH2 COOC2H5 (95%)
加入(CH3O)3B/THF可提高收率(如上)
CH2 OH
(45%)
2HCHO + CH3 CH2 CH2 CHO
CH3 CH2C CHO C(1) [H] (2) HCHO+NaOH
•
CH3 CH2
C
CH2 OH
CH2 OH
以碱催化剂为主，酸催化剂应用较少
三羟甲基丙烷
• （3）芳醛与a-活性氢的醛、酮的缩合