有机反应机理第10章2
有机化学第10章醛、酮及亲核加成反应
醛、酮的分子中都含有羰基（＞C＝O）
O R
H
醛
－CHO 醛基
O
R
R'
酮
＞C＝O 酮基
分子中的烃基（R）可以相同也可以不相同。醛、酮分子 中的烃基可以是直链的或是环状的，脂肪的或芳香的。
一、羰基的结构
CO
CO
碳原子SP2杂化轨道与另外三个原子以键结合的，所以这 三个键都处于同一个平面上，键角约为120°。
C6H5CHO
NaHSO3 H2O
C6H5CHSO3Na OH
NaCN H2O
C6H5CHCN OH
三、与氢氰酸的加成
醛及多种活泼的酮（脂肪族甲基酮及少于8个碳原子的脂环 酮）与氰基负离子的碳原子发生加成反应，生成－羟基腈.
R CO
(R')H
+ H+ CN-
R OH C
(R')H CN
反应速度受CN-进攻羰基的影响，加入碱，增 加了CN-的解离，促进反应进行.
H3C O
H3C
Ph3P CH2
O
C CH3
Ph3P CH2CH3
H3C H3C
CH2
CH2CH3 C CH3
第三节 α氢的反应
一、 酸性及互变异构 醛、酮的-亚甲基上的氢受到邻位羰基的活化而 呈一定的酸性，可以通过烯醇式表现出来。
HO
CH3 C C
H+
CH3 1
CH3
（酮式）
O
CH3 C C
CH3
O C H CH2
+ H2O
O
O
C
CH
+ H2O
H CH2 CH3
有机化学第二版第十章醛和酮
第十章 醛酮含有羰基的化合物：O H O CH3CCH3 O C CH3醛和酮：CH 3C羧酸 羧酸：CH3CO OHCOOH COOH COOHOH CH3CHCOOHO羧酸衍生物：CH3COCl (CH3CO) ( )2OCOOC 2H 5NHOβ-二羰基化合物：CH3CCH2COOC 2H5CH2COOC2H5 COOC2H5210 醛和酮教学大纲（醛和酮）醛和酮的结构与物理性质 醛和酮的结构与物理性质； 醛和酮的化学性质:1.与氢氰酸加成； 2.与亚硫酸氢钠加成； 3.与醇亲核加成； 4.与氨的衍生物反应； 5.与Grignard试剂加成； 试剂加成 6.醇醛缩合反应； 7 卤化和卤仿反应； 7. 卤化和卤仿反应 还 原 反 应 —— 催 化 加 氢 、 金 属 氢 化 物 还 原 、 Clemmenson 还 原 、 WolffKishner黄鸣龙还原、Cannizzaro反应；氧化反应）。
羰基 carbonylOR C H R O C R'醛（aldehyde）O R C O R C R' Ar H Ar O C O C R H酮（Ketone K t ）Oβ αC H(R)CC脂肪族醛、酮芳香族醛、酮α,β-不饱和醛、酮4命名：O CH3CCH2CH2CHOO O CH3CCHCCH3 CH2CH=CH24-氧代戊醛3-烯丙基-2,4-戊二酮OO CHO环己酮CHO2'-氧代环己基甲醛CHO OH O CHO苯甲醛2－羟基苯甲醛 (水杨醛)呋喃甲醛 （糠醛）5z醛和酮的结构2spCσOδ C+δO键角接近 120 °1 C=O双键是由一个σ键和一个π键组成的。
2 羰基碳原子为 sp2杂化轨道与氧原子的 p 轨道和其它两个原子 形成三个 形成 个σ键 键，一个 个 p轨 轨道与氧原子的 与氧 子 p轨 轨道侧面交盖成 侧面交 成π键 键， 氧原子上另有两对孤对电子处于氧的s轨道和p轨道中。
有机化学第二版-高占先著-第十章课后答案
第10章 醛、酮、醌10-1 命名下列化合物。
（1）3-甲基-1-苯基-1-戊酮； （2）2,4,4-三甲基戊醛； （3）1-(1-环已烯基)丁酮；（4）(E )-苯基丙基酮肟； （5）3-丁酮缩乙二醇； （6）2-环已烯酮； （7）三氯乙醛缩二甲醇； （8）2-戊酮苯腙； （9）2,6-萘醌； （10）2,4-已二酮； （11）（(E )-间甲基苯甲醛肟。
10-2 写出下列反应的主要产物。
PhCHOHCOONa +浓NaOHHCHO2OH+(Cannizzaro 反应)OZn-Hg / HClHCNH 3OOH COOHO(Clemmensen 还原)H 3CC CH 3O Mg 66H 3OH 2SO 4△(CH 3)2C C(CH 3)2OH OH(H 3C)3CC CH 3O(pinacol 重排)(1)(2)(3)(4)+HCHO(Mannich 反应)+HCl(5)(6)ON HCH 2CH 2NOCH 3OCH3CH 3OH(黄鸣龙还原)CO 3Cl+CO 2HCl+(Baeyer-Villiger reaction)ONH 2+PCl 5H NO(Beckmann 重排)O(1) HSCH 2CH 2SH2O(1) Cl 2 / NaOH 3OHO(卤仿反应)(7)(8)(9)(10)CHCl 3+(Wittig reaction)CH 3MgBr +Ph 3(1) CuCl 3(13)(12)(11)O+O(1,4-加成产物)OCHCH 2CH 3O OOHHONCO(双烯合成反应)10-3 比较下列化合物的亲核加成反应活性。
(2)(1)C OCH 3H 3C C CH 3OH 3CC HOCOCH 3H 3C(3)(4)（3）＞（1）＞（2）＞（4）10-4 将下列化合物按烯醇式的含量多少排列成序。
CH 3COCHCOCH 3CH 3COCH 2CH 3(2)(1)PhC H 2C O(3)(4)3CH 3COCH 2COCH 3C CH 3O（1）＞（4）＞（3）＞（2）10-5 指出下列化合物中，哪些能发生碘仿反应？哪些能与饱和NaHSO 3反应？(2)(1)O(3)(4)(5)ICH 2CHOCH 3CH 2CHOC 6H 5COCH 3CH 3CHOCH 3CH 2CH 2OHCH 3CH 22CH 3CH 3CH 23OH(7)(6)(8)O能与饱和NaHSO 3反应的有（1）、（2）、（5）、（8）[脂肪族甲基酮、大多数醛和8个碳以下的脂肪酮能进行此反应]。
有机化学 第10章
2C2H5ONa
+ H2
C2H5ONa +H2O
苯乙醇水=74.118.57.4（64.9℃)
2 2(CH3)3COH + 2K
2(CH3)3COK + H2
强碱性试剂 亲核性相对弱一些
魏能俊 主讲教师：曹瑞军
有机化学
16-10
3 2C2H5OH + Mg
(C2H5O)2Mg 乙醇镁
+ H2
魏能俊
主讲教师：曹瑞军
有机化学
16-6
3、醇的异构和命名
醇的异构主要来自碳链的异构和羟基位置的异构。 醇的系统命名如下： （1）选取含羟基的最长碳链为主链，按主链碳原子数命名为某醇。 （2）从最靠近羟基的一端开始编号，羟基在末端时“1”字可以省略。 （3）不饱和醇应选取同时含不饱和键与羟基在内的最长碳链为主链。 CH3 CH3-C-OH CH3C=CHCH2CHCH3 CH CHCHCH CH H3C 3 2 3
液相测定酸性强弱
H2O > CH3OH > RCH2OH > R2CHOH > R3COH > HCCH > NH3 > RH
总的活性（酸性）顺序为：甲醇>伯醇>仲醇>叔醇 在液相中，溶剂化作用会对醇的酸性强弱产生影响。
O H H R H C
O
H O
H H O H H
CH 3 C CH 3
CH 3 O
16-14
举例如下：
-CHO + H2 Pd/C -CH2OH
CH3CH2O-CO-(CH2)8CO-OCH2CH3
Na+C2H5OH
HO-(CH2)10-OH
有机化学 第10章 羟基酸和羰基酸
9
7
5
3
1
COOH
10
11
13
15
17
19
前列腺(烷)酸
前列腺素可分为PG A、B、C、D、E、F、G 、H及I九型。它们彼此间的区别是五碳环上的 取代基及双键位置不同。体内PG A、E及F较多 。根据侧链R′及R″所含双键的数目而分为1、2 、3类。又根据五碳环上9位-OH基的立体构型而 分为α 及β 两型；α -型用虚线表示，β -型用实 线表示。天然前列腺素均为α -型，不存在β -型 。支链上手性碳原子的立体构型用R或S表示（S 用虚线，R用实线）；链上C=C的构型用Z或E 表示。
O R'
O R'
O R'
OH
R'
R''
R''
OH
R''
OH
R''
A
B
E
F
O
C
O
OH
H O H
O
H
11(α ),15(S)-二羟基-9-酮基-5(Z),13(E)前列二烯酸Leabharlann O HC O O HH
O H
O
H
9(α),11(α),15(S)-三羟基-13(E)前列烯酸
10.8 酮型-型互变异构
乙酰乙酸乙酯 Ethyl Acetoacetate
NH3 HOOCCH2CH2COCOOH + H3C CH COO
a－酮戊二酸 丙氨酸
+
GPT
NH3 OOCCH2CH2CHCOO
谷氨酸
+
+
O H3C C COOH
第10章亲电加成反应
某些非共轭烯烃与HX加成按AdE3历程进行。由于烯烃与一分子HX中的H+结合的同时， 从另一侧又与第二分子的HX或X- 结合，故加成的立体化学特征是反式加成：
complex
立体化学通常为反式加成
HBr +
H3C C
H
CH3 C
H
H3C C
H
H C
CH3
Page 10
10.1.2 亲电加成反应的立体化学
-C
CH3CH2C
H 键
H
+CH2
HH
CH3CC+H C H HH
H
乙基碳正离子中的超共轭
“围绕碳正离子的-CC单键旋转，当带正 电荷碳原子的p轨道轴和-CH键的轨道轴 在同一平面时，这两个轨道可发生部分重叠， 使部分正电荷分散到甲基上，起稳定碳正离
“Markovnikov 规则”：质子加到含氢较多的双键碳原子上 子的作用，这种现象称超共轭作用”
通过化学键异裂产生的带正电的原子或基团进攻不饱和键而引 起的加成反应称为亲电加成反应。
Page 2
10.1.1 亲电加成反应的历程
反应是分步进行 烯烃的亲电加成反应可用通用式表示如下：
此反应的历程有两种可能： ① 试剂的两部分E+和Nu-同时分别加到两个双键碳原子上，即反应按一步
历程进行； ② 首先是E+加到双键的一个碳原子上，然后Nu-加到双键的另一个碳原子
也适用于苯乙烯类与卤化氢等不对称试剂的加成的区域选择性，且当苯环上连有强 吸电子基时，其区域选择性与吸电子基和双键碳原子直接相连时相似。
HBr CH CH2
CH CH2 Br H
O2N
HBr
CH CH2
有机10
第10章 羰基化合物醛（aldehydes ）和酮（ketones ）都是分子中含有羰基（碳氧双键）的化合物，因此又统称为羰基化合物。
羰基与一个烃基相连的化合物称为醛，与两个烃基相连的称为酮。
CO R 'CRO HCR (H )O羰基 醛 酮醛可以简写为RCHO ，基团—CHO 为醛的官能团，称为醛基，酮可以简写为RCOR ’， 基团—CO —为酮的官能团，称为酮基。
醛和酮是一类非常重要的化合物，这不仅是因为学多化学产品和药物含有醛、酮结构，更重要的是醛、酮能发生许多化学反应，是进行有机合成的重要原料和中间体。
醌（quinone ）类是一类特殊的环状不饱和二酮类化合物。
第一节 醛和酮一、羰基的结构羰基是醛、酮的官能团，它与醛、酮的物理化学性质密切相关。
根据醛、酮分子的结构参数（见表10-1），可以认为羰基碳原子以sp 2杂化状态参与成键，即碳原子以三个sp 2轨道与其它三个原子的轨道重叠形成三个σ键，碳原子上未参加杂化的p 轨道与氧原子上的p 轨道在侧面相互重叠形成一个π键（见图10-1）。
（请在图左边第一幅图中，下半个轨道中着淡灰色，如中间那幅图轨道的颜色）表10-1 醛、酮分子的结构参数醛、酮分子 键长（pm ） 键角（） HCHO C ＝O 120.3 C —H 110.1 ∠HCO 121.7 ∠HCH 116.5 CH 3CHOC ＝O 120.7 C —C 151.5 C —H 110.4∠CCO 123.9 ∠HCO 118.6 ∠CCH 117.5 CH 3COCH 3C ＝O 121.4 C —C 152.0∠CCO 121.4 ∠CCC 117.2R δ-R R+图10-1羰基的结构由于氧原子的电负性比碳原子大，所以成键处的电子云就不均匀地分布在碳氧原子之间，氧原子处电子云密度较高，带有部分负电荷，而碳原子处的电子云密度较低，带有部分正电荷。
因此醛、酮具有较高的偶极矩（2.3~2.8D ），例如丙醛的偶极矩为2.5D ，并且在物理性质和化学性质上得到反映。
有机化学第10章 醛和酮
Witting反应是在醛酮基碳所在处形成碳碳双键的一个重要方法，产物中 没有双键位置不同的异构体。反应条件温和，产率也较好，但产物双键 的构型较难控制。 Witting也因该工作而与Brown H C共享了1979年的诺 贝尔化学奖。 另一种类型的磷叶立德试剂是霍纳（Horner L）提出的：用亚磷酸 酯为原料来代替三苯基膦与溴代乙酸酯得到的试剂磷酸酯，后者在强碱 作用下形成Horner试剂。
另一种类型的磷叶立德试剂是霍纳（Horner L）提出的：用亚磷酸 酯为原料来代替三苯基膦与溴代乙酸酯得到的试剂磷酸酯，后者在强碱 作用下形成Horner试剂。
补充： 醛、酮与炔化钠的加成
R-CC-Na+ NaNH2 （-NH3） R-CCH +
C=O
NH3(液) 或乙醚
C C ONa CR H O 2
• 醛和脂肪族甲基酮（或七元环以下的环酮）与之反应，生成
• －羟基磺酸钠
白色
过量
在酸碱下可逆反应，分离提纯
-羟基磺酸钠与等摩尔的NaCN作用，则磺酸基可被氰基取代， 生成 -羟基腈，避免用有毒的氰化氢，产率也比较高。
3、与醇的加成
*1 反应情况介绍 ① 与醛反应 CH3CH=O + CH3CH2OH
(hydrazine)
C 6H 5 H C O + H2NNH O2 N NO2
(hydrazone)
C 6H 5 H C NNH O 2N NO2 + H 2O
2,4–二硝基苯肼
O O + H2NNHCNH2
2,4–二硝基苯腙
O NNHCNH2 + H2O
氨基脲
(semicarbazine)
缩氨基脲 (半卡巴腙)
高等有机第十章-还原
CO2Et CN
Ca(BH4)2
CN
OH
LiBH4
C7H15 O O
C7H15CHCH2CH2CH2OH
用计算量的醇与LiAlH4反应可得一系列四氢铝锂衍生物：
LiAlH4 + 2 ROH
LiAlH2(OR)2 + 2 H2
这些衍生物在有机溶剂中有一定溶解度。在低温下对一些选择 性还原很有用。 烷基化的硼氢化物比硼氢负离子具有更大的空间位阻，在空间因 素控制下具有更高的立体选择性。
61% 20% 6%
39% 80% 94%
极性溶剂与羟基之间的作用减弱羟基与催化剂之间的相互作用， 定位效应也减弱了。
一些过渡金属络合物是有效的氢化均相催化剂，最常用的是 三（三苯基膦〕氯化铑（Ph3P)3RhCl, (Wilkinson 催化剂)。 均相催化剂可减少异构化。反应机理涉及形成金属氢化物中 间体，它与烯烃形成p－络合物，然后将氢原子从铑转移到碳 原子上。
许多其它官能团对催化氢化也很活泼但大多数情况下比烯烃还官能团产物催化剂反应条件pd室温14atmh喹啉室温1atmcucrni200高压nirh50100高压pdnipt室温14atmpdoh催化活性iclptpd室温14atmhrcoclrcoorrcnrnorchorchohrchrhoh二其它氢转移剂催化氢化反应通过一系列络合物和中间体将分子氢转移到不饱和基团上
CH2CH2COOCH3
CH2CH2COOCH3
H2 / Pt
H COOCH3
H
COOCH3
Ni / Pt
H
OH
Pt, H2 + CH3CO2H
95%
OH
H
80%
大学有机化学 第十章醇消除反应第一二节
三、醇的光谱性质
• IR中 –OH常有两个吸收峰：
3640~3610cm-1——未缔合尖峰 3600~3200cm-1——氢键缔合宽峰 • NMR中 O-H δ=1～5.5
乙醇中：O-H δ=5.4（与浓度、温度有关）
-CH2- δ= ~2.7 -CH3 δ= ~1.2 • 见P263~264 图10-2 和 图10-3
Lucas试剂用于区别伯、仲、叔醇； 但一般仅适用于3—6个碳原子的醇； 因为1—2个碳的产物（卤代烷）的沸点低，易挥发； 大于6个碳的醇（苄醇除外）不溶于卢卡斯试剂，易 混淆实验现象。
P267问题10-5，
伯醇与氢卤酸反应按SN2历程进行； 烯丙基型、叔醇——按SN1历程进行； 仲醇——一般按SN2历程进行；
118
结论：相对分子质量相近时各类物质沸点：
醇 > 醛酮 > 卤代烃 > 醚、烷烃
主要原因——醇分子之间具有氢键缔合作用，沸 点最高；强极性分子沸点大于弱极性分子的沸点
多元醇由于羟基数目的增多，分子间的氢键作用 更强，其沸点更高： 例如：乙二醇 ——沸点：197℃
季戊四醇 ——固态，熔点：260℃。
CH2CH2 CH3CHCH2
OH OH
OHOH
乙二醇 (α-二醇)
1,2-丙二醇
CH2OH
CH2CH2CH2 OH OH
1,3丙二醇 (β-二醇)
HOH2C C CH2OH 季戊四醇
CH2OH
醇的英文词尾：-ol 将烷烃词尾-e改为-ol
二、醇的物理性质——阅读-分析-理解
1、物态、气味
2、沸点：直链饱和一元醇 C 、bp
Ar-O-R Ar-O-Ar
醇、酚的官能团:
有机化学第二版第十章习题答案
第10章 醛、酮、醌10-1 命名下列化合物。
（1）3-甲基-1-苯基-1-戊酮； （2）2,4,4-三甲基戊醛； （3）1-(1-环已烯基)丁酮； （4）(E )-苯基丙基酮肟； （5）3-丁酮缩乙二醇； （6）2-环已烯酮； （7）三氯乙醛缩二甲醇； （8）2-戊酮苯腙； （9）2,6-萘醌； （10）2,4-已二酮； （11）（(E )-间甲基苯甲醛肟。
10-2 写出下列反应的主要产物。
PhCHOHCOONa +浓NaOHHCHO2OH+(Cannizzaro 反应)OZn-Hg / HClHCNH 3OOH COOHO(Clemmensen 还原)H 3CC CH 3O Mg C 6H 6H 3OH 2SO 4△(CH 3)2C C(CH 3)2OH OH(H 3C)3CC CH 3O(pinacol 重排)(1)(2)(3)(4)+HCHO(Mannich 反应)+HCl(5)(6)ON HCH 2CH 2NOCH 3OCH3CH 3OH(黄鸣龙还原)CO 3Cl+CO 2HCl+(Baeyer-Villiger reaction)ONH 2+PCl 5H NO(Beckmann 重排)O(1) HSCH 2CH 2SH2O3OHO(卤仿反应)(7)(8)(9)(10)CHCl 3+(Wittig reaction)CH 3MgBr+Ph 33(13)(12)(11)O+O(1,4-加成产物)OCHCH 2CH 3O OOHHONCOO(双烯合成反应)10-3 比较下列化合物的亲核加成反应活性。
(2)(1)C OCH 3H 3C C CH 3OH 3CC HOCOCH 3H 3C(3)(4)（3）＞（1）＞（2）＞（4）10-4 将下列化合物按烯醇式的含量多少排列成序。
CH 3COCHCOCH 3CH 3COCH 2CH 3(2)(1)PhC H 2C O(3)(4)COCH 3CH 3COCH 2COCH 3C CH 3O（1）＞（4）＞（3）＞（2）10-5 指出下列化合物中，哪些能发生碘仿反应？哪些能与饱和NaHSO 3反应？(2)(1)O(3)(4)(5)ICH 2CHOCH 3CH 2CHOC 6H 5COCH 3CH 3CHOCH 3CH 2CH 2OHCH 3CH 2CCH 2CH 3CH 3CH 2CHCH 3OH(7)(6)(8)O能与饱和NaHSO 3反应的有（1）、（2）、（5）、（8）[脂肪族甲基酮、大多数醛和8个碳以下的脂肪酮能进行此反应]。
有机化学第10章 醇、酚、醚
①醇可依分子中所含羟基数目分为一元醇、二元醇及三元醇等，二
元及二元以上的醇称为多元醇。例如：
CH3CH2OH CH2CH2 OH OH
乙醇（一元醇） 乙二醇（二元醇）
CH2CH CH2 OH OH OH
丙三醇（三元醇）
3
②醇也可依分子中烃基的不同而分为脂肪醇（包括饱和醇及不饱和 醇）、脂环醇和芳香醇。 例如：
C(CH3)2或 C(CH3)3
23
在醇的核磁共振谱图中，羟基质子(O—H)由于受
分子间氢键的影响，其化学位移(δ)出现在1～5.5范围 内，在核磁共振谱中产生一个单峰。由于氧的电负性 较大，羟基所连碳原子上的质子的化学位移一般在 3.4～4.0。
24
10.1.4 醇的化学性质
羟基是醇的官能团，作为反应中心羟基决定了醇的化学性质。
2，3-二甲基-3-戊醇
12
不饱和醇的命名，除应选择同时连有羟基和不饱和键的最长碳 链作为主链外，其它原则与饱和醇相同。
CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2OH CH CH2
5 6
4
3
2
1
4-丙基-5-己烯-1-醇
CH CHCH3 CH3CH2CHCHCH2CHCH3 CH3 OH
4-甲基-5-乙基-6-辛烯-2-醇
32
醇和氢卤酸反应的速率与醇的结构的关系： 醇的活性顺序是：烯丙型醇、苄基型醇>叔醇>仲醇>伯醇。 例如：
33
利用不同醇与盐酸反应速率的不同，可以区分伯、仲、叔醇。无
水氯化锌与浓盐酸配制的溶液，叫做Lucas试剂。因为水溶性较好的
醇与Lucas试剂反应后，生成与水不互溶的氯代烃，形成乳状的混浊 溶液或分层，所以可利用Lucas试剂鉴别低碳(C6以下)一元伯、仲、叔 醇(C6以上的一元醇水溶性较差，难于用Lucas试剂鉴别)。例如：
第10章 消去反应
化学
卤代烃对E1和E2消去反应的活性顺序： 3 ° > 2 ° > 1° 如果b-H酸性加大，有利于碱的进攻，有利于E2反应。
叔卤代烃以及仲、叔醇有利于E1反应。
(二) 进攻试剂的影响
E1与SN1历程中，决定反应速度的步骤是碳正离子的生 成，进攻试剂的影响不大 试剂的碱性对E2的影响较大，碱性越强，越容易夺取 b-H ，有利于E2反应。
化学
有利于 E1 反应的因素： 有叔烃基或a-C连有芳基的仲烃基
b-C上没有吸电子基团
离去基团容易离去 试剂的碱性不强 溶剂极性强
化学
有利于 E2 反应的因素：
含伯烃基或含仲烃基的作用物
β位上有活泼氢 离去基团离去倾向不大 试剂的碱性强 溶剂极性弱
化学
有利于 E1CB 反应的因素：
β位上的氢特别活泼 β位上有强吸电子基 离去基团离去倾向较小 试剂的亲核性特别强
相应氢的酸性次序： H-CH3 > H-CH2R > H-CHR2 > H-CR3
化学
3. E2历程 在E2反应的择向与其过渡态紧密相关。 在完全协同的E2反应中，过渡态已具有双键的性质， 烯烃的稳定性大，则过渡态的位能低，反应所需活 化能小，反应速度快。 遵从Saytzeff规则 若过渡态具有更多的E1CB特征时，产物符合 Hofmann规则 。 若过渡态具有更多的E1特征时，产物符合Saytzeff规 则
化学
(四) 温度的影响
(五) 离去基团的影响
较好的离去基团有利于离子化作用，对E1或E2反应 有利。较差的离去基团或带正电荷的离去基团使反 应按E1CB进行：强的吸电子基团使b-H酸性增加。
化学
离去基团与E1和SN1间的竞争无关。 在双分子反应中，好的离去基团有利于取代反应。 离去能力顺序：OTs >I>Br>Cl>+S(CH3)2 >+N(CH3)3 , 消去产物的产率按此顺序增高。 带正电荷的离去基团，由于具有强的-I效应， b-H酸 性增加，易被碱进攻，得到消去产物。
第一课有机化学 取代反应
游离基的结构及相对稳定性
H3C
. . . . CH3 H3C
C>
CH > CH3CH2
> CH3
CH3 H3C
三级
二级
一级 甲基游离基
● 游离基的级数与 均 裂 时碳的级数一致！
知识拓展练习二 第1题
苯环侧链上α －H 的光卤代
● 写出一取代苯与氯气或NBS
CH3 Fe, Br2
Br
CH3
HNO3 H2SO4
Br
卤代烷的取代反应
水解反应
RX + H2O
上 p173-175 ROH + HX 慢
RX + H2O NaOH
ROH + HX 醇
醇解反应 RX + NaOR′→ ROR′+ NaX
威廉姆森反应 （Williamson Rea）
● 制醚的方法 ！
－ CH2Cl （ 致钝！）
● 负离子或有孤电子对 ！
● 间位定位基
+ NH3
氨基正离子
+NR3
NO2
CF3
三氟甲基
O
CCl3
C N SO3H
CH
O
O
O
O
CR
酰基
C OH
C OR C NR2
酯基 二取代酰胺基
● 正离子或连有不饱和键!
苯环上的取代定位规则 ●二元取代定位规则
原有两个取代基定位方向一致
3C＋ ＞ 2°＞ 1°＞ ＋CH3
反应的相对速度
(CH3)3C—Br (CH3)2CH—Br CH3CH2Br CH3Br
《有机化学(第二版)》第10章：取代酸
19:46
（三）乙酰乙酸乙酯在合成上的应用
乙酰乙酸乙酯亚甲基上的氢原子很活泼，具有弱酸性，与醇钠等强碱作 用时，可生成乙酰乙酸乙酯的钠盐，再与活泼的卤代烃或酰卤作用，生成乙 酰乙酸乙酯的一取代衍生物；重复上述反应，还可生成乙酰乙酸乙酯的二取 代衍生物。
乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物属于β 乙酰乙酸乙酯及其取代衍生物属于β—酮酸酯，在稀碱条件下可 进行酮式分解，在浓碱条件下可进行酸式分解。
多植物中。（丹宁是一种天然产物）多种植物中；有鞣皮的作用 （即将生皮变为皮革）。有杀菌、防腐和凝固蛋白质的作用，可 用作止血及收敛剂等。
19:46
§10－3 羰基酸 －
一、羰基酸的分类和命名
根据所含的是醛基或是酮基，将其分为醛酸或酮酸。 根据所含的是醛基或是酮基，将其分为醛酸或酮酸。 根据羰基和羧基的相对位置，分为α 根据羰基和羧基的相对位置，分为α-、β-、γ-、…羰基酸等。 羰基酸等。 羰基酸的命名与醇酸相似，也是以羧酸为母体， 羰基酸的命名与醇酸相似，也是以羧酸为母体，羰基的位次用阿拉 伯数字或希腊字母表示。 伯数字或希腊字母表示。 在羰基酸中酮酸比较重要，其中α 酮酸和β 酮酸是人体内糖、 在羰基酸中酮酸比较重要，其中α-酮酸和β-酮酸是人体内糖、脂肪和 蛋白质等的代谢产物，具有重要的生理意义， 蛋白质等的代谢产物，具有重要的生理意义，同时在有机合成上也有 广泛的用途。 广泛的用途。
（二）丙酮酸 丙酮酸（CH3COCOOH 丙酮酸（CH3COCOOH）是最简单的酮酸，是人体内糖、脂肪、 CH3COCOOH）是最简单的酮酸，是人体内糖、脂肪、 蛋白质代谢的中间产物，为无色有刺激性气味的液体，沸点165℃ 蛋白质代谢的中间产物，为无色有刺激性气味的液体，沸点165℃ （分解），可与水混溶，酸性比乳酸强。丙酮酸也是乳酸在人体内氧 化产物，丙酮酸和乳酸在体内酶的作用下，可以相互转化。 （三）β （三）β-丁酮酸 β-丁酮酸（CH3COCH2COOH）又称乙酰乙酸，是人体内脂肪代 丁酮酸（CH3COCH2COOH）又称乙酰乙酸，是人体内脂肪代 谢的中间产物，在体内由于酶的作用能与β 谢的中间产物，在体内由于酶的作用能与β-羟基丁酸互变。
有机化学10第10章 羧酸及其衍生物
• 取代基的供电子(+I效应)强弱次序:
•注意: 与苯环、1,3-丁二烯和烯烃的-，p-共轭效应比较: 共轭效应是指在共轭体系中原子间的一种相互影响，这种 影响造成分子更加稳定，内能更小，键长趋于平均化。 共 轭效应常与诱导效应同时存在，共同起作用。(苯的定位)
有机化合物酸性的强弱主要受其结构的电子效应、杂 化、氢键、空间效应和溶剂的影响。 1. 羧酸的酸性 (1) 脂肪族羧酸
CH3
KMnO 4 / NaOH
COOH
KMnO 4 / NaOH
C2 H5
CH3
K2Cr2O 7 / H2SO 4
COOH
NO2
NO2
CH(CH3)2
Na2Cr2O 7 / H2SO 4
COOH
COOH (CH2)6CH3
CH3
KMnO 4 / NaOH
COOH
侧链是叔烷 基，很难氧 化，强氧化 剂时环发生 破裂。
• 羧酸的沸点高于质量相近的醇——双分子缔合
O H O CH3 C O H O C CH3
R O H O R H O H O R R H
10.4 羧酸的化学性质
-H取 代反应
H C
O C O
C=O 基亲核加成 O H 键断裂而
呈酸性
R
H
脱羧反应
H
OH被取代反应
羧酸的化学反应包括： (1) O—H键的酸性; (2) —H取代反应 (3) —OH基取代反应; (4) C=O亲核加成 (5) 脱羧反应
第十章 羧酸及其衍生物、取代羧酸
（一）羧酸
10.1 羧酸的结构、分类和命名
——羧酸的分子中都含有羧基官能团
10.1.1 羧酸的结构
兰州大学化学化工学院有机化学课件 第10章 芳烃 芳环的亲电取代和亲核取代反应
Cl + 1.75D
Cl + 1.75D
0.37+1.75=2.12D 实测值2.21D
+ 0.37D
H3C + 0.37D
35
Cl
NO2 + 4.28D
+ 1.75D
Cl + 1.75D +
NO2
4.28-1.75=2.53D 实测值2.81D
4.28D
36
Cl
Cl
Cl Cl Cl
Cl
偶极矩
熔 点 oC
8
苯在常温下为无色液体，有特殊的气味，易挥 发，易燃，难溶于水，易溶于醇、醚、丙酮、 冰醋酸等溶剂。相对密度0.879，熔点5.5℃, 沸 点80.1℃。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆 炸极限1.5~8.0%(体积)。
9
苯对人的神经和心血管系统有明显的毒性，对 造血机能有抑制作用，如使白血球减少、造成 贫血等。苯的急性中毒主要发生于清洗贮苯设 备或大量使用苯时防护不周所致。急性中毒可 产生麻醉作用，轻者类似酒醉、嗜睡、头昏等； 中度中毒出现噁心、呕吐、昏迷；剧烈的急性 中毒可很快失去知觉，处于昏迷状态，甚至停 止呼吸而死亡。长期接触液态苯，可对皮肤产 生刺激作用，轻者干燥、发红，重者可出现湿 疹样皮疹或脱脂性皮炎。因此使用苯时必须注 意安全，做好防护措施。
NO2
3-硝基-5-羟基 苯甲酸
2-甲氧基-6氯苯胺
33
10.2.2.2 物理性质
芳香烃不溶于水，但溶于有机溶剂。一 般芳香烃均比水轻。沸点随相对分子质量 升高而升高，以及随极性增大而升高。熔 点除与相对分子质量有关外，还与结构的 对称性有关，通常对位异构体由于分子对 称，熔点较高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
R
R1
H H 2C H 3C
N S O O
H N R
1
R R2
CH3
H R N O
H N
CH2 S R + H3C O
H
R1 R2
27
Pfitzner-Moffatt氧化机理（续）
CH2 H3C S O
H
R1 R2
O + R2 R1
H3C
S
CH2
H
aldehyde or ketone
28
39
OH O H O
N3
CrO3/H2SO4/H2O acetone, r.t., 1.5 h, 94%
O O H
N3
1. PPh3/THF, r.t., 12 h 2. NaBH3CN/AcOH/MeOH r.t., 12 h Staudinger reaction
H 3C N
H N
O
(CH2O)n/HCO2H/H2O
20
Me
OPMB OH O
Me
OPMB OTIPS O
TIPSCl 80%
MeO
MeO
OsO4/NMO 85%
HO
HO Me Me OPMB OTIPS O MeO
1. DMSO/(COCl)2/DCM 2. EtMgBr
HO Me Me OPMB OTIPS OH MeO O
21
HO Me Me OPMB OTIPS OH MeO O
CF3
O O H 2C S CH3
10
CF3
Swern氧化的机理（草酰氯活化）
O Cl Cl O O S CH3 CH3
O Cl O
CH3 O S CH3
O H3C S O O Cl
Cl
CH3
Cl
CH3 Cl S CH3
11
+
CO2
+
CO
Swern氧化的机理（草酰氯活化，续）
CH3 Cl S CH3
R3
R2
O
OH
O R
1
R2 N H
R1
R1
R
2
X
R2
N X
42
General features of Jones oxidation The oxidation is usually carried out in acetone, which serves a dual purpose It dissolves most organic substrates, and It reacts with any excess oxidant so it protects the product from overoxidation
H CH2 H3C S O H R1 R2
NEt3
H3C
CH2 S O
H
R1 R2
H3C
S
CH2
H
O + R2 R1
aldehyde or ketone
讨论中间体内鎓盐结构
9
中间体的Pummerer重排
H S O O CF3
O CF3
H2C
H2C
CH3
O -elimination
S CH3
O + O
17
OOCC6H4C6H5
CO2H
1. DMSO/TFAA 2. DIBAL-H
HO
N
OOCC6H4C6H5
CO2H
HO
N
18
Swern氧化合成(+)-asteltoxin
O HO Me Me OH O H O O OMe Me
A mycotoxin，毒枝菌素
19
参考文献
Eom, K. D., Raman, J. V., Kim, H., Cha, J. K. Total Synthesis of (+)-Asteltoxin. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125(18): 5415-5421.
H O R2
O + R2 R1
H
R
1
CH2 H3C S O
H
R1 R2
NEt3
CH2 H3C S O
H
R R
1 2
H3C
S
CH2
H
aldehyde or ketone
12
Swern氧化的特点 无溶剂易爆炸!!!常在二氯甲烷中反应 低温反应（－78℃） TFAA作活化剂 －30℃以上会发生Pummerer重排 DMSO与草酰氯的起始加成物在－60℃以上不稳定
33
OH O Cr OH O + R1
OH R2
OH O Cr O
R1
H R2
－HOH
O
rds
H
O
H
O HCrO3 + HOH2 + R1 R2
碱促进分子间脱氢机理
34
OH O Cr OH O + R1
OH R2
OH O Cr O
－HOH
R1 R2 H
O
O
H2CrO3
+
R1
R2
无碱促进分子内脱氢机理
Pfitzner-Moffatt氧化反应操作
将二环己基碳二亚胺（DCC)溶于DMSO中，然后 加入醇和催化酸(磷酸，三氟乙酸，吡啶-磷酸等） 进行反应
29
Pfitzner-Moffatt氧化反应实例
O
O
HN
HN
HO
O O
N
DMSO/DCC/H3PO4 r.t. 90%
OHC O N O
OAc
OAc
30
5.4.2 用铬试剂氧化
典型反应：Jones氧化
1946年， E R H Jones发现三氧化铬与稀硫酸的 溶液可将伯醇氧化成羧酸，仲醇氧化成酮
31
Jones oxidation, 1946
O R H O CrO3 or Cr2O72－/acid H2O/acetone R OH
R
OH
CrO3 or H2O/acetone
a: n =1 b: n=2 c: n=5
15
Swern氧化合成vapiprost
OOCC6H4C6H5
CO2H
HO
N
伐哌前列素：抗血小板凝聚
16
参考文献
Daniel Lednicer. Strategies for organic drug synthesis and design, p16, New York:John Wiley & Sons, Inc, 1998
13
Swern氧化法的改进
二甲亚砜，二甲硫醚有恶臭，成本高
以下文献提出将亚砜负载在离子液体上，无恶臭， 可循环使用
Xun He and Tak Hang Chan. New non-volatile and odorless organosulfur compounds anchored on ionic liquids. Recyclable reagents for Swern Oxidation. Tetrahedron, 2006 62 (14): 3389–3394 14
O H O
120oC, 12 h 42% for 3 steps
O H O
40
Staudinger反应，1919
R
1Hale Waihona Puke N N N+
PR3
R1
N
－N2
PR3
R1
R1
N N N
PR3
N
PR3
N N
41
Staudinger反应产物的转化
R1
R3P O + R1 NH2
N R3 R2
H2O
O
R1
O
N
PR3
Swern氧化的机理（TFAA活化）
O O O O H3C S CH3 CF3
O O
O
F3C
F3C
CF3
O S
CH3 CH3
H3C
S
R1
O O
O
CF3
CH3
－CF3COOH
R2
H
为什么DMSO不能一步 取代三氟乙酸根离子？
H3C
H CH2 S O H R1 R2
8
Swern氧化的机理（TFAA活化，续）
43
Primary alcohols are converted to carboxylic acids with the intermediacy of aldehydes
Aldehydes can be isolated by distillation sometimes if the aldehyde is volatile
O
1. DIBAL-H, 78% 2. DDQ, 80% 3. MnO2, 86%
HO Me Me OH O H
O
CHO
O O LiHMDS
O
HO Me Me OH O H O
O OMe Me
23
Pfitzner-Moffatt氧化 反应通式
OH R2 R1
DMSO/DCC/acid solvent Pfitzner-Moffatt 1963
5.4 醇的氧化
5.4.1 用二甲亚砜氧化 5.4.2 用铬试剂氧化 5.4.3 用高价碘化物氧化 5.4.4 催化氧化（选讲）
1
5.4.1 用二甲亚砜氧化
二甲亚砜可与各种亲电试剂反应生成活性锍盐 (sulfonium salt) 活性锍盐与醇反应生成烷氧基锍盐 烷氧基锍盐发生消除，生成醛或酮