chapter5 缩合反应

思考题
O O O
Na2CO3,H2O KOH，H2O
CH3 COCH3
O O C H2 C
O
2 H3C
C O
CH3
KOH，H2O
H3C H3 C
O
CH3 CH3
O
O
CH3 COCH3
Et O-
O HO CH3
4.不同的醛、酮之间的缩合： 甲醛不含α—H原子，与其它含α— H的醛或酮缩合， 可得到较高收卒的缩合产物。例如：
OH CH 3C O C (C H 3)3
在有机合成上，羟醛缩合用于增长碳链，合成α,β — 不饱和羰基化合物和醇。例如：
O C6H5C HO + C H3 C C H3
H2 / Ni NaOH
O C6H5C H=C HC C H 3
OH C6H5C H=C HC C H 3
H2/Ni OHCH CH=CHCHO 2CH3CHO -H O 来自百度文库 2 OH-
C H3C H2C H2C H2O H
2CH3CH2CHO
H+ C H3C H2C H2C HC HC HO-H O 2
OH C H2C H3
C H3C H2C H2C H=C C HOH2/Ni C H3C H2C H2C H2C HC H 2O H C H2C H3 C H2C H3
HCHO + CH3CHO OH (HOCH2)3C-CHO HCHO C(CH OH) + HCOO 2 4 -
+ + - H ArCH C HC O O ArCH C HC O O H
在Perkin反应中，芳醛的芳基可以是苯基、萘基、蒽基、 杂环基等，如果芳环上连有吸电子基，增加了芳醛羰基的 活性，使反应速率加快，产率也随之提高。芳环上连有推 电子基则刚好相反。例如：
CHO + (CH 3CO ) 2O
CH3COOK
C O O Et O O
C O O Et N C H3
B
六氢吡啶
O
O
C H=C HC O O Et
思考题 1.以苯和必要的有机物为原料合成
CO CH 3 O O
CO O Et O O
2.用C3以下的有机物合成
COOH
3.用苯和C3以下的有机物合成
CH=CH-CH=C
CO O C 2H5 CN
5.1.3 Perkin反应
74%~79% C C H3
CH CHCHO
+ (CH 3CO) 2O CH3COONa
CH
CHCH=CHCOOH
思考 题
1.以苯和C2以下的有机物为原料合成
H Ph
C
C
H CO O H
2.以苯甲醛和C2以下的有机物为原料合成
CH CHCH=C HCOOH
5.1.4 安息香缩合反应
在氰负离子催化下，某些芳香醛两个分子间发生缩 合得到α-羟基酮的反应，称为安息香缩合(Benzoin Condensation)。例如：
OH O H3C C C H2 C H H
酸催化下的羟醛缩合反应机理为：
H+
(C H3)2C O
(C H3)2C OH H C O H C H3 O
(C H3)2C O H (C H3)2C C H2C OH C H3 O + H2O O + H+
(C H3)2C + C H2 OH
(C H3)2C C H2C O H2 C H3
C HC O O H
C6H5CHO + CH3CH2CH(CO O Et) 2
吡啶
C6H5CH=CCO O Et CH2CH3
若苯环上连有吸电子基(如P-NO2、m-NO2、P-CN、m-Br等) 的取代苯甲醛，在吡啶催化下，与甲基丙二酸缩合，可生成α-甲 基-β-羟基苯丙酸化合物； 而未取代的苯甲醛或苯环上有推电子基的苯甲醛，在吡啶作用 下，与甲基丙二酸不发生缩合。
C HO + C H3C H
C C O O H 三乙胺
(CH3CO)2O
CH
CCO O H C H=C H 2
C HO
+ C H3C H
C C HO
OH-
C H C HC H=C HC HO
C HO
+
C H2C O O H (CH3CO)2O
CH3COONa NHC O C H 3
CH C N
C H=O O
CH
CHCO O H
55%~60%
C HO H3C
+ (C H 3C O ) 2O
CH3COOK 1800C
C H C HC O O H
33%
H3C
O
C HO + (C H 3C O ) 2O
CH3COOK 1500C
O
CH
CH
C HC O O H
65%~70%
CHO
+
CH2CO O H
(CH3CO)2O 三乙胺
2CH3CHO
稀 NaOH
CH 3CHCH 2CHO OH
-H2O
CH3CH=CHCHO
反应机理：
HO + H
-
O CH 2C H
CH2=C
O
-
O C H2 C H + H2O
H2O OH-
H
O CH 3C H + C H2 C
O H
H2O
O H3C C H H3C C H
O C H2 C O CH C H H
CCO O H Ph
C HO
NO2
+
C H2C O O H
(CH3CO)2O 三乙胺
CH CCO O H
NO2 Ph
苯丙酸可能由于苯基的屏蔽，难以发生 Perkin反应，而苯乙酸则容易发生。
C HO +
O CH 2C O O H
(CH3CO)2O 三乙胺
CH
CCO O H O Ph
α，β-不饱和酸与苯甲醛发生反应时，双键发生位移，缩合仍 在α位进行，这一点与不饱和醛参加羟醛缩合是不同的。例如：
OH O2N CHO + CH 3CH(COOEt) 2
吡啶
CH 3 CHCOOH
CH 3 CHCOOH
O2N
CH
OH
NC
CHO + CH 3CH(COOEt) 2
吡啶
NC
CH
但取代或未取的苯甲醛在六氢吡啶催化下与甲基丙二酸缩合， 可得到α-甲基肉桂酸类的失水产物。
六氢吡啶 C HO + C H3C H(C O O Et) 2
5.3 麦克尔(Michael)反应及其在合成中的 应用
5.1 醛、酮与含碳亲核试剂的加成
5.1.1羟醛缩合反应 在催化剂作用下，醛或酮的α碳原子加到另一个醛、酮 羰基碳原子上的反应称谓羟醛缩合(或称醇醛缩合Aldol Condensation)反应。羟醛缩合首先生成β-羟基羰基化合 物，如果该β-羟基羰基化合物还含有α-H，可以进一步脱水 形成α，β-不饱和羰基化合物。 1.在酸、碱催化下的羟醛缩合反应 在碱(如KOH、RONa、叔丁醇铝等)催化下进行的羟醛 缩合反应：
增加了羰基上的电子云密度，使羰基活性降低，难以发生安
息香缩合。 而芳环上连有吸引电子基团 (如硝基)，虽然能增加羰基的
C H3 C H =C C O O H Br
CH 3
O2N
Br
O2N
CHO + CH 3CH(COOEt) 2
六氢吡啶
CH =CCOOH
O2N
CHO+ CH2(CO O Et) 2
六氢吡啶
O2N
CH =CHCO O H
α-羟基酮与乙酰乙酸乙酯反应生成的化 合物可以进一步缩合得到二氢吡喃酮。
Ph CH C Ph + CH 2COCH 3 OH O COOEt Ph C C COCH 3 Ph CH C O OEt OH Ph Ph COCH 3 O O
2
CHO
CN
-
O C CH OH
-
R 2
CHO
CN
R
O C CH OH
R
R=-CH3, -OCH3, -CH=CH2等
反应历程
C HO
+ CNO C H O C CN
-
OH C CN OH C C CN H OH O CH C O
-
OH C CN
OH C + CN
OH C H
-CN-
当芳环上连有排斥电子的基团（如二甲氨基）时，由于
C H3 O
5.1.2 Knoevenagel反应
醛或酮与含有活泼亚甲基的化合物发生的缩合反应 称为Knoevenagel反应。可用Z—CH2—Z′表示活泼亚甲 基化合物，其中Z和Z′为吸电子基团，如：—CHO，－ COR，—COOH，—COOR，—CN，—NO2，—SO2OR 等。在两个吸电子基的影响下，使活泼亚甲基上的氢原子 具有较强的酸性，可以在较缓和的条件下与醛酮发生缩合 反应，生成α，β—不饱和化合物。例如：
C6H5C HO + C H3 O O Et3N C C H2C O O C H C6H5C H=C C C H 2 5 3 COOEt
六氢吡啶
C6H5CHO + CH2(CO O Et) 2
C6H5CH=C(CO O Et)2
O + NCCH 2COOH
Me2N CHO+ CH3NO2
NH4OAc
水杨醛与乙酰乙酸乙酯反应生成香豆素的衍生物。
C HO CH CO CH 六氢吡啶 2 3 + OH CO O Et
C HO B + C H2(C O O Et) 2 OH
C HO C H C O C H 2 3 + NH2 C O O Et
C HO + C H2(C O O Et) 2
CO CH 3 O O
C
Me2N
CN COOH
六氢吡啶
CH=CHNO 2
胺类化合物是常用的催化剂。伯、仲、叔胺， 吡啶甚至铵盐都可以采用。 如果用丙二酸作为亲核试剂，则脱羧反应和 消去反应几乎是同时进行。
O 碱 R C R + C H2(C O O Et) 2
OH R C C HC O O H R C O H O
R C R
HCHO + CH3CHO OH
CH2=CHCHO
芳醛与脂肪族醛、酮的缩合反应。例如：
PhCHO + CH3CHO K2
OH-
Ph C H(O H) CH2CHO (II) K1
C H3C H(O H )C H2C HO PhCH=CHCHO + H2O (III) (I)
苯甲醛与含α—H的不对称酮间的Claisen-Schmidt 反应，其产物依催化剂的不同而异。 碱催化时，在酮的取代较少的α-C上进行缩合； 酸催化时在取代较多的α-C进行缩合。 例如：
(C H3)2C
C HC C H3
2. 醛的自身缩合，例如：
2CH3CH2CH2CHO
思考题
OH
CH3CH2CH2CH=CCHO CH2CH3
86%
以乙醛为原料合成1，3-丁二醇。
3.酮的缩合。例如：
2 (CH3)2C O
Ba(OH)2
(CH3)2C CH2C O OH CH3
H+
(CH3)2C
CHC O CH3
O O C H3 C O C C H3 + C H3C O O
O O C H2 C O C C H3 + C H3C O O H
H Ar C O +
C H2
O O C O C C H3
C H2 Ar CH O C H3C O C =O O
ArCH C H2C O O O C O C H3
-
-CH3COO-
芳香醛与酸酐在同酸酐相应的羧酸钠盐(或钾盐)的存在 下的缩合反应称为Perkin反应。反应式如下：
ArCHO O O RC H2C O C C H 2R
RCH2COO-
H Ar
C
C
R CO O H
用碳酸钾、三乙胺、吡啶等代替乙酸钠时，苯 甲醛与乙酸酐照样能发生Perkin反应；但在同 样的碱性催化条件下，苯甲醛与酸钠不反应， 证明确实是酸酐与芳醛发生作用。反应机理为：
第五章
缩 合反应
5.1 醛、酮与含碳亲核试剂的加成
羟醛缩合反应、 Knoevenagel反应、 Perkin反应、安息香缩合 反应、 Darzens缩合反应、 Stobbe缩合、 Wittig反应
5.2 羧酸及其衍生物的亲核加成
酯交换、酯缩合、醛酮与酯的缩合、酯与酯的缩合（克莱森 (Claisen)缩合、乙酰乙酸乙酯的应用、丙二酸二乙酯的应 用、 Dieckmann缩合）
OCH2 OCH2 C
CH2O CH CH2O
CH
OCH2 OCH2 C
CH2O CH CH2O
2.合成下列化合物
C O CH 2 O CH 2 C C H2O C H2O
C
O C H2
3.以乙醛为原料合成 C H3C H=C HC H
O 4. 从 O C H3 合成 O
O CH C H3
C H2
OH
季戊四醇
思考题
1.用C4以下的化合物合成
-
CH
OCH2 OCH2 C
CH2O CH CH2O
HCHO + CH3CHO OH (HOCH2)3C-CHO HCHO C(CH OH) + HCOO 2 4 -
OH
CHO
+
CHO
CHO HOH2C
CH2OH C CH2OH CH2OH
OHC
H+
CH
Ph C HO +
OH C H3C O C H 2C H3 H
Ph C H=C HC O C2 H C H3 PhCH=CCOCH3 C H3
在Claisen-Schmidt反应中，产物通常为反式构型。 例如：
PhCHO + CH3COPh PhC HO +
OH-
H Ph C=C H CO P h H Ph C=C H C O C (C H 3)3