.3 α-氢的反应

√ √
+ NaHSO3、H2N–OH + Na、Br2、FeCl3
稳定因素 ①--p共轭体系； ②分子内氢键成六元环。
（2）从反应过程分析
CH2—CH—O
+H+
快
+H+
CH2=CH–O–H (烯醇式) 速率控制产物 CH2–CH=O (酮式) H 平衡控制产物
慢
——在反应过程中，存在着烯醇式和酮式的转化，所以 研究反应历程时，要把两种中间体都作为讨论对象。
卤仿反应机理
O H3C C CH3
Br2, HO fast
Br2, HO slow
O H3C C CH2Br
O H3C C CHBr2
OH
H3C C CBr3 more fast O
CH3COOH Br3C
Br2, HO
OH H C C CBr 3 3
O
CH3COO
Br3CH
下列化合物中,哪些化合物既能起碘仿反应, 又能与亚硫酸氢钠加成? O
＜ ＞
＜ ＞
（3）反应程度比较
H+ 羰基O的负电越多越好
①酸 (一步)
H O ②碱 (多步) H–C—C— H
H O - + X–C—C— H
O的负电降低了 H的酸性增强了
总反应：
O CH3 C H(R)
X2+NaOH
O
CHX3 +
卤仿
(R)H
C ONa
X2 + 2 NaOH
NaOX + NaX + H2O
+
机理：
①酸催化机理
可以控制在一卤代阶段 不对称酮卤化优先次序：
O C CH
>
O C CH 2
O
>
C CH 3
卤代反应机理（碱催化）
O H3C C CH3
HO
slow
O H2O H3C C CH2
O H3C C CH2
O H3C C CH2
Br
Br
fast
O H3C C CH2Br
Br
②碱催化机理
用途：
- H2O △
①NaBH4 ②H3O+
1°醇
①NaBH4 ②H3O+
可见，自身羟醛缩合反应不仅在合成中有着重 要的作用，而且是一个碳链成倍增长的反应。
分子内缩合
结构适当的二羰基化合物在碱性条件下可发 生分子内缩合，分子内的羟醛缩合及脱水是 一个制备α，β-不饱和环酮的常用方法
O Na2CO3, H2O O
△
CH3CH=O + H–CH2CH=O 羰基组分 亚甲基组份
-
HO-
HO CH3CH=O ====== + H2–CHCH=O △
CH3CH=CHCH=O ,-丁烯醛 OH RCH2CH=O + H–CHCH=O HO RCH2CH–CHCH=O R △ R
RCH2CH=O +H–CHCH=O RCH2CH=CCH=O R′ R ,-不饱和醛 不同的醛(都含-H)得四种混合物
2-乙基-3-己烯醛
2-乙基己醇
2-乙基己醇是制备塑料增塑剂邻苯二甲酸二辛酯的主要原料
２．交叉（错）羟醛缩合反应
生成四种产物的混合物，难以分离，因此实用 意义不大。
然而，若两种不同的醛，其中有一种醛不含α-H ， 那么这种交错缩合就有实用价值。例如：
若选用一种无α-H的醛和一种α-H的醛进行交错羟醛缩合， 则有合成价值。
(R)H C O H + C X3
O C
(R)H C O + C HX3
O
=
+ NaOX
H(R) O
CX3 C
+ NaOH
H(R)
三卤代酮 CHX3 +
O C
+ NaOH
H(R)
(R)H
羧酸盐ONa
（2）反应能力比较
C=C连接R越多越稳定
R OH H O R O R O ①酸 R–C＝C– H–C—C— H–C—C— R–C—C— O H H H ②碱 R–C—C— R -离子连接R越多越不稳定 C O CH3–C–CH–CH3 HO- -H的酸性越强越好 CH3
常用试剂：I2+NaOH； 产物：CHI3； 现象：黄色沉淀。（称为碘仿反应）
卤仿反应的应用：
1.碘仿反应用于鉴别以下结构：
O H3C C H(R)
H3C
OH CH H(R)
乙醛或酮甲基酮
能发生卤仿反应的醛、酮和醇，其充分和必要的 条件就是要有三个α-H。
与 C H3 C H R(Ar) CH 又因次碘酸钠是一个氧化剂，故能被其氧化 3C H 2O H
O OH CH3CH CH2 CH
O CH3CH CH CH
O CH3CH2CH2 CH
O 10%NaOH H2C CH CH2CH3
OH O CH3CH2CH2CH CH CH CH2CH3
O CH3CH2CH2CH CH CH CH2CH3
2-乙基-3-羟基己醛
H2 CH3CH2CH2CH2CHCH2OH Ni CH2CH3
Ph C HO CH
肉桂醛 (重要合成香料)
O
HC HO + C H3 C
H
① dil. OH ② △ , H2O
C H2=C H C
=
O H
芳醛交叉缩合——Claisen-Schmidt反应 (直接脱水) –CHO + CH3CH=O
HO-
–CH=CHCH=O 3-苯丙烯醛
不含-H，作为羰基组分
CH3CHO 20℃ CHO
C HO
HC
C H
CHO
O HC C H C CH3
CH3COCH3
CH3CH CH2 C HO
HO -
OH
(自身缩合,次要)
+
无α -H的醛
C H3C HO 有α -H的醛
O C CH 3 CH2 C HO CH HC
OH (交叉缩合,主要)
-H2O
O C H C CH
CH —CH—O
-
1、酮式——烯醇式的互变异构 （1）从具体物质分析—— 一般的烯醇式不稳定，特 殊结构时，烯醇式可以稳定地存在。 O OH 互 CH3–C=CH2 CH3–C–CH3 动 变 (酮式≈100%) 态 (烯醇式1.5×10-4%) 异 平 O O O–H O 构 衡 CH3–C–CH2–C–CH3 CH3–C=CH–C–CH3 (烯醇式76%) (酮式24%)
=
H+
+O H
H+
:O H
:
=
=
=
:
=
=
碱催化卤代反应机理：
O (R)H C C H3 O + OH (R)H C C H2 O (R)H C C H2
慢
(R)H C C H2 +
X
X
快
(R)H C C H2X + X
在这里碱的作用是加速烯醇盐的形成。碱催化卤 代生成的一卤代醛(酮)，因卤原子的吸电子诱导效应 使得α-H的酸性增强，在碱的作用下更容易离去，因 此碱催化卤代反应难以停留在一取代阶段，易生成α, α, α-三卤代物。
-
-
从中间体稳定 性分析： O容纳负电荷 的能力大于C p-共轭 更稳定
C=O吸电 作用大于
C=CH2
CH2–CH=CH2 碳负离子 CH2=CH–O 烯醇负离子 HCH2CH3 HCH2CH=CH2 HCH2CHO pKa= 50 pKa= 35 pKa= 17
CH2 2–CH=O 离域式 CH2–CH=CH2 碳负离子 CH2–CH=O 碳负离子
√
OH CH3CH2CHCH3
O –C–CH3
√
O –C–H
√
√
√
卤代反应机理（酸催化）
O H3C C CH3
H
+
fast
OH H3C C CH2
Br
OH H3C C CH2 H fast Br
+
H+ slow
OH H3C C CH2Br
+
OH H3C C CH2Br
+
O H3C C CH2Br
H
=
H2O
O
O
= =
=
=
生成的α, α, α-三卤代物，因－CX3为强 －I 基团，使得羰基碳原子的活性大大增加，在OHˉ的作 用下而发生亲核加成反应，进而离去－CX3，生成减少 一个碳原子的羧酸和卤仿。 O O O
=
(R)H C C X3 + O H
CH3
CX3 C
=
(R)H C C X3 OH O
CH3
H+ Br2 HO- Br Br2 Br
CH3 Br O CH3
O CH3–C– ——甲基酮和乙醛 OH CH3–CH– ——甲基醇和乙醇
氧化性
三取代 O CH3–C–CH–CH3 CH3 一取代
碘仿反应
NaOI HO- CHI ↓(黄) + 3 I2
H+ Cl2
O Cl CH3–C–C–CH3 CH3
第三节 α-氢的反应
一、 α- H的活泼性（酸性）和烯醇平 衡（互变异构） 二、卤代及卤仿反应
三、羟醛缩合反应
一、 α- H的活泼性（酸性）和烯醇平衡（互变异构）
以乙醛和丙烯为例，比较说明： H–CH2–CH=CH2 更活泼 H–CH2–CH=O 从电子效应 分析：
-H+ -H+
CH CH CH—CH 2–CH=CH 22 2— 离域式 -
1.
CH3 CH2 CHO
O
2.
CH3 CH2 C
4.
CH3
3.
CH3 CH2 C
CH3 CH2 OH
OH
5. 6.
CH3 CH2 CH CH3
CH3 CHO
答案:
2.
6.
用化学方法鉴别丙醛、丙酮、丙醇、异丙醇
X 生成黄色碘仿沉淀
三、羟醛缩合反应
１．醛的自身缩合
——羟醛加成 + 脱水 OH H – CH CH3CH– CH 2 CH=O -羟基丁醛
含有-H，作为亚甲基组分
芳醛与含有α-H 的醛、酮在碱性条件下发生交错缩 合生成α, β-不饱和醛(酮)，该反应称为ClaisenSchmidt（克菜森–施密特）反应。
=
HO△
３．酮的自身缩合——羟酮缩合(比醛难) O Soxhlet 原因是酮羰基的空间位阻较大， C–CH3 CH3–C=O + H–CH2–负碳离子不易进攻。 提取器 CH3 OH O Ba(OH)2 CH3–C–CH2–C–CH3 CH3 bp:164℃ 4-甲基-4-羟基-2-戊酮 O △ CH3–C=CH–C–CH3 bp:56℃ CH3 4-甲基-3-戊烯-2-酮 O O OH O △ O H–
生成同一-碳上的多卤代醛酮化合物， 很难停留在一卤代阶段，如：
不对称酮卤化优先次序：
O C CH 3
>
O C CH 2
O
>
C
CH
2. 卤仿反应
乙醛和甲基酮在碱性条件下卤代时，甲基上的3个 氢原子将全被卤素取代。生成的, , -三卤代醛、酮 在碱性溶液中不稳定，在碱的存在下易分解成三卤甲 烷和羧酸盐。
成乙醛或甲基酮的醇也可发生碘仿反应。即：
OH
2）制备比原料醛酮少一个碳原子的羧酸。
反应特点 a.酸性条件下羰基化合物中α-H的活性为：
O C CH > O C CH2 > O C CH3
b.碱性条件下羰基化合物中α-H的活性为：
O C CH < O C CH2 < O C CH3
写出下列反应的主要产物 O O
¨ OH + OH C H
O
HO(CH2)4CHO + H + OH
Cl
OH
OH
例：
O 2C6H5CCH3
羟醛缩合实际上也是亲核加成反应。
含α-H 的脂肪醛在稀碱作用下，一分子醛的α-H 加到 另一分子醛的羰基氧原子上，而其余部分加到羰基碳 原子上，生成β-羟基醛，该反应称为羟醛缩合反应。
缩合反应机理：
O HO H3C CH
O H2C CH
O H C CH2
O H2O O CH3CHO CH3CH CH2 CH
O -O–C–CH–CH 3 CH3
练习2：下列物质哪些能与NaHSO3反应？ 哪些能与NaOI反应？
NaHSO3——醛、脂肪族甲基酮、8个C以下脂环酮。 NaOI —— 甲基酮和乙醛、甲基醇和乙醇。
O CH3CH2–C–CH3
CH3CH2OH
√√
Oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O CH3CH2–C–CH2CH3
√
CH3CH2CHO
OH CO CH 3
KOH,H2O
O
C H2 C HO C H2 C H2 C H2 C O C H 3
O H3 C C O (C H2 )4 C O
dil. OH
△ , H2O
CO CH 3
CH3 (85%)
CH3
△
C CH3 O
课堂练习：1. 写出下列反应的历程
O
HO(CH2)4CHO
HCl
OH
酸催化卤代反应机理：
O (R)H C C H3
(R)H C C H2 H
快
慢
+
(R)H C C H2
OH X
:O H (R)H C CH2 + X X
快
X 快
(R)H C C H2
O
(R)H C CH2X + H+
由此可见，酸催化的作用在于加速烯醇的形成。这是决 定反应的关键步骤。因此，烯醇型的生成与含量的多寡 则是反应的关键。
CH2–CH=O 碳负离子
-
CH2=CH–O 烯醇负离子
-
二、卤代及卤仿反应
O H O X 卤代 X2 R–C—C– R–C—C– 反应
注意——酸碱催化 条件下，反应历程、 反应能力、反应程 度的比较。
O H O X O 卤仿 X2 R–C–O- + CHX3 反应 R–C—C–H R–C—C–X H X （1）反应历程比较 + H OH X O H O OH + H+ -H ①酸 –C—C— –C—C— –C＝C– …… –C—C— 慢 X O H O O HO –C—C— ………… –C—C— ②碱 –C—C— 慢