背景修改第3章

H
OH2 CH 3CHCH 2CHO
H3 O
CH3CH=CHCHO
逆合成分析（切断α， β双键；α–C恢复次甲基,β–C恢复成羰基）
1. 酮自身缩合
利用羟醛缩合对ａ，β–不饱和羰基物进行逆合成分析
CH3COCH3
2CH3COCH3 H
(CH3)2C=CHCOCH3
(CH3)2C=CHCOCH=C(CH3)2
R C R N R
C N
H2O R
C N
R
H
H
O
C N
R
O H
C N
R R
R
H
1
N OH
2
H 110oC
H
H N O
Beckmann重排特征：
H
H
HO H
1
N
2
H O
H 110oC
1.与羟基反位基团迁移 重排。
NH
2.迁移基团构型保持
H
H
3.2 酸催化分子重排
CH3CH=CHCH2Cl
Cl H2O
机合成中，一些重排经常是所需反应的竞争反应，合成中应以避免，一
些重排可提供巧妙的合成途径，应尽量加以利用。
3.2 酸催化分子重排
邻二叔醇重排
OH ①H (CH3)2C C(CH3)2 ② H O 2 OH CH3 (CH3)2C CCH3 OH
3.2.1 频哪醇－频哪酮重排
(CH3)3C C CH3 :OH
2CH3CHO H CH3CH(OH)CH2CHO
H
H
H2O
β α
CH3CH=CHCHO
CH3CHO
CH3CHO
CH3CH=O H
CH2 CH=O H H
H
CH3C HOH
CH2=CHOH
H
: OH
CH=CH2 + CH3C HOH
CH3 OH CHCH2CHOH
OH CH3CHCH2CHO
OH CH 3CHCH 2CHO
Me2C CH2 +
FeCl3或 HF/BF3
CMe3 89%
CCl3CHO
O CH3CCH3
+
2
Cl
H2SO4
CCl3CH(
CH3
Cl )2
+ H2O
+ H2O
+
2
OH
H2SO4
HO
C CH3
OH
CH2Cl 氯甲基化
+ HCHO + HCl
H3PO4 CH3COOH
+
H2O
3.1
酸催化缩合反应
3.1.1 Friedel－Crafts 反应 1. Friedel-Crafts 烷基化反应
O CH3 H PhC CH
H H H2O
3.2.1 频哪醇－频哪酮重排特征
1.连在稳定碳正离子上的羟基优先离去
PhCCH2CH3 CH3 PhC CH2OH CH3 PhCH CHOH CH3
OH OH
H
PhCHCHO
OH CPh2 OH
H2SO4 H2O
H2SO4
O Ph Ph 99%
H
Ph2C C(CH3)2OH
Friedel-Carfts烷基化易多取代；碳原子数为3 个以上烷基碳正离子易重排异构化。芳环上连有 吸电子基团(如－NO2、－CN、－COCH3等)时，很 难烷基化。
3.1
酸催化缩合反应
1. Friedel-Crafts 烷基化反应
3.1.1 Friedel－Crafts 反应
CH3 CH2 O
H
O (CH3)3CCCH3 65%~72%
OH OH
H2SO4
机理？
O
3.2.1 频哪醇－频哪酮重排特征
1.连在稳定碳正离子上的羟基优先离去 2.亲核性强的基团优先迁移重排
Ph CH3 OH OH CH3 H
+
Ph
H2O
O
CH3 P h3C O
Ph Ph HO
Ph CH3 OH H
+
H 2O
3.2 酸催化分子重排
分子中的一个基团或原子从一个原子转移到另一个原子上
（分子骨架发生变化），形成一个新的分子的反应。分子重
排可分为分子间重排和分子内重排。在重排中，迁移原子或基团完全游
离并脱离原来的分子，然后再与其它部分相连接，这种重排称为分子间
重排。在这种重排中，迁移基团也可能来自不同分子。而分子内重排则 与其它分子无关，迁移基团自始至终没能脱离原来的分子，仅从分子的 一部分迁移至分子的另一部分。重排是一种复杂的有机化学现象。在有
+
O O
CH2 CH2
① Zn-Hg/HCl ② H2SO4,
O
O
2)
Freidel－Crafts甲酰基化合成醛
CH3 CH3
+
CO
+ HCl
AlCl3-Cu2Cl2 20 oC
50%~55% CHO
HCl
+ CO
HCOCl
AlCl3
HC O
+ AlCl4
CHO
HCl
+
AlCl3-Cu2Cl2 CO o 20 C
α R
CH2CH2COC6H5 60%~70%
强碱中酮α-CH键氢酸性的强弱被碱拉平，故主要生成取代基多的 稳定的Saytzeff扎依切夫烯醇，活化酮中有取代的α-C的亲核性。
3.1
O
酸催化缩合反应
仲胺 （四氢吡咯）
3.1.4 烯胺
2. 烯胺在有机合成中的应用（活化原羰基α–C 的亲核性）
NI H3C
ZnCl2, HCl (C2H5)2O
HO H3 C
OH NH .HCl
HO
已被活化了的苯环， 可用腈作酰化试剂
OH COCLeabharlann Baidu3 74%~87%
3.1.1 Friedel－Crafts酰基化
O O O
H2SO4
1)合成酮
COOH
1 5 2 3 4
机理？
6
O
O
57%
AlCl3
CO HO C O
H2SO4
N H3C
N
α’ + H3C α
占产物的15％
占产物的85％
酸中亚胺正离子主要消除酸性强的α-H 更多地生成取代基少 的烯胺。即烯胺主要活化酮中无取代的α-C的亲核性。 （这与碱环境中酮的烯醇化恰好相反P71） 4.2.3 碱催化α-烃基环戊酮的共轭加成
O
α R
O
α’
+ C6H5COCH=CH2
KOH C2H5OH
第 3 章 酸催化缩合与分子重排
一般来说， 缩合系指两个或两个以上分子经由 失去某一简单分子(如H2O, HX, ROH, NH3, N2等) 形成较大的单一分子的反应。 酸催化缩合反应包括
芳烃、烯烃、醛、酮和醇等在催化剂无机酸或路易
士酸催化下，生成正离子并与亲核试剂作用，从而
生成碳碳键或碳氮等键的反应。
RCOCH2CH2NEt2
胺甲基 Mannich碱
3.1.3 Mannich reaction机理
CH2O + H CH2=O H H2C OH
-H2O
Me2NH + CH2=O H
ａ
H
PhCOCH3
PhC=CH2 OH
:
:
Me2N HCH2OH
H PhC CH2
H
[Me2N =CH2
Me2NC H2]
H
R2CO
+R
OH
R为烷基或芳基
R R C O OH R
H2O
H
R R C O OH2 R
H2O
R R C O R R2C OR
OH2 R2COR
H
R2CO + ROH
烷基之间移位的次序为： 叔R>仲R>Pr≈H>Et>>Me
3.2 酸催化分子重排
3.2.6 氢过氧化物重排
（基团迁移活性：叔R>仲R>Pr≈H>Et>>Me）
H2SO4
机理？
+
CH3 O 88%
H2 O
3.1酸催化缩合反应
酰氯作酰基化试剂
COCl
3.1.1 Friedel－Crafts酰基化
AlCl3
+
O C
1) 合成酮
OCH3 NO2
CH3COCl AlCl3
OCH3 NO2
82%
COCH3
酸酐作酰基化试剂
O O O
AlCl3
+
COCH2CH2COOH 92%~95%
. RCOCH3 + CH2O + (CH3)2NH HCl RCOCH2CH2N+H(CH3)2ClRCOCH=CH2 + H2N+(CH3)2Cl-
β–C 不饱和亚甲基
逆合成分析
3.1
酸催化缩合反应
3.1.4 烯胺
1. 烯胺的生成
烯胺(enamines)是分子中氨基直接与双键碳原子相连的 化合物。烯胺也叫α，β-不饱和胺。
(C2H5)2N CH2CH=CHCH3
3.2 酸催化分子重排
3.2.6
氢过氧化物重排
烃类化合物用空气或H2O2氧化得到氢过氧化物。氢过氧化物 在酸或Lewis酸作用下，发生O－O键断裂的同时，烃基从碳原 子转移到氧原子上的重排反应，称为氢过氧化物的重排反应。
R R C O OH R
其反应历程为：
α
对甲苯磺酸
N
CH3I, CH3OH,
水解
α
α’
O
α CH3
仲胺 （四氢吡咯） 对甲苯磺酸 H3C
:
N
α
α’
+ CH2=CHCN
回流 CH3CH2OH
N H3C H CH2CHCN
H3C
α
O
α’ CH2CH2CN
N
水解
H3C
CH2CH2CN
65%
3.2 酸催化分子重排
分子重排反应（molecular rearrangement reaction）是
OH
H
PhC=CH2 OH
=
+ Me2N =CH2
Mannich碱 ａ PhCOCH2CH2NMe2
胺甲基
ａ β PhCOCH=CH2 + Me2NH ａ，β–不饱和羰基物 β–C 不饱和亚甲基
对醛或酮α-C 进行胺甲基化
Mannich reaction逆合成分析有别于羟醛缩合
3.1.3 Mannich reaction 2. Mannich Reaction在合成上的应用 (1) 制备α，β－不饱和羰基化合物（作为共轭加成的底物）
HC O
C6H6
CHO
H
82.8%
2. F－C酰基化反应
2) Freidel－Crafts反应合成醛
OCH3
① HCN, HCl, AlCl3, 45oC ② H2O
OCH3
已被活化了的苯环，可 用HCN作甲酰化试剂
HCl + HCN
AlCl3 R
CHO
HN=C HCl
AlCl3
HN=HC
R
H2O
逆合成分析
3.1
酸催化缩合反应
3.1.3 Mannich reaction
用甲醛和仲胺，对醛或酮α-C 进行“胺甲基化”。 生成Mannich碱
RCOCH3 + CH2O + Et2N H2Cl
室温 水或乙醇
RCOCH2CH2NEt2 .HCl ＋H2O
RCOCH2CH2NEt2 . HCl
NaOH
3.1
酸催化缩合反应
3.1.1 Friedel－Crafts 反应
1. Friedel-Crafts 烷基化反应 用卤代烃、烯烃、醇、醚、醛和酮等作烷基化试剂，常用的催 化剂是无机酸(如硫酸，盐酸等)和Lewis酸(如无水AlCl3、BF3、 FeCl3、ZnCl2、SnCl4等)，使烷基成正离子对芳环进行亲电取 代，在苯环上连接饱和碳。
CH(CH3)2 ＋ CH3CH=CH2
无水AlCl3 95 ~100oC
CH3 H3C CH
CH3
+
O2 空气
Na2CO3溶液，pH8.5~ 10.5 100oC, 3-5atm ①
H3C C O OH
CH3 H3C C O OH
10%H2SO4 45~47oC
OH
+ CH3COCH
O
α
烯胺
+
P-CH3-C6H4SO3H
N
N H
C6H6,
+
H2O
N-(1-环戊烯基）四氢吡咯 80%~90%
（N上的孤对电子与双键p-π共轭活化原羰基α–C 的亲核性）
O
α
N
CH3I, CH3OH,
NI H3C
水解
α
α
O
CH3
1. 烯胺的生成机理
用仲胺与酮反应
O N H 四氢吡咯 N H 吗啉 N H 哌啶
3.2.3
烯丙基重排
CH3 CHCH=CH2
H2 O
烯键位置重排
CH3CH=CH CH2
CH3CH=CH CH2OH2
H
CH3 CHCH=CH2
H2O
H
烯键位置未重排
Cl (C2H5)2NH + CH2=CH CH CH3
:
CH3CH=CH CH2OH
CH3 CHCH=CH2 OH
烯键位置重排产物
苯
Ph2C(CH3)COCH3
Ph2C C(CH3)2OH OH
ZnCl2
OH Ph2C C(CH3)2
H
PhCOC(CH3)2Ph
大体积的电子酸ZnCl2优先进攻小位阻的羟基
O H2NOH
3.2 酸催化分子重排 3.2.2 Beckmann重排
R
H2O
R C R N OH
H
R C R N OH2
H2O
O
OH
亚胺正离子 烯胺
HO
R2NH
N HR2
HO
NR2
H2O
NR2
N R2
H2O
NR2 + H
+H
O
亲核加成
+H
消除水
H H
α
N
CH3I, CH3OH,
NI H3C
水解
α
O
α
CH3
水对亚胺正离子碳氮双键 加成再消除仲胺恢复原羰基
不对称烯胺生成的选择性
O H3C α
α’
+
N H
p-CH3C6H4SO3H C6H6,
OHC
R + NH3
2)
Freidel－Crafts反应合成醛
OH CH(CH3)2 H3C
① Zn(CN)2, HCl, AlCl3
+ ② H3O
OH CH(CH3)2 H3C CHO
已被活化了的苯环，可用HCN作甲酰化试剂
3.1
酸催化缩合反应
3.1.2 醛或酮及其衍生物的反应
1. 醛自身缩合(羟醛缩合，醛α–C与另一醛羰基碳连接）
3.1
酸催化缩合反应
3.1.1 Friedel－Crafts 反应
酸酐作酰基化试剂
Br
2. F－C酰基化反应 1) 用Friedel－Crafts反应合成酮
+
(CH3CO)2O
AlCl3 CS2， 回流
Br
COCH3 69 % ~ 79%
OH
乙腈作酰基化试剂
OH
H2O 回流
OH
+
HO OH
CH3C N