第八章 醛 酮

OH H3C CH
结构单元的仲醇能
酮，因此，它们也可以发生卤仿反应。
卤仿反应常用来推断有机化合物的结构，它能为我们提供有机分 子中是否含有 OH O H3C CH H3C C 或 结构单元的信息。
8.9 羟醛缩合反应
在碱的催化下，两分子的有-H 的醛或酮相互作用，生成 β－羟基醛或 β －羟基酮的反应称为羟醛缩合反应。 β－羟基醛或 β －羟基酮稍微受热即脱水，变为， β－不 饱和醛、酮。
如何以Wittig反应制备下列化合物
(a)
CH3
(b)
CH2
(c)
2－甲基－2－己烯
(d) C6H5CH
C(CH3)2
(e)
1，2－二苯乙烯
8.7 Cannizzaro 反应（歧化反应）page 237
没有α-H的醛与浓碱溶液共热时，一分子被氧化成羧酸，另 一分子被还原为伯醇，称为Cannizzara 反应(歧化反应）。
O CH3 O CH3
NaOH Ethanol
O H2O CH3
3-Methyl-2-cyclohexenone
2,6-hepanedione a 1,5-diketone
O Base O
O
NaOH EtOH
?
O O
O
O
O
EtOH
O H2O
heat
O
OH
Question：哪些化合物能发生羟醛缩合反应？条件是 什么？ [解答]:
O 2 CH3CH
Acetaldehyde
OH
NaOCH2CH3 CH3CH2OH
CH3CH

O CH2CH

-H2O
O CH3CH CHCH
Aldol (a -hydroxy aldehyde)
HO
O H H C H O H O C C H H H2O H
反应机理：
H3C
H
O O H3C C C C H H H H H2O H O -H2O OH O H3C C C C H H H H
。
8.8 α- 取代反应: page 328 由于羰基的吸电子作用，使得醛、酮分子中的α -H有一 定的酸性。因此， α - 取代反应在羰基的α -位发生。
O C O C
C E O C E
An alpha-substituted carbonyl compound

C
H
An enolate ion
烯醇负离子 (enolate) （较稳定的共振式）
OH R' C CHR
碳负离子
烯醇 (enol)
在一般情况下，烯醇式在平衡体系中的含量 是比较少的，但随着-H活性的增强，烯醇 式也可能成为平衡体系中的主要存在形式。
O O H O H3C 99.9999% 0.0001% CH3 H3C O H H
但是，如果用一种没有α-H 的醛和一种有α-H 的醛或酮进行交叉羟醛 缩合反应，可以得到产率较高的单一产物，则有应用价值。
CHO + CH3 CHO CH=CHCHO
NaOH/H2O 50oC
90%
O H3C H H
2-Methylcyclohexanone donor Benzaldehyde acceptor
O 2 H3C CH3 OH O H3C C C CH 3 H3C C H H 5%
NaOH Ethanol
Acetone
O O 2
NaOH Ethanol
OH 22%
Cyclohexanone
带有两种不同α-H 的醛进行交叉羟醛缩合，生成四 种羟醛的混合物，在有机合成上无应用价值。
OH CH3CHCH2 CHO CH3CHO
酸催化醛酮卤代的反应活性次序：
R" R' C H O C H O C

R'
C H

H H C H
O C
对比：
碱催化醛酮卤代的活性次序
H H C H O C H O C R" O C

R'
C H

R'
C H
卤仿反应：
乙醛和甲基酮（ ）在碱性溶液中与卤素作用，甲基上的三 R CH3 个氢原子都 被卤素取代，所生成的三卤代醛、酮在溶液中的碱作用下，碳－碳键断裂，生 成卤仿和相应的羧酸盐，因此，称为卤仿反应。
C
E
A carbonyl compound
OH C C
An enol
一些 典型的C—H的酸性比较
化合物
H CH2CH3 H CH2CH CH2 H CH2 H CH2C N O H CH2 SCH3 O
pKa
~50 35 34
化合物
O H CH2 COC2H5 O H CH2 CCH3 O H CH2 C O H CH2N O
α-卤代反应的应用：
O CH3 Br2 CH3COOH 2-Methylcyclohexanone O CH3 Pyridine Br Heat 2-Bromo-2-methylcyclohexanone O CH3 HBr
2-Methyl-2-cyclohexenone (62%)
为什么是这个位置溴化？
O
O
O
O
O
O
CH3CCH2COC2H5
7.3
CH 3CCH2CCH 3
76.5
CH3CCH2CCF 3
主要以烯醇式存在
酸催化的烯醇形成的机理：
O C H A C H
Keto tautomer
H O C C H H O C C H A
O C
H C HA
Enol tautomer
碱催化的烯醇形成的机理：
Acetaldehyde
CH3CH2CHO
Propanal
Base
OH CH3CHCHCHO CH3 OH CH3CH2CHCH2 CHO Mixed products
OH CH3CH2CHCHCHO CH3 Symmetrical products
交叉羟醛反应( Mixed Aldol Reactions）：
（肉桂醛）
CHO
Na OEt
O H3C H2O
Ethanol
78%
另外，如果一个羰基的α-H 比其它羰基的α-H 具 有更强的酸性，则这种交叉羟醛反应很可能成功 地进行。
O O O CH3CCH2COCH2CH3
Cyclohexanone acceptor Ethyl acetoacetate donor 80% Na OEt
浓NaOH
+
OCH3 OCH3
HCO2Na
O C H +
H C H O
浓OH CH2
OH + HCOO
甲醛总是被氧化（为什么？）
分析：甲醛的空间位阻较小，优先与碱反应
O C H + H OH H C O CH2 OH + HCOO
位阻大,不利
位阻小,有利
提问：哪些化合物能发生 Cannizzaro 反应？条件是什么？
C
Br
Br
在碱的催化下，醛、酮氯代、溴代和碘代难以停留在生成一卤 代物的阶段。为什么？
O C X2 NaOH R O C
R
CH3
CX3
由于卤原子的吸电子诱导效应， 使得α -卤代醛、酮中α -H 的酸性增强， α 二卤代醛、酮中α -H 的酸性更强，在碱性溶液中， α-卤代醛、酮更易变成烯 醇盐。因此，在碱性溶液中， α -卤代醛、酮卤代的速度比未取代的醛、酮快， α -二卤代醛、酮更快。所以，醛、酮在碱性溶液中卤代，反应难以停留在生成 一卤代物的阶段，容易得到α -H 全部被卤素取代的产物。
羟醛缩合反应是指有 α 氢的醛、酮在稀碱作用下形成烯 醇负离子，与另一个分子的醛或酮的羰基发生亲核加成反应。羟 醛缩合反应的产物为 β - 羟基醛酮化合物，或脱水生成 α ,
浓NaOH
2HCHO
HCO2Na
+
CH3OH
CHO
浓NaOH
COONa
CH2OH
2
+
反应机理（Reaction Mechanism）:
O 1. H C
O C O H OH C OH Tetrahedral intermediate
+ O C
OH
H
Benzoic acid (oxidized) H H C O Benzyl alcohol (reduced)
Br Br
C H H
H H3C O C H C Br H H3C O C H
H C Br H + Br
-
H3C
O C
HBr CH2Br
在酸的催化下，醛、酮氯代、溴代和碘代可以得到一卤代物。 为什么？
由于卤素的吸电子作用，使得羰基中氧原子上的电子云密度降低，也 就是碱性降低，羰基氧原子接受质子的能力降低，即卤代醛、酮比未 取代的醛、酮更难变成烯醇式。因此，在酸性条件下，未取代的醛、 酮比卤代醛、酮的卤代速度快。故反应可以停留在生成一卤代物的阶 段
-卤代反应的应用：
O C O C
CH3CH2
CH3 Br2 C CH3CH2 CH3COOH H H
CH3 Pyridine C Heat H Br O C
CH3CH2
C H
CH2
1-Penten-3-one
2）碱催化下的-卤代反应
O C NaOH H2 O O C O C O C
C
H
CBiblioteka Baidu
Br2 C
Acetophenone
-Bromoacetophenone (72%)
O
O Cl2 H2O, HCl Cyclohexanone
Cl HCl
2-Chlorocyclohexanone (66%)
H Br
反应机理：
H3C
O C
CH3
H H3C O C H C H H H H3C O C Br
Enol
99.9999999% Acetone
H 0.0000001%
cyclohexanone
Acidic O H H H H C C C C C

Not acidic
一些羰基化合物中烯醇式含量：
O CH3CCH3
1.5 10-4
O
O
O
C2H5OCCH 2COC 2H5
7.7 10-3 2.0 10-2
O C
H O+
H C OH
Benzoic acid (oxidized)
Benzyl alcohol (reduced)
两种不同的无α-H的醛可以起交叉Cannizzara反应。如果用甲醛
和芳醛作原料，由于甲醛容易被氧化，因此，得到的产物是芳 醇和甲酸。
CHO CH2OH
+ HCHO
OCH3 OCH3
O
O OCH2CH3 H2O
Ethanol
分子内的羟醛缩合反应 二羰基化合物可以发生分子内的羟醛缩合反应，生成环状 化合物。可用于5－7元环化合物的合成
O CH3 O CH3
2,5-hexanedione a 1,4-diketone NaOH Ethanol
O H2O CH3
3-Methyl-2-cyclopentenone
O C
R
O C
CH3
I2 NaOH R
O C
ONa + CHI3
黄色沉淀（用于鉴别乙醛和甲基酮等）
反应机理：
O C
R
CH3
X2 NaOH R
O C
OH CX3
O OH C R CX3
R
O C
OH
CX3
A methyl ketone where X=Cl, Br, I R O C O CHX3
卤仿反应（ The Haloform Reaction）： 另外，乙醇和含有 被次卤酸氧化为乙醛和甲基
[解答]: Cannizzaro 反应是指不含 α -H 的醛在浓碱条件下发生的氧化还 原反应，一分子氧化成羧酸，另一分子还原成伯醇。
如其中一种是甲醛，由于甲醛极易氧化总是生成甲酸，而其他的醛 被还原。
Cannizzaro 反应的条件是（ 1 ）无 α 氢的醛 （ 2 ）浓碱作用
下列化合物能发生Cannizzaro反应的是 （A） 2-呋喃甲醛 （B） 异丁醛 （C） 苯乙酮 （D） 甲酸
H H C C C H C H OH O
90%
H C 2
H C O H
NaOH Ethanol
H
Phenylacetaldehyde
H O 2 CH3 C CH CH3
2-Methylpropanal
NaOH Ethanol
OH CH3 CH3CHCH C CHO CH3 CH3
Low yield
酮的羟醛缩合反应 酮的的羟醛缩合反应较难进行，产率很低。
CH3C CHCH
OH
羟醛缩合反应的一般机理
R
O C
C
H
OH
H2O
R
O C
Nucleophilic donor
C
O C
Electrophilic acceptor
R
O C
C
C
O
H 2O New C-C bond
R
O C
C
C
OH
OH
醛的羟醛缩合反应 随着-碳原子空间位阻的增大，醛的羟醛缩合产物的产率 降低。
O C
OH C H
Keto tautomer
H O H O C O C C C
H O C C OH
Enol tautomer
醛、酮的a-卤代反应 醛、酮的卤代反应在a-位进行，酸、碱对反应有催化作用。
1）酸催化下的a-卤代反应
O C O C
CH3
Br2
CH3COOH solvent
CH2 Br
HBr
pKa
~24 20
16
~25 29
10.2
酮－烯醇互变
H O C C H
Rapid equilibration
O C
C
Keto tautomer
Enol tautomer
酮式和烯醇式互为异构体，它们可以通过共轭碱互变， 这种现象称为互变异构。
负电荷离域化
O R' C CHR H B R' O C CHR R' O C CHR