第九章醛和酮-2

c. 再将有α－H的醛滴入。
产物有意义！
6
例1：
O
CH + H-CH2CHO
dil。OH-
CH3-CH-CH2-C-H
O
R
+O
H2N
R = o-F; p-F; p-CF3
CH3COOH R H2SO4
Cl
O
H2N
Cl
R
N
Cl
碱催化羟醛缩合反应机理：
O OH-
O -H+
O
CH3-C-H
CH2-C-H
CH2=C-H
O
O
O
CH3-C-H CH3-CH-CH2-C-H
H2O
OH O
-OH- CH3-CH-CH2-C-H
碱性条件 优先卤代哪个 α−Η？
酸性条件
OFra Baidu bibliotek
C-CH3 NaOH Br2
Br
O C-OH
+ CHBr3
Br
O C-CH3 CH3COOH
Br2 Br
O C-CH2Br
Br
Aldol condensation
3．羟醛缩合——碳负离子缩合反应的基础
定义：在稀碱或稀酸作用下，醛(酮)的α-C形成的碳负离 子对另一个醛(酮)分子的羰基的亲核加成反应，生成β-羟 基醛(酮)。
R1
O
R1 O
CH-X CH3SCH3 R2
R2
CH-S(CH3)2 X
O CH3SCH2Na CH3SOCH3
O R2 C-S(CH3)2
R1
R R2 C=S(CH3)2 R'(H) C=O
R1 O
R'(H) R1 O
-(CH3)2SO
R-C C S(CH3)2
O R2
R'(H) R1 R-C C R2
R'(H)
R2
反应历程：
phLi
R
R1
C=C
+ ph3P=O
R'(H)
R2
R1 CH-X
ph3P
R1 CH-Pph3 X
R2
R2
phLi R1
-HX
C-Pph3 R2
R1 C=Pph3
R2
R
R1
C=O + C=Pph3
R'(H)
R2
R'(H)
CO R
顺式加成
R1 R2 C Pph3
R C=C
R1
+ ph3P=O
(C2H5O)2PCH2CH=CHCH2P(OC2H5)2
NaH
(C2H5O)2CH
CH3COCH(OC2H5)2
CH(OC2H5)2 70%
1
CH2Cl (C2H5O)3P CN
O CH2P(OC2H5)2 CN
O
O
H-C
C-H
NaOC2H5
合成 O
CH=CH CN
NC CH=CH
CH2COOC2H5 CH2COOC2H5
O CH3-CH2-C-CBr3
O OH- CH3-CH2-C-CBr3
OH
第二步溴代比第一步容易， 第三步比第二步更容易。
O
CH3-CH2-C-OH + CBr3 O
酸碱中和 CH3-CH2-C-O + CHBr3
能发生卤仿反应的结构：
Haloform reaction
CH3CHO
O CH3C R
O C-ONa H+
O C-OH
O C-OH
4
O
Mg
OH OH
H+
O
OH-
O
CH3-C-CH3
(CH3)2C C(CH3)2
(CH3)3C-C-CH3 Br2 (CH3)3C-C-OH
NH3
O
(CH3)3C-C-NH2
OHBr2
(CH3)3CNH2
卤仿反应
Hoffmann降解
反应条件相同
O H3C C CH2CH3 α−Η α−Η
Wittig反应
定义：1°、2°卤代烃与三苯基膦(Pph3)生成的季膦盐在极强碱 (phLi、ph3CNa、NaH等)作用下消除卤化氢生成具有碳负离 子性质的中间体ylide，ylide与醛(酮)C=O亲核加成后，消除 三苯氧膦(ph3P=O)，将C=O转化为C=C。
R
R1
C=O + CH-Pph3 X
室温，36 h
Br
O
OCH3
OH O
O
O 30 mol% Cat.*
+ Ar H
0~5oC, 50 hours Ar
ee%>99
Cat.* =
Ar = O OO
B O HN
(R,S)-1
CH3O OCH3
Cl
OCH3
O2N
Cl
O
O
+
OO
N COOH H CH3COCH3，室温
OH O
OO 产率 > 80 % ee % 65~76 %
CH3-CH2-C-CH2 (易生成，且稳定)
Ha和Hb均有可反应，形成两种负碳离子。 O
Br-Br
CH3-CH2-C-CH2Br
O
OH-
O
CH3-CH2-C-CH2Br
CH3-CH2-C-CHBr
Br-Br -Br-
O
OH-
CH3-CH2-C-CHBr2
O
Br-Br
O
CH3-CH2-C-CBr2 -Br- CH3-CH2-C-CBr3
OH CH3CH R
a. 鉴别：
卤仿反应的用途：
CH2CHO
O
NaOI
C-CH3
无黄色沉淀 CHI（3 黄 ）
CH3CH2OH
NaOI CHI（3 黄 ）
CH3CH2CH2CH2OH
无黄色沉淀
b. 合成：制备不易得到的羧酸类化合物。例：
O C-CH3 NaOCl
O C-ONa H+
O C-CH3 NaOCl
OH OCH2OCH3
KOH C2H5OH/H2O
CH3OCH2O O
O
O
O
H
O NaOCH3
O
+ O2N
O CH3OH O2N
O
CH3O OH O
ArCHO
CH3O
C2H5OH / KOH
OH O
Ar Ar =
CH3O CH3O
CH3O
OCH3
O OH
Br
O
CHO
CH3O CH3O
O
CH3O
OH
CH3OH / KOH
X O C2H5
R1 OC2H5 R2CH-P-OC2H5
NaOC2H5
O
R1 OC2H5
R C=O
R2C P-OC2H5 R'(H)
O
R R1 R'(H) C C R2
O P(OC2H5)2 O
R
R1
C=C
R'(H)
R2
E
O
(C2H5O)2PO
BrCH2CH=CHCH2Br (C2H5O)3P
O
O
3. α-卤代酸酯的Darzen缩合反应； √ 4. 硫ylide与醛(酮)反应。
2
醛酮α－活泼H的反应：
1、酮式与烯醇式的互变异构
O CH3CCH3
H2C CCH3 OH
0.01%
酮式与烯醇式平衡存在，可以通过旋光性醛酮的外消 旋化或同位素交换实验证实。
C6H5 C
H3C H
O C
CH3
(R)-3-苯基-2-丁酮 (R)-酮式
R'(H)
R2
E
CH2Cl Pph3
CH3O CH2Pph3 Cl
CHO
CH3
CH3
50% NaOH
CH3
OCH3
CH2Pph3X R
O OCCH3 CHO phLi
R
O OCCH3
乙酸维生素A酯
CH2=Pph3
O
CH2
HO
HO
CH2=Pph3 CHO
+
CH2=Pph3
CHO
CHO ph3P=CHCH2 +
O 2 CH3-C-CH3
Ba(OH)2
OH O CH3-CH-CH2-C-CH3
CH3
O
O
2
Al[OC(CH3)3]3
78%
羟醛缩合
HCHO
CrO3
O
N
H
O
NaOH / CH3OH
O
O
(i-C3H7)2N Li -780C
O
O OH
HO
O O
羟醛缩合
♦交叉羟醛缩合
产生交叉缩合产物，分离困难， 这种交叉反应无合成应用价值。
O CH3-C-H
O + CH3-C-H
10%NaOH 4~5 hours
OH O CH3-CH-CH2-C-H
50%
酸催化羟醛缩合反应机理：
O CH3-C-H
H+
OH
CH2-C-H
-H+
OH CH2=C-H
O CH3-C-H
O
OH
CH3-CH-CH2-C-H
H
OH
O 由烯醇式生成负碳离子是决定反应速率的步骤。
O
O OH-
CH3C-H + CH3CH2C-H
但若采取下列措施：
OH O CH3-CH-CH2-C-H
OH O CH3CH2CH-CH-C-H
CH3
OH O CH3CH2CH-CH2-C-H
OH O CH3CH-CH-C-H
CH3
a. 反应物之一为无α－H的醛（如甲醛、芳甲醛）；
b. 将无α－H的醛先与稀碱混合；
ClCH2COOC2H5 + (C2H5O)3P
ClCH2COOC2H5 NaOC2H5
O O
CH2COOC2H5 (C2H5O)2PCH2COOC2H5 NaOC2H5
CH2COOC2H5 CH2COOC2H5
O H
O
O
(C2H5O)2PCH2
OCH2OCH3
NN
CH2P(OC2H5)2
OCH2OCH3
S
N C6H13
为溶剂；18-冠醚-6为催化剂 O
♦Horner的改进： 用亚磷酸三乙酯((C2H5O)3P)代替ph3P与RX反应得到中间 体后，采用NaOC2H5即可促使下一步反应，操作大为简 化，历程如下：
R1 CH-X + (C2H5O)3P R2
R1 OC2H5 R2CH-P-OC2H5 -C2H5X
O
O O+
CH2-S(CH3)2
O 67~76%
O O
+
CH2-S(CH3)2
O
O
S(CH3)2
O
O
R
CH2-S(CH3)2 R
O CHO
DMSO
R = H; F; Cl; NO2; OH; OCH3
O
O
总结：环氧化合物的合成
√1. 烯烃过酸氧化(在Ag+催化下空气氧化)； √ 2. β-卤代醇在NaOH存在下的消除HX；
O 1M NaOH CH3CH2CH2C-H 80~1000C
3 hours
生成负碳离子是决定反应速率的步骤。
CHO CH3CH2CH2CH=CCH2CH3 86%
5
CH3OCH2O CH3OCH2O CH3OCH2O
OH
CH3 + H
O
O
OCH3 OCH2OCH3
OCH2OCH3
OCH3 OCH2OCH3
C6H5 CC
H3C
烯醇式 (无手性)
OH CH3
C6H5 C
H CH3
O C
CH3
(S)-3-苯基-2-丁酮 (S)-酮式
C2H5ONa
C2H5OH
O
C2H5OH -O
C2H5ONa O
(-)-薄荷酮
烯醇式
(+)-异薄荷酮
H H C CH CH2
H
H HC C O
HH
由于氧的电负性强，在乙醛分子中，这 种超共轭作用比在丙烯分子中强得多， 因此，醛、酮的 α−H比烯烃的 α−H更 活泼。
O 酸性条件 H+
R-CH2 C
与C=O中氧原子
R'(H) 结合
H
OH 烯醇化 R
OH
R H
C
C
R'(H)
-H+
CC
H
R'(H)
酮式
OH
CC
R
R'(H)
H
2．醛(酮)α-碳的卤代反应 Halogenation 酸催化醛(酮)α-碳的卤代反应机理：
O
H+
CH3-CH2-C-CH3
OH
CH3-CH-C-CH2 a
Hb
a
H
OH 取代少的烯烃不稳定
CH3-CH2-C=CH2
(次产物)
Ha和Hb均有脱去的可能，形成两种烯醇式。
OH 取代多的烯烃稳定
b CH3-CH=C-CH3
(主产物)
-Br的吸电子作用使C=O中O的 负电荷降低，无法再接受H+形
Br-Br
Br O
-H+
CH3-CH-C-CH3
成质子化羰基，无法再次发生
R2
R1 R2 CH-S(CH3)2 X
生成叔锍盐
O
CH3SCH2Na R2 C-S(CH3)2
CH3SOCH3
R1
DMSO钠盐作为强碱消除HX
R
R2
C=S(CH3)2
C=O R'(H)
R1
R'(H) R1
-(CH3)2S
R-C C S(CH3)2
O R2
R'(H) R1
R-C C R2 O
二甲亚砜(DMSO) CH3SOCH3
反应。
O
O
+ Cl2 H2O
Autocatalysis Cl
+ HCl Induction period
61-66%
碱催化醛(酮)α-碳的卤代反应机理：
O
离推电子基团近
O CH3-CH2-C-CH3
OH-
O
CH3-CH-C-CH2 Hb Ha
b a
CH3-CH-C-CH3 (不易生成，不稳定)
O
远离推电子基团
O CHO + R
R = H; o-, m-, p-NO2; o-, p-Cl; p-Br
n-C12H25O
5 mol %
N
H
室温，24小时
COOH R
OH O
产率 65~87 % ee % 60~70
♦羟酮缩合
单程产率<5%，如果将Ba(OH)2 放置在索式提取器中，用丙酮反 复淋洗，产率可提高到80%以上。
CCHH22 CCHHCCHH33
ppKKaa
~~3388
CCHH CCHH 2255
OO CCHH33CCCCHH33
2200
3
碳负离子的产生
O 碱性条件 OH-
R-CH2 C
直接与 α -H
R'(H) 酸碱中和生成C
C C O 烯醇化 R
O CC
R
R'(H) 酮式 H
R'(H)
H
负碳离子参与反应的形式 负碳离子稳定自身的方式
(CH3)3COK, THF
CH3OCH2O
OCH2OCH3
NN
CH3OCH2O
OCH2OCH3
(C2H5O)2OP
phCH2O phCH2O
CHO
+ CH3O phCH2O
NaH O 室温6小时
phCH2O phCH2O
OCH2ph OCH3
硫内鎓盐
二甲硫醚 CH3SCH3
R1 CH-X
CH3SCH3
CHO ph3P=CHCH2
维生素D2 18%
2
O ph3P=CHCH=Pph3
CHCH
NR2 O CHO
CH3
O NR2
O O Pph3Br NaOC2H5, DMF
H3+O
NR2 O
CH3
O NR2
NR2 O OO
CH3
O NR2
HO
CHO
N C6H13
S CH2Pph3Br (CH3)3COK