物理有机化学第6章羰基化合物反应.ppt

第6章 羰基化合物反应一 羰基化合物的结构与反应特征n n羰基化合物的结构特征之一：羰基化合物的结构特征之一：羰基化合物的结构特征之一：羰基化合物的结构特征之一：羰基羰基羰基羰基C=OC=O，可以，可以，可以，可以接受亲核试剂的进攻接受亲核试剂的进攻接受亲核试剂的进攻接受亲核试剂的进攻，发生亲核，发生亲核，发生亲核，发生亲核加成反应、亲核取代反应。加成反应、亲核取代反应。加成反应、亲核取代反应。加成反应、亲核取代反应。n n羰基化合物的结构特征之二：羰基化合物的结构特征之二：羰基化合物的结构特征之二：羰基化合物的结构特征之二：羰基羰基羰基羰基C=OC=O的吸电子作用使得的吸电子作用使得的吸电子作用使得的吸电子作用使得a a a a-H-H具有明显的酸性，具有明显的酸性，具有明显的酸性，具有明显的酸性，在碱性条件下可以离解，生成在碱性条件下可以离解，生成在碱性条件下可以离解，生成在碱性条件下可以离解，生成烯醇负离子，从而成烯醇负离子，从而成烯醇负离子，从而成烯醇负离子，从而成为亲核试剂，为亲核试剂，为亲核试剂，为亲核试剂，进攻羰基碳或卤代烃，发生亲核加成进攻羰基碳或卤代烃，发生亲核加成进攻羰基碳或卤代烃，发生亲核加成进攻羰基碳或卤代烃，发生亲核加成反应、亲核取代反应。反应、亲核取代反应。反应、亲核取代反应。反应、亲核取代反应。n n烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定n n烯醇中的烯醇中的烯醇中的烯醇中的C-CC-C双键接受亲电试剂进攻双键接受亲电试剂进攻双键接受亲电试剂进攻双键接受亲电试剂进攻，发生，发生，发生，发生a a a a 卤代反应；卤代反应；卤代反应；卤代反应；醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应n n烯醇负离子作为亲核试剂，烯醇负离子作为亲核试剂，烯醇负离子作为亲核试剂，烯醇负离子作为亲核试剂，进攻卤代烃的缺电子碳，则进攻卤代烃的缺电子碳，则进攻卤代烃的缺电子碳，则进攻卤代烃的缺电子碳，则发生亲核取代反应；进攻羰基碳则发生亲核加成反应；发生亲核取代反应；进攻羰基碳则发生亲核加成反应；发生亲核取代反应；进攻羰基碳则发生亲核加成反应；发生亲核取代反应；进攻羰基碳则发生亲核加成反应；n n烯醇负离子作为亲核试剂，烯醇负离子作为亲核试剂，烯醇负离子作为亲核试剂，烯醇负离子作为亲核试剂，发生亲核加成的产发生亲核加成的产发生亲核加成的产发生亲核加成的产物可以脱水缩合形成物可以脱水缩合形成物可以脱水缩合形成物可以脱水缩合形成a a a a,b b b b-不饱和羰基化合物；不饱和羰基化合物；不饱和羰基化合物；不饱和羰基化合物；烯醇烯醇烯醇烯醇负离子负离子负离子负离子还可以与还可以与还可以与还可以与a a a a,b b b b-不饱和羰基化合物反应生成不饱和羰基化合物反应生成不饱和羰基化合物反应生成不饱和羰基化合物反应生成1,1,5-5-二羰基化合物。二羰基化合物。二羰基化合物。二羰基化合物。1,5-1,5-二羰基化合物进一步发生分二羰基化合物进一步发生分二羰基化合物进一步发生分二羰基化合物进一步发生分子内缩合就形成环状结构。子内缩合就形成环状结构。子内缩合就形成环状结构。子内缩合就形成环状结构。羰基的亲核加成反应机理n 碱性条件下碱性条件下n 酸性条件下酸性条件下羧酸及其衍生物的亲核羧酸及其衍生物的亲核取代（加成取代（加成消去）反应机理消去）反应机理:Nu(亲核试剂)=H2O、ROH、NH3等 Z(离去基团)=X、OR、OCOR、NH2等 羧酸衍生物的亲核取代(加成-消去)反应一般分为两步，首先是亲核试剂进攻羰基碳原子,发生亲核加成反应，形成一个带负电荷的四面体中间体。然后,中间体消去一个负离子,恢复碳-氧双键,形成另一个羧酸衍生物。二、醛、酮亲核加成反应的立体化学二、醛、酮亲核加成反应的立体化学 1.环状化合物羰基平面两边的空间条件不同时，亲核试剂2.主要从空间位阻小的一边进攻。取代基环己酮类的亲核加成反应，不是受立体接近取代基环己酮类的亲核加成反应，不是受立体接近取代基环己酮类的亲核加成反应，不是受立体接近取代基环己酮类的亲核加成反应，不是受立体接近控制就是受产物进展控制。控制就是受产物进展控制。控制就是受产物进展控制。控制就是受产物进展控制。2.开链型醛和酮中若羰基与一个不对称碳原子相 连，当羰基发生加成反应形成第二个不对称碳原子时，所生成的两个非对映体产率不相同-Cram规则 Cram规则一：如果醛或酮的-碳原子上连有三个大小不同的基团（L、M、S分别代表大、中、小三个基团）时，其优势构象为羰基键处在两个较小基团之间的构象，试剂优先从空间阻碍较小的一边进攻羰基。1 RMgX2 H2O+次要产物次要产物35oC R 主主 次次CH3 2.5 :1C6H5 4 :1(CH3)2CH 5 :1(CH3)3C 49 :1 -70oC R 主主 次次(CH3)3C 499 :1 CH3 5.6 :1主要产物主要产物CramCram规则二：当醛或酮的规则二：当醛或酮的规则二：当醛或酮的规则二：当醛或酮的-碳原子上连有羟基或氨基等可以和羰基碳原子上连有羟基或氨基等可以和羰基碳原子上连有羟基或氨基等可以和羰基碳原子上连有羟基或氨基等可以和羰基氧原子形成氢键的基团时，试剂将从含氢键环的空间阻碍较小的一氧原子形成氢键的基团时，试剂将从含氢键环的空间阻碍较小的一氧原子形成氢键的基团时，试剂将从含氢键环的空间阻碍较小的一氧原子形成氢键的基团时，试剂将从含氢键环的空间阻碍较小的一边对羰基进行加成。边对羰基进行加成。边对羰基进行加成。边对羰基进行加成。三、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成1 1、Acidity of Acidity of a a a a-Hydrogens of Carbonyl Compounds-Hydrogens of Carbonyl Compoundsn n醇醇醇醇ROROHH的的的的p pK Ka a约为约为约为约为15181518，的的的的p pK Ka a 为为为为2525n n醛酮醛酮醛酮醛酮RCRCHH2 2CORCOR羰基羰基羰基羰基a a a a-H-H的的的的p pK Ka a约为约为约为约为16201620n n酯酯酯酯RCRCHH2 2COORCOOR羰基羰基羰基羰基a a a a-H-H的的的的p pK Ka a 为为为为2525n n可见在适当的碱作用下，醛酮羰基的可见在适当的碱作用下，醛酮羰基的可见在适当的碱作用下，醛酮羰基的可见在适当的碱作用下，醛酮羰基的a a a a-H-H可以可以可以可以离解，而形成碳负离子离解，而形成碳负离子离解，而形成碳负离子离解，而形成碳负离子n n常用碱有：常用碱有：常用碱有：常用碱有：OH OH-，EtONaEtONa，t-BuOKt-BuOK，(i-Pro)(i-Pro)2 2NHLiNHLi（LDALDA），），），），PhLiPhLi等（等（等（等（RNRNHH2 2 的的的的p pK Ka a 为为为为3535，PhPhHH的的的的p pK Ka a 为为为为4444 ，水的水的水的水的p pK Ka a 为为为为15 15）2、Formation of Enolate烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定弱碱如弱碱如弱碱如弱碱如NaOHNaOH，RONaRONa作用下，反应只能达到一定的平衡作用下，反应只能达到一定的平衡作用下，反应只能达到一定的平衡作用下，反应只能达到一定的平衡强碱如强碱如强碱如强碱如LDALDA作用下，可以定量地转化为烯醇负离子作用下，可以定量地转化为烯醇负离子作用下，可以定量地转化为烯醇负离子作用下，可以定量地转化为烯醇负离子LDA lithium diisopropylamide a strong base but a poor nucleophile all carbonyl compound is converted to enolate prepared by BuLi with(CH3)2CHNHCH(CH3)2LDA low temperature,give kinetic enolate high temperature,give thermodynamic enolate动力学控制产物动力学控制产物热力学控制产物热力学控制产物 例如例如n n强碱强碱强碱强碱有利于形成动力学控制的有利于形成动力学控制的有利于形成动力学控制的有利于形成动力学控制的少取代少取代少取代少取代烯醇负离子。烯醇负离子。烯醇负离子。烯醇负离子。n n酸性酸性酸性酸性条件则有利于形成热力学控制的条件则有利于形成热力学控制的条件则有利于形成热力学控制的条件则有利于形成热力学控制的多取代多取代多取代多取代烯醇烯醇烯醇烯醇n n弱碱条件下，影响因素会更多，选择性不高。弱碱条件下，影响因素会更多，选择性不高。弱碱条件下，影响因素会更多，选择性不高。弱碱条件下，影响因素会更多，选择性不高。酸性条件下将形成烯醇，而不是烯醇负离子酸性条件下将形成烯醇，而不是烯醇负离子3、KetoEnol Tautomerism(互变异构互变异构)中性条件下，羰基化合物存在酮式和烯醇式互变中性条件下，羰基化合物存在酮式和烯醇式互变体现了体现了a a-H的活性的活性酸和碱均可催化这一互变异构平衡的达到酸和碱均可催化这一互变异构平衡的达到碱性条件下，碱夺取碱性条件下，碱夺取a a-H-H形成烯醇负离子形成烯醇负离子酸催化条件下，羰基氧首先质子化，吸电子作用进一酸催化条件下，羰基氧首先质子化，吸电子作用进一步增强，然后脱去步增强，然后脱去a a H形成烯醇形成烯醇 例题与习题例题与习题1.预测下列每组化合物，哪一个烯醇负离子是主要的预测下列每组化合物，哪一个烯醇负离子是主要的（动力学控制产物）（动力学控制产物）2.预测下列每组化合物中，哪一个烯醇结构较稳定，即为预测下列每组化合物中，哪一个烯醇结构较稳定，即为热力学控制烯醇？热力学控制烯醇？4、烯醇硅醚的形成、烯醇硅醚的形成n nLDALDA作用下形成的负离子与三甲基氯硅烷反应生成作用下形成的负离子与三甲基氯硅烷反应生成作用下形成的负离子与三甲基氯硅烷反应生成作用下形成的负离子与三甲基氯硅烷反应生成烯醇硅醚烯醇硅醚烯醇硅醚烯醇硅醚 烯醇或烯醇负离子具有烯醇或烯醇负离子具有C-C双键，可以接受亲电试双键，可以接受亲电试剂进攻，发生亲电取代反应。酸碱催化机理有所同。剂进攻，发生亲电取代反应。酸碱催化机理有所同。四、四、a a 卤代反应卤代反应（1）Aldehyde and ketone酸催化下酸催化下 得一卤代物。得一卤代物。反应性：反应性：RCOCHR2 RCOCH2R RCOCH3 碱催化下碱催化下 得多卤代物得多卤代物 RCOCH3 and RCH(OH)CH3发生发生卤仿反应卤仿反应 反应性：反应性：RCOCH3 RCOCH2R RCOCHR2酸催化机理：酸催化机理：酸催化机理：酸催化机理：比较比较比较比较I I和和和和IIII，由于卤素的吸电子作用，由于卤素的吸电子作用，由于卤素的吸电子作用，由于卤素的吸电子作用，IIII中羰基氧上中羰基氧上中羰基氧上中羰基氧上的电子云密度降低，因此质子化能力降低，反应多停的电子云密度降低，因此质子化能力降低，反应多停的电子云密度降低，因此质子化能力降低，反应多停的电子云密度降低，因此质子化能力降低，反应多停留在一卤代阶段留在一卤代阶段留在一卤代阶段留在一卤代阶段质子化相对容易质子化相对容易 例如例如例如例如:碱催化机理：碱催化机理：碱催化机理：碱催化机理：比较比较比较比较I I和和和和IIII，由于卤素的吸电子作用，由于卤素的吸电子作用，由于卤素的吸电子作用，由于卤素的吸电子作用，IIII中连卤素碳中连卤素碳中连卤素碳中连卤素碳上氢的酸性增强，更容易形成烯醇负离子，反应难以上氢的酸性增强，更容易形成烯醇负离子，反应难以上氢的酸性增强，更容易形成烯醇负离子，反应难以上氢的酸性增强，更容易形成烯醇负离子，反应难以停留在一卤代阶段，将进一步发生多卤代反应。停留在一卤代阶段，将进一步发生多卤代反应。停留在一卤代阶段，将进一步发生多卤代反应。停留在一卤代阶段，将进一步发生多卤代反应。如果原料是甲基酮，则将发生进一步反应，并断键如果原料是甲基酮，则将发生进一步反应，并断键如果原料是甲基酮，则将发生进一步反应，并断键如果原料是甲基酮，则将发生进一步反应，并断键生成卤仿。生成卤仿。生成卤仿。生成卤仿。碘仿反应：用于鉴别甲基酮和能氧化为甲基酮的醇碘仿反应：用于鉴别甲基酮和能氧化为甲基酮的醇思考题：举例说明能氧化为甲基酮的醇有哪些？思考题：举例说明能氧化为甲基酮的醇有哪些？(2)羧酸及酰卤羧酸及酰卤 Hell-Volhard-Zelinski reaction(HVZ reaction)五、Aldol加成和Aldol缩合1.Aldol addition and aldol condensation1.Aldol addition and aldol condensationAldol additionAldol condensationb b-hydroxyaldehyde b b-hydroxyketonea a,b b-unsaturated aldehyde a a,b b-unsaturated ketone例如例如:Mechanism for the aldol addtion例题与习题例题与习题请写出下列反应的产物请写出下列反应的产物2.The mixed aldol additionWhen one of the aldehyde or ketone has no a a-H,and with one excess starting material,one product could be mainly obtained.如果两个反应物都具如果两个反应物都具有有a a-H，则将，则将得到四个产物得到四个产物How to get the desired product?采用强碱采用强碱LDA与一个醛或酮反应，使之定量地转化为与一个醛或酮反应，使之定量地转化为烯醇负离子，然后再向该体系中加入另一个醛或酮，烯醇负离子，然后再向该体系中加入另一个醛或酮，则可以得到单一产物。则可以得到单一产物。3.Intramolecular aldol addition to form cyclic b b-hydroxyketone or a,ba,b unsaturatd ketone例题与习题例题与习题完成下列反应完成下列反应例题与习题例题与习题试用合适的原料合成下列化合物试用合适的原料合成下列化合物SOXHLET Franz Von1848-1926（德国化学家）（德国化学家）索氏提取器索氏提取器丙酮丙酮Ba(OH)2二丙酮醇：二丙酮醇：5(不加索氏提取器不加索氏提取器)70(加索氏提取器加索氏提取器)六、酮和酯的烷基化反应1.通过通过enolate2.通过通过enamine两种方法比较两种方法比较通过通过enolate的方法，还会得到的方法，还会得到二烷基化和氧烷基化二烷基化和氧烷基化的产物的产物通过通过enamine的方法，只得到的方法，只得到单烷基化单烷基化的产物，合成上更有用。的产物，合成上更有用。两种方法比较两种方法比较七、,-不饱和羰基的亲核加成1.Michael additionn nIt It is is the the addition addition of of a a a,a,a,a,b b b b -unsaturated-unsaturated carbonyl carbonyl compound with an enolate as a nucleophilecompound with an enolate as a nucleophilen n1,4 addition1,4 additionn nto form to form 1,5-dicarbonyl compounds1,5-dicarbonyl compoundsn nthe the nucleophile nucleophile can can be be an an enolate enolate generated generated from from compounds compounds other other than aldehydes or ketonesthan aldehydes or ketonesn nit it can can be be an an ester,ester,a a nitro-nitro-compound,or a nitrile compound,or a nitrile n ne.g.e.g.Arthur Michael(18531942)美国化学家美国化学家The best nucleophile are:b b-diketones,b b-diesters,b b-keto esters,b b-keto nitrilesQuestions:Please write out the main products:Questions:What reagents would you use to prepare the following compounds?2.Stork enamine reactionEnamines can be used in place of enolates in Micheal reactions.3.Robinson环合反应环合反应合成六元环反应特点：一个环上再加一个环；反应特点：一个环上再加一个环；两环相稠合的碳原子上引角两环相稠合的碳原子上引角 甲基甲基(两个环上共用碳上甲基两个环上共用碳上甲基)Sir Robert Robinson(18861975)英国英国 1947年获奖年获奖R.Robinson,et.al.,J.Chem.Soc.1935,1285.R.Levine;et.al.,Chem.Rev.,1954,54,449.M.E.Jung,et.al.,Org.Lett.,2003,5,137.1,5-diketones can undergo an intramolecular aldol addition to form cyclic b b-hydroxyketones or a a,b b-unsaturated ketones例如例如:Applied in synthesise.g.八、酮和酯的酰基化反应1.Claisen condensation acylation of esters,to give acylation of esters,to give b b b b-keto-keto esteresterb b-keto esterLudwig Claisen(18511930)德国化学家德国化学家comparison of aldol reaction with Claisen condensationthe reaction is reversibleWith a sodium alkoxide as a base,a successful Claisen condensation requires an ester with two a a-hydrogens and an equivalent amount of base rather than a catalytic amount of base.irreversiblethe hydrogen is necessaryan equivalent amount of base is necessary for an ester with only one a a-H,stronger base like LDA,or sodium trityl（三苯甲基钠）（三苯甲基钠）should be used as base，the pKa value of tritane（三苯甲烷）（三苯甲烷）is about 31.5 NaH and KH are common bases used in Claisen condensation.ethane formed in the reaction may react with NaH,enforcing the equilibrium to move to the product side.Claisen condensation is reversible.With a catalytic amount of base,a b b-diketone can decompose to the starting ester.例题与习题例题与习题完成下列反应，写出主要产物完成下列反应，写出主要产物 a mixed Claisen condensation 两个都具有两个都具有a-H的酯将得到四个产物的酯将得到四个产物ABCD a mixed Claisen condensation 如果其中一个酯没有如果其中一个酯没有a-H，则可以得到单一产物，则可以得到单一产物 例如：使用苯甲酸酯、草酸酯、例如：使用苯甲酸酯、草酸酯、甲酸酯：甲酸酯：例题与习题例题与习题完成下列反应，写出主要产物完成下列反应，写出主要产物2.Dieckmann condensation intramolecular condensation to form a cyclic b b-keto ester a 1,7-diester may form a six-member ring b b-keto ester 例题与习题例题与习题 完成下列反应，写出主要产物：完成下列反应，写出主要产物：3个不同的个不同的a-H3.用酰氯或酸酐进行酯的酰基化用酰氯或酸酐进行酯的酰基化 一元酸酯在强碱作用下，可用酰氯或酸酐进行酰一元酸酯在强碱作用下，可用酰氯或酸酐进行酰基化，反应需要在非质子型溶剂中进行，基化，反应需要在非质子型溶剂中进行，4.Acylation of ketones and aldehydes condensation of a ketone and an ester,or acid anhydride to form a b b-keto aldehyde or a b b-diketonemore acidityno a a-Ha good method via enamines九、-二羰基化合物的反应与应用1.b b-二羰基化合物的结构特征与反应特性二羰基化合物的结构特征与反应特性 由于两个羰基的吸电子作用，由于两个羰基的吸电子作用，由于两个羰基的吸电子作用，由于两个羰基的吸电子作用，b b b b-二羰基化合物中二羰基化合物中二羰基化合物中二羰基化合物中连接两个羰基的亚甲基十分活泼，表现为酸性增强，连接两个羰基的亚甲基十分活泼，表现为酸性增强，连接两个羰基的亚甲基十分活泼，表现为酸性增强，连接两个羰基的亚甲基十分活泼，表现为酸性增强，形成的烯醇负离子也十分稳定。如：形成的烯醇负离子也十分稳定。如：形成的烯醇负离子也十分稳定。如：形成的烯醇负离子也十分稳定。如：b b b b-二羰基化合物由于具有活泼的亚甲基，常被称二羰基化合物由于具有活泼的亚甲基，常被称二羰基化合物由于具有活泼的亚甲基，常被称二羰基化合物由于具有活泼的亚甲基，常被称为活泼亚甲基化合物。它们在碱的作用下，容易形为活泼亚甲基化合物。它们在碱的作用下，容易形为活泼亚甲基化合物。它们在碱的作用下，容易形为活泼亚甲基化合物。它们在碱的作用下，容易形成烯醇负离子，作为亲核试剂与卤代烃、酰卤、和成烯醇负离子，作为亲核试剂与卤代烃、酰卤、和成烯醇负离子，作为亲核试剂与卤代烃、酰卤、和成烯醇负离子，作为亲核试剂与卤代烃、酰卤、和羰基发生亲核反应，在合成上是重要的增长碳链的羰基发生亲核反应，在合成上是重要的增长碳链的羰基发生亲核反应，在合成上是重要的增长碳链的羰基发生亲核反应，在合成上是重要的增长碳链的试剂试剂试剂试剂 比如：比如：比如：比如：MichaelMichael加成加成加成加成 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯是其中的典型代表乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯是其中的典型代表乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯是其中的典型代表乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯是其中的典型代表2.Ethyl acetoacetate and malonic esterDecarboxylation of Ethyl acetoacetate and malonic esterDecarboxylation of Ethyl acetoacetate and malonic ester（1 1）乙酰乙酸乙酯的）乙酰乙酸乙酯的）乙酰乙酸乙酯的）乙酰乙酸乙酯的成酮分解成酮分解成酮分解成酮分解环环 状状 过过 渡渡 态态 机机 理理当当-碳与不饱和键相连时，一般都通过环状过渡态机理失羧。碳与不饱和键相连时，一般都通过环状过渡态机理失羧。-CO2互变异构互变异构（2 2）乙酰乙酸乙酯的）乙酰乙酸乙酯的）乙酰乙酸乙酯的）乙酰乙酸乙酯的成酸分解成酸分解成酸分解成酸分解（3 3）-羰基酯均能发生与乙酸乙酰乙酯类似的成酮或成酸分羰基酯均能发生与乙酸乙酰乙酯类似的成酮或成酸分羰基酯均能发生与乙酸乙酰乙酯类似的成酮或成酸分羰基酯均能发生与乙酸乙酰乙酯类似的成酮或成酸分解反应解反应解反应解反应。例如：。例如：。例如：。例如：（4 4）丙二酸二乙酯的分解）丙二酸二乙酯的分解）丙二酸二乙酯的分解）丙二酸二乙酯的分解 alkylation of ethyl acetoacetate and malonic ester取代甲基酮取代甲基酮取代甲基酮取代甲基酮取代乙酸取代乙酸取代乙酸取代乙酸 酰化反应中一般选用酰化反应中一般选用NaH代替醇钠作为碱，以避免反应中代替醇钠作为碱，以避免反应中的醇与酰卤反应。的醇与酰卤反应。取代甲基酮取代甲基酮b b-二二酮酮b b-二羰基化合物的反应与应用二羰基化合物的反应与应用Example 1-二羰基化合物的反应与应用3.Designing a synthesisExample 24、1,3-二羰基化合物的二羰基化合物的g g-烷基化和烷基化和g g-酰基化酰基化 1,3-二羰基化合物在二分子强碱（如二羰基化合物在二分子强碱（如KNH2，NaNH2，RLi等）作用下，可以形成双负离子，再与等）作用下，可以形成双负离子，再与一分子卤代烃或酯反应，可在一分子卤代烃或酯反应，可在g g-位进行烷基化或酰基位进行烷基化或酰基化反应，反应具有区域选择性。化反应，反应具有区域选择性。不对称不对称1,3-二羰基化合物有两个二羰基化合物有两个g g-位，则反应在位，则反应在酸性较强的酸性较强的g g-位进行。位进行。例题与习题例题与习题1.从环己醇出发合成下列化合物从环己醇出发合成下列化合物2.完成反应：完成反应：十十 醛酮与醛酮与Witting试剂反应试剂反应Wittig试剂的合成方法：试剂的合成方法：G.F.K.Wittig(18971987)德国德国 1979年获奖年获奖磷叶立德磷叶立德【注意】R和R=烷基和芳基Ph3+-CH2-3PhH +PCl3Ph3PPh3P +CH3XPh3P+-CH3X-C6H5LiPh3P +XCH2COOC2H5Ph3P+-CH2COOC2H5 X-K2CO3Na2CO3,NaOH,NaOR,NaNH2,NaH,RLi魏悌息试剂制备魏悌息试剂制备鎓内盐 n n鎓内盐(ylid)是指一种化合物，再其分子内含有碳负离子，和碳负离子相邻的杂原子带正电荷，这些杂原子为P、N、S、As、Sb、Se等n n磷鎓内盐的X光结晶结构研究表明，碳为平面结构，即为SP2杂化。n n鎓内盐较为稳定鎓内盐较为稳定鎓内盐较为稳定鎓内盐较为稳定，与碳负离子相邻的带正电荷，与碳负离子相邻的带正电荷，与碳负离子相邻的带正电荷，与碳负离子相邻的带正电荷的杂原子基团，使碳负离子稳定性明显增大，的杂原子基团，使碳负离子稳定性明显增大，的杂原子基团，使碳负离子稳定性明显增大，的杂原子基团，使碳负离子稳定性明显增大，这主要是由于碳原子的这主要是由于碳原子的这主要是由于碳原子的这主要是由于碳原子的2P2P轨道与磷和硫杂原子轨道与磷和硫杂原子轨道与磷和硫杂原子轨道与磷和硫杂原子的的的的3d3d（或砷、锑的（或砷、锑的（或砷、锑的（或砷、锑的4d4d、5d5d）空轨道相互重叠，）空轨道相互重叠，）空轨道相互重叠，）空轨道相互重叠，碳原子碳原子碳原子碳原子2P2P轨道的未共用电子对向轨道的未共用电子对向轨道的未共用电子对向轨道的未共用电子对向3d3d空轨道共轭空轨道共轭空轨道共轭空轨道共轭离域，从而使碳负离子稳定。因此许多内鎓盐离域，从而使碳负离子稳定。因此许多内鎓盐离域，从而使碳负离子稳定。因此许多内鎓盐离域，从而使碳负离子稳定。因此许多内鎓盐可以结晶离析，并广泛用于有机合成中。而普可以结晶离析，并广泛用于有机合成中。而普可以结晶离析，并广泛用于有机合成中。而普可以结晶离析，并广泛用于有机合成中。而普通的碳负离子对水和氧都极其敏感，只能存在通的碳负离子对水和氧都极其敏感，只能存在通的碳负离子对水和氧都极其敏感，只能存在通的碳负离子对水和氧都极其敏感，只能存在于干燥绝氧的有机溶剂中，不能离析出来。于干燥绝氧的有机溶剂中，不能离析出来。于干燥绝氧的有机溶剂中，不能离析出来。于干燥绝氧的有机溶剂中，不能离析出来。鎓内盐在有机合成中应用最广的是磷、硫叶立鎓内盐在有机合成中应用最广的是磷、硫叶立鎓内盐在有机合成中应用最广的是磷、硫叶立鎓内盐在有机合成中应用最广的是磷、硫叶立德，磷叶立德与羰基化合物反应合成烯就是著德，磷叶立德与羰基化合物反应合成烯就是著德，磷叶立德与羰基化合物反应合成烯就是著德，磷叶立德与羰基化合物反应合成烯就是著名的名的名的名的WittigWittig反应反应反应反应 反反反反应应应应机机机机理理理理醛最快，酮次之。醛最快，酮次之。酯最慢。所以可进行酯最慢。所以可进行选择性反应。选择性反应。亲核性好的叶利德比较活泼亲核性好的叶利德比较活泼.活泼叶利德反应时，常得活泼叶利德反应时，常得Z,E-烯烃的混合物烯烃的混合物.稳定叶利德反应时，稳定叶利德反应时，E型产物为主型产物为主.反应规律+-魏悌息魏悌息-霍纳尔试剂：霍纳尔试剂：(C2H5O)3P +RCH2Br魏魏悌悌息息 霍霍纳纳尔尔试试剂剂-EtBrNaH魏悌息魏悌息-霍纳尔反应霍纳尔反应 魏悌息魏悌息-霍纳尔试剂与醛、酮反应，制备烯烃，霍纳尔试剂与醛、酮反应，制备烯烃，这一反应称为这一反应称为魏悌息魏悌息(Wittig,G.)-霍纳尔霍纳尔(Horner,L.)反应。反应。(比魏悌息反应容易进行比魏悌息反应容易进行)反式烯烃反式烯烃二乙磷酸钠二乙磷酸钠(溶于水，后溶于水，后处理较易处理较易)反应规律：反应规律：生成的烯烃以反式为主生成的烯烃以反式为主.反应机理魏悌息反应和魏悌息-霍纳尔反应的应用实例1 用来制备环外烯烃用来制备环外烯烃2 制备制备,-不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物4 合成多烯类天然产物合成多烯类天然产物3 3 制备丙二烯衍生物制备丙二烯衍生物1 硫叶利德的结构硫叶利德的结构2 硫叶利德的制备硫叶利德的制备-HINaH,(CH3)2SO3d-p共轭共轭CH3SCH3 +CH3I(CH3)3S+I-NaNH2-HCl硫叶利德的反应硫叶利德与醛、酮反应可制备环氧化合物或环丙烷衍生物。硫叶利德与醛、酮反应可制备环氧化合物或环丙烷衍生物。与非共轭醛、酮反应可制备环氧化合物与非共轭醛、酮反应可制备环氧化合物R2C=O +(CH3)2S=O3 硫叶利德的反应硫叶利德的反应与与、不饱和不饱和醛、酮发生共轭加成反应时，可制备环丙醛、酮发生共轭加成反应时，可制备环丙烷衍生物烷衍生物分子内亲核取代分子内亲核取代共轭加成共轭加成分子内亲核取代分子内亲核取代十一、其他缩合反应1、Mannich reaction（胺甲基化反应）（胺甲基化反应）思考题：反应机理如何？以下反应机理又如何？思考题：反应机理如何？以下反应机理又如何？颠茄酮颠茄酮反应机理反应机理:Mannich 反应的适用范围：反应的适用范围：醛醛胺：氨、伯胺、仲胺胺：氨、伯胺、仲胺至少含一个活泼氢的化合物：至少含一个活泼氢的化合物：2、Reformastsky reaction（a a a a-卤代酸酯的缩合）卤代酸酯的缩合）卤代酸酯的缩合）卤代酸酯的缩合）在锌粉的还原作用下，在锌粉的还原作用下，在锌粉的还原作用下，在锌粉的还原作用下，-卤代酸酯可以优先形卤代酸酯可以优先形卤代酸酯可以优先形卤代酸酯可以优先形成烯醇盐，并进攻醛或酮羰基而得到成烯醇盐，并进攻醛或酮羰基而得到成烯醇盐，并进攻醛或酮羰基而得到成烯醇盐，并进攻醛或酮羰基而得到-羟基酯羟基酯羟基酯羟基酯 3、Darzen reaction（a a a a-卤代酸酯的缩合）卤代酸酯的缩合）卤代酸酯的缩合）卤代酸酯的缩合）在碱作用下，在碱作用下，在碱作用下，在碱作用下，-卤代酸酯优先形成烯醇盐，卤代酸酯优先形成烯醇盐，卤代酸酯优先形成烯醇盐，卤代酸酯优先形成烯醇盐，并进攻醛或酮羰基，伴随着并进攻醛或酮羰基，伴随着并进攻醛或酮羰基，伴随着并进攻醛或酮羰基，伴随着X X X X-的消去，得到的消去，得到的消去，得到的消去，得到 a a a a,-环氧酯环氧酯环氧酯环氧酯 实例：由环己酮转实例：由环己酮转化成其他化合物化成其他化合物合成环氧酸酯，合成比原料醛、酮多一个碳的醛、酮。合成环氧酸酯，合成比原料醛、酮多一个碳的醛、酮。4、Benzoin Condensation（安息香缩合）（安息香缩合）无无无无a a a a-H-H的芳香醛在的芳香醛在的芳香醛在的芳香醛在CNCN-的作用下生成的作用下生成的作用下生成的作用下生成a a a a-羟基酮羟基酮羟基酮羟基酮受体受体(给体给体)给体给体(受体受体)实实 例例5 Knoevenagel反应制备制备,不饱和化合物不饱和化合物H.E.A.Knoevenagel(1865-1921)德国化学家德国化学家反应范围：反应范围：1)醛或酮和活泼亚甲基的缩合反应醛或酮和活泼亚甲基的缩合反应 2)活泼亚甲基必须带有活泼亚甲基必须带有两个两个-H反应机理反应机理脑文格反应的实例脑文格反应的实例eg 1.eg 2.eg 3.制备各种类型的制备各种类型的,-不饱和化合物不饱和化合物.习题1.写出以下反应的历程。习题2:给出化合物A、B、C、D的结构。3.3.根据给出数据，用弯箭头符号画出下列转变的机理，反应机理可能不止一步。根据给出数据，用弯箭头符号画出下列转变的机理，反应机理可能不止一步。根据给出数据，用弯箭头符号画出下列转变的机理，反应机理可能不止一步。根据给出数据，用弯箭头符号画出下列转变的机理，反应机理可能不止一步。n n由由HammettHammett方程知方程知=0.220.22时，反应速率控制步骤的过渡态时，反应速率控制步骤的过渡态中有正电荷的出现或是负电荷的消失，中有正电荷的出现或是负电荷的消失，=1.73=1.73时反应速度控时反应速度控制步骤的过渡态中有正电荷的消失或是负电荷的出现。由此制步骤的过渡态中有正电荷的消失或是负电荷的出现。由此可得出下面的反应机理：可得出下面的反应机理：n n4.苯甲醛与氨基脲反应时可观察到动力学同位素效应。n n判断kHH/kDD是一级同位素效应还是二级同位素效应？kHH/kDD是恒定的还是随pH变化的？n n氨基脲与苯甲醛缩合，其过渡态涉及苯甲醛羰基氨基脲与苯甲醛缩合，其过渡态涉及苯甲醛羰基碳由碳由spsp