高等有机第八章烯醇烯胺课件.ppt

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1、高等有机第八章烯醇烯胺1第1页，此课件共39页哦2第2页，此课件共39页哦互变异构体共振杂化体基团对碳负离子的稳定能力次序：NO2 COR CN CO2R SO2R SOR Ph3第3页，此课件共39页哦+K1LDA碱碱性性增增强强4第4页，此课件共39页哦二、生成烯醇负离子的区域选择性和立体选择性+当产物的组成由脱质子的速度控制时，烯醇的比例由动力学控制。当产物的组成由脱质子的速度控制时，烯醇的比例由动力学控制。动力学控制动力学控制5第5页，此课件共39页哦动力学控制：强碱，非质子性溶剂，没有过量酮动力学控制：强碱，非质子性溶剂，没有过量酮热力学控制：弱碱，质子溶剂，过量原料酮热力学控制：弱

2、碱，质子溶剂，过量原料酮如烯醇负离子如烯醇负离子A与与B能快速互变，两者将建立平衡。烯醇的比例由热力能快速互变，两者将建立平衡。烯醇的比例由热力学控制。学控制。使用LDA或二(三甲基硅)胺(CH3)3Si2NH在非质子溶剂中及无过量酮存在下脱质子，是理想的动力学控制条件。质子性溶剂使烯醇负离子成烯醇，使反应可逆化，有利于平衡控制。Li+与氧负离子结合比Na+,K+牢固，使反应可逆性下降，有利于动力学控制。6第6页，此课件共39页哦例：烯醇负离子的组成+28%72%6%94%1+1%99%22%78%27第7页，此课件共39页哦+对对,不饱和酮，动力学控制有利于不饱和酮，动力学控制有利于a aH

3、消除，热力学控制有利于消除，热力学控制有利于g gH消除。消除。3.78 oC唯一唯一动力学控制有利于生成取代基较少的烯醇，而平衡控制则有利于生成取动力学控制有利于生成取代基较少的烯醇，而平衡控制则有利于生成取代基较多的烯醇。代基较多的烯醇。8第8页，此课件共39页哦+消除H消除H能生成顺反两种烯醇异构体的酮，如双键两端基团体积很大，则两个较大基团以反能生成顺反两种烯醇异构体的酮，如双键两端基团体积很大，则两个较大基团以反式为主。如基团不大，则动力学产物与热力学产物不同式为主。如基团不大，则动力学产物与热力学产物不同。1.取代基较小取代基较小：+13%87%16%84%/THF酮过量ZE在平衡

4、条件下，脱g氢为主。III动力学热力学9第9页，此课件共39页哦2取代基很大时：+98%2%三、产生烯醇式的其它方法三、产生烯醇式的其它方法用甲基锂断裂三甲基硅醚是专一地形成某种烯醇的途经，烯醇酯也可用甲基锂断裂。用甲基锂断裂三甲基硅醚是专一地形成某种烯醇的途经，烯醇酯也可用甲基锂断裂。10第10页，此课件共39页哦四烷基氟化铵(R4N+F-)也可断裂硅醚键，反应的动力是形成很强的硅氟键。SiF 键能142kcal/mol+11第11页，此课件共39页哦LDA -7895%Et3N 20 84%12第12页，此课件共39页哦四、烯醇的烷基化四、烯醇的烷基化烷基化为烷基化为SN2历程历程+EtO

5、Na活泼亚甲基可被二次烷基化，如使用二卤代烷为烷基化试剂可生成环状化合物，卤代烷基丙二酸酯环化的相对速度为：三元环：四元环：五元环：六元环650000:1:6500:5影响烯醇分子内烷基化的因素见：影响烯醇分子内烷基化的因素见：J.Org.Chem.45,p4892,(1980)13第13页，此课件共39页哦烷基化的区域选择性和立体选择性:12314第14页，此课件共39页哦4515第15页，此课件共39页哦在在a-a-碳上引入取代基可增加立体选择性。为了减少与溶剂化的氧原子之间碳上引入取代基可增加立体选择性。为了减少与溶剂化的氧原子之间的空间作用，的空间作用，a-a-取代基与氧不完全平面，烯

6、醇倾向从下方直立键进攻；而从取代基与氧不完全平面，烯醇倾向从下方直立键进攻；而从上方接近将加大空间作用，因为它将迫使烷基取代基与烯醇氧成重叠式。上方接近将加大空间作用，因为它将迫使烷基取代基与烯醇氧成重叠式。当另一个甲基处于当另一个甲基处于C-3时，烷基化倾向与时，烷基化倾向与3-甲基处于反式。由于烯丙基张力甲基处于反式。由于烯丙基张力（allylic strain)，在烯醇式构象中，在烯醇式构象中，3-甲基处于假直立键，因此，甲基处于假直立键，因此，3-甲基屏甲基屏蔽了烯醇的下方。蔽了烯醇的下方。RI I16第16页，此课件共39页哦烯丙基张力烯丙基张力(allylic strain)在亚烷

7、基取代环己烷分子在亚烷基取代环己烷分子C-2上连有一个中等大小基团时，为了减少上连有一个中等大小基团时，为了减少C-2取代基与亚烷基上取代基之间的取代基与亚烷基上取代基之间的Van der Waals斥力斥力(allylic strain),C-2取取代基倾向处于直立键。代基倾向处于直立键。斥力大斥力小，有利构象17第17页，此课件共39页哦1-或2-萘烷酮烯醇式的烷基化立体选择性：1萘烷酮的萘烷酮的1(9)-烯醇烷基化，烯醇烷基化，R从下面进攻，倾向生成顺式稠环产物。从下面进攻，倾向生成顺式稠环产物。反式反式2-萘烷酮的萘烷酮的2(1)烯醇倾向亲电试剂从直立键进攻。烯醇倾向亲电试剂从直立键进

8、攻。如在如在C-1有一个烷基有一个烷基R,立体选择性将加大。反式萘烷酮的骨架是构象固立体选择性将加大。反式萘烷酮的骨架是构象固定的，从下面直立键方向进攻直接形成椅式构象产物。定的，从下面直立键方向进攻直接形成椅式构象产物。C-1 R基团与烯基团与烯醇氧原子之间的空间作用使烯醇扭曲成有利于直立键进攻的形式。醇氧原子之间的空间作用使烯醇扭曲成有利于直立键进攻的形式。18第18页，此课件共39页哦在2(1)萘烷酮的C-10有一个直立键甲基，对亲电试剂有1-3 a键作用。结果，烷基化有利于从甲基另一面进攻。对烯醇烷基化立体化学的预测和解释也需考虑烯醇的构象因素。例如，对烯醇烷基化立体化学的预测和解释也

9、需考虑烯醇的构象因素。例如，6-叔丁叔丁基基1-萘烷酮的萘烷酮的1(9)烯醇式烷基化倾向生成顺式环稠环，即烷基化发生烯醇式烷基化倾向生成顺式环稠环，即烷基化发生在与叔丁基顺式一方。在与叔丁基顺式一方。19第19页，此课件共39页哦在分子内烷基化反应中，另一种立体电子效应很重要，即在亲电试剂在分子内烷基化反应中，另一种立体电子效应很重要，即在亲电试剂接近烯醇方向的构象限制。接近烯醇方向的构象限制。例如例如,下列化合物下列化合物I分子内环化给出唯一产物分子内环化给出唯一产物II，产物为顺式并环。，产物为顺式并环。根据计算，上述烯醇式能量最低的构象是一个扭船式构象。因为椅式构象导致叔丁基在直立键取向

10、。在此扭船式构象中，第二个环遮蔽了烯醇的下方，烷基化从上方进行。20第20页，此课件共39页哦从下面进攻，形成有利的过渡态，从下面进攻，形成有利的过渡态，生成顺式并联产物。生成顺式并联产物。生成反式并联产物生成反式并联产物需经历一个张力很大的过渡态。需经历一个张力很大的过渡态。21第21页，此课件共39页哦五、双负离子的产生和烷基化五、双负离子的产生和烷基化在很强的碱（在很强的碱（Rli,NaH,NaNHRli,NaH,NaNH2,2,LDA)LDA)存在下，存在下，1,3-1,3-二羰基化合物能被连二羰基化合物能被连续两次脱质子成双负离子。续两次脱质子成双负离子。NaNH2NaNH2双负离子

11、烷基化发生在碱性更大的碳上。因此，利用双负离子可使双负离子烷基化发生在碱性更大的碳上。因此，利用双负离子可使1,3-1,3-二羰二羰基化合物的烷基化单一地发生在酸性较小的碳上。基化合物的烷基化单一地发生在酸性较小的碳上。RXH+22第22页，此课件共39页哦1,3-二羰基化合物在NaOH或NaOEt作用下，烷基化在两个羰基之间。通过选择碱的种类和用量可控制单烷基化的位置。23第23页，此课件共39页哦六、烯醇烷基化的介质效应烯醇烷基化的速度与反应溶剂有很大关系。溶剂苯THFDMEDMFDMSOV相 1148097014202.37.36.83747DMF,DMSO,HMPA,N-甲基吡咯烷酮等

12、极性非质子溶剂对增加烯醇负离子活性特别有效。HMPAN-甲基吡咯烷酮24第24页，此课件共39页哦+Solvent+烯醇的碱金属盐的反应活性与它的聚集态有关，即受溶剂影响。裸露的未溶剂烯醇的碱金属盐的反应活性与它的聚集态有关，即受溶剂影响。裸露的未溶剂化的烯醇负离子活性最高，但在溶剂中只能接近不能完全达到此状态。化的烯醇负离子活性最高，但在溶剂中只能接近不能完全达到此状态。对在溶液中的烯醇负离子金属离子对，期望的最大反应活性是在能够对在溶液中的烯醇负离子金属离子对，期望的最大反应活性是在能够强烈溶剂化正离子而烯醇负离子溶剂化很弱的溶剂中反应。强烈溶剂化正离子而烯醇负离子溶剂化很弱的溶剂中反应。

13、极性非质子性溶剂是正离子的良溶剂，而对负离子是不利溶剂。极性非质子性溶剂是正离子的良溶剂，而对负离子是不利溶剂。DMSO,DMF 等均有一个电负性的极化的氧原子与金属正离子配位，而与负离子配位不太有等均有一个电负性的极化的氧原子与金属正离子配位，而与负离子配位不太有利。因为溶剂分子双键极化后，正电荷一端不如氧原子裸露。因此，在溶剂中利。因为溶剂分子双键极化后，正电荷一端不如氧原子裸露。因此，在溶剂中烯醇金属离子对解离给出更活泼的烯醇负离子。烯醇金属离子对解离给出更活泼的烯醇负离子。极性质子溶剂也具有分离离子对的能力，但它们既和正离子也和负离子配位。与负离子配位是通过氢键进行的，溶剂化的烯醇负离

14、子相对不活泼，因溶剂化降低了它的能量。25第25页，此课件共39页哦THF和DME的极性相对较小，它们对正离子的溶剂化作用属中等，与金属的配位利用了氧原子上孤对电子。由于介电常数较低，它们对离子对的分离效果不好，离子的聚集程度较高。尽管聚集的烯醇负离子反应活性有所下降，THF和DME仍是最常用的烯醇烷基化溶剂，对产生动力学控制的烯醇负离子尤为合适。它们最大优点是后处理比极性非质子溶剂方便。在THF中加入少量可与碱金属离子络合的试剂可增加烯醇负离子的反应活性，如加入HMPA,冠醚，TMEDA（N,N-四甲基乙二胺。烯醇负离子的反应活性也与金属正离子有关，反应活性K+Na+Li+Mg2+体积较小，

15、硬度较大的Mg2+和Li+与烯醇负离子的结合更紧密。26第26页，此课件共39页哦七、烷基化反应中氧与碳的竞争七、烷基化反应中氧与碳的竞争烯醇负离子是一种双亲核试剂，烷基化可发生在碳或氧原子上。烯醇负离子是一种双亲核试剂，烷基化可发生在碳或氧原子上。+R1X+由于烯醇负离子的大部分负电荷集中在氧原子上，烯醇负离子游离程度越高，O-烷基化可能越大。例如，乙酰乙酸乙酯烯醇负离子的钾盐在HMPA中用Et2SO4处理，83%O-烷基化；在THF中离子聚集程度高，全部C-烷基化；在醇中，氧负离子与溶剂有氢键，也是C-烷基化。HMPA (非质子，强极性)83%15%THF (中等极性)0%94%t-BuO

16、H (能形成氢键)0%94%还有极少量氧、碳均烷基化的产物27第27页，此课件共39页哦+HMPA+离去基团对烷基化位置的影响可参考软硬酸碱理论解释。当亲核试剂和离去基团都硬或都软时，反应最易进行。氧比碳“硬”，Cl，Br，I I中，Cl最“硬”，I I最软,碘代烷反应在碳上。含氧原子的离去基团较硬，反应在烯醇氧上。碳烷基化产物比氧烷基化产物稳定，因键能C=O+C-C 比C=C+C-O大。与卤代烃反应的C/O烷基化产物比例比与磺酸酯反应产物比例高。最高的C/O烷基化比是和碘代烷反应得到的。X=OTs 88%11%X=Cl 60%32%X=Br 39%38%X=I I 13%71%其余为二烷基化

17、产物28第28页，此课件共39页哦由,不饱和酮脱g质子形成的烯醇有三个位置可被亲电试剂进攻：O,a-C,g-C。动力学控制的质子化和烷基化位置是动力学控制的质子化和烷基化位置是a a-C-C。对烯醇负离子的质子化，可将,不饱和酮和酯转化成较不稳定的b,g-不饱和酮，酯。+87%13%29第29页，此课件共39页哦 八、醛、酯、酰胺的烷基化八、醛、酯、酰胺的烷基化 88%简单酯的烷基化需要很强的碱，因为相对弱的碱，如简单酯的烷基化需要很强的碱，因为相对弱的碱，如RO促进酯缩合反应。氨促进酯缩合反应。氨基负离子可以比较成功的形成酯烯醇负离子，如用基负离子可以比较成功的形成酯烯醇负离子，如用LDA在

18、低温下产生烯醇，在低温下产生烯醇，可用可用RBr,RI 烷基化。烷基化。30第30页，此课件共39页哦例LDA THF -70CH3(CH2)6I IHMPA 252LDA31第31页，此课件共39页哦R1X九、烯胺和亚胺亚胺imine烯胺enamine+RNH2H+很不稳定32第32页，此课件共39页哦H+33第33页，此课件共39页哦34第34页，此课件共39页哦烯胺的活泼性不如碳负离子，应使用活泼的卤代烃。如：亚胺B-比烯醇更活泼EtMgBr35第35页，此课件共39页哦PhCH2ClH2OH+LDAH+36第36页，此课件共39页哦LDA -78主37第37页，此课件共39页哦亚胺负离子的不对称诱导效应baseamineketoneRXLDAyieldee%75%80%99%84%38第38页，此课件共39页哦解释十、碳亲核试剂对共轭体系的加成烯醇、烯胺+39第39页，此课件共39页哦