羰基化合物的亲核加成和亲核取代反应.pptx

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1、13.1 羰基的结构与亲核加成/取代反应的活性 羰基碳、氧:sp2 杂化；羰基为平面型极性基团。(接受亲核试剂)(接受亲电试剂)13.1.1 羰基的结构与亲核反应 P569 一个键、一个键；第1页/共50页(接受亲电试剂)(接受亲核试剂)羧酸/羧酸衍生物发生亲核加成-消除亲核取代反应 羧羰基:第2页/共50页 13.1.2 醛酮羰基的亲核加成机理与反应活性 P573 酸性条件催化：反应可逆碱性条件:(强碱性的亲核试剂)1)醛酮羰基的亲核加成机理第3页/共50页 2)醛酮羰基的亲核加成活性 P570 随R基增加,给电子能力增强,羰基碳的电正性减弱；随R基体积增大,试剂进攻的空间位阻增加并且中间体

2、稳 定性降低.亲核加成活性降低。()Ar基与羰基碳相连,电子离域,化合物基态焓值降低,使 形成过渡态时活化能增加,反应速率减慢。第4页/共50页 醛酮化合物发生亲核加成反应的活性顺序：第5页/共50页 13.1.3 羧酸衍生物中羰基的亲核取代与反应活性 P571,599 与反应物稳定化程度及中间体稳定性化程度有关；与离去基团(Y)的离去能力有关。离去基团的离去能力：羧酸衍生物亲核取代反应活性顺序：与羧羰基碳的电正性及空间位阻有关；第6页/共50页 13.1.4 比较醛酮与羧酸衍生物中羰基的亲核反应活性 P571 酰卤 酸酐 醛 酮 羧酸 酯 酰胺 与羰基相连基团(X OCOR H R OH O

3、R NHR)的电子 效应(I/C)有关 P571 第7页/共50页13.2 羰基的亲核加成反应 P57113.2.1 与含氧/硫亲核试剂的加成反应亲核试剂：含氧、硫、氮、碳的负离子或中性分子。1.与含氧亲核试剂的加成 1.1 与醇的加成(可逆反应)P577 (1)半缩醛、缩醛的生成(无水酸催化)第8页/共50页 反应机制 P578：第9页/共50页环状半缩醛、缩醛缩醛对碱、氧化剂稳定；易被稀酸水解成醛和醇。第10页/共50页(2)缩酮的生成 环状缩酮 缩酮在稀酸中水解，生成原来的酮和醇。（不断除水）第11页/共50页前列腺素E2(3)保护醛酮羰基前列腺素E2缩酮载体前药第12页/共50页提示：

4、1)含碳亲核试剂对酯羰基的加成；2)比较酮与酯羰基 的亲核加成活性：酮 酯。3)先保护酮羰基。第13页/共50页 1.2 与水的加成(可逆反应)P574 热力学上,平衡一般偏向反应物.与吸电子基相连,平衡移向生成物(水合物).第14页/共50页第15页/共50页 2.与含硫亲核试剂的加成 2.1 与硫醇的加成 P579 缩硫醛(酮)2.2 与亚硫酸氢钠的加成 P579 试剂亲核中心是硫原子。(羟基磺酸钠)第16页/共50页13.2.2 与含氮亲核试剂的加成 P580 2.1 与伯胺、仲胺的加成 1)与伯胺加成-脱水反应 产物:亚胺(西佛碱 Schiff base)(止咳酮)N-乙基丁亚胺机制第

5、17页/共50页 2)与氨衍生物(H2N-Y)的加成-脱水反应第18页/共50页分离提纯醛酮常用的氨衍生物(H2N-Y):P581第19页/共50页 研究药物-DNA作用 N-萘酚醛-D-氨基葡萄糖 Schiff碱及其金属配合物。具抗肿瘤活性第20页/共50页 3)与仲胺加成-脱水反应 P582 含H的羰基化合物与2o胺反应,生成烯胺而不是亚胺。烯胺是很有用的烷基化与酰基化底物.(见14章)第21页/共50页13.2.3 与含碳亲核试剂的加成 P5831.与氰基负离子(-CN)的加成 产物：-羟基腈,其水解得-羟基酸、还原得-氨基醇.第22页/共50页羰基化合物与氯化铵、氰化钠反应生成-氨基腈

6、,水解 得-氨基酸。P585-Strecker(-氨基酸)第23页/共50页 2.与炔基负离子的加成 P585炔醇第24页/共50页 3.与有机金属试剂的加成 P586 格氏试剂与甲醛加成-水解,制备试剂烃基上多一个碳的一级醇。由格氏试剂制备各类醇2醇1醇第25页/共50页3醇对称2醇第26页/共50页 格氏试剂与CO2反应(制备羧酸)P587 格氏试剂与环氧化合物反应(制备醇)P587第27页/共50页 4.与磷Ylide试剂的反应Wittig反应 P589 C=O双键转化为C=C双键？(邻位两性离子)第28页/共50页 磷Ylides试剂的制备:(可由三苯基膦与卤代烷制备)Wittig反应

7、机制 (烷基三苯基鏻盐)(三苯基氧膦)(磷内盐)(氧磷杂环丁烷)第29页/共50页Wittig反应生成的碳碳双键位置确定消除反应中：(烯产物单一)(多个异构体)第30页/共50页13.2.4,-不饱和醛酮的亲核加成 P593 C-2(羰基碳)、C-4(-C)是亲核试剂进攻的位点。第31页/共50页 1,2-加成:Nu 进攻C-2；1,4-加成(共轭加成):Nu 进攻C-4。与有机锂加成,产物以1,2-加成为主(试剂碱性强且位阻 较小)P595第32页/共50页 与烃基铜锂加成,产物以1,4-为主(试剂位阻较大)与格氏试剂加成,产物:1,2-加成或1,4-加成(空间位阻)1,4-加成产物第33页

8、/共50页1,4-加成 与氢氰酸、胺、醇、硫醇加成,产物以1,4-加成为主.P594 第34页/共50页13.3 羧酸及其衍生物的亲核取代反应 P59813.3.1 羧酸的亲核取代反应 p-共轭,羧酸羰基发生亲核加成活性降低.亲核加成-消除，总结果：亲核取代。1.酯化反应(酯的形成)酰氧键断裂,羧羟基被RO-取代酸或碱催化亲核加成 消去第35页/共50页 反应机制：（羧酸与一级、二级醇的酯化反应）反应物 mol:1:8 第36页/共50页 2.酰卤和酸酐的形成 酰卤的形成(羧羟基被X-取代)P604 亚硫酰氯(二氯亚砜)SOCl2，PCl3、PCl5 酸酐的形成(羧羟基被酰氧基取代)p605

9、1)羧酸盐与酰氯反应第37页/共50页 2)羧酸失水 3.酰胺的形成(羧羟基被氨/胺基取代)P602第38页/共50页13.3.2 羧酸衍生物的亲核取代反应 1.水解(形成羧酸)第39页/共50页 酯水解反应,键的断裂发生在酰氧键还是烷氧键？大多数一级和二级醇的羧酸酯水解发生酰氧键断裂；三级醇的羧酸酯水解发生烷氧键断裂。酸催化：第40页/共50页 碱催化：三级醇的羧酸酯水解：SN1机制 试写出化合物(A)和(B)在酸催化下用H2O18水解的产物,并预测产物有否光学活性。第41页/共50页 2.醇解(形成羧酸酯)第42页/共50页第43页/共50页 3.氨(胺)解(形成酰胺)头孢噻吩第44页/共50页13.3.3 羧酸衍生物的相互转化 P608第45页/共50页1.用不超过两个碳的原料合成化合物：逆合成分析：合成：第46页/共50页2.由苯及不超过三个碳的原料,设计两条合成路线合成 化合物:或：第47页/共50页 合成路线一：逆合成分析 路线一：第48页/共50页 合成路线二：逆合成分析 路线二：第49页/共50页感谢您的观看！第50页/共50页