亲核加成反应.pptx

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1、会计学1亲核加成反应亲核加成反应12.1 碳碳双键的亲核加成反应碳碳双键的亲核加成反应反应机理：反应机理：Y:引入吸电子基团，降低电子云密度引入吸电子基团，降低电子云密度第1页/共147页苯环分散了负电荷，而且苯环分散了负电荷，而且CN的吸电子诱导的吸电子诱导效应和共轭效应稳定了碳负离子效应和共轭效应稳定了碳负离子ZE第2页/共147页氰乙基化反应氰乙基化反应丙烯腈受氰基影响，发生亲核加成丙烯腈受氰基影响，发生亲核加成亲核试剂带活泼亚甲基或甲基时，发生多氰化反应亲核试剂带活泼亚甲基或甲基时，发生多氰化反应第3页/共147页应用应用第4页/共147页Micheal 加成反应：加成反应：质子转移到

2、碳上比氧慢，质子转移到碳上比氧慢，-不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物和和活性亚甲基化合物活性亚甲基化合物(碳负离碳负离碳负离碳负离子子子子)在在碱碱催化下进行共轭加催化下进行共轭加成，称为成，称为MichealMicheal加成加成第5页/共147页Micheal 加成的反应体系：加成的反应体系：底物：底物：Z:含杂原子的不饱和键且与双键共轭的基团含杂原子的不饱和键且与双键共轭的基团碳负离子接受体：碳负离子接受体：-不饱和醛、酮、酯不饱和醛、酮、酯，不饱和，不饱和腈、不饱和硝基化合物以及易于消除的曼尼希腈、不饱和硝基化合物以及易于消除的曼尼希碱碱第6页/共147页催化剂：催化剂：醇钠（钾）、氨

3、基钠、吡啶、三乙胺、季铵碱醇钠（钾）、氨基钠、吡啶、三乙胺、季铵碱电子给体：电子给体：活泼亚甲基化合物活泼亚甲基化合物、烯胺、氰乙酸酯类、烯胺、氰乙酸酯类、酮酸酯、硝基烷类、砜类等酮酸酯、硝基烷类、砜类等第7页/共147页第8页/共147页MichealMicheal反应的应用反应的应用 第9页/共147页第10页/共147页其它碱和其它其它碱和其它其它碱和其它其它碱和其它,-,-不饱和化合物也可进行不饱和化合物也可进行不饱和化合物也可进行不饱和化合物也可进行MichaelMichael加成。加成。加成。加成。例如：例如：例如：例如：第11页/共147页MichealMicheal反应的应用反

4、应的应用 第12页/共147页不对称酮的不对称酮的MichealMicheal加成加成 第13页/共147页炔烃叁键的碳原子是炔烃叁键的碳原子是SP杂化，烯烃双键碳原子是杂化，烯烃双键碳原子是SP2杂化，杂化，SP杂化比杂化比SP2杂化的轨道半径短杂化的轨道半径短，电负，电负性大，叁键中的电子被束缚得比双键中的牢，亲电性大，叁键中的电子被束缚得比双键中的牢，亲电试剂夺取叁键中的电子较困难，所以，炔烃的亲电试剂夺取叁键中的电子较困难，所以，炔烃的亲电加成反应没有烯烃活泼。加成反应没有烯烃活泼。12.2碳碳叁键的亲核加成反应碳碳叁键的亲核加成反应炔烃易于进行亲核加成反应的原因：炔烃易于进行亲核加成

5、反应的原因：S成分越多，与电子的结合力越强，容易亲核反成分越多，与电子的结合力越强，容易亲核反应应第14页/共147页正电荷处正电荷处于于p轨道上轨道上正电荷处于正电荷处于sp2轨道上轨道上炔烃较易与炔烃较易与ROHROH、RCOOHRCOOH、HCNHCN等进行亲核加成反应。等进行亲核加成反应。活性中间体稳定性活性中间体稳定性Sp杂化原子比杂化原子比sp2具有更强的电负性，较难容纳正具有更强的电负性，较难容纳正电荷电荷Spsp2第15页/共147页如在同一化合物中同时有碳碳双键和叁键，亲电试如在同一化合物中同时有碳碳双键和叁键，亲电试剂剂首先与碳碳双键首先与碳碳双键加成：加成：第16页/共1

6、47页 在碱性条件下，有：在碱性条件下，有：CHCH3 3O O带有负电荷，是一个强的亲核试剂：带有负电荷，是一个强的亲核试剂：思考题：烯烃有无亲核加成？乙烯能否与思考题：烯烃有无亲核加成？乙烯能否与CHCH3 3OKOK反应？反应？第17页/共147页第18页/共147页如果使用弱的亲核试剂则需要加入催化剂，常如果使用弱的亲核试剂则需要加入催化剂，常用的催化剂是用的催化剂是Hg2+离子，因为它能与叁键配位，离子，因为它能与叁键配位，从叁键吸引电子，有利于弱亲核试剂的进攻。例从叁键吸引电子，有利于弱亲核试剂的进攻。例如炔烃的水合反应：如炔烃的水合反应：库切洛夫反应库切洛夫反应第19页/共147

7、页酸和亲电试剂进酸和亲电试剂进攻富有子的氧攻富有子的氧-+CC HHO -活泼活泼H的反应的反应（1）烯醇化）烯醇化（2）-卤代（卤仿反应）卤代（卤仿反应）（3）醇醛缩合反应）醇醛缩合反应醛的氧化醛的氧化碱和亲核试剂进攻缺电子的碳碱和亲核试剂进攻缺电子的碳（亲核加成）（亲核加成）氢化还原氢化还原12.3 羰基的亲核加成反应：羰基的亲核加成反应：第20页/共147页 羰基羰基中的中的碳氧双键碳氧双键由于由于电负性电负性O C，因此，因此电子云电子云不是对称地分布在碳和氧之间，而是靠近氧的一端，由于不是对称地分布在碳和氧之间，而是靠近氧的一端，由于碳正电中心的反应性能大于氧负电中心碳正电中心的反应

8、性能大于氧负电中心，因此易于与，因此易于与亲核亲核试剂试剂发生加成反应。发生加成反应。1.羰基上的加成反应羰基上的加成反应-C=O +Nu-A+C-OANu亲核试剂亲核试剂RR/RR/第21页/共147页酸催化：酸催化：羰基质子化，可以提高羰基的反应活性，羰基质子化，可以提高羰基的反应活性，羰基质子化后，氧上带有正电荷，很不稳定，羰基质子化后，氧上带有正电荷，很不稳定，电子发生转移，电子发生转移，使碳原子带有正电荷使碳原子带有正电荷。决定反应速率的一步，是决定反应速率的一步，是Nu-进攻中心碳原子的进攻中心碳原子的一步。一步。羰基的亲核加成反应机理：羰基的亲核加成反应机理：第22页/共147页

9、酸除了活化羰基外，还能与酸除了活化羰基外，还能与羰基形成氢键羰基形成氢键：质子性溶剂也起到同样作用：质子性溶剂也起到同样作用：质子化增强羰基碳正离子质子化增强羰基碳正离子的正电性，促进亲核试剂的正电性，促进亲核试剂进攻，都使进攻，都使羰基活化。羰基活化。第23页/共147页羰基的亲核加成反应机理：羰基的亲核加成反应机理：碱催化：碱催化：慢慢 试剂进攻羰基上试剂进攻羰基上C原子，生成原子，生成氧负离子氧负离子的一步的一步 是决定反应速率的一步。是决定反应速率的一步。为使亲核试剂的负电荷裸露出来，增加亲核性，为使亲核试剂的负电荷裸露出来，增加亲核性，常需碱催化：常需碱催化：碱作用：把弱亲核试剂碱作

10、用：把弱亲核试剂HCN变成强的亲核试剂变成强的亲核试剂Nu第24页/共147页1.羰基的活性羰基的活性 反应活性取决于羰基的反应活性取决于羰基的中心碳原子带有中心碳原子带有正电荷的多少正电荷的多少。影响反应的因素影响反应的因素烃基烃基(R)供电子能力越强，空阻越大，反应活性越供电子能力越强，空阻越大，反应活性越低。烃基上有吸电子基团则增强反应活性低。烃基上有吸电子基团则增强反应活性R R:吸电子吸电子,小体积小体积,有利于反应进行有利于反应进行 R R:推电子推电子,大体积大体积,不利于反应进行不利于反应进行第25页/共147页 Cl3C 是强吸电子基团，使是强吸电子基团，使 羰基带有更多的正

11、电荷；羰基带有更多的正电荷；产物中形成分子内氢键，使产物中形成分子内氢键，使 产物稳定，平衡向右移动。产物稳定，平衡向右移动。第26页/共147页(2)空间效应空间效应与羰基相连的基团空间效应越大，越不利于反应进行。与羰基相连的基团空间效应越大，越不利于反应进行。第27页/共147页Nusp2杂化杂化平面三角型平面三角型sp3杂化杂化四面体四面体键角：键角：12010928 产物中基团拥挤程度增大。产物中基团拥挤程度增大。R 越大，妨碍越大，妨碍Nu:从背后进攻从背后进攻C原子。原子。从羰基上方或下方进攻能量最低从羰基上方或下方进攻能量最低增加增加R体积减体积减小反应速率小反应速率第28页/共

12、147页对于环状化合物，角张力缓解：对于环状化合物，角张力缓解：1）sp2杂化，键角应为杂化，键角应为120,实际为实际为60,角张力较大；角张力较大；反应中，键角由反应中，键角由60转化为转化为10928 ,角张力得角张力得到缓解。到缓解。2）产物的非键张力并不明显）产物的非键张力并不明显这里，角张力得到缓解，但程度不大。这里，角张力得到缓解，但程度不大。第29页/共147页 亲核加成反应活性亲核加成反应活性a）决定于羰基碳上的正电性）决定于羰基碳上的正电性b）决定于空间效应）决定于空间效应空空间间位位阻阻，反反应应+，则，则反反应应如：如：A NuH CNNa HSO3H NH-YH OR

13、XMg RLi R+-亲核试剂亲核试剂-+C=OHHC=ORHC=ORRC=OHC=ORHC C=OHClClClCH3-C=OH水第30页/共147页2.试剂的亲核性试剂的亲核性 对于同一羰基化合物，试剂的亲核性越强，对于同一羰基化合物，试剂的亲核性越强，反应的平衡常数越大。反应的平衡常数越大。卤素不发生亲核卤素不发生亲核带负电荷的亲核试剂比其共轭酸（中性分子）的带负电荷的亲核试剂比其共轭酸（中性分子）的亲核性强。亲核性强。OH-H2O,RO-ROH同周期元素的负离子的亲核性与碱性大小一同周期元素的负离子的亲核性与碱性大小一致致.R3C-R2N-RO-F-第31页/共147页 试剂的可极化度

14、越大，则利于亲核加成试剂的可极化度越大，则利于亲核加成 反应的进行。反应的进行。HCN的可极化度大，的可极化度大，HCN是比水更强的亲核是比水更强的亲核试剂试剂同一主族元素的负离子的亲核性与可极化度大小同一主族元素的负离子的亲核性与可极化度大小一致。一致。I-Br-Cl-F-第32页/共147页 空间效应空间效应具有较小体积的亲核试剂，利于反应进行。具有较小体积的亲核试剂，利于反应进行。第33页/共147页把下列各组化合物按羰基的活性大小排列成序。把下列各组化合物按羰基的活性大小排列成序。第34页/共147页第35页/共147页羰基加成反应的立体化学羰基加成反应的立体化学羰基加成反应的立体化学

15、羰基加成反应的立体化学 羰基具有平面结构，羰基具有平面结构，Nu可从任何一面进攻羰基碳原子，可从任何一面进攻羰基碳原子，但向两面进攻的几率是否相等？下面我们从反应物结构和但向两面进攻的几率是否相等？下面我们从反应物结构和试剂体积大小来进行讨论。试剂体积大小来进行讨论。1.对手性脂肪酮的加成对手性脂肪酮的加成2.脂肪酮的加成脂肪酮的加成3.亲核试剂体积对加成的影响亲核试剂体积对加成的影响第36页/共147页1当当R=RR=R时，加成产物为时，加成产物为同一物。同一物。2 2、当当RRRR时时，加加成成产产物物为为外外消消旋旋体体（NuNu从从羰羰基基两面进攻的几率相等）两面进攻的几率相等）。前前

16、(潜潜)手性分子手性分子 一、非手性的羰基化合物的加成一、非手性的羰基化合物的加成第37页/共147页3 3、当当羰羰基基与与手手性性碳碳原原子子相相连连时时，NuNu从从两两面面进进攻攻的的几几率率就就不不一一定定相相等等，加加成成后后引引入入第第二二个个手手性性碳碳原原子子，生成的两个非对映体的量也不一定相等。生成的两个非对映体的量也不一定相等。NuNu的的进进攻攻方方向向主主要要取取决决于于-手手性性碳碳原原子子上上各各原原子子（原原子子团团）体体积积的的相相对对大大小小。即即其其加加成成方方向向有有一定的规律。一定的规律。1.1.对手性脂肪酮的加成对手性脂肪酮的加成第38页/共147页

17、Cram规则规则设设-手性碳原子上所连的三个基团手性碳原子上所连的三个基团分别用分别用L、M、S代表其大、中、小，则代表其大、中、小，则加成时加成时Nu主要主要从从最小基团最小基团S一侧一侧进攻最为有利，生成的产物进攻最为有利，生成的产物为主要产物。为主要产物。加成方向遵守克拉姆（加成方向遵守克拉姆（Cram）规则）规则第39页/共147页优势优势优势优势第40页/共147页Cram规则：规则：与与羰羰基基相相连连的的手手性性碳碳上上，两两个个较较小小的的基基团团在在羰羰基基两两旁旁呈呈邻邻交交叉叉型型,较较大大的的基基团团与与 R R 呈呈重重叠叠型型。反反应应时时，试试剂剂主主要要从从位位

18、阻小的一边进攻羰基。阻小的一边进攻羰基。与格氏试剂加成的与格氏试剂加成的手性诱导效应：手性诱导效应：第41页/共147页(R)-3-苯基苯基-2-丁酮丁酮第42页/共147页第43页/共147页脂脂环环酮酮的的羰羰基基嵌嵌在在环环内内，环环上上所所连连基基团团空空间间位位阻的大小，明显的影响着阻的大小，明显的影响着NuNu的进攻方向。的进攻方向。2脂环酮的加成脂环酮的加成第44页/共147页 对对于于同同一一反反应应物物，所所用用NuNu体体积积的的大大小小，也也影响其进攻方向。影响其进攻方向。3 3NuNu的体积对加成的影响的体积对加成的影响第45页/共147页刚性桥环，不能翻转 位阻增大位

19、阻增大位阻增大位阻增大 第46页/共147页亲核加成反应的实例亲核加成反应的实例CRHOHCNCRHOHCN-氰氰醇醇（-羟羟基基腈腈）CRHONaHSO3CRHONaSO3H（CH3）（饱饱 和和）-羟羟基基磺磺酸酸钠钠（CH3）（CH3）SO3NaOHHRC（白白色色）第47页/共147页NCRR/OR/RCNH2H2N NH2肼肼腙腙NCRR/OR/RC=苯苯肼肼苯苯腙腙NHNH2NHNCRR/OR/RCH2NNHCONH2NHCONH2氨氨基基脲脲缩缩胺胺脲脲CRR/OH2NOHR/RC N OH羟羟氨氨肟肟第48页/共147页醛酮醛酮与一系列与一系列氨的衍生物氨的衍生物反应比较重要，

20、也有实际应用价值。反应比较重要，也有实际应用价值。通通式式：C OHNH YCOHNHYC N Y H2O-H2N-Y=H2N-NH2、H2N-OH、H2N-NHCONH2、H2N-NH亚胺的应用亚胺的应用 绝大多数绝大多数醛酮醛酮都可以与都可以与氨的衍生物氨的衍生物反应生成产物反应生成产物肟肟、腙腙、苯腙苯腙、缩胺脲缩胺脲等，一般都是等，一般都是棕黄色固体棕黄色固体，很很容易结晶，并有一定的熔点，故可容易结晶，并有一定的熔点，故可鉴别醛酮鉴别醛酮。鉴别醛酮鉴别醛酮第49页/共147页完成反应式，写出反应主要产物的名称。解释反应完成反应式，写出反应主要产物的名称。解释反应中醋酸或醋酸钠的作用。

21、中醋酸或醋酸钠的作用。第50页/共147页（）苯甲醛缩氨脲）苯甲醛缩氨脲（）苯乙酮苯腙）苯乙酮苯腙（）丁酮）丁酮-2，4-二硝基苯腙。反应中醋酸或醋酸钠的作用是调节二硝基苯腙。反应中醋酸或醋酸钠的作用是调节反应液的反应液的pH值，使成弱酸性。值，使成弱酸性。第51页/共147页 醇醇也也是是一一种种亲亲核核试试剂剂，可可以以对对醛醛、酮酮进进行行亲亲核核加加成成。但但由由于于醇醇分分子子的的亲亲核核性性较弱较弱，反应也是，反应也是可逆的可逆的。只只有有在在催催化化条条件件下下才才有有利利于于亲亲核核加加成成反反应应的的进进行行。羰羰基基与与一一分分子子醇醇的的亲亲核核加加成成产物是产物是半缩醛

22、和半缩酮半缩醛和半缩酮。半半缩缩醛醛是是不不稳稳定定的的化化合合物物，在在酸酸性性条条件件下下它它与与另另一一分分子子的的醇醇发发生生分分子子间间脱脱水水，生成稳定的醚型产物生成稳定的醚型产物缩醛缩醛。加醇反应加醇反应第52页/共147页C=O +HOR/RH干干HCl 半缩醛羟基半缩醛羟基COHOR/RH 半缩醛半缩醛（不稳定）（不稳定）带有强吸电子基的羰基化合物可以形成稳定地半缩醛带有强吸电子基的羰基化合物可以形成稳定地半缩醛半缩醛稳定性半缩醛稳定性第53页/共147页分子内也能形成半缩醛、缩醛分子内也能形成半缩醛、缩醛HOCH2CH2CHCHOOHHClOOHHO半缩醛半缩醛CH3OHO

23、OCH3HO缩醛缩醛形成环状五员环和六员环的半缩醛是稳定的形成环状五员环和六员环的半缩醛是稳定的第54页/共147页醛、酮与醇反应生成生成半缩醛、酮，平衡常数醛、酮与醇反应生成生成半缩醛、酮，平衡常数小于小于1。反应通常被酸。反应通常被酸催化催化半缩醛反应历程半缩醛反应历程第55页/共147页半缩醛（酮）转化为缩醛（酮）则需要半缩醛（酮）转化为缩醛（酮）则需要干燥的干燥的HCl催化催化羟基是难离去基团，在酸作用下转化成易于离去的羟基是难离去基团，在酸作用下转化成易于离去的H2O缩醛反应历程缩醛反应历程第56页/共147页 酮与醇的反应很慢，生成缩酮比较困难。需要用酮与醇的反应很慢，生成缩酮比较

24、困难。需要用原甲酸原甲酸三乙三乙酯酯或或二元醇二元醇反应可以顺利制得反应可以顺利制得缩酮缩酮。C=O +H-C-OC2H5CH3H+原甲酸原甲酸三乙三乙酯酯CH3OC2H5OC2H5CO缩酮缩酮OC2H5OC2H5CH3CH3+H-C-OC2H5=RRCH2-OHCRROOCH2CH28085%C=O +CH2-OH+H2O缩酮缩酮COR/OR/RH+H2OR/OH，H+半缩醛羟基半缩醛羟基COHOR/RH 半缩醛半缩醛（不稳定）（不稳定）第57页/共147页 缩醛（酮）缩醛（酮）对对碱碱、氧化剂氧化剂、还原剂还原剂等稳定。但在稀酸溶等稳定。但在稀酸溶液中，室温下可水解，生成原来的醛（酮）和醇

25、。液中，室温下可水解，生成原来的醛（酮）和醇。第58页/共147页OCH3OOCH3H3O+？OCH3CH-OCH3OCH3H3O+？CHOOCH3+2CH3OH第59页/共147页形成缩醛或缩酮在合成中的应用形成缩醛或缩酮在合成中的应用 羰基的保护羰基的保护第60页/共147页应用：保护活泼的羰基应用：保护活泼的羰基 第61页/共147页?第62页/共147页ThisThisisisaatypetypeofof condensation condensation reactionreaction-weweuseuseitittoto“dock”“dock”twolargestructures

26、together.twolargestructurestogether.ThisisanotherexampleofThisisanotherexampleofaddition-eliminationaddition-elimination.Georg Wittig(1897-1987)1979 Nobel Prize烯烯烃烃（磷磷叶叶立立德德）维维狄狄希希试试剂剂醛醛酮酮RR/C=CRR/C=O +(C6H5)3P=C氧化三苯膦氧化三苯膦+(C6H5)3P=O 1954年年维狄希维狄希（德国化学家）发表了一个（德国化学家）发表了一个由由醛、酮醛、酮合成合成烯烃烯烃的新方法。（的新方法。（19

27、79年获诺贝年获诺贝尔化学奖）。尔化学奖）。2.碳原子亲核试剂加成碳原子亲核试剂加成第63页/共147页空空3d轨轨道道2p电子电子对对d-p共轭，共轭，使碳上的使碳上的负电荷分负电荷分散散膦的内膦的内 盐盐膦的叶立德膦的叶立德(ylid)1.Wittig 试剂：试剂：P缺电子的缺电子的lewis酸酸C：8电子的带负电荷的亲核中心电子的带负电荷的亲核中心第64页/共147页1.Wittig 试剂：试剂：Wittig 试剂与羰基发生亲核加成反应，生成烯烃：试剂与羰基发生亲核加成反应，生成烯烃：Wittig 反应应用范围很广。反应应用范围很广。,试剂只与羰基作用。试剂只与羰基作用。对于对于第65页

28、/共147页1.Wittig 试剂：试剂：NaOCHNaOCH3 3 NaHNaH LiCLiC4 4H H9 9第66页/共147页(1)(1)活泼的活泼的wittigwittig试剂试剂 R R1 1,R,R2 2=H=H或烷基。与或烷基。与O O2 2,H,H2 2O,HXO,HX或醇均能反应。或醇均能反应。(2)(2)不活泼的不活泼的WittigWittig试剂试剂吸电子与带负电荷吸电子与带负电荷的的 碳相连时，因碳相连时，因-I,-C负电荷分散负电荷分散，Wittig试剂比较稳试剂比较稳定。定。与醛反应活性低，与酮作用慢或不反应。与醛反应活性低，与酮作用慢或不反应。第67页/共147

29、页（3）稳定的）稳定的Wittig试剂试剂 位连有位连有苯基或乙烯基苯基或乙烯基时，时，Wittig试剂一般试剂一般不与醛酮反不与醛酮反应应。第68页/共147页甜菜碱甜菜碱氧膦环丁烷中间体氧膦环丁烷中间体三苯基氧膦是非常稳定的。三苯基氧膦是非常稳定的。反应向右进行。反应向右进行。2.Wittig反应历程反应历程第69页/共147页（1）活泼）活泼Wittig试剂的产物以顺式烯为主。试剂的产物以顺式烯为主。3.立体化学立体化学第70页/共147页majorminor中间体中间体以动力以动力学有利学有利的赤式的赤式为主为主第71页/共147页（2）共轭稳定的）共轭稳定的wittig试剂，产物以反

30、式烯烃为主。试剂，产物以反式烯烃为主。中间体以热力学稳定的苏式为主中间体以热力学稳定的苏式为主第72页/共147页minormajor第73页/共147页(1)合成醛合成醛（2）烯烃（环内烯）烯烃（环内烯5-16元环，环外烯）元环，环外烯）4.Wittig试剂的应用试剂的应用第74页/共147页天然有机物维生素天然有机物维生素A的合成的合成第75页/共147页用合适的原料通过威狄希反应合成用合适的原料通过威狄希反应合成.（）C6H5CH=CHCH2CH2CH3（）CH3CH=CH-CH=CHC6H5第76页/共147页在在催催化化剂剂作作用用下下，含含有有-H的的醛醛或或酮酮相相互互作作用用，

31、生生成成-羟基醛（酮）或羟基醛（酮）或,-不饱和醛酮的反应叫不饱和醛酮的反应叫羟醛缩合羟醛缩合(1)反应可被酸或碱作催化反应可被酸或碱作催化碱先夺取碱先夺取-H，产生碳负离子，产生碳负离子2羟醛缩合（羟醛缩合（aldolcondensation）第77页/共147页反应为可逆反应，醛倾向于正向；而酮逆向倾向大，反应为可逆反应，醛倾向于正向；而酮逆向倾向大，因为因为亲核试剂碳负离子进攻醛位阻比较小，亲核试剂碳负离子进攻醛位阻比较小，而进攻而进攻酮位阻大，可用索氏提取器促使正向进行。酮位阻大，可用索氏提取器促使正向进行。第78页/共147页酸催化：酸催化：提高羰基碳的正电性提高羰基碳的正电性羰基质

32、子化及烯醇的生成羰基质子化及烯醇的生成烯醇进攻质子化的羰基烯醇进攻质子化的羰基酮的缩合反应常在酮的缩合反应常在酸催化下进行。酸催化下进行。第79页/共147页Claisen-Schmidtcondensation交叉岐化交叉岐化-H组分组分羰基组分羰基组分无无-H的醛酮，自身不能发生羟醛缩合，但可以与另一分子的醛酮，自身不能发生羟醛缩合，但可以与另一分子含含-H的醛酮发生交叉羟醛缩合。的醛酮发生交叉羟醛缩合。2交叉羟醛缩合交叉羟醛缩合第80页/共147页 羟醛缩合酮羟醛缩合酮比比醛醛反应反应困难困难，产率很低，如果能把生成物，产率很低，如果能把生成物及时分离出来，使平衡向右移动，也可反应。及时

33、分离出来，使平衡向右移动，也可反应。2CH3-C-CH3 CH3-C-CH2-C-CH3CH3OHO=O=Ba(OH)270%I2蒸馏蒸馏CH3-C=CH-C-CH3 +H2O CH3O=第81页/共147页由于酮反应较慢，可利用酮作由于酮反应较慢，可利用酮作交叉缩合交叉缩合:+CH3-C-CH3CHOOC2H5ONa=CHCHCCH3O=柠檬醛柠檬醛A假紫罗兰酮假紫罗兰酮第82页/共147页亲核活性大亲核活性大羰基组分羰基组分两种酮的交叉缩合，至少有一种为两种酮的交叉缩合，至少有一种为甲基酮或环酮甲基酮或环酮，位阻小的，位阻小的甲基酮或环酮在反应中作羰基组分。甲基酮或环酮在反应中作羰基组分。

34、第83页/共147页 分子内的羟醛缩合产物一般为五元或六元分子内的羟醛缩合产物一般为五元或六元,-不饱和不饱和醛酮醛酮产物不太稳定产物不太稳定亲核进攻的位阻大亲核进攻的位阻大第84页/共147页不对称酮的反应区域选择性不对称酮的反应区域选择性majormajor碱催化下有利于直链烯烃，酸有利于支链烯烃碱催化下有利于直链烯烃，酸有利于支链烯烃第85页/共147页不对称酮的反应区域选择性不对称酮的反应区域选择性酸性较强，酸性较强，空阻较小空阻较小major第86页/共147页不对称酮的反应区域选择性不对称酮的反应区域选择性majorminor更稳定更稳定第87页/共147页第88页/共147页安息

35、香缩合安息香缩合,acyloincondensation)芳醛在芳醛在氰化钾氰化钾(钠钠)催化催化下加热，双分子缩合生下加热，双分子缩合生成成-羟基酮的反应称为安息香缩合反应羟基酮的反应称为安息香缩合反应第89页/共147页安息香缩合安息香缩合,acyloincondensation)氰离子对羰基加成氰离子对羰基加成第90页/共147页醛酮与被两个吸电基活化的亚甲基或次甲基化合物的醛酮与被两个吸电基活化的亚甲基或次甲基化合物的缩合反应称为缩合反应称为Knovenagel反应。反应。-H活性大，活性大，NH3,RCOONH4等都可催化此反应等都可催化此反应亚甲基组分有：亚甲基组分有：5.Knov

36、enagel反应反应第91页/共147页 醛、酮在弱碱醛、酮在弱碱醛、酮在弱碱醛、酮在弱碱(胺、吡啶等胺、吡啶等胺、吡啶等胺、吡啶等)催化下，与具有催化下，与具有催化下，与具有催化下，与具有活泼活泼活泼活泼-氢氢氢氢的化合物进行的缩合反应。例如：的化合物进行的缩合反应。例如：的化合物进行的缩合反应。例如：的化合物进行的缩合反应。例如：第92页/共147页trans芳香醛和乙酐或取代乙酐在相应羧酸的钠盐或钾盐存在芳香醛和乙酐或取代乙酐在相应羧酸的钠盐或钾盐存在下发生的缩合反应。下发生的缩合反应。6.Perkin反应反应第93页/共147页含有含有-活泼氢活泼氢的醛、酮的醛、酮与甲醛及胺与甲醛及胺

37、(伯胺、仲胺或氨伯胺、仲胺或氨)反反应，结果一个应，结果一个-活泼氢被胺甲基取代，此反应又称为活泼氢被胺甲基取代，此反应又称为胺胺甲基化反应甲基化反应，所得产物称为，所得产物称为Mannich（曼尼奇）碱曼尼奇）碱7 7 Mannich反应反应第94页/共147页机理机理甲醛与胺的加成物甲醛与胺的加成物N-羟甲基胺羟甲基胺，在酸催化下脱水生，在酸催化下脱水生成成亚甲铵离子亚甲铵离子，进而向酮的，进而向酮的烯醇式作亲电进攻烯醇式作亲电进攻得到产物。得到产物。烯醇式烯醇式亚甲铵离子亚甲铵离子第95页/共147页影响因素影响因素:第96页/共147页碳有位阻时，发生碳有位阻时，发生氨甲基化氨甲基化第

38、97页/共147页12.4 羧酸衍生物与亲核试剂的反应羧酸衍生物与亲核试剂的反应1.反应机理反应机理L:离去基团离去基团加成消除反应加成消除反应在在Nu上引入酰基的反应上引入酰基的反应四面体中间体四面体中间体第98页/共147页在丁醚中，甲醇钠与三氟乙酸乙酯反应生成在丁醚中，甲醇钠与三氟乙酸乙酯反应生成化合物化合物已经光谱证实已经光谱证实实验：把甲醇钠加入到三氟乙酸乙酯的丁醚实验：把甲醇钠加入到三氟乙酸乙酯的丁醚溶液中，红外光谱的溶液中，红外光谱的CO吸收完全消失，通吸收完全消失，通干燥干燥HCl气体，后恢复原状气体，后恢复原状第99页/共147页2.反应活性与结构的关系反应活性与结构的关系作

39、为酰基化试剂，其活性为：作为酰基化试剂，其活性为：1.与羰基相连的离去基团的电子效应与羰基相连的离去基团的电子效应2.离去基团离去的相对能力离去基团离去的相对能力具有未共用电子对的原子与酰基直接相连具有未共用电子对的原子与酰基直接相连共振效应共振效应增强羰基碳原子增强羰基碳原子和离去基团键强度和离去基团键强度，离去，离去基团不易离去基团不易离去第100页/共147页2.反应活性反应活性作为酰基化试剂，其活性为：作为酰基化试剂，其活性为：X:具有具有-I效应，效应，CCl键的极性大。键的极性大。酯中烷氧基具有酯中烷氧基具有+C效应，增大了酰基与烷氧基间效应，增大了酰基与烷氧基间的电子云密度，使酰

40、氧键难于断裂。的电子云密度，使酰氧键难于断裂。酰胺中的酰胺中的NH2的的+C、+I效应，使羰基的反应活性效应，使羰基的反应活性降低。降低。酸酐中的酰基是吸电子基团，使酰氧键易于断裂，酸酐中的酰基是吸电子基团，使酰氧键易于断裂，酸酐的反应活性比酯大。酸酐的反应活性比酯大。第101页/共147页水解、醇解、氨解水解、醇解、氨解还原；金属有机化合物还原；金属有机化合物羰基的活性羰基的活性第102页/共147页 由于由于羧酸衍生物羧酸衍生物都含有都含有酰基酰基（R-C-）的共同结构，）的共同结构，所以在所以在化学性质化学性质方面有很多相似之处，但由于所连接的方面有很多相似之处，但由于所连接的负性基团负

41、性基团的不同，而具有不同的的不同，而具有不同的性质性质，对于，对于同一种同一种反应，反应，其其活性活性也有差别。也有差别。=O羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物的化学性质羧酸衍生物的结构和反应性能羧酸衍生物的结构和反应性能-H的的活性活性羰基的活性羰基的活性离去基团离去基团.第103页/共147页A 酯水解：碱水解（不可逆）酯水解：碱水解（不可逆）酸水解（与酯化为可逆平衡）酸水解（与酯化为可逆平衡）键的键的断裂发生在酰氧键还是烷氧键？断裂发生在酰氧键还是烷氧键？大多数大多数2o和和 1o醇的羧酸酯的水解发生酰氧键断裂；醇的羧酸酯的水解发生酰氧键断裂；3o醇的

42、羧酸酯的酸水解发生烷氧键断裂。醇的羧酸酯的酸水解发生烷氧键断裂。三三.反应实例反应实例第104页/共147页 酯酯水解是水解是可逆过程可逆过程，但在，但在OH-条件条件下水解生成下水解生成盐盐，平衡平衡破坏，水解可进行破坏，水解可进行到底。到底。高级脂肪酸盐高级脂肪酸盐 叫叫肥皂肥皂R-C-OR/+H2O R-C-ONa +R/OHO=O=NaOH（皂化反应）（皂化反应）V=K RCOOR/OH-碱性碱性水解，动力学证明是水解，动力学证明是SN2 反应历程反应历程 同位素同位素示踪实验证明，不管是示踪实验证明，不管是H+催化剂催化剂还是还是OH-催化剂催化剂，大多数大多数羧酸酯水解羧酸酯水解是

43、是酰氧键断裂酰氧键断裂。CH3-C-O CH3 +H2O CH3-C-OH +CH3O HO=O=1818第105页/共147页 这个历程可看成这个历程可看成加成加成-消除消除反应。反应。碱性水解历程：碱性水解历程：羧酸根离子的生成，使碱催化下羧酸根离子的生成，使碱催化下的酯水解反应的酯水解反应不可逆不可逆；但酸催化但酸催化的酯水解反应可逆。的酯水解反应可逆。第106页/共147页 酸性水解历程：酸性水解历程：一般一般酯酯在在H+催化剂下的水解为催化剂下的水解为可逆可逆反应。反应。RO-比比ROH 不易离去不易离去当当R为：为：时，由于发生酰氧键断裂，时，由于发生酰氧键断裂，所以，得到构型保留

44、产物。所以，得到构型保留产物。第107页/共147页酯的水解酯的水解酰氧键酰氧键的断裂的断裂烷氧基的烷氧基的断裂断裂 无论是酸催化还是无论是酸催化还是碱催化，一般发生酰氧碱催化，一般发生酰氧键断裂。键断裂。第108页/共147页若若RO 中的中的C原子是三级碳原子时，在酸催化时，原子是三级碳原子时，在酸催化时，发生烷氧键断裂：发生烷氧键断裂：由于含有三级碳原子基团的空间效应，使得水由于含有三级碳原子基团的空间效应，使得水分子难于进攻羰基，同时也不利于质子转移。分子难于进攻羰基，同时也不利于质子转移。3o醇的羧酸酯水解：醇的羧酸酯水解：SN1机制机制第109页/共147页2.Claisen 酯缩

45、合反应及相关反应酯缩合反应及相关反应两个酯分子至少有一个酯分子是含有两个酯分子至少有一个酯分子是含有氢氢在强碱的作用下，相互缩合成在强碱的作用下，相互缩合成羰基酯羰基酯反应机理：反应机理：第一步第一步第110页/共147页含含-H的羧酸酯在强碱作用下得的羧酸酯在强碱作用下得-羰基酸酯的反应羰基酸酯的反应酸性强于醇酸性强于醇缩合缩合第111页/共147页第二步：第二步：第三步：第三步：由于是可逆反应，至少需要由于是可逆反应，至少需要2分子的酯分子作为亲核试剂，分子的酯分子作为亲核试剂，使平衡向右移动。使平衡向右移动。反应需要反应需要过量的强碱过量的强碱第112页/共147页 C2H5ONaRCH

46、2C-OC2H5 +H-CHCOC2H5 RCH2C-CHCOC2H5=O=O=O=ORR 克克莱莱森森缩缩合合过过 程：程：-C2H5OH（-H，-OC2H5）反应物：反应物：酯酯产产 物：物：-羰基化合物羰基化合物碱性催化剂：碱性催化剂：乙醇钠、乙醇钠、NaNH2 等等a）相同酯缩合相同酯缩合C2H5ONaO=CH3-C-OC2H5 +CH2-C-OC2H5HO=CH3-C-CH2-C-OC2H5 +C2H5OHO=O=乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 反应历程反应历程第113页/共147页不同酯间的缩合不同酯间的缩合 如果如果两个不同两个不同的的酯酯都有都有-H 也可以发生也可以发生酯缩合酯缩合

47、反应，反应，理论上可以得到理论上可以得到四种四种产物，在制备上没有很大价值。产物，在制备上没有很大价值。如果如果两个两个酯酯中只是一个中只是一个有有-H，另一个，另一个酯酯无无-H，通，通过过控制反应条件控制反应条件也可得也可得一个主要一个主要的的产物产物，有合成意义。，有合成意义。C2H5ONaO=H-C-OC2H5 +CH2-C-OC2H5HO=乙酸乙酯乙酸乙酯甲酸乙酯甲酸乙酯CH3-C-CH2-C-OC2H5O=O=自身缩合自身缩合交叉缩合交叉缩合H-C-CH2-C-OC2H5O=O=（主）（主）79%（次）（次）第114页/共147页 交错的酯缩合反应：交错的酯缩合反应：位位引入：醛基

48、引入：醛基 位位引入：酯基（加热）引入：酯基（加热）第115页/共147页3：与苯甲酸酯缩合：与苯甲酸酯缩合 位位引入：苯甲酰基引入：苯甲酰基苯甲酰基苯甲酰基第116页/共147页分子内的酯缩合反应被称为Dieckmann反应：制备制备5员环和员环和6员环状员环状 酮酸酯酮酸酯第117页/共147页CH2CH2C-OC2H5CH2CH2C-OC2H5O=O=C2H5ONa己二酸二乙酯己二酸二乙酯-C2H5OHCH2CH2C-OC2H5CH2CH2C-OC2H5O=O=CH2C2H5ONa-C2H5OH庚二酸二乙酯庚二酸二乙酯CH2O=H+OH-CH2 CCH2CH2CH2O=CH2 CCH2C

49、H2CH2 H+OH-CH-COOC2H5O=CH2 CCH2CH2 CH-COOC2H5O=CH2 CCH2CH2CH2 第118页/共147页反应受热力学控制反应受热力学控制,主要形成较稳定的烯醇盐。主要形成较稳定的烯醇盐。酸性：酸性：-H-H空阻：空阻：-H-H-H第120页/共147页酸性：酸性：-H-H-H第121页/共147页如如果果酯酯羰羰基基活活性性过过低低，酮酮则则主主要要发发生生羟羟醛醛缩缩合合，反反之之若若酯酯的的-H活活性性大大于于酮酮（如如丙丙二二酸酸酯酯）则则发发生生酯酯自身缩合或自身缩合或Knovenagel反应。反应。酯酯-酮缩合酮缩合酮的酮的-H酸性大于酯的酸

50、性大于酯的-H，酮形成，酮形成-C负离子负离子第122页/共147页酸性较强，空阻较小，活性较强酸性较强，空阻较小，活性较强第123页/共147页第124页/共147页12.5 金属氢化物与羰基的加成反应金属氢化物与羰基的加成反应络合金属氢化物：络合金属氢化物：负氢的给予体负氢的给予体LiAlH4不不 还还 原原NaBH4还原还原 不不 还还 原原NaBH4的选择的选择性强性强还原还原LiAlH4的的还原反应还原反应通常在醚通常在醚中进行中进行第125页/共147页选择性还原：选择性还原：立体化学立体化学遵循遵循Cram规则规则75%92%当当3，5位上没有取代基时，主要生成平伏键的醇：位上没