(完整版)羰基的亲核加成及相关反应

1、拨基的亲核加成及相关反应按基化合物包括醛、酮、竣酸及衍生物和c02o5. 1按基的结构CO亲电中心按基碳的活性较大，易被亲核试剂进攻而发生亲核加成反应和亲核取代反应。5.2亲核加成反应的历程及影响因素5.2.1 HCN的加成反应为碱催化。V k CO CN 快OH + HCN CN + H2O-w H :0OHCN + C 0 C快C + OH CN CN反应的平衡位置受电子效应和空间效应的影响。化合物K原因CH sCHO10*PhCHO2 102位阻增大，+C效应p-NO 2C6H4CHO1.4 103(-i, -c )p-CH sCeH-iCHO32(+1, +C, +C)酮正向反应的趋势

2、较小（空阻大）二、亲核加成反应的一般特点1.反应可以被酸或碱催化酸催化可提高按基的亲电活性。卄COHC+OH碱催化提高亲核试剂的亲核性。Nu H + OHNu + H2O杯 Nu _ Nu H2.多数醛酮的亲核加成为可逆反应，用于分离与提纯。5.2.2影响拨基亲核加成反应活性的因素一、按基化合物的结构1.电子效应按基碳的正电性越大，亲核加成速度越大，反应活性越大。按基碳所连的吸电基（加成反应的活性增加，而供电基（+1, +C）则使其活性降低。1，C）使其亲核活泼顺序：CICHO HCHO RCHO CHsCOR RCOOR1 RCONR1 2 RCOO50%T +C（+C 活性极低I) (+C

3、)（1） -共辄效应（增加其稳定性）（2） +C效应邙笔低拨基碳的正电性）（3）加成产物失去共觇能，反o应活化能高；（4）产物的张力大幅增加。2.立体效应0II张力增加sp2oHCHsCHoCH3CCH320CH3CH2CCCH3PhCPhOH H20, ROROH o2极性大的分子比极性小的分子亲核性强。HCNH 2O （极性与电负性）。、试剂的亲核性对同一拨基化合物，试剂的亲核性越大，平衡常数越大，亲核加成越容易。1-带负电荷的亲核试剂比起共辄酸（中性分子）的亲核性强。3-同周期元素的负离子的亲核性与碱性大小一致；R3OR2NR0r 4.同一主族元素的负离子的亲核性与可极化度大小一致。rB

4、QCl 7F5.2.3亲核加成反应的立体化学一、非手性的抜基化合物的加成RNuCOh+R Nu R C Nu R* OH50%dl0Ch+ROHNuR c前（潜）手性分子结果得外消旋化产物CICHO HCHO RCHO CH sCOR RCOOR* RCONR* 2 RCOO、手性按基化合物的亲核加成方向遵守Cram规则，得立体选择性的非对称异构体产物。50%s ozLCCRSOL C C R + RNMM R, 非对映异构体S R,M 0ZS与M ）分处于拨基两侧，体积最大S与M之间进攻按基占优势，这就是CramLCCR还原含-手性碳的醛酮时，手性碳上两个体积较小的基团（ 的基团L则与按基呈

5、反位交叉构象，规还原剂从体积的较小 则。RZ重叠式交叉式（主要产 物）PhCNaBH 4HBrCHsCHs(2R)PhHOBrCHs(IS, 2R)(1R, 2R)苏式赤式（次）(2R)hHPhBr(IS, 2R)HOHROH外型冰法内型冰法o樟脑（刚性桥环不能翻转）98.6% 0.4%转位阻大NaBH486% 14%LiBH (CHCH 2CH 3)3CHs（位阻增大）5.3醛酮的亲核加成5.3.1醛酮的简单加成一、与NaHSO 3的加成0H+ NaHSO 3” 一C S03Na（白色晶体）亲核中心为硫原子HSO 3-体积大，空间效应明显，只有醛、脂肪族甲基酮和碳原子少于8的环酮才能反应0H

6、 - c - + CNS03-好的离去基，避免用HCN、与水加成+ H200Hc CN + S032-0HCOH水的亲核性较小，反应后空阻增大，故不利于水化。若带吸电基时，有利于水化反应。三、与醇的加成CO+ ROH半缩醛（酮）不稳定OROHC + H+ORrO H 2 SrROH ORC OR CHOR-H* c OROR只被酸催化醛与一元醇易形成缩醛，而酮则不易，常用二醇形成环状缩酮。rRCO+ H20r2c=0 + HOCH 2CH 20H缩醛(酮)对碱、氧化剂、还原剂、碱金属等稳定，可用来保护醛基和酮基。四、与金属有机化合物的反应1、与烘钠加成RC CH Na RC CNa2. 与 G

7、rignard 试剂IRCOH(R)0(1) FTCFTTHFHyOOHFT C C CRFT烘丙式醇FR OH干醍+ FTMgXc H3+o H(R,) ft干醜RMgX h3+o RHCH 2CH2OHORCOR* + FTMgX反应可能停留到酮阶段(C 2H 50) 200 + 3C 2H 5MgBrO RMgXRCRMOHRC FTFTHs (C2H5) 3C0H 82-88%HC(OC 2H5)3CH (0C 2H5) 2 CHO Hs-0CH3CH374%原甲酸酯副反应：(1)还原反应，格利亚试剂作为还原剂，经过环状过渡态影响(当二试剂的空阻都很大时)MgcHCOCMgCHOMgX

8、H3+0Hc转移H2）烯醇化，不存在H，且位阻大时。高位阻的酮仍然发生加成反应。C C OMgX +RH烷基锂活性高,t Bu C Bu t + t BuLi订hf（t Bu）3COHH3O81%而格氏试剂却不能反应R cr 3. Reformatsky 反应RCHCO 2Et +Zn XZnCHCO 2EtOHRR，_ C CCO 2EtCCHCO 2Et _H2O r，R R和 r用此反应来合成-疑基酸酯和，-不饱和酸酯，同时可使醛酮的碳键增加。0H旧20_ZnPhCHO + RCHCOOEtPhCHCHCO 2ttPhH,Et 20BrPhCH=CCO 2Et 01PhCH2CHCH 2

9、OHReg吹 PhCH 2CHCHOR5.3.2醛酮与含氮亲核试剂的加成一消除反应 一、与胺衍生物的反应R OH-H2OC 0+ NH2 Z c 2C加成NHZ 消除C=N Z存在p-肌共辘而稳Z=R, Ar, OH, PhNH, NH 2CONH仲胺与醛酮加成后不育軌成亚胺，如果一碳上有氢则可脱水得烯胺。RNR 2 + H2烯胺的碳原子具有较强的亲核性能与卤代坯，卤代酮，卤代酸酯等作用，在烯胺碳上引入怪基或与R 2NH + RCH2COR T1C1* RC 6 H- &C+酰卤作用在碳上引入酰基，产物经水解及到相应的醛酮。I ； CH2=CHCH 2Br H2OOCH 2CH=CH 2f二、

10、Mannich 反应具有a - H的醛酮或其他含活泼氢的化合物与甲醛及胺或氨作用，胺生成胺甲基化产物的反应称甲基化反应或Marini ch反应。H或OHHCHO + NHs + CH sCORH2NCH 2CH2COR含活泼氢的化合物有；RCH 2C0R, RCH 2COOR, RCH 2COOH, RCH 2CN 和 RCH 2N0 2 等。 一步发生Mannich反应氨和10胺可进CH 3C0CH 3 +HCHO + CH3NH2CH sCCH2CH 2NHCH 300HCHO, CH sCOCH 3 CH 3CCH 2CH 2NCH 2CH 2CCH区域选择性HCH2NMe2ch3CHo

11、CH2NMe270%30%氨甲基化产物对热不稳定，易分解为a,B 不饱和按基化合物H- PhCOCH 2CH2NMe2PhCCH 3 +HCHO +Me 2NHPhCOCH=CH 2托品酮的合成,IIH h+Me2CHCH 2CH0 + HCHO + Me NH + HCHO + PhNH2=C CHOCH (CHs) 2 cf3cooh 10CH21963年从环庚酮出发经十几步来合成。COOH活泼氢3氧代一1, 4戊二醇托品酮（步合成）5. 4. 3 Wittig 反 应r2R4C 0 + PhsP=CC 0 + PhsP=CccPhsP 0R11. Wittig 试 剂二坯代亚甲基三苯基麟

12、Wittig试剂Ph3P +r2CHCH2Xr1PhsPCHr1X-r2r1PhsPPh3P CPh3P cR2强碱LiBu-n 或PhLi空3d轨 道内踰盐2p电子对vlide盐,主要贡献）磷叶立德）d pylene（烯，叶立因）共辘活泼的wittig试剂，此时 不活泼的Wittig试剂R1, R2=H或烷基。与02, H20, HX或醇均能反应。CR C NCOR等吸电子与带负电荷的a碳相连时，因-1厂C负电荷分散,Wittig试剂比较稳 定。87%如 Ph3P CH CR Ph3C CH CN与醛反应活性低，与酮作用慢或不反应。(3)稳定的Wittig试剂位连有苯基或乙烯基时，Witti

13、g试剂不与醛酮反应。 如：Pn3rT) h2. Wittig反应历程Ph3P CR1R2FT+ COR2CPR2P h甜菜碱R1 R3cc+ Ph3P O氧磷环丁烷非常稳定)3.立体化学活泼Wittig试剂的反应产物以顺式烯为主。Ph3P CH CH 3 + PhCHOPh CH 3CCCH3ccHHHPh13%中间体以反应动力学有利的赤式为主。Ph3P CH CH 3Ph3P。MeOCPh0CHPh+PhCHOHPh PC3 Me0 C HPh苏式（次）PhCCHMeCCPhMe共辘稳定的Wittig试剂反应产物以反式烯坯为主。PhsP CH Ph + PhCHOPh PhCCHH25%Ph

14、CCPh75%PhsP CH Ph+PhCHOPhPhaPC 日o c PhH赤式(次)中间体以热力学稳定的苏式为主PhPhsPCHOCHPh苏式（主）Ph HCCPhPh PhCCHH另外醛酮的结构和溶剂的极性将影响其立体选择性。4. Wittig试剂的应用（1）合成醛O + PhsP CHOCH 3CHOCHCHO2) ( 2)烯3疑（环内烯5-16元环，环外烯）CHPPhCHO天然有机物(如维生素A )维生素A5. 3. 4疑醛缩合及类似反应 1.疑醛缩合在催化剂作用下，含有a - H的的醛或酮相互作用，生成P 一疑基醛(酮)或a酮的反 ，卩一不饱和醛 应叫疑醛缩合(aldol cond

15、ensation )。(1)反应可被酸或碱作催化0H_ + C C 0C C 0 + H20亲核试剂CO + CCCCCO0_0H 20ccc-OHCCCO0_0H碱先夺取a - H ,产生碳负离子，酸催化提高拨基碳的正电性。0 0HCH3CCH 3 h+ CHsCCHsOHCHsCCHs亲电性提高00H+ 匚 CH3 C CH30 OHCH 3CCCH sCCH 2C(CH 3)2（2）反应为可逆反应，醛倾向于正向，而酮则逆向倾向大，这时可用索氏提高正向进行。2.交叉疑醛缩合无一H的醛酮,自身不能发生疑醛缩合，但可以与另一分子含一 H的醛酮发生交叉疑醛缩合。0C 0H- 0UH TTpTTC

16、H sCH + HCH(HOCH 2)3C CHKOH a -H组分按基组分交叉岐化C (CH 20H) 4 + HCOOKPhCH+CH 3CH050 C-PhCH=CHCHO00ca-02PhCH+ CH sCCH 3OH：两种酮的交叉缩合，至少有一种为甲基酮或环酮，位阻小的甲基爲號味市心般制關唳基组分。CH 30NaPhCOCHs+PhCH 2COPhCH 3 03Ph C C CPhPh按基组分亲核活性大分子内的疑醛缩合产物为五元或六元a , B 不饱和醛酮00CH 3CCH 2CH 2CH 2CH 2CH不对称酮的反应区域选择性0HPhCH + CH 3CCH 2CH3PhCH-CH

17、 CCH 2CH3 直链产物 （主要）PhCH二C CCH 3支链产物CH3（主要）0CH 3CCH 2CH 3OH-CH2 CCH 2CH30(主)CH 2=CCH 2CH 3酸性大空阻小H+CH3 C CH2 CH3 CHs C=CH CH3 +OH OH更稳定，主要3. Perkim反应芳香醛和乙肝或取代乙肝在相应竣酸的钠盐或钾盐存在下发生的缩合反应。0K 2C0 3PhCH + (CH sCO) 20 - PhCH=CHCO 2H120-180 C4. Knovenagel反应 醛酮与被两个吸电基活化的亚甲基或次甲基化合物的 缩合反应称为亚甲基组分有：CH=CHCOOHKnovenag

18、el 反应。COOR 0000RCHCOOR这些物质的aRCCHCOR， RCCHCR NCCH 2C00R PhCH 2CNRH活性大,R,NHs, RCOONH 4等都可催化此反应CHC 0+NH44C NH2C NH2CH X-NH 3C C (X, Y为吸电子)YPhCHO + CH 2(COOH) 20PhCH=CHCOOH反应同时脱竣，反应较Perkin反应温和历程：CH2(COOH) 2CH(COOH) 2 PhCHO PhCHOHQCH COOHCOOH-CO 2PhCH=CHCOOH-H2O5.stobbe 反应醛酮与14-丁二酸酯在碱性化下，催化生成亚叉基丁二酸单酯的反应叫

19、stobble 反应。COOR历程：CH 2COORCH 2COOR -BHCO + (CH 2COOR) 2八 t-BuOHCHCOORcoCH2COORCHCOORCCORt-BuOKC CCH 2COOHORa , 0 -不饱和竣酸酯OC CH COR0-CH2COORRo faCOORC CCH 2COOH-丁内酯C02EtPh C Ph + (CH 2CO 2Et) 2Ph2C CCH 2COO-X大位阻Y94%6. Darzen 反应Darzen反应是由a -卤代竣酸酯在醇钠催化下与醛酮反应及a , 0 -环氧酸酯。 历程：RONaX CH? COOR X CH COORoR CH

20、 CH COOROFT CH CHCOORPhCH=OPhCHCOOC 2H5t-BuOK HPhCOOC 2H5Ph75%应用于合成多一个碳的醛C2H sONaCHsPhCOCH 3+CICH 2COOC 2H5PhC CH CO2C2H5ONaOHCHsHCICHsPh C CH COONa-CO2(Ph C CHOH)CHsPh CHCH5. 3. 5苯偶姻缩合（安息香缩合,acyloin condensation ）-疑酮的反应。历程两分子芳醛在CN存在下，缩合生成a0C0 OHCNAr C CH Ar + CN-0RCH 2CCHCOORR5. 4竣酸及衍生物的亲核加成5. 4. l

21、Claisen 缩合含a -H的竣酸酯在强碱作用下得B -按基酸酯的反应ONaEtONa2RCH 2COORRCH 2C CCOOR，R历程RCH 2COOR* oRR，0Na RCHCOOR*RCHCORRCH 2C CHCOOR1RCH 2CCHCOOR1 +RCrOR*OR酸性强于RCH 2CCCOORRH+ROHORCH 2CCHCOOR*但可与另一含a - H的酯发生交叉Claisen酯缩合。HCOOC 2H5 +PhCH 2 CO2C2H5Ph反应发生的动力：要加酸后才能得到产物不含a H的竣酸酯不发生自身Claisen酯缩合,0 EtONaHCCHCOOC 2H5Ph CO 2C

22、 2H 5 + CH sCOOC 2H50 EtONa phcCH 2C0OC 2H5 肘0COOC 2H5COOC22H 55+ 2CHsCOOC 2H5 EtONaEtONaH3+0COCH 2CO2C2H5COCH 2CO2C2H5OC2H525 EtONaOC+ CH sCOOC 2H 5OC2H5彳 2 H 3+OoEtOCCH 2COOEt活性较差Y18%这时采用不断除去乙醇的方法提高产率EtONa H3+0O C(OEt) 2 + PhCH 2COOEtPhCH(CO 2Et)2除 EtOH86%5. 4. 2 Dieckmann 缩合1,6或1,7 二元竣酸酯发生分子内酯缩合得

23、五或六元环的B 环酮酸酯的反应。CH 2CH2COOC 2H5EtONaCOOC 2H 581%CH 2CH2COOC 2H52CH 2CH 2C00C 2H5CH2CH 2CH 2COOC 2H50CO 2EtCO 2EtOCOco2Et2Et两分子的二次Claisen缩合。反应受热力学控制,主要形成较稳定 的烯醇盐。CH 3 L CO2C2H5EtONa VVCH 2CH 2COOC 2H5CH2xyleneonlyCH 2CHCOOC 2H5(cannot be con verted to a stable enolate)00CHsCO2EtOCH 2CH 2CH 2CO2Et Et0CH sCHCO 2EtCHsCH 2CH 2CHCO 2EtCH 2CHCO 2EtCH 3CH3亚甲基氢的酸性大于次甲基氢，亚甲基氢的空间位阻小于次甲基氢。CO2EtCHCH2CO2EtCO2EtEtOCHCH CO 2EtCO2EtCO 2EtCH 2CH