亲核加成反应

1、第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有第第1212章章 亲核加成反应亲核加成反应 CCENuCCNuEEECCNuCCNu反应机理：反应机理：NO2CHOCORCOORCONH2CNSO2R一、碳碳双键的亲核加成反应第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有 PhCCHCNPhCNHPhCCHCNPhCNCCPhPhCNCNHCNCNHCCABDENuDABNuEC6H5OHC6H5OCH2CH2CNCH2CHCNNH3CH2CHCNH2NCH2CH2CN二苯胺H2NCH2CH2CNH2NCH2CH2COOHH2O第12章 亲核加

2、成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有 CH3CCH3OKOHCH3CCOCH2CH2CN3CH2CHCN3R2CCRCRORMicheal 加成反应：加成反应：RR2CCRCRORR2CCRCRORR2CCRCROHRR2CCRCROHH第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有 Micheal 加成的反应体系：加成的反应体系：底物：底物：R CHCH ZZ: 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CH2CHC HOCH2CHC ROCH2CHC OROCH2CHC NCH2CHNO2试剂：能够产生碳负离子的试

3、剂：试剂：能够产生碳负离子的试剂：CH3COCH2COOEtNCCH2COOEtRCH2NO2CH2COOEt2第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有 仲胺ONCH2CHCOOEtHNHCH2CH2COOEtN碳碳叁键的亲核加成反应碳碳叁键的亲核加成反应C2H5OHCCHHKOHCH2CHOC2H5炔烃难于亲点加成，易于进行亲核加成反应的原因：炔烃难于亲点加成，易于进行亲核加成反应的原因：CCEECCECCCCE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轨道上轨道上第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有二、碳

4、碳叁键的亲核加成反应二、碳碳叁键的亲核加成反应 CC+ NuCCNusp2CC+ NuCCNusp3电负性：Csp2Csp3第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有 PhSHPhHCCKOHPhCHCHSPHPhHCCOPhOCH3HHCCCH3CH3OH烯基醚的制备反式加成第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有三、羰基的亲核加成反应三、羰基的亲核加成反应除了除了CCC NCNCSCO均可与亲核试剂发生加成反应。均可与亲核试剂发生加成反应。可逆反应可逆反应1. 反应机理反应机理底物底物 试剂试剂底物的性质底物的性质EENu亲电性

5、亲电性亲电性：底物的亲电性：底物的中心碳原子带有中心碳原子带有部分的正电荷。部分的正电荷。Nu-ENu亲核性亲核性亲核性：底物中心亲核性：底物中心碳原子带有部分负碳原子带有部分负电荷。电荷。第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有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：COBANuCABONuH或或E E+ +CABONuCABOHNu慢慢 试剂进攻羰基上试剂进攻羰基上C原子，生成氧负离子的一步原子，生成氧负离子的一步 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

6、加亲核性， 常需碱催化：常需碱催化：HNu + BNu + HB第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有ACOHBACOHBNuNu+酸催化：酸催化：ACBOBHACOHBACOHA- A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，氧上带有负电荷，很不稳定，羰基质子化后，氧上带有负电荷，很不稳定，电子发生转移，使碳原子带有正电荷。电子发生转移，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。第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学

7、院版权所有酸除了活化羰基外，还能与羰基形成氢键：酸除了活化羰基外，还能与羰基形成氢键：COH Cl 质子性溶剂也起到同样作用：质子性溶剂也起到同样作用：COH Sol 都使羰基活化。都使羰基活化。2. 羰基的活性羰基的活性2.1. 底物底物HCOH RCHO RCOCH3 RCOR C6H5COR 反应活性取决于羰基的中心碳原子带有反应活性取决于羰基的中心碳原子带有正电荷的多少。正电荷的多少。第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有(1) 电子效应电子效应当羰基与具有当羰基与具有+I或或+C的基团直接相连时，的基团直接相连时，由于增加了中心碳原子的电子云密度，故

8、由于增加了中心碳原子的电子云密度，故使反应活性降低。使反应活性降低。COY当当Y: C C, C C, Ph时，基团具有时，基团具有+C效应，效应，羰基活性降低。羰基活性降低。K104CH3CHOHCNCHCH3OHCNPhCHOK=210HCNCHPhOHCN第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有CClClClCOOHHHCCl3CHOH2OCCl3CHOHOH Cl3C 是强吸电子基团，使是强吸电子基团，使 羰基带羰基带有更多的正电荷；有更多的正电荷； 产物中形成分子产物中形成分子内氢键，使产物稳定，平衡向右移动。内氢键，使产物稳定，平衡向右移动。(2)

9、空间效应空间效应CCH3CH3CH2OHCNCCH3CH3CH2OHCNK 1C(CH3)3(CH3)3OK N O X试剂的亲核性依次减弱试剂的亲核性依次减弱如：如：CH3 NH2 OH 试剂的可极化度越大，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。CH3CHO + H2OCH3CH(OH)2K 1CH3CHO + HCNCH3CHOHCNK 104第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有 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。COEtEtHCNEt2COHCNK=38COE

10、tEtNaHSO3Et2COHSO3NaK=4 10-43. 亲核加成反应的实例亲核加成反应的实例 对于羰基的亲核加成反应，对于羰基的亲核加成反应， 碳负离子作为进攻碳负离子作为进攻试剂，亲核性最强，这里予以着重介绍。试剂，亲核性最强，这里予以着重介绍。第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有1. Wittig 反应反应Wittig 试剂：试剂：Ph3PC R2Ph3PCH2膦的内膦的内 盐盐膦的叶立德膦的叶立德 (ylid)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：COPh3PCRRCCRRPh3PCHR(n-B

11、u)3PCHR(RO)3P CHR第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有1) 反应机理反应机理CO +Ph3PCR2COR2CPPh3甜菜碱甜菜碱COR2CPPh3COR2CPPh3CCRR+ PPh3O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。第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有Wittig 试剂是膦盐在强碱的作用下制备的：试剂是膦盐在强碱的作用下制备的：Ph3P + XCHRRCHRRPh3PXBu-LiCRRPh3PWittig 反应应用范围很广。反应应

12、用范围很广。CRR(H)O:R, ArCZCH2R(H)OZ: OH, OR, NR2,对于对于CCCO, 试剂只与羰基作用。试剂只与羰基作用。第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有Ph3PCHCH3CHCH3COOCH2CH3CHOCOOCH2CH3CH Ph3P OPh3PCHOCH3OCHOCH3H+H2OCHO第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有2. 羟醛缩合羟醛缩合 (Aldol Reaction)氢的醛或酮氢的醛或酮在酸或碱的催化下在酸或碱的催化下缩合反应缩合反应- 羟基醛或酮羟基醛或酮羟醛缩合羟醛缩合CH3CH

13、O + CH3CHOOHCH3CHCH2COHOH反应机理反应机理碱催化碱催化HO+ H CH2CHOHOH + CH2CHOCH2CHOStep 1烯醇负离子烯醇负离子第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有CH3CHOCHOCH2CH2CHOCH3CHOCH2CHOStep 2An alkoxide ionStep 3CH3CHOCH2CHOHOH CH3CHCH2CHOHOOHStronger baseWeakerbase碱催化利于醛的缩合，而不利于酮的缩合。碱催化利于醛的缩合，而不利于酮的缩合。第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学

14、学院版权所有酸催化：酸催化：CH3CCH3O+ HClCH3CCH2OHH + ClCH3CCH2OH-HClCH3CCH2OH+ CCH3CH3OHCH3CCH2OHCCH3CH3OH羰基质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CH3CCH2OHCCH3CH3OHCH3CCHOCCH3CH3OH2H-H2O, -HCH3CCHOCCH3CH3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12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有四、羧酸衍生物与亲核试剂的反应四、羧酸衍生物与亲核试剂的反应1. 反应机理反应机理

15、NuCRLOCNuRLOCNuRLOCNuRO+ LL: 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第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有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：RCOClRCOSR(RCO)2ORCOORRCONH2X: 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

16、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12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有3.3.反应实例反应实例1. 酯的水解酯的水解R COOR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。反应机理：反应机理：酸催化：酸催化：RCOORHCOHORRC OROHOH2R快(慢慢) )H2O第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学

17、学院版权所有COHOHRRCOOHC OROHORHHORH+ROH + H当当R为：为：CR1R2R3*时，由于发生酰氧键断裂，时，由于发生酰氧键断裂，所以，得到构型保留产物。所以，得到构型保留产物。RO - 比比ROH 不易离去不易离去碱催化：碱催化：OHC OROOHR慢RCOOHRCOORROROHRCOO +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的酯水解反应可逆可逆。第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有若若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

18、碳原子时，在酸催化时，发生烷氧键断裂：发生烷氧键断裂：RCOOCR3HCOHORCR3ROCOH+ CR3H2OH2OCR3-HHOCR3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。第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有2. Claisen 酯缩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2 CH3COC2H5OOC2H5C

19、H3CCH2COC2H5OO反应机理：反应机理：第一步第一步CH3COEtONaOC2H5CH2COEtO C2H5OHCH2COEtO第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有CH2COEtOCH3COEtO+CH3C OEtO CH2COEtOCH3COCH2COEtOCH2COEtO+ OC2H5第二步：第二步：第三步：第三步：CH3COCH2COEtO+ OC2H5CH3COCHCOEtOCH3CCHCOEtOOC2H5OH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。

20、反应需要反应需要过量的强碱过量的强碱第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有含一个含一个-氢原子的酯缩合反应氢原子的酯缩合反应CH3CCH3HCOCH2CH3OPh3C-Na+需在非常强需在非常强的碱作用下的碱作用下两种两种不同不同酯酯仅一个含仅一个含 -氢氢COC2H5O+ CH3COOC2H5(1) NaOC2H5COCH2COOC2H5(2) H+(60%)Diethyl malonateCH2COC2H5O+ C2H5OCOC2H5O(1) NaOC2H5(2) H+CHCOC2H5OCOC2H5O(65%)第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院

21、化学与生命科学学院版权所有HCOOEtNaHH3OOOCHO含含氢的醛、酮、腈都能酯发生缩合反应。氢的醛、酮、腈都能酯发生缩合反应。一般选用无一般选用无氢的酯作为底物：氢的酯作为底物：分子内也能发生酯缩合反应分子内也能发生酯缩合反应Dieckmann反应：反应：CH2CH2COOC2H5CH2CH2COOC2H5(1) NaOC2H5, C6H6, 80 (2) H+， 80OHCOOC2H5第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有五、金属氢化物与羰基的加成反应五、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：LiAlH4NaBH4负氢的给予体负氢的

22、给予体LiAlH4COHCORCOClCOORCCC CCOOH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12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有选择性还原：选择性还原：CH2CHCHCHCHOLiAlH4or NaBH4CH2CHCHCHCH2OHNaBH4COOEtOHHOCOOEtCH3OH立体化学立体化学遵循遵循Cram规则规则HEtPhCH3HOHHO1) LiAlH4EtCH3Ph2) H2O75%HOH(CH3)3CLiAlH4O(CH3)3C92%当当3，5位上没有取代基时，主要生成平伏键的醇：位上没有取代基时，主要生成平伏键的醇：第12章 亲核加成反应2010-9-1咸宁学院化学与生命科学学院版权所有当当3，5位上有取代基时，主要生成直立键的醇：位上有取代基时，主要生成直立键的醇：OCH3HOCH3CH3HOCH3OHHLiAlH483六六. ,-不饱和羰基化合物的加成反应不饱和羰基化合物的加成反应1. 反应机理反应机理CCCORNuCCC ORNuNuC CCORH1,4加成加成第12章 亲核加成反应201