第四章-缩合反应

1、第四章第四章 缩合反应缩合反应 Condensation Reaction2缩合反应缩合反应定义：定义：两个或多个有机化合物分子通过反应形成一个两个或多个有机化合物分子通过反应形成一个新的较大分子的反应或同一个分子发生分子内反应形新的较大分子的反应或同一个分子发生分子内反应形成新的分子的反应都可称为缩合反应成新的分子的反应都可称为缩合反应。用途：用途：形成新的碳形成新的碳-碳键或碳碳键或碳-杂键杂键本章讨论：本章讨论：形成新的碳形成新的碳-碳键的反应，重点是碳键的反应，重点是具有具有【活泼氢的化合物活泼氢的化合物】与与【羰基化合物羰基化合物】之间的缩合反之间的缩合反应，适当介绍环加成反应。应，

2、适当介绍环加成反应。3羰基化合物的结构与反应特征羰基化合物的结构与反应特征u羰基羰基C=O，可以接受亲核试剂的进攻，发生亲核加成反可以接受亲核试剂的进攻，发生亲核加成反应、亲核取代反应。应、亲核取代反应。C OC OENuNuE C OH2NYC NYC OPh3PC CR1R2CR1R2C OYNuC ONu+Y4u羰基羰基C=O的吸电子作用使得的吸电子作用使得-H具有明显的酸性，在碱性条具有明显的酸性，在碱性条件下可以离解，生成烯醇负离子，从而成为亲核试剂，进件下可以离解，生成烯醇负离子，从而成为亲核试剂，进攻羰基碳或卤代烃，发生亲核加成反应、亲核取代反应。攻羰基碳或卤代烃，发生亲核加成反

3、应、亲核取代反应。 烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定HOC CBCCOCCO烯醇负离子羰基化合物的结构与反应特征羰基化合物的结构与反应特征5 烯醇中的烯醇中的C=C双键接受亲电试剂进攻，发生双键接受亲电试剂进攻，发生-卤代反应；卤代反应；醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应 烯醇负离子作为亲核试剂，进攻卤代烃的缺电子碳，则发烯醇负离子作为亲核试剂，进攻卤代烃的缺电子碳，则发生亲核取代反应；进攻羰基碳则发生亲核加成反应；生亲核取代反应；进攻羰基碳则发生亲核加成反应；CCOCCOCOCOHC CO烯醇负离子R-ClCCOR亲核取代亲核

4、加成 -羟基酮烷基化反应Aldol-反应羟醛反应X-XC CXO亲电取代 卤代反应6u 电子反应机理电子反应机理 u 环加成反应机理环加成反应机理第一节第一节 缩合反应机理缩合反应机理亲核反应机理亲核反应机理亲电反应机理亲电反应机理7一、电子反应机理一、电子反应机理1. 亲核反应亲核反应(1)亲核加成亲核加成-消除反应消除反应u 含有含有-活性氢的醛或酮间的加成活性氢的醛或酮间的加成-消除反应消除反应u -卤代酸酯对醛、酮的加成卤代酸酯对醛、酮的加成-消除反应消除反应u Wittig试剂对醛、酮的加成试剂对醛、酮的加成-消除反应消除反应u 活性亚甲基化合物对醛、酮的加成活性亚甲基化合物对醛、酮

5、的加成-消除反应消除反应8含有含有- -活性氢的醛或酮间的亲核加成活性氢的醛或酮间的亲核加成- -消除反应消除反应机 理 a： 碱催化（无机碱NaOH, Na2CO3 ；有机碱EtONa, NaH ）RH2CCRORHCCRORCHCROB：慢RH2CCCCRRORHORH2CCRO+RHCCRO快RH2CCCCRROHRHORH2CCCCRRROB：-H2O产物不稳定H2O+OH-9机 理 b： 酸催化 H2SO4 HCl TsOHRCH2CRORCH2CROHRCHCRHOH+RHCCROHRCH2CROHRH2CCCHCRRROHO+RH2CCCHCRRROH2OCCCRRH- H2O-

6、HORRH2C10-卤代酸酯对醛、酮的加成卤代酸酯对醛、酮的加成-消除反应消除反应醛或酮与醛或酮与a-卤代酸酯和锌在惰性溶剂中反应，卤代酸酯和锌在惰性溶剂中反应，得到得到 -羟基酸羟基酸酯或脱水得酯或脱水得 , -不饱和酸酯的反应不饱和酸酯的反应。11机理C OR1R2X C COOR5R3R4+1)2)ZnH3OC CR1R2COOR5OHR3R4H2OC CR1R2COOR5R3(若若R4=H)12+R XMg(C2H5)2ORMgXC CXR1R2R3THF4050+ MgC C MgXR1R2R3Grignard试剂试剂Grignard反应反应： Grignard试剂与羰基化合物试剂与

7、羰基化合物(醛、酮醛、酮)反应，反应，生成相应的醇类生成相应的醇类化合物化合物。13Wittig羰基成烯反应羰基成烯反应：醛或酮与烃代亚甲基三苯膦反应，醛、醛或酮与烃代亚甲基三苯膦反应，醛、酮分子中羰基的氧原子被烃代亚甲基所取代，生成相应的酮分子中羰基的氧原子被烃代亚甲基所取代，生成相应的烯类化合物及氧化三苯膦的反应称烯类化合物及氧化三苯膦的反应称Wittig羰基成烯反应羰基成烯反应，其其中烃代亚甲基三苯膦称为中烃代亚甲基三苯膦称为Wittig试剂。试剂。R1CR2OR3CR4PPh3R1CR2CR4R3+Witting试剂Wittig试剂对醛、酮的加成试剂对醛、酮的加成-消除反应消除反应14

8、Wittig试剂：试剂：硫和磷与碳结合时，碳带负电荷，硫或磷带正电荷彼此相邻，这种结构的化合物称为Ylide(叶立德)。由磷形成的Ylide称为磷Ylide，又称为Wittig试剂，其结构可表示如下：R3CHR4XPh3PCHR4R3XPh3PCR4R3Ph3P CR4R3Ph3P +n-BuLi15反应机理反应机理 ：Ph3PCR4R3R1CR2OPh3PCR4R3COR2R1Ph3PCR4R3COR2R1CR4R3CR2R1+ Ph3P=O16活性亚甲基化合物对醛、酮的加成活性亚甲基化合物对醛、酮的加成-消除反应消除反应 【含活泼亚甲基的化合物含活泼亚甲基的化合物】+【醛或酮醛或酮】+在在

9、【弱碱性催弱碱性催化剂化剂(氨、伯胺、仲胺等有机碱氨、伯胺、仲胺等有机碱)】存在下存在下缩合得到缩合得到【 ，-不饱和化合物不饱和化合物】。H2CXYR1CR2OR1CR2CYX+B：+ H2O17活性亚甲基化合物对醛、酮的加成活性亚甲基化合物对醛、酮的加成-消除反应的机理主要有两种：消除反应的机理主要有两种：醛、酮与醛、酮与伯胺、伯胺、仲胺仲胺反应，生成亚胺过渡态，然后活性亚甲基的反应，生成亚胺过渡态，然后活性亚甲基的碳负离子向亚胺过渡态发生亲核加成，再经脱氨得产物碳负离子向亚胺过渡态发生亲核加成，再经脱氨得产物。活性亚甲基的活性亚甲基的 位位氢有一定酸性，在碱性条件下容易失去质子，形氢有一

10、定酸性，在碱性条件下容易失去质子，形成碳负离子成碳负离子。然后与醛、酮缩合，脱水得产物。（类似羟醛缩合）然后与醛、酮缩合，脱水得产物。（类似羟醛缩合）H2CXYR1CR2OR1CR2CYX+B：+H2OCHCHOH+ R2NHCHCHNOHHRRCCHNRR18（2）亲核加成反应）亲核加成反应活性亚甲基化合物对活性亚甲基化合物对,-不饱和醛、酮的加成反不饱和醛、酮的加成反应属于亲核加成反应机理。应属于亲核加成反应机理。192. 亲电反应亲电反应如如-卤烷基化反应，甲醛在氯化氢存在下，形成稳定的正卤烷基化反应，甲醛在氯化氢存在下，形成稳定的正离子，该正离子与芳环发生亲电取代，生成的羟甲基离子，该

11、正离子与芳环发生亲电取代，生成的羟甲基物在氯化氢存在下，经物在氯化氢存在下，经SN2反应，得到氯甲基产物反应，得到氯甲基产物HCHOHCHOH+H+H2COHArHArCH2OHHClArCH2Cl20二、环加成反应机理二、环加成反应机理 环加成反应可以看成是两种或两种以上的不饱和化合物通环加成反应可以看成是两种或两种以上的不饱和化合物通过过键的断裂，相互以键的断裂，相互以键结合成环状化合物的反应。在成键结合成环状化合物的反应。在成环过程中，既不发生消除，也不发生环过程中，既不发生消除，也不发生键的断裂，而键的断裂，而键的键的数目有所增加（一般形成两个新的数目有所增加（一般形成两个新的键），加

12、成物的组成是键），加成物的组成是反应物的总和。如果分子中含有合适基团，则可进行分子反应物的总和。如果分子中含有合适基团，则可进行分子内的环加成反应。内的环加成反应。u 4+2环加成反应环加成反应u 1,3-偶极环加成反应偶极环加成反应HCHCCH2CH2+CH2CH2CH2HCHCCH2CH2CH2211. 4+2环加成反应环加成反应 共轭二烯烃与烯烃、炔烃进行环加成，生成环己共轭二烯烃与烯烃、炔烃进行环加成，生成环己烯衍生物的反应属烯衍生物的反应属4+2环加成反应，该反应称为环加成反应，该反应称为Diels-Alder反应，也称反应，也称“双烯加成双烯加成”。 最简单的最简单的4+2环化加成

13、是环化加成是1，3-丁二烯与乙烯加丁二烯与乙烯加成反应，假定丁二烯分子与乙烯分子面对面互相成反应，假定丁二烯分子与乙烯分子面对面互相接近，丁二烯的最高占有轨道与乙烯的最低空轨接近，丁二烯的最高占有轨道与乙烯的最低空轨道或丁二烯的最低空轨道与乙烯的最高占有轨道道或丁二烯的最低空轨道与乙烯的最高占有轨道都可以重叠成键，因此，都可以重叠成键，因此，4+2环加成是对称允许环加成是对称允许反应。反应。222. 1,3-偶极环加成反应偶极环加成反应 有些化合物分子通过电子的转移可以具有有些化合物分子通过电子的转移可以具有1，3-偶极结构（即原子偶极结构（即原子1和和3上分别带负电荷和正电上分别带负电荷和正

14、电荷），是一个有三个原子的四个电子所组成的共荷），是一个有三个原子的四个电子所组成的共轭体系。轭体系。 与二烯烃相似，与二烯烃相似， 1，3-偶极结构也可以参加偶极结构也可以参加4+2环化加成反应。环化加成反应。 23u-羟烷基化反应羟烷基化反应u-卤烷基化反应卤烷基化反应u-氨烷基化反应氨烷基化反应羰基羰基-位碳原子位碳原子不饱和烃不饱和烃芳醛芳醛有机金属化合物有机金属化合物第二节第二节 -羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应布兰克氯甲基化反应布兰克氯甲基化反应曼尼希反应曼尼希反应皮克特皮克特-施彭格勒反应施彭格勒反应斯特雷克反应斯特雷克反应24 1. 羰基羰基位碳原子的

15、位碳原子的-羟烷基化反应羟烷基化反应(Aldol缩合缩合)定义：含定义：含-活性氢的醛或酮，在酸或碱的催化下发活性氢的醛或酮，在酸或碱的催化下发生自身缩合，或与另一分子的醛或酮发生缩合，生生自身缩合，或与另一分子的醛或酮发生缩合，生成成-羟基醛或酮类化合物的反应，称为羟基醛或酮类化合物的反应，称为-羟烷基化羟烷基化反应。反应。 -羟基醛或酮类化合物不稳定，易发生消除羟基醛或酮类化合物不稳定，易发生消除生成生成,-不饱和醛酮，这类反应又称为醛醇缩合反不饱和醛酮，这类反应又称为醛醇缩合反应应(Aldol缩合缩合)。+5NaOH10%C H3COHC H2CHOHC H3CHOC H2CHOH 25

16、u含有含有-活性氢的醛或酮的自身缩合活性氢的醛或酮的自身缩合u芳醛与含芳醛与含-活性氢的醛、酮之间的缩合活性氢的醛、酮之间的缩合u分子内的醛醇缩合和罗宾逊环化反应分子内的醛醇缩合和罗宾逊环化反应羰基羰基位碳原子的位碳原子的-羟烷基化反应羟烷基化反应26反应通式反应通式+5NaOH10%C H3COHC H2CHOHC H3CHOC H2CHOH (1)含有含有-活性氢的醛或酮的自身缩合活性氢的醛或酮的自身缩合27反应机理：亲核加成反应机理：亲核加成- -消除反应机理消除反应机理机 理 a： 碱催化（无机碱NaOH, Na2CO3 ；有机碱EtONa, NaH ）RH2CCRORHCCRORCH

17、CROB：慢RH2CCCCRRORHORH2CCRO+RHCCRO快RH2CCCCRROHRHORH2CCCCRRROB：-H2O产物不稳定H2O+OH-28机 理 b： 酸催化 H2SO4 HCl TsOHR CH2CRORCH2CROHRCH2CRHOH+RHCCROHRCH2CRHORH2CCCHCRRROHO+RH2CCCHCRRROH2OCCCRRH- H2O-HORRH2C29CHOC3H7115H2OOHC(CH2)3CH CHOC3H7CHC CH3OCH3CCH3I2或H3PO4CH2C CH3OCH3CCH3OHBa(OH)2H2C C CH3OH+CH3CCH3O71%影

18、响因素影响因素 醛、酮结构的影响醛、酮结构的影响 活性：酮活性：酮BrCH2COOC2H5 ClCH2COOC2H5XC COOC2H5R1R2CHCOOC2H5XR1XCH2COOC2H5CH3CHO+ BrCH2COOC2H5Zn/(CH3O)3B/THFr.t.CH3CH CH2COOC2H5OH56醛、酮结构的影响醛、酮结构的影响 各种醛酮均可进行雷福尔马茨基反应，醛的活性一般比酮大。各种醛酮均可进行雷福尔马茨基反应，醛的活性一般比酮大。催化剂的影响催化剂的影响 除除Zn以外，以外，还可用还可用Mg、Li、Al等金属等金属。溶剂极性的影响溶剂极性的影响 条件与格氏反应相同。条件与格氏反

19、应相同。57 制备制备 -羟基羧酸酯羟基羧酸酯 制备制备 -酮酸酯、内酰胺酮酸酯、内酰胺应用特点应用特点58+R XMg(C2H5)2ORMgXC CXR1R2R3THF4050+ MgC C MgXR1R2R3Grignard试剂试剂(2) 格氏反应格氏反应由有机卤素化合物（卤代烷、活性卤代芳烃等）与金属镁在无水醚由有机卤素化合物（卤代烷、活性卤代芳烃等）与金属镁在无水醚存在下生成格氏试剂（存在下生成格氏试剂（RMgX），格氏），格氏试剂与羰基化合物试剂与羰基化合物(醛、酮醛、酮)反应，生成相应的醇类的反应反应，生成相应的醇类的反应称为格氏反应称为格氏反应。59反应通式反应通式60反应机理反

20、应机理一般认为，格氏反应的机理首先是格氏试剂中带正电荷的镁离子与一般认为，格氏反应的机理首先是格氏试剂中带正电荷的镁离子与羰基氧结合，进而另一分子格氏试剂中的烃基进攻羰基碳原子，形羰基氧结合，进而另一分子格氏试剂中的烃基进攻羰基碳原子，形成环状过渡态，经单电子转移生成醇盐，再经水解而得产物。成环状过渡态，经单电子转移生成醇盐，再经水解而得产物。61影响因素影响因素羰基化合物结构的影响羰基化合物结构的影响溶剂的影响溶剂的影响62 制备醇类化合物制备醇类化合物 预测产物醇的构型预测产物醇的构型应用特点应用特点63u 电子反应机理电子反应机理 u 环加成反应机理环加成反应机理第一节第一节 缩合反应机

21、理缩合反应机理亲核反应机理亲核反应机理亲电反应机理亲电反应机理64u-羟烷基化反应羟烷基化反应u-卤烷基化反应卤烷基化反应u-氨烷基化反应氨烷基化反应羰基羰基-位碳原子位碳原子不饱和烃不饱和烃芳醛芳醛有机金属化合物有机金属化合物第二节第二节 -羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应布兰克氯甲基化反应布兰克氯甲基化反应曼尼希反应曼尼希反应皮克特皮克特-施彭格勒反应施彭格勒反应斯特雷克反应斯特雷克反应65ArH+HCHOHCl/ZnCl2ArCH2Cl 二、二、-卤烷基化（布兰克氯甲基化反应）卤烷基化（布兰克氯甲基化反应） 【芳芳烃烃】在【在【甲醛甲醛】、【氯化氢氯化氢】及及【Z

22、nCl2或或AlCl3或质子酸或质子酸】等缩合剂存在下，等缩合剂存在下，在在芳芳环上引入氯甲基的反应称为环上引入氯甲基的反应称为布兰克布兰克氯甲氯甲基化反应。基化反应。1. 反应通式反应通式2. 反应机理反应机理亲电取代反应亲电取代反应HCHOHCHOH+H+H2COHArHArCH2OHHClArCH2Cl663.影响因素影响因素(1) 芳环上取代基的影响芳环上取代基的影响给电子基有利于反应进行，吸电子基不利于反应进行。给电子基有利于反应进行，吸电子基不利于反应进行。(2)醛结构的影响醛结构的影响用乙醛、丙醛等代替甲醛，可得到相应的氯甲基化衍生物。用乙醛、丙醛等代替甲醛，可得到相应的氯甲基化

23、衍生物。(3)反应温度的影响反应温度的影响随着反应温度升高，可引入两个或多个氯甲基基团。随着反应温度升高，可引入两个或多个氯甲基基团。674. 应用特点应用特点ArCH2Cl可转化为： ArCH2OH, ArCH2OR, ArCHO,ArCH2CN, ArCH2NH2(R2) 及延长碳链ArCH2ClNaOHKCNNH3R3NArCH2OHArCHOOArCH2CNArCH2COOHH2O(H+)ArCH2NH2ArCH2NR3Cl68 三、三、-氨烷基化反应氨烷基化反应1.曼尼希反应曼尼希反应【含有含有-活泼氢的醛、酮活泼氢的醛、酮】+【甲醛甲醛】+【胺胺(伯胺伯胺NH2、仲胺、仲胺NH或氨

24、或氨NH3)】反应，生成氨甲基衍生物的反应称为曼尼希反反应，生成氨甲基衍生物的反应称为曼尼希反应，亦称应，亦称-氨烷基化反应氨烷基化反应。(1)反应通式反应通式RHNRRCH2CR+HCH+OR2NCH2CHCRORO69(2)反应机理反应机理酸催化：酸催化：亲核性较强的胺与甲醛反应，生成亲核性较强的胺与甲醛反应，生成N-羟甲基加成物，并在酸催化下羟甲基加成物，并在酸催化下脱水生成亚甲铵离子，进而向烯醇式酮作亲电进攻而得产物。脱水生成亚甲铵离子，进而向烯醇式酮作亲电进攻而得产物。HCHO +R2NHH2COHNR2H+CH2=NR2CCOCHCOHHCCOHHR2NCH2+CCOHR2NCH2

25、H2CCO+H+H+H+H2O70碱催化：碱催化：由甲醛和胺的加成物由甲醛和胺的加成物N-羟甲基胺在碱性条件下，与酮的负离子进行羟甲基胺在碱性条件下，与酮的负离子进行缩合而得。缩合而得。HCHO +R2NHH2COHNR2H2CCOR2NCH2H2CCO71(3)影响因素影响因素反应底物的影响反应底物的影响 胺：胺：仲胺氮上只有一个氢，反应产物单一；氨或伯胺氮原子上仲胺氮上只有一个氢，反应产物单一；氨或伯胺氮原子上的氢均可参与缩合反应，产物复杂。的氢均可参与缩合反应，产物复杂。 活性氢化合物：活性氢化合物：有两个或以上活性氢时，在甲醛、胺过量的情有两个或以上活性氢时，在甲醛、胺过量的情况下生成

26、多氨甲基化产物。况下生成多氨甲基化产物。反应反应pH的影响的影响 一定浓度的质子有利于形成亚甲铵碳正离子，因此反应所用的一定浓度的质子有利于形成亚甲铵碳正离子，因此反应所用的胺常为其盐酸盐。反应所需质子和活性氢化合物的酸度有关。胺常为其盐酸盐。反应所需质子和活性氢化合物的酸度有关。72(4)应用特点应用特点区域选择性合成曼尼希碱区域选择性合成曼尼希碱亚甲铵正离子参与的曼尼希反应亚甲铵正离子参与的曼尼希反应酚类、酯及杂环化合物为反应底物酚类、酯及杂环化合物为反应底物制备手性曼尼希碱制备手性曼尼希碱732.皮克特皮克特-施彭格勒反应施彭格勒反应(曼尼希曼尼希反应特例反应特例)【 -芳基乙胺芳基乙胺

27、】和和【羰基化合物羰基化合物】在酸性溶液中缩合生成在酸性溶液中缩合生成1,2,3,4-四氢异喹啉的反应称为四氢异喹啉的反应称为皮克特皮克特-施彭格勒施彭格勒反应。反应。(1)反应通式反应通式HRORONHRRORONHCRRCHORORONH274(2)反应机理反应机理皮克特皮克特-施彭格勒反应是施彭格勒反应是曼尼希曼尼希反应反应的的特例特例。芳乙胺与醛首先作用得芳乙胺与醛首先作用得- -羟基胺，再脱水生成亚胺，然后在酸催羟基胺，再脱水生成亚胺，然后在酸催化下发生分子内亲电取代反应而闭环，所得四氢异喹啉以钯化下发生分子内亲电取代反应而闭环，所得四氢异喹啉以钯- -炭脱炭脱氢而得异喹啉。氢而得异

28、喹啉。HRORONHRRORONHCRRCHORORONH275(3)影响因素影响因素芳乙胺结构的影响芳乙胺结构的影响电子云密度增加有利于反应进行，反之不利于反应进行；电子云密度增加有利于反应进行，反之不利于反应进行；该反应中，芳环上均需有活化基团如烷氧基、羟基等。该反应中，芳环上均需有活化基团如烷氧基、羟基等。反应温度的影响反应温度的影响低温反应可获得较高的选择性。低温反应可获得较高的选择性。(4)应用特点应用特点区域选择性制备四氢异喹啉区域选择性制备四氢异喹啉制备其他稠环化合物制备其他稠环化合物763.斯特雷克反应（斯特雷克反应（氨基酸合成反应氨基酸合成反应）【醛或酮醛或酮】用用【氰化氢氰

29、化氢】及及【过量氨或胺类过量氨或胺类】作用生成作用生成【 -氨基氨基腈腈】，水解生成，水解生成【 -氨基酸氨基酸】的反应称为斯特雷克的反应称为斯特雷克反应。反应。该反应是制备该反应是制备 -氨基酸的方便方法氨基酸的方便方法。(1)反应通式反应通式CORR(H)HCNNH3CCNRR(H)NH2HClH2OCCOOHRR(H)NH277(2)反应机理反应机理在弱酸性条件下，氨或胺向醛、酮羰基碳原子发生亲核进攻，形成在弱酸性条件下，氨或胺向醛、酮羰基碳原子发生亲核进攻，形成-氨基醇，氨基醇，-氨基醇不稳定，经脱水成亚胺离子，进而氰基负离子氨基醇不稳定，经脱水成亚胺离子，进而氰基负离子与亚胺发生亲核

30、加成，生成与亚胺发生亲核加成，生成-氨基腈，再水解成氨基腈，再水解成-氨基酸。氨基酸。CCNRR(H)NH2HClH2OCCOOHRR(H)NH2RCR+R2NHR2COHNR2H+CR2=NH2CR2+H2OCNH2NO78(3)影响因素影响因素反应底物结构的影响反应底物结构的影响可采用氰化钾和氯化铵的混合水溶液代替可采用氰化钾和氯化铵的混合水溶液代替HCN-NH3，亦可用氰化三甲基硅烷代替剧毒的氰化氢。亦可用氰化三甲基硅烷代替剧毒的氰化氢。催化剂的影响催化剂的影响有机磷酸、氨基磺酸、盐酸胍、脲、硫脲衍生物等。有机磷酸、氨基磺酸、盐酸胍、脲、硫脲衍生物等。(4)应用特点应用特点制备各种制备各

31、种(d,l)-氨基酸氨基酸制备具有光学活性的制备具有光学活性的-氨基酸氨基酸ONaCNNH4ClCCNNH2水解CCOOHNH2+79u-羟烷基化反应羟烷基化反应u-羰烷基化反应羰烷基化反应第三节第三节 -羟烷基、羟烷基、-羰烷基化反应羰烷基化反应80一、一、-羟烷基化反应羟烷基化反应 在在【路易斯酸路易斯酸】催化下，催化下，【芳烃或活性亚甲基化合物芳烃或活性亚甲基化合物】可与可与【环氧环氧乙烷乙烷】发生傅克类反应，生成发生傅克类反应，生成-羟烷基类化合物羟烷基类化合物 H2CCH2O+AlCl3CH2CH2OH81二、二、-羰烷基化反应羰烷基化反应 （迈克尔加成反应）迈克尔加成反应） 【活性

32、亚甲基化合物活性亚甲基化合物】与与【,-不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物】在碱催化作用在碱催化作用下发生加成缩合，生成下发生加成缩合，生成 -羰烷基类化合物的反应称为迈克尔加成反羰烷基类化合物的反应称为迈克尔加成反应。应。CH2=CHCOCH3+CH2(COOC2H5)2C2H5ONaC2H5OH,25CH(COOC2H5)2CH-CH2COCH382+CH2(COOC2H5)2C2H5ONaCH(COOC2H5)2NaPhCH CH C OC2H5CH(COOC2H5)2OPhCH CH C OC2H5CH(COOC2H5)2OC2H5OHPhCH CH2COC2H5CH(COOC2H5)2

33、OPhCH CH C OC2H5O+ CH(COOC2H5)2C2H5O+ 反应机理：亲核加成反应机理：亲核加成83CH3CCH=CH2OOO+t-BuOKTHFOOCH2CH2COCH3NaOHH2OOOHOOO84u 羰基烯化反应羰基烯化反应 u 羰基羰基位的亚甲基化反应位的亚甲基化反应第四节第四节 亚甲基化反应亚甲基化反应活性亚甲基化合物的亚甲基化反应活性亚甲基化合物的亚甲基化反应斯陶柏缩合反应斯陶柏缩合反应普尔金反应普尔金反应85一、一、羰基烯化反应羰基烯化反应（Wittig反应反应）【醛或酮醛或酮】与与【磷叶立德磷叶立德】反应合成烯烃的反应称为反应合成烯烃的反应称为羰基烯化反应，羰基

34、烯化反应，又称又称Wittig反应反应，其中磷叶立德称为其中磷叶立德称为Wittig试剂。试剂。1. 反应通式反应通式R3CR4OR1CR2PPh3R3CR4CR2R1+Witting试剂86Wittig试剂：试剂：硫和磷与碳结合时，碳带负电荷，硫或磷带正电荷彼此相邻，这种结构的化合物称为Ylide(叶立德)。由磷形成的Ylide称为磷Ylide，又称为Wittig试剂，其结构可表示如下：R3CHR4XPh3PCHR4R3XPh3PCR4R3Ph3P CR4R3Ph3P +n-BuLi872. 反应机理反应机理亲核加成亲核加成-消除反应机理消除反应机理Ph3PCR4R3R1CR2OPh3PCR

35、4R3COR2R1Ph3PCR4R3COR2R1CR4R3CR2R1+ Ph3P=O883. 影响因素影响因素(1)Wittig试剂的影响试剂的影响Wittig试剂的反应活性和稳定性随着试剂的反应活性和稳定性随着-碳上取代基的不同而不同。碳上取代基的不同而不同。若取代基为若取代基为H、脂肪烃基、脂环烃基等，其稳定性小，反应活性高；、脂肪烃基、脂环烃基等，其稳定性小，反应活性高；若为吸电子取代基，则亲核活性降低，但稳定性增大。若为吸电子取代基，则亲核活性降低，但稳定性增大。例如，对硝亚基苄基三苯基膦比亚乙基三苯基膦稳定得多，前者可例如，对硝亚基苄基三苯基膦比亚乙基三苯基膦稳定得多，前者可由三苯基

36、（对硝基苄基）卤化膦在三乙胺中处理即得，而后者则需由三苯基（对硝基苄基）卤化膦在三乙胺中处理即得，而后者则需将三苯基乙基溴（碘）化膦在惰性非质子溶剂（如将三苯基乙基溴（碘）化膦在惰性非质子溶剂（如THF）中用强碱）中用强碱正丁基锂处理方能制得。正丁基锂处理方能制得。89(2)羰基物结构的影响羰基物结构的影响醛、酮的活性可影响醛、酮的活性可影响Wittig反应的速率和收率。一般来讲，醛反应反应的速率和收率。一般来讲，醛反应最快，酮次之，酯最慢。利用羰基活性的差别，可进行选择性亚甲最快，酮次之，酯最慢。利用羰基活性的差别，可进行选择性亚甲基化反应。基化反应。例如酮基羧酸酯类化合物进行例如酮基羧酸酯

37、类化合物进行Wittig反应时，仅酮基参与反应，而反应时，仅酮基参与反应，而酯羰基不受影响。酯羰基不受影响。(3)溶剂及其他因素的影响溶剂及其他因素的影响在在Wittig中，反应产物烯烃可能存在中，反应产物烯烃可能存在Z型型E型两种异构体。型两种异构体。904. 应用特点应用特点(1)制备环外烯键化合物制备环外烯键化合物Wittig反应条件比较温和，收率较高，且生成的烯键处于原来的羰反应条件比较温和，收率较高，且生成的烯键处于原来的羰基的位置，一般不会发生异构化，可以制得能量上不利的环外双键基的位置，一般不会发生异构化，可以制得能量上不利的环外双键化合物。化合物。(2)反应的立体选择性反应的立

38、体选择性改变反应试剂和反应条件，可立体选择性地合成一定构型的产物改变反应试剂和反应条件，可立体选择性地合成一定构型的产物（如（如Z型或型或E型异构体）。例如，当稳定性大的型异构体）。例如，当稳定性大的Wittig试剂与乙醛在试剂与乙醛在无盐条件下反应时，主要得无盐条件下反应时，主要得E型异构体；若用活性较大的型异构体；若用活性较大的Wittig试试剂与苯甲醛反应，则剂与苯甲醛反应，则Z型异构体增加，型异构体增加， Z型和型和E型异构体的组成比例型异构体的组成比例接近接近1:1。CH3OCH3CH2+Ph3P=CH2DMSO莰酮91(3)制备共轭多烯化合物制备共轭多烯化合物Wittig试剂与试剂

39、与,- -不饱和醛反应时，不发生不饱和醛反应时，不发生1,4-1,4-加成，双键位置加成，双键位置固定，利用此特性可合成许多共轭多烯化合物固定，利用此特性可合成许多共轭多烯化合物。(4)制备醛、酮制备醛、酮用用- -卤代醚制成的卤代醚制成的Wittig试剂与试剂与醛或酮反应可得到烯醚类化合物，醛或酮反应可得到烯醚类化合物，再经水解而生成醛，这是合成醛、酮的一种新方法。再经水解而生成醛，这是合成醛、酮的一种新方法。(5)制备其他制备其他Wittig产物产物Wittig试剂可与烯酮、异氰酸酯、酸酐、亚胺、亚硝基化合物反应，试剂可与烯酮、异氰酸酯、酸酐、亚胺、亚硝基化合物反应，生成生成Wittig产

40、物。产物。(E)(E)(Z)CHO(E)(E)(E)(E)(Z)COOEtPh3P(E)COOEt+92(6)膦酸酯与羰基化合物的缩合反应膦酸酯与羰基化合物的缩合反应(WittingHorner反应反应)可采用膦酸酯、硫代膦酸酯和膦酰胺等代替内鎓盐。可采用膦酸酯、硫代膦酸酯和膦酰胺等代替内鎓盐。RCH2X + (C2H5O)3PArbuzow 重排(C2H5O)2PCHR + C2H5XOPOC2H5OOC2H5OC2H5OPhCHO/N(C2H5)3/LiBrPhCOOC2H5v膦酸酯类试剂比膦酸酯类试剂比Wittig试剂反应性强，亲核性强，而且试剂反应性强，亲核性强，而且稳定，能与一些难以

41、发生稳定，能与一些难以发生Wittig反应的醛酮进行反应。反应的醛酮进行反应。v反应结束后形成水溶性的磷酸盐，容易分离。反应结束后形成水溶性的磷酸盐，容易分离。v立体选择性高，主要生成立体选择性高，主要生成E异构体的烯烃。异构体的烯烃。v膦酸酯制备比较容易。膦酸酯制备比较容易。 93二、羰基二、羰基-位的亚甲基化反应位的亚甲基化反应1. 活性亚甲基化合物的亚甲基化反应（脑文格反应活性亚甲基化合物的亚甲基化反应（脑文格反应 ） 【含活泼亚甲基的化合物含活泼亚甲基的化合物】+【醛或酮醛或酮】+在在【弱碱性催化剂弱碱性催化剂(氨、氨、伯胺、仲胺、吡啶、伯胺、仲胺、吡啶、哌啶、二乙胺、氢氧化钠哌啶、二

42、乙胺、氢氧化钠等有机碱等有机碱)】存在下存在下缩合得到缩合得到【,-不饱和化合物不饱和化合物】。(1)反应通式反应通式H2CXYR1CR2OR1CR2CYX+B：+H2O94(2)反应机理反应机理一种是羰基化合物在伯胺、仲胺或铵盐的催化下形成亚胺过渡态，一种是羰基化合物在伯胺、仲胺或铵盐的催化下形成亚胺过渡态，然后与活性亚甲基的碳负离子加成。然后与活性亚甲基的碳负离子加成。另一种是在碱催化剂存在下，活性亚甲基形成碳负离子，然后与醛、另一种是在碱催化剂存在下，活性亚甲基形成碳负离子，然后与醛、酮缩合。酮缩合。CHCHOH+ R2NHCHCHNOHHRRCCHNRRH2CXYR1CR2OR1CR2

43、CYX+B：+H2O95(3)影响因素影响因素反应底物的活性、位阻的影响反应底物的活性、位阻的影响催化剂的影响催化剂的影响H2CCNCNH3CCH3CCCNCN(H3C)3CCH3CCCNCN+CH3CCH3(CH3)3CCH3H2NCH2CH2COOHPhH/92%48%OO96(4)应用特点应用特点制备制备,-不饱和酸不饱和酸丙二酸与醛的缩合物受热即自行脱羧，可合成丙二酸与醛的缩合物受热即自行脱羧，可合成,-不饱和酸不饱和酸制备芪类化合物制备芪类化合物CHO+CH2(COOH)2CH=CHCOOHCHOHCCCNPh+PhCH2CNEtONa972.斯陶柏缩合反应斯陶柏缩合反应在强碱条件下

44、在强碱条件下【羰基化合物羰基化合物】与与【丁二酸酯或丁二酸酯或-烃代丁二酸酯烃代丁二酸酯】的的缩合反应称为缩合反应称为斯陶柏缩合反应斯陶柏缩合反应。(1)反应通式反应通式R1CR2O+B：H2CCOOC2H5H2CCOOC2H5H2CCOOC2H5CCOOC2H5R1CR298(2)反应机理反应机理在强碱催化下，丁二酸酯经烯醇化，与羰基化合物发生醛醇缩合，在强碱催化下，丁二酸酯经烯醇化，与羰基化合物发生醛醇缩合，并失去一分子乙醇形成内酯，再经开环生成产物。并失去一分子乙醇形成内酯，再经开环生成产物。(3)应用特点应用特点不对称酮的斯陶柏反应不对称酮的斯陶柏反应制备烯酸制备烯酸- -酮酸酯及醚类

45、似物酮酸酯及醚类似物的斯陶柏反应的斯陶柏反应993.普尔金反应普尔金反应 【芳香醛芳香醛】和和【脂肪酸酐脂肪酸酐】在在【相应的脂肪酸碱金属盐相应的脂肪酸碱金属盐】催化下缩催化下缩合，生成合，生成-芳基丙烯酸类化合物芳基丙烯酸类化合物的反应称为的反应称为普尔金反应普尔金反应 。(1)反应通式反应通式+H2CCROOCOH2CRCCROOHCHOH2CCROONaCHCH3CH2COONa130-135 , 30hCHO(CH3CH2CO)2OoCCH CCOOHCH3100(2)反应机理反应机理实质是酸酐的亚甲基与醛进行醛醇缩合实质是酸酐的亚甲基与醛进行醛醇缩合在碱的作用下，酸酐经烯醇化后与芳醛

46、发生醛醇缩合，经酰在碱的作用下，酸酐经烯醇化后与芳醛发生醛醇缩合，经酰基转移、消除、水解得基转移、消除、水解得-芳基丙烯酸类化合物。芳基丙烯酸类化合物。(3)影响因素影响因素芳香醛结构的影响芳香醛结构的影响酸酐结构的影响酸酐结构的影响催化剂的影响催化剂的影响(4)应用特点应用特点反应的立体选择性反应的立体选择性分子内的普尔金反应分子内的普尔金反应101第五节第五节 ,-环氧烷基化反应（达参反应）环氧烷基化反应（达参反应）【醛或酮醛或酮】与与【-卤代酸酯卤代酸酯】在在【碱催化碱催化】下缩合生成下缩合生成【,- -环环氧羧酸酯（缩水甘油酸酯）氧羧酸酯（缩水甘油酸酯）】的反应称为达参反应。的反应称为

47、达参反应。1. 反应通式反应通式CR(H)ORCOOCHC2H5RXEtONaCOOCC2H5RCR(H)OR1022. 反应机理反应机理-卤代酸酯在碱性条件下生成相应的碳负离子中间体，碳负离子中卤代酸酯在碱性条件下生成相应的碳负离子中间体，碳负离子中间体亲核进攻醛或酮的羰基碳原子，发生醛醇型加成，再经分子内间体亲核进攻醛或酮的羰基碳原子，发生醛醇型加成，再经分子内SN2取代反应形成环氧丙酸酯类化合物。取代反应形成环氧丙酸酯类化合物。ClCH2COOEtClCHCOOEtEtONaR1CR2OR1CR2HCOCOOEtClR1CR2HCOCOOEt+-Cl1033. 影响因素影响因素醛、酮及醛

48、、酮及-卤代酸酯结构的影响卤代酸酯结构的影响催化剂的影响催化剂的影响4. 应用特点应用特点制备制备,- -环氧羧酸酯及其转化产物环氧羧酸酯及其转化产物试剂控制的不对称达参反应试剂控制的不对称达参反应104u D-A反应反应u 1,3-偶极环加成反应偶极环加成反应u 碳烯及氮烯对不饱和键的环加成碳烯及氮烯对不饱和键的环加成第六节第六节 环加成反应环加成反应105一、一、D-A反应反应【共轭【共轭二烯二烯】 与与烯烯烃烃或炔或炔烃】进行环化反应烃】进行环化反应，形成，形成【环己烯衍生【环己烯衍生物】物】的反应的反应称为称为D-A反应，也叫双烯加成反应，也叫双烯加成。共轭二烯简称二烯，与共轭二烯简称

49、二烯，与其加成的烯烃、炔烃称为亲二烯。亲二烯加到二烯的其加成的烯烃、炔烃称为亲二烯。亲二烯加到二烯的1,4-位上生成位上生成环状化合物。环状化合物。(1)反应通式反应通式+ZZ106(2)反应机理反应机理 4+2环加成反应机理环加成反应机理 例如：例如：1,3-丁二烯与乙烯加成反应，假定丁二烯分子与乙烯分子丁二烯与乙烯加成反应，假定丁二烯分子与乙烯分子面对面互相接近，丁二烯的最高占有轨道与乙烯的最低空轨道或丁面对面互相接近，丁二烯的最高占有轨道与乙烯的最低空轨道或丁二烯的最低空轨道与乙烯的最高占有轨道都可以重叠成键，因此，二烯的最低空轨道与乙烯的最高占有轨道都可以重叠成键，因此，4+2环加成是

50、对称允许反应。环加成是对称允许反应。107(3)影响因素影响因素反应底物活性的影响反应底物活性的影响反应物活性：电子从共轭二烯流向亲二烯体，因此带有反应物活性：电子从共轭二烯流向亲二烯体，因此带有吸电子基团的亲双烯体的活性高。吸电子基团的亲双烯体的活性高。亲二烯体不饱和键上连有亲二烯体不饱和键上连有吸电子基有利：如吸电子基有利：如-CHO、-COR、-COOH、-COOR、-COCl、 -CN、NO2共轭二烯分子中连有给共轭二烯分子中连有给电子基有利电子基有利108反应底物结构对区域选择性的影响反应底物结构对区域选择性的影响催化剂的影响催化剂的影响溶剂的影响溶剂的影响109(4)应用特点应用特

51、点顺式原理顺式原理内向加成原理内向加成原理不对称成分加成定位不对称成分加成定位杂杂D-A反应反应分子内分子内D-A反应反应HHPhPh+OOOCCOOHHPhPhHHOHHHHOOO+OOO+110二、二、1,3-偶极环加成反应偶极环加成反应【 1,3-偶极体系偶极体系】 与与亲偶极体系】亲偶极体系】形成形成【五元环】【五元环】的反应的反应称为称为1,3-偶极环加成反应偶极环加成反应。(1)反应通式反应通式+debcedabca111(2)反应机理反应机理 1,3-偶极环加成反应机理偶极环加成反应机理1,3-偶极体系与偶极体系与亲偶极体系亲偶极体系加成反应，两分子面对面互相接近，加成反应，两分

52、子面对面互相接近， 1,3-偶极体系的最高占有轨道与偶极体系的最高占有轨道与亲偶极体系亲偶极体系的最低空轨道或的最低空轨道或1,3-偶偶极体系的最低空轨道与极体系的最低空轨道与亲偶极体系亲偶极体系的最高占有轨道都可以重叠成键，的最高占有轨道都可以重叠成键，因此，因此， 1,3-偶极环加成是对称允许反应。偶极环加成是对称允许反应。112(3)影响因素影响因素亲偶极体系的反应活性的影响亲偶极体系的反应活性的影响 当有吸电子基或给电子基取代时，偶极体系的反应活性均增强，当有吸电子基或给电子基取代时，偶极体系的反应活性均增强，并且共轭效应大于诱导效应。反式烯烃活性大于顺式结构，如并且共轭效应大于诱导效

53、应。反式烯烃活性大于顺式结构，如反式丁烯二酸二甲酯的活性是顺式的反式丁烯二酸二甲酯的活性是顺式的74倍。环的大小和构型对倍。环的大小和构型对活性有很大的影响，如环戊烯的活性是环己烯的活性有很大的影响，如环戊烯的活性是环己烯的9倍。倍。(4)应用特点应用特点合成五元杂环合成五元杂环113三、碳烯及氮烯对不饱和键的环加成三、碳烯及氮烯对不饱和键的环加成碳烯又叫卡宾，是电中性的二价碳中间体。碳原子与两个基团以共碳烯又叫卡宾，是电中性的二价碳中间体。碳原子与两个基团以共价键相连，另有两个价电子分布于两个非键轨道中。价键相连，另有两个价电子分布于两个非键轨道中。若两个价电子自旋方向相同称为三线态碳烯，若

54、若两个价电子自旋若两个价电子自旋方向相同称为三线态碳烯，若若两个价电子自旋方向相反称为单线态碳烯方向相反称为单线态碳烯(1)反应通式反应通式+CCCCCC+CCNCCN114(2)反应机理反应机理 2+2环加成反应机理环加成反应机理(3)应用特点应用特点扩环扩环制备高度张力环制备高度张力环115缩合反应缩合反应定义：定义：两个或多个有机化合物分子通过反应形成一个两个或多个有机化合物分子通过反应形成一个新的较大分子的反应或同一个分子发生分子内反应形新的较大分子的反应或同一个分子发生分子内反应形成新的分子的反应都可称为缩合反应成新的分子的反应都可称为缩合反应。用途：用途：形成新的碳形成新的碳-碳键

55、或碳碳键或碳-杂键杂键本章讨论：本章讨论：形成新的碳形成新的碳-碳键的反应，重点是碳键的反应，重点是具有具有【活泼氢的化合物活泼氢的化合物】与与【羰基化合物羰基化合物】之间的缩合反之间的缩合反应，适当介绍环加成反应。应，适当介绍环加成反应。116u 电子反应机理电子反应机理 u 环加成反应机理环加成反应机理第一节第一节 缩合反应机理缩合反应机理亲核反应机理亲核反应机理亲电反应机理亲电反应机理117u-羟烷基化反应羟烷基化反应u-卤烷基化反应卤烷基化反应u-氨烷基化反应氨烷基化反应羰基羰基-位碳原子位碳原子不饱和烃不饱和烃芳醛芳醛有机金属化合物有机金属化合物第二节第二节 -羟烷基、卤烷基、氨烷基

56、化反应羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应布兰克氯甲基化反应布兰克氯甲基化反应曼尼希反应曼尼希反应皮克特皮克特-施彭格勒反应施彭格勒反应斯特雷克反应斯特雷克反应118u-羟烷基化反应羟烷基化反应u-羰烷基化反应羰烷基化反应第三节第三节 -羟烷基、羟烷基、-羰烷基化反应羰烷基化反应119u 羰基烯化反应羰基烯化反应 u 羰基羰基位的亚甲基化反应位的亚甲基化反应第四节第四节 亚甲基化反应亚甲基化反应活性亚甲基化合物的亚甲基化反应活性亚甲基化合物的亚甲基化反应斯陶柏缩合反应斯陶柏缩合反应普尔金反应普尔金反应120u D-A反应反应u 1,3-偶极环加成反应偶极环加成反应u 碳烯及氮烯对不饱和键的环加成碳烯及氮烯对不饱和键的环加成第六节第