第十三章 羰基化合物的亲核加成和取代反应12-03-01

1、ORHORRan aldehydea ketoneORY一、羰基的结构及反应特性一、羰基的结构及反应特性C OC OENuNuE C OH2NYC NYC OPh3PC CR1R2CR1R2C OYNuC ONu+Y烷基给电子作用烷基给电子作用空间位阻影响空间位阻影响酰卤酰卤 酸酐酸酐 醛醛 酮酮 羧酸羧酸 酯酯 酰胺酰胺取决于与羰基相连的基团的电子效应取决于与羰基相连的基团的电子效应RCXRCOCRRCOHRCORRCNOOOOOORR酰卤酸酐羧酸酯酰胺二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成OONuOENuNuE Nu快慢OOHOHOHNuOHNuHHNu

2、H慢快-H快l 碱性条件下碱性条件下l 酸性条件下酸性条件下+二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成LMSORNuELMSOENuRLMSOERNu+主要产物次要产物酸碱催化酸碱催化, 加快反应达到平衡加快反应达到平衡, 但不会影响平衡移动。但不会影响平衡移动。Cl3CHO+H2OOHCl3CHOHIR中无中无C=O吸收峰吸收峰羰基连有吸电子基团羰基连有吸电子基团的容易形成水合物的容易形成水合物二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成半缩醛半缩醛半缩酮半缩酮缩醛缩醛缩酮缩酮二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成酸性条件酸性条件碱性条件碱性条件中性条件中性条件二、羰基

3、的亲核加成二、羰基的亲核加成位阻影响活性位阻影响活性)RH(R)O+ NaHSO3RONaH(R)SO3HROHH(R)SO3NaROHH(R)SO3NaRH(R)O+NaHSO3HClNa2CO3NaCl + SO2+ H2ONa2SO3+ CO2+ H2OC NZ + H2OHC O + H3NZ表表13-1 氨基衍生物与醛酮加成反应氨基衍生物与醛酮加成反应C NRC NOHC NNH2C NNHC6H5C NNHCONH2C ONHR2CONHR2COHNHR2CCNR2COHNR2COH2NR2CCNR2an enamineneutral tetrahedral intermediat

4、eH-H-H2OHH-HH-H+思考题：思考题：写出写出2-甲基环己酮与仲胺反应的产物甲基环己酮与仲胺反应的产物醛酮可以通过烯胺进行醛酮可以通过烯胺进行-烷基化和烷基化和-酰基化反应，合酰基化反应，合成上应用广泛（见第十四章）成上应用广泛（见第十四章）C OCOCN+CNHCNCOHCN+CN -羟基腈cyanohydrinCOHCN -羟基腈H ,H2OH2PtCOHCOOHCOHCH2NH2 -羟基酸 -氨基醇 COHCO + HC CRNaNH2H2OCRCH3COCH3-C CHKOH一缩二乙二醇二甲醚(H3C)2COHC CH+H2Lindlar cat(H3C)2C CHOHAl2

5、O3H2CC CHCH3CH2CH2-H2OOR MgBrOMgBrRH2OOHRYOR MgBrOMgBrYR-YMgBrROR MgBrH2OOHRR其中：Y=X or ORl 格氏试剂的应用格氏试剂的应用-由羧酸衍生物合成醇由羧酸衍生物合成醇l 格氏试剂的应用格氏试剂的应用-其他其他C NRMgBrNMgBrRH2OORR MgXR LiRCOORCOROHRCOCl1.CO22.H2O1.1.RCHO1.RCOROR COOHR CH2OHR CH2CH2OHR CRR CRR CHR CRR CHROHOHROOO羧酸1醇1醇2醇3醇醛酮酮RMgXRMgXRMgXRCHOHRR CR

6、 COHRROHRR3醇3醇2醇2.H3O2.H3O2.H3O2.H3O1.HCHO1. RCN2.H3OR CRO低温和空间位阻作用以及使低温和空间位阻作用以及使用不活泼的金属试剂可能将用不活泼的金属试剂可能将反应控制在酮的阶段反应控制在酮的阶段l 格氏试剂的应用格氏试剂的应用-由醛酮合成各级由醛酮合成各级醇醇二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成Ylide 试剂是一类化合物，其中两个相邻原子具有试剂是一类化合物，其中两个相邻原子具有完整的八隅体电子构型，而这两个原子却分别带完整的八隅体电子构型，而这两个原子却分别带有不同的电荷，典型的有不同的电荷，典型的ylide 试剂有磷试剂有磷ylide

7、试剂试剂（ phosphonium ylide）：）：二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成三苯基氧磷三苯基氧磷双键的形成位置是确定的，（与双键的形成位置是确定的，（与E2反应不同）反应不同） 具有一定的立体选择性具有一定的立体选择性PPh3HC+OCH32589%HH唯一产物NO2CHOOCH3O2N顺反烯烃的生成受条件和顺反烯烃的生成受条件和Ylide试剂的结构、活性等影响很大试剂的结构、活性等影响很大氧磷四员环中间体氧磷四员环中间体The use of Wittig reaction in industry -胡萝卜素胡萝卜素羰基亲核加成小结羰基亲核加成小结2. 含含O, S亲核试剂亲核试

8、剂4. 含含C亲核试剂亲核试剂 - C-C键的形成键的形成(4) Ylide试剂试剂(3) 有机金属试剂有机金属试剂(2) CCR(1) CN3. 含含N亲核试剂亲核试剂(1) RNH2 and NH2Z包括包括H2O, ROH, RSH 和和NaHSO31. 概述概述 - 结构、机理、反应活性、立体化学结构、机理、反应活性、立体化学(2) R2NH羰基的保护羰基的保护醛酮的分离纯化醛酮的分离纯化亚胺及其衍生物的形成亚胺及其衍生物的形成烯胺的形成烯胺的形成-羟基腈、羟基腈、-羟基酸和羟基酸和-氨基醇氨基醇炔醇炔醇C=C各级醇、醛酮各级醇、醛酮OCH3ONHCH3OBrOA.B.C.A. CH3

9、CH2COClB. CH3CH2COOCH3C. CH3CH2CHOD. CH3CH2COCH3B. CH3CH2CNC. CH3CH2CH=CH2D. CH3CH2COCH3A. CH3CH2NO2H3C COOH3C COOH3C COOH3C COO CH3NO2OCH3a.b.c.d.HOHOHOHO CH3NO2OCH3a.b.c.d.pKa 1015.5OOOO CH3NO2OCH3a.b.c.d.basicity increasing, the reactivity decreasingA.B.C.D.t-BuMgBrn-BuLi(n-Bu)2CuLiOA.B.C.D.E.ONH

10、2OHHCNCH3OHNaHSO312344C CNuCHOirreversible1,4-additionC CC O+ NuHreversible1,2-additionC CC OHNuwhen Nu is a weak baseirreversible1,2-additionwhen Nu is a strong baseC CC OHNumajorminormajor(1) 亲核试剂的碱性亲核试剂的碱性(1) 亲核试剂的碱性亲核试剂的碱性OCN+HClCNOCH3SHCH CHCHOCHSCH3CH2CHOCH CH C COCH CH2C CO1.EtMgBr1,4-加成100%C

11、H3CH3CH3EtCH3CH3CH32.H3OCH CH COCH CH2CO1,4-加成 92%1.MgBr2.H3O二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成二、羰基的亲核加成CH CH C CH3OCH CH C CH32.H3O1.MgBrCH CH2CO1,4-加成12%1,2-加成80%+CH3OHRYOORYNuRNuO+YNuRYORYOHOHRYNuHHNuHOHRYNuOHRYHNu-YHRNuOHRNuO-H-H+H三、羧酸及其衍生物的亲核取代反应三、羧酸及其衍生物的亲核取代反应碱性条件碱性条件酸性条件酸性条件强碱容易取代弱碱强碱容易取代弱碱三、羧酸及其衍生

12、物的亲核取代反应三、羧酸及其衍生物的亲核取代反应强碱容易取代弱碱强碱容易取代弱碱高活性的羧酸衍生物可以转变成低活性的高活性的羧酸衍生物可以转变成低活性的三、羧酸及其衍生物的亲核取代反应三、羧酸及其衍生物的亲核取代反应2. Reaction activityR COOHH2OH2O(RCO)2ORCOClRCONHRR CNRCOORH or OH H or OHHor OHH2O, H2O, H2O,三、羧酸及其衍生物的亲核取代反应三、羧酸及其衍生物的亲核取代反应RCOOR orRCONRR(RCO)2ORCONH2NRCRCOORRCOOHRCOClH+RCOOHRCOCl+ HCl+SO2

13、RCOCl+1/3H3PO3RCOCl+POCl3+ HClbp107SOCl2(bp79)1/3PCl3(bp75)PCl5(bp166)CORCl+CORONaCORO CORCOROHP2O5ROROO2 P2O5OOOOOOHOHCRXOR COCROOCROHOCROROCRNR2O-OCROROHRNH2H2OROHRNH2H2OROH,H+RNH2RNH2H2OH2O*SOCl21.CH2CH3CH-CH3ClEt2OMg1) CH2=CH-CHO2) H3O+hvCl2MgClHOHO2.CH( CH3 ) 3C-C+ONaNH2OHCCHHC ( CH 3 ) 3OHC C

14、C(CH3)3Na, NH3(l)3.CHOCH2OHCOOH+4.CH3CH3OOHOCH3OHOCH3OClCH3Ocon. OH-OOOAlCl3,Zn-HgHClSOCl2AlCl3从CH3COCH2Br 合成 CH3COCH2CH2CH2OHCH3COCH2BrCH3COCH2CH2CH2OHanhydrous HClHOCH2CH2OHOOBrMg, Et2O(1)O(2)H2O, H+OCH3COCH2MgBrOHPhPhOCH3OOCH3O+(1) 2mol PhMgBr(2) H+, H2OOHPhPhOCH3OOCH3O+COOHClClOClCl2hv-CNCNAlCl3ClOZn-HgHClH2OTMClClOClH3COH3COHNOOC