有机合成化学第四章课件

1、 碱催化缩合反应或碱催化烃基化反应是指含活泼氢的 化合物在碱催化下夺去质子形成碳负离子并与亲电试 剂反应。 此类反应被用于增长碳链和合成环状化合物。第四章 碱催化缩合和烃基化反应 4.1.1 羟醛缩合反应 4.1.2 酯缩合反应 4.1.3 Perkin反应 4.1.4 Stobbe缩合 4.1.5 Knovenagel-Doebner缩合 4.1.6 Darzen反应 4.1.7 Dieckmann缩合4.1 羰基化合物的缩合反应 含有-H的醛或酮在稀碱催化下，生成-羟基醛或酮， 或经脱水生成，-不饱和醛或酮的反应。4.1.1 羟醛缩合反应反应机理为：1.醛和酮的自身缩合反应 酸催化的自身缩

2、合反应机理注： -羟基醛或酮可以发生脱水反应从而形成，-不饱 和醛或酮，若生成的是具有-氢原子的，-不饱和化合 物，则它能进一步转变为烯醇负离子，后者继续缩合，最终 形成聚合物。 2.醛和酮的混合缩合反应 一个芳香醛和一个脂肪醛或酮，在强碱作用下发生缩合反应生成，-不饱和醛或酮的反应称为Claisen-Schmidt反应。Claisen-Schmidt反应在有机合成中的应用这个反应可以推广为不含-H的醛酮与含-H的极性化合物在碱存在下发生缩合反应。羟醛缩合是增长碳链的有效方法。工业上的应用主要是将缩合生成的，-不饱和羰基化合物加氢还原成醇。 酯和RCH2COR“型的羰基化合物在强碱作用下缩合，

3、 生成-羰基化合物的反应称为Claisen酯缩合反应。4.1.2 酯缩合反应常用的碱为RONa、NaNH2、NaH等。R、R可以是H、烃基、芳基或杂环基；R可以是任意基团。 Claisen酯缩合反应机理芳香醛与脂肪酸酐在碱催化下加热，缩合生成-芳基丙烯酸的反应。本反应通常仅适用于芳醛和不含-H的脂肪醛。催化剂采用与脂肪酸酐相应的钠盐或钾盐，有时也用三乙胺、碳酸钾。4.1.3 Perkin反应注: (1) 反应往往需要较高温度和较长时间。 （2）如果芳醛环上连有吸电子基，反应易于进行，且产率较 高。如连有推电子基则反应难于进行，且产率较低。注: (3)取代苯甲醛和取代苯乙酸类化合物，在三乙胺、醋

4、酐存在下，缩合生成相应的-苯基取代肉桂酸的双键为E型构型。碱存在下，酮与丁二酸酯的反应，叫做Stobbe缩合。 常用的催化剂t-C4H9OK、RONa、NaH等。4.1.4 Stobbe反应 Stobbe缩合反应机理 Stobbe缩合在合成上的应用其羧酸酯产物在强酸中加热水解可发生脱羧反应，得到较原来酮或醛 增加三个碳原子的不饱和羧酸。若以芳醛或芳酮 为原料，生成的不饱和羧酸经催化还原后，再经分子 内Friedel-Crafts反应可合成环己酮的稠环衍物。 醛、酮与含活泼亚甲基的化合物在缓和条件下即可发生缩合反应，生成，-不饱和化合物。常用氨或胺(如吡啶、哌啶、二乙胺等）作催化剂。4.1.5

5、Knoevenagel-Doebner缩合Knoevenagel-Doebner缩合反应机理 以叔胺为例，用吡啶作催化剂，反应机理如下：以伯、仲胺或铵盐作催化剂，反应机理如下：注： Doebner应用吡啶-哌啶混合物代替Knoevenagel原来采用的氨、伯胺、仲胺，从而减少了脂肪醛在进行缩合时生成的副产物，-不饱和酸，提高了，-不饱和酸的收率。 Darzen缩合在合成上的应用 ，-环氧酸酯经水解、脱羧可得到较原来的醛、酮增加至少一个碳的醛、酮。若用-卤代酸酯与醛酮反应，再水解、脱羧产物较原料醛酮只增加一个碳原子。 可视为分子内的Claisen酯缩合，它可用于五元、六元、七元环的脂环酮类化合物

6、的和成，也可用于某些天然产物和甾体化合物的合成。4.1.7 Dieckman缩合 4.2.1 单官能团化合物的烃基化 4.2.2 双官能团化合物的烃基化 4.2.3 共轭加成反应 4.2.4 炔化合物的烃基化 4.2 碳原子上的烃基化反应 酮、睛、酯单官能团的烃基化要用比EtO-更强的碱才能 使其顺利进行。4.2.1 单官能团化合物的烃基化 1 丙二酸二乙酯的烃基化 2 乙酰乙酸乙酯的烃基化 3 -二酮的烃基化 4.2.2 双官能团化合物的烃基化常用NaOEt作为碱性试剂，在无水乙醇溶液中进行。利用烃基化丙二酸酯易水解、脱羧的特性 ，制备一取代或二取代乙酸。1. 丙二酸二乙酯的烃基化取代丙二酸

7、经水解、脱羧后变成一元羧酸，用这个方法可以 使卤代烃分子中的碳链增长两个碳原子。1. 丙二酸二乙酯的烃基化二次烃化得二取代丙二酸酯，经水解、脱羧后生成-取代羧酸丙二酸酯同，-二溴化物作用，可得脂环型羧酸。1. 丙二酸二乙酯的烃基化在碱作用下，丙二酸酯同碘作用时，将发生双分子偶联反应，得四元羧酸酯中间产物，经水解、脱羧产生丁二酸或它的衍生物乙酰乙酸乙酯在乙醇溶液中与乙醇钠作用生成烯醇盐，烯醇 盐再与卤代烃反应生成单烃基化产物。2. 乙酰乙酸乙酯的烃基化取代乙酰乙酸乙酯用稀碱水解，再酸化脱羧后生成甲基酮酮水解，产物比原料卤代烃碳链增加了三个碳原子。乙酰乙酸乙酯及其单取代物用浓碱进行水解时，发生乙酰

8、基与-碳之间键的断裂，产物为乙酸或取代乙酸酸水解。2. 乙酰乙酸乙酯的烃基化取代乙酰乙酸乙酯用稀碱水解，再酸化脱羧后生成甲基酮酮水解，产物比原料卤代烃碳链增加了三个碳原子。 一取代乙酰乙酸乙酯可以继续烃化，生成二取代乙酰乙酸乙酯。如果两个烃基不同，一般先引入大的烃基。 二取代的乙酰乙酸乙酯比较难水解，碱的浓度增大，会发生乙酰基与-碳之间的断裂生成酸。为了得到酮，可在酸性溶液中水解。 乙酰乙酸乙酯或其衍生物也能同碘发生碱性缩合，产物经水解，脱羧生成-二酮。 与丙二酸酯不同，乙酰乙酸乙酯与，-二溴丙烷作用不能生成环丁烷衍生物，而是进行氧上的二次烃化，形成热力学上更稳定的六元环衍生物。-二酮的酸性比

9、较强（CH3COCH2COCH3的Pk=9),在乙醇加水 或丙酮溶液中，用碱金属的氢氧化物或碳酸盐就可以使它们 变成烯醇盐以进行烃化。3. -二酮的烃基化强碱可以使-二酮转变为二烯醇盐，二烯醇盐与卤代烃作用时，烃化常在甲基上发生。活泼亚甲基化合物的碳负离子对，-不饱和化合物的亲核加成是活泼亚甲基烃化的一种重要方法迈克尔反应。4.2.3 共轭加成反应 可能的反应机理，-不饱和酮的迈克尔加成产物，可在过量催化剂、较长时间或较高反应温度下进一步发生分子内Claisen缩合反应形成环状化合物，称之为缩环反应。 在有机合成上的应用 双甲酮中的亚甲基受邻近两个羰基的影响十分活泼，可进一步发生迈克尔加成。 在有机合成上的应用利用迈克尔反应可在活泼亚甲基碳上引入-位具有吸电子基团的烃基侧链 在有机合成上的应用在迈克尔反应中，如果所用的活泼