碳杂重键的加成

碳杂重键的加成第一页，共四十二页，2022年，8月28日三、羰基化合物的亲核加成反应实例

1.Wittig反应 反应机理 膦叶立德(Ylide)

硫叶立德 2.羟醛缩合反应 反应机理

3.羰基亲核加成的立体选择性四、羧酸衍生物与亲核试剂的加成反应

1.反应机理 2.反应活性

3.Claisen酯缩合反应及相关反应第二页，共四十二页，2022年，8月28日五、金属氢化物与羰基的加成反应

反应机理 反应的立体化学六、

α,β-不饱和羰基化合物的加成反应

1.反应机理 2.影响加成方式的因素七、碳－氮的亲核加成反应

1.亚胺的亲核加成 Mannich反应 2.腈的亲核加成反应

Thorpe反应第三页，共四十二页，2022年，8月28日除了均可与亲核试剂发生加成反应。可逆反应一、反应机理底物＋试剂底物的性质E＋E－Nu亲电性亲电性：底物的中心碳原子带有部分的正电荷。Nuδ-E－Nu亲核性亲核性：底物中心碳原子带有部分负电荷。第四页，共四十二页，2022年，8月28日羰基的亲核加成反应机理：碱催化：慢①试剂进攻羰基上C原子，生成氧负离子的一步是决定反应速率的一步。②为使亲核试剂的负电荷裸露出来，增加亲核性，常需碱催化：第五页，共四十二页，2022年，8月28日酸催化：羰基质子化，可以提高羰基的反应活性，羰基质子化后，氧上带有正电荷，很不稳定，π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Nu-进攻中心碳原子的一步。第六页，共四十二页，2022年，8月28日酸除了活化羰基外，还能与羰基形成氢键：质子性溶剂也起到同样作用：都使羰基活化。二、羰基的活性1.底物反应活性取决于羰基的中心碳原子带有正电荷的多少。第七页，共四十二页，2022年，8月28日(1)电子效应当羰基与具有+I或+C的基团直接相连时，由于增加了中心碳原子的电子云密度，故使反应活性降低。当Y:时，基团具有+C效应，羰基活性降低。第八页，共四十二页，2022年，8月28日①Cl3C是强吸电子基团，使羰基带有更多的正电荷；②产物中形成分子内氢键，使产物稳定，平衡向右移动。(2)空间效应与羰基相连的基团空间效应越大，越不利于反应进行。第九页，共四十二页，2022年，8月28日Nusp2杂化平面三角型sp3杂化四面体键角：120°109°28′产物中基团拥挤程度增大。R越大，妨碍Nu:从背后进攻C原子。第十页，共四十二页，2022年，8月28日角张力缓解：sp2杂化，键角应为120°,实际为60°,角张力较大；反应中，键角由60°转化为109°28′,角张力得到缓解。这里，角张力缓解程度不大。第十一页，共四十二页，2022年，8月28日2.试剂的亲核性①对于同一羰基化合物，试剂的亲核性越强，反应的平衡常数越大。试剂的亲核性依次减弱如：②试剂的可极化度越大，则有利于亲核加成反应的进行。第十二页，共四十二页，2022年，8月28日③空间效应具有较小体积的亲核试剂，利于反应进行。三、亲核加成反应的实例对于羰基的亲核加成反应，碳负离子作为进攻试剂，亲核性最强，这里予以着重介绍。第十三页，共四十二页，2022年，8月28日1.Wittig反应Wittig试剂：膦的内盐膦的叶立德(ylid)Wittig试剂与羰基发生亲核加成反应，生成烯烃：第十四页，共四十二页，2022年，8月28日1)反应机理氧膦环丁烷中间体三苯基氧膦是非常稳定的，反应向右进行。第十五页，共四十二页，2022年，8月28日Wittig试剂是膦盐在强碱的作用下制备的：Wittig反应应用范围很广。对于

试剂只与羰基作用。第十六页，共四十二页，2022年，8月28日第十七页，共四十二页，2022年，8月28日2.羟醛缩合(AldolReaction)α－氢的醛或酮在酸或碱的催化下缩合反应β-羟基醛或酮羟醛缩合反应机理：碱催化：Step1烯醇负离子第十八页，共四十二页，2022年，8月28日Step2AnalkoxideionStep3StrongerbaseWeakerbase碱催化利于醛的缩合，而不利于酮的缩合。第十九页，共四十二页，2022年，8月28日酸催化：羰基质子化及烯醇的生成烯醇进攻质子化的羰基酮的缩合反应常在酸催化下进行。第二十页，共四十二页，2022年，8月28日3.羰基亲核加成的立体选择性（1）当羰基邻位的碳原子是手性碳原子时，用LiAlH4和NaBH4还原羰基或格氏试剂与羰基加成时，亲核试剂在空间有一定的选择性，加成满足Cram规则一：

羰基与不对称碳原子相连时，反应试剂从空阻较小的基团之间进攻羰基得到主要产物。加成时的优势构象是：羰基处在M和S之间。第二十一页，共四十二页，2022年，8月28日（2）当羰基化合物存在分子内氢键时，加成的立体选择性满足Cram规则二：

羰基邻位的不对称碳原子上有-OH,-NH2等能与羰基氧形成氢键的基团时，亲核试剂从含氢键环的空间阻碍较小的一边对羰基加成。第二十二页，共四十二页，2022年，8月28日（3）Cornforth规则：当酮的α-碳原子连有卤素原子时，由于卤原子与羰基的偶极相互作用，使酮的优势构象是卤原子与羰基处于同一平面的反位。试剂优先从空间阻碍最小的一边进攻。但是，当α-碳原子连接的烃基较大，产生的空间效应与氯原子的空间效应相差不大时，则Cornforth规则受到限制。第二十三页，共四十二页，2022年，8月28日四、羧酸衍生物与亲核试剂的反应1.反应机理L:离去基团加成－消除反应在Nu上引入酰基的反应第二十四页，共四十二页，2022年，8月28日2.反应活性作为酰基化试剂，其活性为：X:具有-I效应，C－Cl键的极性大。酯中烷氧基具有+C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。酰胺中的NH2的+C效应，使羰基的反应活性降低。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。也可从离去基团的难易来理解。第二十五页，共四十二页，2022年，8月28日酯的水解：酰氧键的断裂烷氧基的断裂无论是酸催化还是碱催化，一般发生酰氧键断裂。反应机理：酸催化：+第二十六页，共四十二页，2022年，8月28日当R’为：时，由于发生酰氧键断裂，所以，得到构型保留产物。RO-比ROH不易离去碱催化：羧酸根离子的生成，使碱催化下的酯水解反应不可逆；但酸催化的酯水解反应可逆。第二十七页，共四十二页，2022年，8月28日若R’O－中的C原子是三级碳原子时，在酸催化时，发生烷氧键断裂：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。第二十八页，共四十二页，2022年，8月28日3.Claisen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α－氢在强碱的作用下，相互缩合成β－羰基酯反应机理：第一步第二十九页，共四十二页，2022年，8月28日第二步：第三步：至少需要2分子的酯分子作为亲核试剂，使平衡向右移动。第三步实际不可逆第四步：酸化第三十页，共四十二页，2022年，8月28日含一个α-氢原子的酯缩合反应需在非常强的碱作用下两种不同酯仅一个含α-氢第三十一页，共四十二页，2022年，8月28日含α－氢的醛、酮、腈都能酯发生缩合反应。一般选用无α－氢的酯作为底物：分子内也能发生酯缩合反应－Dieckmann反应：第三十二页，共四十二页，2022年，8月28日五、金属氢化物与羰基的加成反应络合金属氢化物：负氢的给予体LiAlH4不还原NaBH4还原不还原NaBH4的选择性强还原LiAlH4的还原反应通常在醚中进行第三十三页，共四十二页，2022年，8月28日选择性还原：第三十四页，共四十二页，2022年，8月28日六、

α,β-不饱和羰基化合物的加成反应1.反应机理

1,4－加成1,2－加成第三十五页，共四十二页，2022年，8月28日2.影响加成方式的因素羰基活性大，试剂的亲核性强时，两者空间位阻都小时，一般按1，2-加成；反之按1，4-加成：

醛－1，2-加成，酮－1，4-加成第三十六页，共四十二页，2022年，8月28日3.Micheal加成反应重排第三十七页，共四十二页，2022年，8月28日Micheal加成的反应体系：底物：Z:含杂原子的不饱和键且与双键共轭的基团试剂：能够产生C碳负离子的试剂：第三十八页，共四十二页，2022年，8月28日七、碳－氮的亲核加成反应1.亚胺的亲核加成西佛