第九章羰基取代反应和缩合反应

第九章羰基取代反应和缩合反应演示文稿当前1页，总共103页。优选第九章羰基取代反应和缩合反应当前2页，总共103页。羰基化合物的结构与反应特征羰基化合物的结构特征之一：——羰基C=O，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。当前3页，总共103页。羰基化合物的结构与反应特征羰基化合物的结构特征之二：——羰基C=O的吸电子作用使得a-H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，进攻羰基碳或卤代烃，发生亲核加成反应、亲核取代反应。烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定当前4页，总共103页。羰基化合物的结构与反应特征——烯醇中的C-C双键接受亲电试剂进攻，发生a–卤代反应；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，则发生亲核取代反应；进攻羰基碳则发生亲核加成反应；当前5页，总共103页。一、a-氢的酸性与烯醇、烯醇负离子的形成二、a-卤代反应三、Aldol加成和Aldol缩合四、酮和酯的烷基化反应五、a,b

-不饱和羰基化合物的亲核加成六、酮和酯的酰基化反应七、b-二羰基化合物的反应与应用八、其他缩合反应本章主要内容当前6页，总共103页。一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成1、Acidityofa-HydrogensofCarbonylCompounds醇ROH的pKa约为15~18，的pKa为25醛酮RCH2COR’羰基a-H的pKa约为16~20酯RCH2COOR’羰基a-H的pKa为25——可见在适当的碱作用下，醛酮羰基的a-H可以离解，而形成碳负离子——常用碱有：OH-，EtONa，t-BuOK，(i-Pro)2NHLi（LDA），PhLi等（RNH2的pKa为35，PhH的pKa为~44，水的pKa为~15）当前7页，总共103页。2、FormationofEnolate——烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定——弱碱如NaOH，RONa作用下，反应只能达到一定的平衡——强碱如LDA作用下，可以定量地转化为烯醇负离子一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成当前8页，总共103页。2、FormationofEnolateLDA

——lithiumdiisopropylamide——astrongbasebutapoornucleophile——allcarbonylcompoundisconvertedtoenolate——preparedbyBuLiwith(CH3)2CHNHCH(CH3)2一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成当前9页，总共103页。LDA——lowtemperature,givekineticenolate——hightemperature,givethermodynamicenolate动力学控制产物热力学控制产物当前10页，总共103页。强碱有利于形成动力学控制的少取代烯醇负离子。酸性条件则有利于形成热力学控制的多取代烯醇弱碱条件下，影响因素会更多，选择性不高。2、FormationofEnolate酸性条件下将形成烯醇，而不是烯醇负离子一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成当前11页，总共103页。3、Keto－EnolTautomerism

(互变异构)中性条件下，羰基化合物存在酮式和烯醇式互变——体现了a-H的活性一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成当前12页，总共103页。3、Keto－EnolTautomerism

(互变异构)酸和碱均可催化这一互变异构平衡的达到——碱性条件下，碱夺取a-H形成烯醇负离子一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成当前13页，总共103页。3、Keto－EnolTautomerism

(互变异构)酸催化条件下，羰基氧首先质子化，吸电子作用进一步增强，然后脱去a–H形成烯醇一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成当前14页，总共103页。例题与习题指出下列每一对化合物，哪一对是互变异构体，哪一对是共振极限式。如果是互变异构体，请表示出平衡有利于哪一方？一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成当前15页，总共103页。例题与习题预测下列每组化合物，哪一个烯醇负离子是主要的（动力学控制产物）一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成当前16页，总共103页。例题与习题预测下列每组化合物中，哪一个烯醇结构较稳定，即为热力学控制烯醇？一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成当前17页，总共103页。4、烯醇硅醚的形成LDA作用下形成的负离子与三甲基氯硅烷反应生成烯醇硅醚一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成当前18页，总共103页。烯醇或烯醇负离子具有C-C双键，可以接受亲电试剂进攻，发生亲电取代反应。酸碱催化机理有所不同。二、a–卤代反应当前19页，总共103页。（1）Aldehydeandketone酸催化下——得一卤代物。——反应性：RCOCHR2>RCOCH2R>RCOCH3

碱催化下——得多卤代物——RCOCH3andRCH(OH)CH3发生卤仿反应——反应性：RCOCH3>RCOCH2R>RCOCHR2二、a–卤代反应当前20页，总共103页。（1）Aldehydeandketone酸催化机理：比较I和II，由于卤素的吸电子作用，II中羰基氧上的电子云密度降低，因此质子化能力降低，反应多停留在一卤代阶段二、a–卤代反应质子化相对容易当前21页，总共103页。（1）Aldehydeandketone二、a–卤代反应当前22页，总共103页。（1）Aldehydeandketone碱催化机理：比较I和II，由于卤素的吸电子作用，II中连卤素碳上氢的酸性增强，更容易形成烯醇负离子，反应难以停留在一卤代阶段，将进一步发生多卤代反应。如果原料是甲基酮，则将发生进一步反应，并断键生成卤仿。二、a–卤代反应当前23页，总共103页。（1）Aldehydeandketone二、a–卤代反应当前24页，总共103页。碘仿反应：用于鉴别甲基酮和能氧化为甲基酮的醇二、a–卤代反应（1）Aldehydeandketone思考题：举例说明能氧化为甲基酮的醇有哪些？当前25页，总共103页。例题与习题完成下列反应二、a–卤代反应当前26页，总共103页。二、a–卤代反应(2)羧酸及酰卤Hell-Volhard-Zelinskireaction(HVZreaction)当前27页，总共103页。例题与习题完成下列反应二、a–卤代反应当前28页，总共103页。三、Aldol加成和Aldol缩合1.AldoladditionandaldolcondensationAldoladditionAldolcondensationb-hydroxyaldehydeb-hydroxyketonea,b-unsaturatedaldehydea,b-unsaturatedketone当前29页，总共103页。1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol缩合当前30页，总共103页。Aldolcondensation1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol缩合当前31页，总共103页。Mechanismforthealdoladdtion1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol缩合当前32页，总共103页。例题与习题请写出下列反应的产物1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol缩合当前33页，总共103页。2.ThemixedaldoladditionWhenoneofthealdehydeorketonehasnoa-H,andwithoneexcessstartingmaterial,oneproductcouldbemainlyobtained.三、Aldol加成和Aldol缩合当前34页，总共103页。2.Themixedaldoladdition三、Aldol加成和Aldol缩合如果两个反应物都具有a-H，则将得到四个产物当前35页，总共103页。2.ThemixedaldoladditionHowtogetthedesiredproduct?采用强碱LDA与一个醛或酮反应，使之定量地转化为烯醇负离子，然后再向该体系中加入另一个醛或酮，则可以得到单一产物。三、Aldol加成和Aldol缩合当前36页，总共103页。3.Intramolecularaldoladdition

——toformcyclicb-hydroxyketoneor

a,b–unsaturatdketone三、Aldol加成和Aldol缩合当前37页，总共103页。3.Intramolecularaldoladdition

三、Aldol加成和Aldol缩合当前38页，总共103页。3.Intramolecularaldoladdition三、Aldol加成和Aldol缩合当前39页，总共103页。三、Aldol加成和Aldol缩合例题与习题完成下列反应当前40页，总共103页。三、Aldol加成和Aldol缩合例题与习题完成下列反应当前41页，总共103页。例题与习题试用合适的原料合成下列化合物当前42页，总共103页。例题与习题从指定原料出发，如何完成下列转化？思考题：不使用上述途径，如何用不多于四个碳的原料合成上述两个化合物？当前43页，总共103页。4.Biologicalaldolreaction三、Aldol加成和Aldol缩合当前44页，总共103页。四、酮和酯的烷基化反应1.通过enolate当前45页，总共103页。2.通过enamine两种方法比较通过enolate的方法，还会得到二烷基化和氧烷基化的产物通过enamine的方法，只得到单烷基化的产物，合成上更有用。四、酮和酯的烷基化反应当前46页，总共103页。两种方法比较四、酮和酯的烷基化反应当前47页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionItistheadditionofaa,b-unsaturatedcarbonylcompoundwithanenolateasanucleophile——1,4–addition——toform1,5-dicarbonylcompounds当前48页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionItistheadditionofaa,b-unsaturatedcarbonylcompoundwithanenolateasanucleophile——1,4–addition——toform1,5-dicarbonylcompoundse.g.当前49页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.Michaeladditionthenucleophilecanbeanenolategeneratedfromcompoundsotherthanaldehydesorketones——itcanbeanester,anitro-compound,oranitrilee.g.当前50页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionThebestnucleophileare:

b-diketones,b-diesters,b-ketoesters,b-ketonitriles当前51页，总共103页。当前52页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionMoreexamples:当前53页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionQuestions:Pleasewriteoutthemainproducts:当前54页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionQuestions:Whatreagentswouldyouusetopreparethefollowingcompounds?当前55页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成2.StorkenaminereactionEnaminescanbeusedinplaceofenolatesinMichealreactions.当前56页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.TheRobinsonannulation(环合)1,5-diketonescanundergoanintramolecularaldoladditiontoformcyclicb-hydroxyketonesora,b-unsaturatedketones当前57页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.TheRobinsonannulation(环合)e.g.当前58页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.TheRobinsonannulation(环合)e.g.当前59页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.TheRobinsonannulation(环合)e.g.当前60页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.Robinsonannulation(环合)Appliedinsynthesis当前61页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.Robinsonannulation(环合)Appliedinsynthesise.g.当前62页，总共103页。五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.Robinsonannulation(环合)Appliedinsynthesise.g.??当前63页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——acylationofesters,togiveb-ketoesterb-ketoester当前64页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——comparisonofaldolreactionwithClaisencondensationthereactionisreversible当前65页，总共103页。1.ClaisencondensationWithasodiumalkoxideasabase,asuccessfulClaisencondensationrequiresanesterwithtwoa-hydrogensandanequivalentamountofbaseratherthanacatalyticamountofbase.六、酮和酯的酰基化反应irreversiblethehydrogenisnecessaryanequivalentamountofbaseisnecessary当前66页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——foranesterwithonlyonea-H,strongerbaselikeLDA,orsodiumtrityl（三苯甲基钠）shouldbeusedasbase，thepKavalueoftritane（三苯甲烷）isabout31.5当前67页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——NaHandKHarecommonbasesusedinClaisencondensation.——ethaneformedinthereactionmayreactwithNaH,enforcingtheequilibriumtomovetotheproductside.当前68页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——Claisencondensationisreversible.Withacatalyticamountofbase,ab-diketonecandecomposetothestartingester.当前69页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation例题与习题完成下列反应，写出主要产物当前70页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation例题与习题完成下列反应，写出主要产物当前71页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——amixedClaisencondensation——两个都具有a-H的酯将得到四个产物ABCD当前72页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——amixedClaisencondensation——如果其中一个酯没有a-H，则可以得到单一产物例如：使用苯甲酸酯、草酸酯当前73页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——amixedClaisencondensation——如果其中一个酯没有a-H，则可以得到单一产物又例如利用甲酸酯：但是甲酸酯的缩合产物很活泼，如：当前74页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation例题与习题完成下列反应，写出主要产物当前75页，总共103页。2.Dieckmanncondensation

——intramolecularcondensation——toformacyclic

b-ketoester——a1,7-diestermayformasix-memberring

b-ketoester六、酮和酯的酰基化反应当前76页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应2.Dieckmanncondensation

——intramolecularcondensation——toformacyclic

b-ketoester——

mechanism当前77页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应2.Dieckmanncondensation

——例题与习题——完成下列反应，写出主要产物：3个不同的a-H当前78页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应3.用酰氯或酸酐进行酯的酰基化

——一元酸酯在强碱作用下，可用酰氯或酸酐进行酰基化，反应需要在非质子型溶剂中进行，当前79页，总共103页。4.Acylationofketonesandaldehydes

condensationofaketoneandanester,oracidanhydride——toformab-ketoaldehydeorab-diketone六、酮和酯的酰基化反应moreaciditynoa-Hagoodmethod当前80页，总共103页。4.Acylationofketonesandaldehydes

condensationofaketoneandanester,oracidanhydride——toformab-ketoaldehydeorab-diketone

——moreexamples:六、酮和酯的酰基化反应当前81页，总共103页。六、酮和酯的酰基化反应4.Acylationofketonesandaldehydes

——viaenamines当前82页，总共103页。七、b-二羰基化合物的反应与应用1.b-二羰基化合物的结构特征与反应特性——由于两个羰基的吸电子作用，b-二羰基化合物中连接两个羰基的亚甲基十分活泼，表现为酸性增强，形成的烯醇负离子也十分稳定。如：76%24%当前83页，总共103页。七、b-二羰基化合物的反应与应用1.b-二羰基化合物的结构特征与反应特性——b-二羰基化合物由于具有活泼的亚甲基，常被称为活泼亚甲基化合物。它们在碱的作用下，容易形成烯醇负离子，作为亲核试剂与卤代烃、酰卤、和羰基发生亲核反应，在合成上是重要的增长碳链的试剂——比如：Michael加成（本章第四个问题）——乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯是其中的典型代表当前84页，总共103页。七、b-二羰基化合物的反应与应用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——DecarboxylationofEthylacetoacetateandmalonicester（1）乙酰乙酸乙酯的成酮分解当前85页，总共103页。七、b-二羰基化合物的反应与应用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——DecarboxylationofEthylacetoacetateandmalonicester（2）乙酰乙酸乙酯的成酸分解当前86页，总共103页。七、b-二羰基化合物的反应与应用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——DecarboxylationofEthylacetoacetateandmalonicester（3）β-羰基酯均能发生与乙酸乙酰乙酯类似的成酮或成酸分解反应。例如：当前87页，总共103页。七、b-二羰基化合物的反应与应用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——DecarboxylationofEthylacetoacetateandmalonicester（4）丙二酸二乙酯的分解当前88页，总共103页。七、b-二羰基化合物的反应与应用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——alkylationofethylacetoacetateandmalonicester取代甲基酮取代甲基酮取代乙酸取代乙酸当前89页，总共103页。七、b-二羰基化合物的反