有机合成第三章稳定化碳负离子的烃基化和缩合反应2

有机合成

主讲人：南光明第三章稳定化碳负离子的烃基化和酰基化

主要内容：一、烯醇负离子的形成及其反应性二、缩合反应3.1原理

烯醇负离子的形成及其反应性碳负离子是通过对烃类化合物进行活化进而用碱夺取酸性的α-氢而产生的3.1原理3.1.1稳定化的碳负离子极其反应性无机化学，酸碱平衡有机化学，酸性很弱为了促使这种异裂的发生：提高碳氢化合物的酸性或其共轭碱的稳定性（引入活化基以提高C-H氢的酸性）提高所用的碱的碱性（促使平衡向右进行）稳定化的碳负离子是活性中间体，作为亲核试剂，它们可以与正极化的碳中心反应。碳负离子.三类具有同等重要的反应是：卤代烃的亲核取代反应；不饱和亲电试剂的亲核加成反应；3.1.2稳定碳负离子的因素3.1.2.1共振稳定作用3.1.2.2高共轭效应稳定化作用3.1.2.3吸电子诱导稳定作用3.1.2.4邻位正电荷稳定作用3.1.2.5d轨道的稳定化作用3.1.2.6杂化轨道效应的稳定化作用3.1.2.7符合休克尔规则的芳香性稳定作用3.1.2.8偶极稳定化作用3.1.2.9多取代基和多因素的稳定化作用3.1.2.1共振稳定作用碳负离子的α-位有重键，碳负离子的未共用电子对与重键的π电子体系的共轭而被稳定化3.1.2.2高共轭效应稳定化作用当一个带有共轭基团的分子由于不含α-氢或由于结构上的限制无法通过轨道交盖稳定α-碳负离子，而非邻位如β-位碳负离子在角度和空间位置上可与该共轭基团的p轨道相互作用时，共轭基团可以稳定该β-碳负离子，此即高共轭效应3.1.2.3吸电子诱导稳定作用诱导效应是通过碳链传递的，当负碳中心与一个具有吸电子诱导作用的基团（-I基)连接时，也会导致碳负离子的稳定化，其作用不如吸电子的共轭效应强3.1.2.4邻位正电荷稳定作用碳亲核试剂是磷、硫、砷、锑、铋、硒和氮的内鎓盐-叶立德，它们是一些相邻两原子带相反电荷，三种最重要的叶立德是磷叶立德、硫叶立德、砷叶立德3.1.2.5d轨道的稳定化作用处在周期表中第三周期的元素，特别是硫、磷、硅对α-碳负离子有特殊的稳定化作用，当与碳负离子连接时，它们的空的3d轨道与碳负离子σ*反键轨道相互作用，对负电荷起稳定作用3.1.2.6杂化轨道效应的稳定化作用由于S轨道的吸电子能力比P轨道强，负碳中心杂化轨道所含S轨道成分越高，越有利于稳定该碳负离子。炔基、烯基、烷基的负离子稳定性下降3.1.2.7符合休克尔规则的芳香性稳定作用闭合环状不饱和化合物去质子化，产生符合Huckel规则的电子数，则产生的碳负离子可获得芳香性的稳定化作用3.2烯醇负离子的形成及其反应性3.2.1羰基化合物的切断及其合成的选择性问题3.2.1.1羰基化合物的切断3.2.1.2烯醇负离子烷基化的选择性问题3.2.1羰基化合物的切断及其合成的选择性问题

3.2.1.1羰基化合物的切断4.2.1.2烯醇负离子烷基化的选择性问题羰基化合物的烃基化涉及两个步骤：用一个适当的碱进行羰基化合物α-氢的去质子化产生烯醇负离子；烯醇负离子作为碳亲核试剂与烃基化试剂（R-X）进行亲核取代反应形成烃基化产物对于汪不对留称的捉酮产皱物更稳复杂酮的再烷基野化所卧面临可的问派题包督括：区域深选择云性问公题：求原料而为非甲对称制的酮限时，长烯醇笨负离缩慧子的绞形成气就存骑在区厦域选西择性鸡问题睛，即互羰基颂两侧练不同送的氢害那一架个被驻去质戴子化夺，形脑成哪忧一个雄烯醇烤负离部子二烷脉基化帽和多而烷基眼化问透题：行体系歉中的鄙碱或量烯醇带负离砍子（隐它们厘既是膨碳亲扁核试骆剂、滔氧亲惧核试悲剂，塘也可冶以作挨为碱代）可伤以夺捉取新篮生成付的烷降基化谨产物袭的α-氢，承产生肤新的工烯醇鸦负离翻子，小后者艰被烷赌基化钢后将央生成供二烷琴基化滤副产伴物，篇进一格步的蝇反应套将导桂致生却成多细烷基似化副贪产物自缩伸合反士应：遥如果孝起始凉的酮票不能的被快研速、即完全慰的转炭变为伴，就揉存在爪着后牺者与朗尚未枪转变晴的原始料酮得发生亲羟醛验加成林的反裙应的端可能粘性碳-烷基摩化和疾氧-烷基雨化问反题：巨烯醇蛇负离所子是堆具有壁碳和付氧两秃个反鸣应中冤心的颠两可亮亲核垮试剂匀，因萝此，孝存在恭着烷身基化丑到底兵发生叔在碳鹿上或床氧上货的化代学选怕择性鞠问题立体特选择雁性问吼题：至多取岩代酮帜的烷纳基化暗还可控以产河生不往同的熟立体扬异构肯体其它通问题烟：烷曾基化征试剂罚的稳挪定性痛问题堤，碱支与酮关发生单亲核巴加成冰的可屑能性3.疑2.纸2影响辰羰基留烯醇脏负离菊子形壮成及亏反应狼性的点因素碳氢森化合昼物的棋酸性敌是由抓其结苍构所梁决定执，外俘界因袖素（梨碱，郑反应修介质蛛）对目羰基浴烯醇拥负离没子形快成、泼反应仍性、搜选择鸟性也猜有重铸要的孤影响3.酬2.许2.馒1碱3.点2.扰2.愁2反应颂介质高（溶习剂）3.纹2.雀2.3浮O妖-烷基裹化与C-烷基拌化问钻题3.晶2.树2.衡1碱酮烃蛮基化若的副救反应拐之一美是羟锻醛加屈成反拒应，做反应薄的成色因是晌体系费中同斑时存谣在着想烯醇捏负离瓶子和蛛部分妈未反猴应的培起始乳酮。位为使农碳负璃离子樱烷基楼化顺红利的崇进行陷，首铲要条洗件是梯溶液锯中有背足够绪浓度悄的碳炕负离妨子，抖以使撑烃基灭化可慰以足肌够快户的速匆度进节行。赤因此沾，为孙避免酒这一里副反蜘应的则办法尖之一趣是使珍用适机当的秩碱，餐快速绑、完川全的小把酮君全部研转化甘为烯填醇负罩离子对于恼只有燥一个盯吸电寇子基脖团(p株Ka爱=2茄0-鞠25敞)稳定少的碳舞负离零子，赏为了遍满足砖完全蜻去质泰子化找的要膝求，奇必须诸使用倡比氢准氧化羞钠（H2扫O/奴Na痕OH丑,段pK家a=刊15扣.7）和票甲醇难钠(M造eO折H/简Me痕ON施a,符p杆Ka饮=1件5.蚁5)等更孤强的帮碱。黎如叔静丁醇晶钾（t-叛Bu烤OH登/t酒-B棍uO肠K,怎p豪Ka风=1能9）,亲核惕性小暖，但袖是碱宅性强宣度不遮够，侵不能撇使酮更完全免转变殊成烯徐醇负颜离子存。采用阴更强精的碱Na显NH2/N箩H3,荒pK替a=驾35镇,旦Na凳H/粪TH猴F,底p夹Ka婆=3艺2等，蛋在常甘用的损烃类规溶剂蹦中反要应，咸强碱淘的溶规解性京不好给，烯蓄醇负束离子石的形殖成只蠢是缓笋慢的拢进行脏，使欢得烯枣醇钠只和酮米同时月存在甜，导败致羟借醛加竿成的歼副反滥应仍世存在。为了狠克服肠此缺随点，成发展匪了新鼓一代尸的强分碱，柿即大佩位阻姨的二之级胺侮的碱稼金属汗盐，烧如：LD耍A(劝li穗th蔬iu砖m暴di蕉is捆op支ro淋py显la染mi壮de遗),堵L寇HM白DS锹(六甲辱基二贸硅胺毯锂)等，咸这些梯强碱棋有三瓦个优桃点：A.碱性孙很强繁（pK众a＞33）B.能够招溶解桐于非命极性窗溶剂迁，甚客至烷盒烃中戴，可臂实现客对羰杜基化财合物段的完越全去栗质子租化C.位阻慈大，躬亲核说性弱六甲采基磷辈酰胺3.房诚2.聋2.器2反应搬介质啄（溶用剂）各种亡碳负怜离子皇的形析成取拿决于沈羰基世化合驼物结策构（闸碳氢秤酸）怖、碱环及溶营剂。盒为保吉证溶膀液中杯碳负遣离子膊有足恩够的泰浓度帅，所怀用碱践的共炊轭酸概的pK报a值和冒溶剂巩的pK其a值必愧须比遍碳氢您酸的pK钱a值大首。有朴机合郊成中转常用标的碱/溶剂训组合蒜是：诵氢氧粥根离汗子在秒水中两（pK消a≈万16）,烷氧仰负离篇子在曾相应抖的醇案中（pK愤a≈逆20，叔岩丁醇辽钾）饶，氨来基钠疲在液源氨中抗（pK胖a≈依35），足甲基坦亚硫着酰基税甲基派钠在DM侵SO（pK睬a≈劲35）中廊，碱度金属腰氢化命物、蜘胺锂感或烷缸基锂蝇在醚椒或烃部溶剂负中（pK欣a＞40）。酮通抬过烯格醇负犁离子绸烷基床化时嘱产生熔二烷候基化辽或多架烷基征化反贼应的崇原因万是体怖系中洋同时猾存在舍烷基叫化物脱和碱蠢。碱尾的来萌源有叫两种构：外酬加的模碱；露尚未时烃基应化的拾烯醇芳负离赠子。幸解决次酮的像二或文多烷浙基化氧问题绢采用罪的方吉法：值使用识等摩怠尔数毯的大内位阻信的强都碱（LD乌A）,使体子系中辫没有阴过量通的或总未反幻玉应的鞋碱；捆提喜高烃谨基化划反应数速度找，以吉尽快顷把烯闯醇负兽离子佩烃基厨化。溶剂壁性质姥对烯放醇负锤离子邪烃基牌化的榨速度仙的影振响：溶剂婶的类嗽型（浇质子换或非筐质子昆）溶剂闻的酸邮碱性溶剂伏的极全性溶剂塑的类帜型与辟酸碱喷性：神反应值应在岩无水接条件还下进预行，的因为盼水的副酸性裤（pK艰a≈积16）比酿羰基看化合宾物的棵酸性窑强的陵多（pK税a=乞20），杜水的峡存在痒会使揭碳负练离子战质子电化，包其次箭，存把在着圾烯醇担负离磨子从旗溶剂么中获括得一灯个质拌子形嗓成竞望争平讯衡的紧可能切性，把因此嫌，溶纱剂的饶酸性村要比非酮的非酸性拘弱的锋多才杏行。溶剂舅的极神性首先缎是非皱质子坊性溶吹剂，尝其次项是极姜性溶接剂3.歇2.递2.详3思O-烷基房诚化与C-烷基围化问文题O-烷基灾化产杯生醚棍；C-烷基屈化为纠我们稼的α-烷基穗化产备物有利岩于C-烷基川化的奔条件水；反宽应在TH压F稼or愿D抛ME溶剂止中进详行，殿同时片用烯急醇锂盾盐，蚕用碘适代烷援或溴丝式代烷任做烷只基化拥试剂徐。影响O-烷基局化与C-烷基色化比恼例的月离去核基效哈应可肆以用嘴软硬怒酸碱倚原理两解释碧：烯况醇负淋离子展的两山个亲示核中移心中锁，氧享是较侄碳硬壶的碱阁，在SN脸2亲核暗取代旱反应医中，炮如果塞亲核滥试剂堡与离挂去基甜团软仍硬度法相似奏，有弹利于答反应道的进柳行。软硬婚碱理虎论：随硬碱睬是电伐负性傻大，快半径韵小，虎难氧权化（肢不易策失去寄电子招），床不易极变形后的原众子（N,召O王,茄F）.反之忆为软聚碱（I-,绘SC厚N-,像S2-,快C-），鼠在亲锡核取剃代反累应中欠，如各果，制离去症基团慢与亲在核试资剂软麻硬度棋相似肺有利枯于反纳应的萝进行.对于督磺酸宾酯和旁硫酸漂酯这菌样的抱较硬坏的含宰氧离碧去基钱，则纠优先奇发生O-烷基萝化反妹应3.炮3醛和非非对室称酮虑的烯厌醇化滨及其佛烷基氧化的帽选择曲性控擦制3-懒3-固1醛的鹅烯醇奏化及来其烷午基化羰基暗化合妹物酮朵烯醇掩负离掀子烷熟基化孤（应鸦用较仿多）羰基越化合备物醛牲烯醇架负离玩子烷座基化趁（应将用较盘少）涌：烯青醇负芝离子战易于等与醛赶发生拔羟醛唤加成愈反应垫，为我完成车醛烯标醇负浙离子挑烷基絮化必膝须快衣速、飘完全错的形宪成醛智烯醇愉负离址子，娃醛的涨烷基东化才展有好丙的收献率如果壤使用伞特殊奋的碱,则可殖得到互高收梁率的括碳-烷基模化的渐产物3-训3-耻2通过贵动力串学或缺热力沟学控绣制形咱成特权定烯绵醇盐系（非灰对称这的酮严）动力氧学控邻制-速度索控制拐（低吵温）仰：理裹想条颜件为柜快速丽、完趋全、纹不可记逆地闸去质饥子化不，完妈成的科试验飞条件彩是低袍温-干冰-丙酮矮浴；遍干冰-异丙呜醇浴-7嫩8℃、使饭用位唤阻大混的强下碱-雷达LD累A、在币非质仰子溶耐剂中棍使用辛锂离西子作筹为烯乔醇负争离子借的抗唯衡离债子热力底学控佛制-平衡奖控制文（较帆高温诉度）辜：占桌主导级的烯死醇负桃离子导是取管代较投多的役烯醇伙负离缓子，辉碳碳平双键评取代政多、朽使用勿较弱搬碱、面质子芳溶剂蔬、钠早和钾盟离子扔作为齿抗衡雀离子械、反界应温夸度较羽高3-牵3-微3烯醇勤硅醚善作为毒特定悲烯醇府盐的牢前体此法骗特点:首先椒制备原动力利学或爹热力歌学控尝制的忧特定锈烯醇嫂硅醚,然后攻使用甘等摩喇尔数尺的甲轨基锂熄产生甜特定补烯醇狡负离递子.此法全优点:使用腊烯醇鄙硅醚诊可以级分别头制备口热力皮学或融动力桌学控喝制的进烯醇纠负离杏子副努产物逮为惰值性四填甲基瘦硅烷缺点:是否戏能够鱼得到严烯醇笼硅醚,底物指官能来团限冬制(不能矮使用月强亲流核性闷的试壤剂-甲基滥锂),由甲至基锂殊与烯枪醇硅免醚产旦生的捎烯醇愧负离阵子在哲烷基挑化时很活性业不高速度折控制猜产物:平衡废控制培产物但：使用吉苄基毙三甲销基氟历化铵舞代替组甲基昂锂等去可以何制备咳比烯柿醇锂黎盐更涛活泼桃的烯垄醇铵如盐3-倒3-干3-绒2在le望wi摧s酸催脊化下龙烷基狡化通过冈烯醇熟硅醚咐进行逐烷基中化的赛优点宁是酸艇碱条涉件都猛行，芳使用剖的算旨为为Tl暖Cl4,S歪nC与l4,Z讽nX2等，侵酸催忠化条领件下宝的烷除基化反试机妻是叔恰卤代藏烃和仿仲卤踪蝶代烃黄（伯波卤代颈烃不连行，烈机理仰涉及暮到碳控正离高子的筋生成余，碱随性条帝件只累能使益用伯揉卤代揪烃消旋岛体姜核黄酮诉合成3-些3-惹4通过α，β-不饱壮和酮律的共睛轭加介成形则成特姥定选的烯斤醇盐3-藏3-些4-相1：通删过金舌属液侧氨还撑原形姿成特衣定烯映醇负沸离子tr冈an伸s-盏ci馅s=亿20抬:13-僵3-朋4-启2:通过验共轭抄加成-捕获桑烯醇茶负离脉子3-鲁3-拣4-狐3：烯蛙醇和兵烯醇谨负离酬子的疑氨类馅似物-烯胺到和亚顷胺负未离子3-西3-洲5-蜻1烯胺亚胺绑由伯喝胺与不醛、捆酮缩林合制笛备，灵烯胺吴由仲杰胺与肿含α-氢的饼醛、回酮在洲酸催迷化下牵通过取共沸狭除水些制备（亚胺支）（烯胺估，环岔状仲稿胺更工稳定）此反焰应优挖点：想无需右碱或而其它盾催化仗剂，论有效哈减少杨羰基锅化合佩物自合缩合结；反明应形粘成单庆烷基播化产土物；横非对踢称