第九章羰基α–取代反应和缩合反应

第九章

羰基α–取代反应和缩合反应

Reactionatthea-CarbonofCarbonylCompounds本文档共104页；当前第1页；编辑于星期六\10点28分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。本文档共104页；当前第2页；编辑于星期六\10点28分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本文档共104页；当前第3页；编辑于星期六\10点28分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；本文档共104页；当前第4页；编辑于星期六\10点28分一、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本文档共104页；当前第5页；编辑于星期六\10点28分一、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）本文档共104页；当前第6页；编辑于星期六\10点28分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、烯醇负离子形成本文档共104页；当前第7页；编辑于星期六\10点28分2、FormationofEnolateLDA

——lithiumdiisopropylamide——astrongbasebutapoornucleophile——allcarbonylcompoundisconvertedtoenolate——preparedbyBuLiwith(CH3)2CHNHCH(CH3)2一、a-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成本文档共104页；当前第8页；编辑于星期六\10点28分LDA——lowtemperature,givekineticenolate——hightemperature,givethermodynamicenolate动力学控制产物热力学控制产物本文档共104页；当前第9页；编辑于星期六\10点28分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、烯醇负离子形成本文档共104页；当前第10页；编辑于星期六\10点28分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、烯醇负离子形成本文档共104页；当前第11页；编辑于星期六\10点28分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、烯醇负离子形成本文档共104页；当前第12页；编辑于星期六\10点28分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、烯醇负离子形成本文档共104页；当前第13页；编辑于星期六\10点28分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、烯醇负离子形成本文档共104页；当前第14页；编辑于星期六\10点28分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、烯醇负离子形成本文档共104页；当前第15页；编辑于星期六\10点28分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、烯醇负离子形成本文档共104页；当前第16页；编辑于星期六\10点28分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、烯醇负离子形成本文档共104页；当前第17页；编辑于星期六\10点28分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–卤代反应本文档共104页；当前第18页；编辑于星期六\10点28分（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–卤代反应本文档共104页；当前第19页；编辑于星期六\10点28分（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本文档共104页；当前第20页；编辑于星期六\10点28分（1）Aldehydeandketone二、a–卤代反应本文档共104页；当前第21页；编辑于星期六\10点28分（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–卤代反应本文档共104页；当前第22页；编辑于星期六\10点28分（1）Aldehydeandketone二、a–卤代反应本文档共104页；当前第23页；编辑于星期六\10点28分碘仿反应：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？本文档共104页；当前第24页；编辑于星期六\10点28分例题与习题完成下列反应二、a–卤代反应本文档共104页；当前第25页；编辑于星期六\10点28分二、a–卤代反应(2)羧酸及酰卤Hell-Volhard-Zelinskireaction(HVZreaction)本文档共104页；当前第26页；编辑于星期六\10点28分例题与习题完成下列反应二、a–卤代反应本文档共104页；当前第27页；编辑于星期六\10点28分三、Aldol加成和Aldol缩合1.AldoladditionandaldolcondensationAldoladditionAldolcondensationb-hydroxyaldehydeb-hydroxyketonea,b-unsaturatedaldehydea,b-unsaturatedketone本文档共104页；当前第28页；编辑于星期六\10点28分1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol缩合本文档共104页；当前第29页；编辑于星期六\10点28分Aldolcondensation1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol缩合本文档共104页；当前第30页；编辑于星期六\10点28分Mechanismforthealdoladdtion1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol缩合本文档共104页；当前第31页；编辑于星期六\10点28分例题与习题请写出下列反应的产物1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol缩合本文档共104页；当前第32页；编辑于星期六\10点28分2.ThemixedaldoladditionWhenoneofthealdehydeorketonehasnoa-H,andwithoneexcessstartingmaterial,oneproductcouldbemainlyobtained.三、Aldol加成和Aldol缩合本文档共104页；当前第33页；编辑于星期六\10点28分2.Themixedaldoladdition三、Aldol加成和Aldol缩合如果两个反应物都具有a-H，则将得到四个产物本文档共104页；当前第34页；编辑于星期六\10点28分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缩合本文档共104页；当前第35页；编辑于星期六\10点28分3.Intramolecularaldoladdition

——toformcyclicb-hydroxyketoneor

a,b–unsaturatdketone三、Aldol加成和Aldol缩合本文档共104页；当前第36页；编辑于星期六\10点28分3.Intramolecularaldoladdition

三、Aldol加成和Aldol缩合本文档共104页；当前第37页；编辑于星期六\10点28分3.Intramolecularaldoladdition三、Aldol加成和Aldol缩合本文档共104页；当前第38页；编辑于星期六\10点28分三、Aldol加成和Aldol缩合例题与习题完成下列反应本文档共104页；当前第39页；编辑于星期六\10点28分三、Aldol加成和Aldol缩合例题与习题完成下列反应本文档共104页；当前第40页；编辑于星期六\10点28分例题与习题试用合适的原料合成下列化合物本文档共104页；当前第41页；编辑于星期六\10点28分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？本文档共104页；当前第42页；编辑于星期六\10点28分4.Biologicalaldolreaction三、Aldol加成和Aldol缩合本文档共104页；当前第43页；编辑于星期六\10点28分四、酮和酯的烷基化反应1.通过enolate本文档共104页；当前第44页；编辑于星期六\10点28分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本文档共104页；当前第45页；编辑于星期六\10点28分两种方法比较四、酮和酯的烷基化反应本文档共104页；当前第46页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionItistheadditionofaa,b-unsaturatedcarbonylcompoundwithanenolateasanucleophile——1,4–addition——toform1,5-dicarbonylcompounds本文档共104页；当前第47页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionItistheadditionofaa,b-unsaturatedcarbonylcompoundwithanenolateasanucleophile——1,4–addition——toform1,5-dicarbonylcompoundse.g.本文档共104页；当前第48页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.Michaeladditionthenucleophilecanbeanenolategeneratedfromcompoundsotherthanaldehydesorketones——itcanbeanester,anitro-compound,oranitrilee.g.本文档共104页；当前第49页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionThebestnucleophileare:

b-diketones,b-diesters,b-ketoesters,b-ketonitriles本文档共104页；当前第50页；编辑于星期六\10点28分本文档共104页；当前第51页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionMoreexamples:本文档共104页；当前第52页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionQuestions:Pleasewriteoutthemainproducts:本文档共104页；当前第53页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成1.MichaeladditionQuestions:Whatreagentswouldyouusetopreparethefollowingcompounds?本文档共104页；当前第54页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成2.StorkenaminereactionEnaminescanbeusedinplaceofenolatesinMichealreactions.本文档共104页；当前第55页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.TheRobinsonannulation(环合)1,5-diketonescanundergoanintramolecularaldoladditiontoformcyclicb-hydroxyketonesora,b-unsaturatedketones本文档共104页；当前第56页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.TheRobinsonannulation(环合)e.g.本文档共104页；当前第57页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.TheRobinsonannulation(环合)e.g.本文档共104页；当前第58页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.TheRobinsonannulation(环合)e.g.本文档共104页；当前第59页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.Robinsonannulation(环合)Appliedinsynthesis本文档共104页；当前第60页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.Robinsonannulation(环合)Appliedinsynthesise.g.本文档共104页；当前第61页；编辑于星期六\10点28分五、a,b-不饱和羰基的亲核加成3.Robinsonannulation(环合)Appliedinsynthesise.g.??本文档共104页；当前第62页；编辑于星期六\10点28分六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——acylationofesters,togiveb-ketoesterb-ketoester本文档共104页；当前第63页；编辑于星期六\10点28分六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——comparisonofaldolreactionwithClaisencondensationthereactionisreversible本文档共104页；当前第64页；编辑于星期六\10点28分1.ClaisencondensationWithasodiumalkoxideasabase,asuccessfulClaisencondensationrequiresanesterwithtwoa-hydrogensandanequivalentamountofbaseratherthanacatalyticamountofbase.六、酮和酯的酰基化反应irreversiblethehydrogenisnecessaryanequivalentamountofbaseisnecessary本文档共104页；当前第65页；编辑于星期六\10点28分六、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本文档共104页；当前第66页；编辑于星期六\10点28分六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——NaHandKHarecommonbasesusedinClaisencondensation.——ethaneformedinthereactionmayreactwithNaH,enforcingtheequilibriumtomovetotheproductside.本文档共104页；当前第67页；编辑于星期六\10点28分六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation——Claisencondensationisreversible.Withacatalyticamountofbase,ab-diketonecandecomposetothestartingester.本文档共104页；当前第68页；编辑于星期六\10点28分六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation例题与习题完成下列反应，写出主要产物本文档共104页；当前第69页；编辑于星期六\10点28分六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation例题与习题完成下列反应，写出主要产物本文档共104页；当前第70页；编辑于星期六\10点28分六、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本文档共104页；当前第71页；编辑于星期六\10点28分六、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、草酸酯本文档共104页；当前第72页；编辑于星期六\10点28分六、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：本文档共104页；当前第73页；编辑于星期六\10点28分六、酮和酯的酰基化反应1.Claisencondensation例题与习题完成下列反应，写出主要产物本文档共104页；当前第74页；编辑于星期六\10点28分2.Dieckmanncondensation

——intramolecularcondensation——toformacyclic

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

b-ketoester六、酮和酯的酰基化反应本文档共104页；当前第75页；编辑于星期六\10点28分六、酮和酯的酰基化反应2.Dieckmanncondensation

——intramolecularcondensation——toformacyclic

b-ketoester——

mechanism本文档共104页；当前第76页；编辑于星期六\10点28分六、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本文档共104页；当前第77页；编辑于星期六\10点28分六、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，本文档共104页；当前第78页；编辑于星期六\10点28分4.Acylationofketonesandaldehydes

condensationofaketoneandanester,oracidanhydride——toformab-ketoaldehydeorab-diketone六、酮和酯的酰基化反应moreaciditynoa-Hagoodmethod本文档共104页；当前第79页；编辑于星期六\10点28分4.Acylationofketonesandaldehydes

condensationofaketoneandanester,oracidanhydride——toformab-ketoaldehydeorab-diketone

——moreexamples:六、酮和酯的酰基化反应本文档共104页；当前第80页；编辑于星期六\10点28分六、酮和酯的酰基化反应4.Acylationofketonesandaldehydes

——viaenamines本文档共104页；当前第81页；编辑于星期六\10点28分七、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%本文档共104页；当前第82页；编辑于星期六\10点28分七、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本文档共104页；当前第83页；编辑于星期六\10点28分七、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本文档共104页；当前第84页；编辑于星期六\10点28分七、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本文档共104页；当前第85页；编辑于星期六\10点28分七、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：本文档共104页；当前第86页；编辑于星期六\10点28分七、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本文档共104页；当前第87页；编辑于星期六\10点28分七、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本文档共104页；当前第88页；编辑于星期六\10点28分七、b-二羰基化合物的反应与应用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——acylationofethylacetoacetateandmalonicester——酰化反应中一般选用NaH代替醇钠作为碱，以避免反应中的醇与酰卤反应。取代甲基酮b-二酮本文档共104页；当前第89页；编辑于星期六\10点28分七、b-二羰基化合物的反应与应用教材中P365转化图更正本文档共104页；当前第90页；编辑于星期六\10点28分Example1七、b-二羰基化合物的反应与应用3.D