《有机化学》课件-16-4

16.4

丙二酸二乙酯、“三乙”和其他酸性氢化合物的α碳负离子的亲核加成反应及在合成中的应用一、克脑文盖尔(Knoevenagel)反应醛、酮在弱碱(胺、吡啶等)催化下与具有活泼α氢的化合物缩合的反应叫做克脑文盖尔反应,机理类似于羟醛缩合。碱吸收α氢,生成碳负离子,而后对羰基加成,加成产物非常容易脱水生成α,β不饱和化合物。丙二酸二乙酯与羰基化合物缩合产物水解后脱羧可用来制备α,β不饱和酸。

具有活泼α氢的化合物,如y-CH2-y'类型的双重α氢化合物(y,y'可为-CO2C2H5、-CN、RCO-、-NO2等拉电子基团)进行该反应均有较好的收率。二、麦克尔(Michael)加成丙二酸二乙酯、“三乙”在碱存在下与α,β不饱和化合物的1,4加成叫做麦克尔加成。[A.Michael(1853—1942)生于美国纽约,曾在德国和法国多所知名院校学习,后在Tufts和Harvard大学任化学教授。]反应起始于α碳负离子的亲核进攻,其过程为共轭加成。反应中常采用的碱为醇钠、季铵碱、氢氧化钾、氢氧化钠等。活泼α氢化合物为y-CH2-y'(y,y'为-CN,-CO2C2H5,-COR,-NO2等)。α,β不饱和化合物为α,β不饱和酯、醛、酮、腈等。麦克尔加成是增长碳链的反应,在合成1,5双官能团化合物上有重要应用。如5-己酮酸为1,5双官能团化合物,通过对它的结构分析,很容易找到利用麦克尔加成进行合成的两种途径。合成设计中对合成化合物的肢解方式如下图所示。如按①肢解,则起始化合物应为“三乙”和丙烯酸酯。若按②肢解应为丙二酸二乙酯和3-丁烯-2-酮。麦克尔加成中双重α氢化合物若具有酮羰基,α,β不饱和酮具有α氢,那么反应产生的1,5二羰基化合物在碱作用下可继续反应发生环合。这个反应称做鲁宾逊(Robinson)环合。[R.Robinson(1886—1975)出生于英国,在Manchester大学获博士学位,曾任牛津大学化学教授。由于他在生物碱方面的研究成果,获1947年Nobel化学奖。]如2-甲基-1,3-环己二酮和3-丁烯-2-酮在碱催化下反应,产生的麦克尔加成产物可继续反应(羟醛缩合),得到合环的化合物。这个反应常用于合成六元环和相关复杂化合物。三、瑞佛马斯基(Reformatsky)反应在惰性溶剂中α溴代乙酸酯与锌和醛或酮作用生成β羟基酸酯的反应叫瑞佛马斯基反应。反应中首先生成有机锌化合物,然后对醛、酮羰基进行亲核加成。反应类似格氏试剂对羰基化合物的加成,但有机锌化合物活性较差,在反应条件下不与酯羰基加成,因此可以得到β羟基酸酯。反应可采用脂肪或芳香的醛、酮,一取代或不取代的卤代乙酸酯。该反应是制备β羟基酸及衍生物的常用方法,当然β羟基酸易脱水,所以也是制备α,β不饱和酸的方法之一。四、达尔森(Darzen)反应醛酮与α卤代酸酯在强碱存在下反应生成α,β环氧酸酯的过程也起始于碳负离子的亲核加成。加成后氧负离了中间体5不稳定,容易发生分子内亲核取代反应生成环氧化合物,以下是该反应的实例。五、普尔金(Perkin)反应芳香醛和酸酐在相应羧酸钠(或钾)盐存在下可发生类似羟醛缩合的反应,最终得到α,β不饱和芳香酸。这个反应称做普尔金反应。[WilliamHenryPerkinJr.(1838—1907),英国有机化学家,1853年在德国有机化学家霍夫曼门下学习,1883年任英国化学会会长。他善于用芳烃合成染料,取得极大经济效益。]一般用来制备肉桂酸及同系物。化学家们提出的一个历程是酸根负离子作为质子的接受体,把酸酐变为负离子,该负离子对芳香醛发生亲核加成生成中间体6,6从乙酸中接受质子生成中间体7,7脱水并水解成产物。当然,对该反应过程也存在其他描述,但所有的描述均起始于碳负离子对醛的亲核加成。反应中应用的酸酐必需含有两个α氢(RCH2CO)