第四章 缩合反应
OH
H2COH
ArH
ArCH2OH
HCl
ArCH2Cl
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二、环加成反应机理
环加成反应可以看成是两种或两种以上的不饱和化合物通 过π键的断裂,相互以σ键结合成环状化合物的反应。在成 环过程中,既不发生消除,也不发生σ键的断裂,而σ键的 数目有所增加(一般形成两个新的σ键),加成物的组成是 反应物的总和。如果分子中含有合适基团,则可进行分子 内的环加成反应。
(C2H5)2O
RMgX
Grignard试剂
R1 R2
R3 C C X + Mg
THF R1 40~50℃ R2
R3 C C MgX
12
③Wittig试剂对醛、酮的加成-消除反应
Wittig羰基成烯反应:醛或酮与烃代亚甲基三苯膦反应,醛、
酮分子中羰基的氧原子被烃代亚甲基所取代,生成相应的 烯类化合物及氧化三苯膦的反应称Wittig羰基成烯反应,其
O PhC CH3 TMSCl
OTMS PhC CH2 (CH3)2C=O/TiCl4
O
OH
PhC CH2C(CH3)2
( 想让哪个醛、酮的α-H活化就让它与转变成烯醇硅醚)
35
c 亚胺法:醛类化合物一般较难形成相应的碳负离子,因而可先将 醛与胺类反应形成亚胺,亚胺再与LDA形成亚胺锂盐,然后与另一 分子醛、酮发生醛酮缩合
Ph3P +
R3 CH X R4 Ph3P CH
R3 X R4
n-BuLi
R3 Ph3P C R4 Ph3P C
R3 R4
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反应机理 :
R3 R4 R1 R2
Ph3P
C
+
C
O
①
Ph3P O
C C
R3 R4 R1
R2
②
Ph3P O
C C
R3 R4 R1 R2
C C
R3 R4 R1 R2
+ Ph3P=O
中烃代亚甲基三苯膦称为Wittig试剂。
R1 R2
R3 C O + C R4
PPh3
R1 C R2
C
R3 R4
Witting试剂
13
Wittig试剂:
硫和磷与碳结合时,碳带负电荷,硫或磷带正电荷彼此相邻, 这种结构的化合物称为Ylide(叶立德)。 由磷形成的Ylide称为磷Ylide,又称为Wittig试剂,其结构可表示如下:
10
机理
C O + X C COOR5 2) H3O R2 R4 R3 OHR3 R1 H2O R1 C C COOR5 C C COOR5(若R =H) 4 R2 R2 R
4
11
R1
R3
1) Zn
Grignard反应: Grignard试剂与羰基化合物(醛、酮)反应, 生成相应的醇类化合物。
R X + Mg
活性亚甲基的位氢有一定酸性,在碱性条件下容易失去质子,形 成碳负离子。然后与醛、酮缩合,脱水得产物。(类似羟醛缩合)
H2C
X Y
R1 + R2
C
O
B:
R1 R2
C
C
X Y
+ H2O
醛、酮与伯胺、仲胺反应,生成亚胺过渡态,然后活性亚甲基的 碳负离子向亚胺过渡态发生亲核加成,再经脱氨得产物。
R' CH H CH O + R2'NH CH H CH OH N R' C CH R' N R'
C HO
R' +
R
HC
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱOH
R'
R
H
R
H2 C C
R' R C H
O C R'
- H2O -H
R'
OH2
RH2C
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③影响因素
醛、酮结构的影响
活性:酮<醛
O
O
CH3 C + H2C C CH3 CH3 H CH3 O
Ba(OH)2
H3C C CH2 C CH3 OH CH3
I2或 3PO4 H O
2
羰基化合物的结构与反应特征
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。
C O
Nu E
C OE Nu
C O
H2NY
Y C N
R1 R2
C O
Ph3P CR1R2
C C
C O Y
Nu
C O Nu
+ Y
3
羰基化合物的结构与反应特征
羰基C=O的吸电子作用使得α-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。
CH2 CH2 CH2 CH2 HC HC CH2 CH2 CH2
+ [4+2]环加成反应 HC 1,3-偶极环加成反应 CH
2
HC
20
1. [4+2]环加成反应 共轭二烯烃与烯烃、炔烃进行环加成,生成环己 烯衍生物的反应属[4+2]环加成反应,该反应称为 Diels-Alder反应,也称“双烯加成”。 最简单的[4+2]环化加成是1,3-丁二烯与乙烯加 成反应,假定丁二烯分子与乙烯分子面对面互相 接近,丁二烯的最高占有轨道与乙烯的最低空轨 道或丁二烯的最低空轨道与乙烯的最高占有轨道 都可以重叠成键,因此,[4+2]环加成是对称允许 反应。
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④活性亚甲基化合物对醛、酮的加成-消除反应
【含活泼亚甲基的化合物】+【醛或酮】+在【弱碱性催 化剂(氨、伯胺、仲胺等有机碱)】存在下→缩合得到【 α, β-不饱和化合物】。
H2C
X Y
R1 + R2
C
O
B:
R1 R2
C
C
X Y
+ H2O
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活性亚甲基化合物对醛、酮的加成-消除反应的机理主要有两种:
B: + OH
-
R
-H2O
H2 C C
R' R C
O
C R'
产物不稳定
27
OH H
△
机 理 b: 酸催化 H2SO4
R CH2 C R' O H+ R
HCl
CH2 C OH
TsOH
R' R CH2 C R' HO ' H2 R R C C C H OH O C C R CR' O C R'
R
CH2
O O C3H7 C CH3 -78℃ LDA OLi H3CH2CH2C C CH2 RC R HO R O R C CH2 C CH2CH2CH3 65%
H+
( 想让哪个醛、酮的α-H活化就让它与有位阻的碱反应)
34
b.烯醇硅醚法 将醛、酮中的某一组分转变成烯醇硅醚,然后在在四 氯化钛等路易斯酸的催化下,与另一分子醛、酮分子发生醛醇缩合。
C
C 烯醇负离子
C R
O C
烷基化反应
OH O C C C
Aldol-反应 羟醛反应
X-X
亲电取代
-羟基酮
O C C X
卤代反应
5
第一节 缩合反应机理
亲核反应机理 电子反应机理
亲电反应机理
环加成反应机理
6
一、电子反应机理
1. 亲核反应
(1)亲核加成-消除反应
含有α-活性氢的醛或酮间的加成-消除反应 α-卤代酸酯对醛、酮的加成-消除反应
H C
CHO
CH2CH3 C CHO
CH3CH2CH2CH
CH2CH3
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催化剂的影响 醛或酮的自身缩合反应常用碱作催化剂,酸催化剂应用较少。
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④应用特点
制备长链醛(醇)
例:2-乙基己醇(异辛醇)的生产 2 CH3CH2CH2CHO
CH3CH2CH2CH2-CHCHO OH CH2CH3
CH3CH2CH2CH2=CCHO CH2CH3
慢
R
H2 C
R' C O
+R
H C
快
C O R' R
H2 C C
R' R C H
O
C R'
O
H2O
R
H2 C C
R' R O C C
R ' + OH
B:
-H2O
R
H2 C C
R' R C
O
C R'
产物不稳定
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OH H
△
机 理 b: 酸催化 H2SO4
R CH2 C R' O H+ R
HCl
CH2 C OH
C6H5N(CH3)MgBr/PhH/Et2O
CH3CH2COCH2C OH
CH2CH3
60%~67%
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反应温度的影响 活性醛发生反应,如反应温度较高或催化剂的碱性较强,有利于消 除脱水得α,β -不饱和醛。
NaOH 25℃ 2CH3CH2CH2CHO NaOH 80℃
CH3 CH2CH2CH OH
Wittig试剂对醛、酮的加成-消除反应
活性亚甲基化合物对醛、酮的加成-消除反应
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①含有α -活性氢的醛或酮间的亲核加成-消除反应
机 理 a: 碱催化(无机碱NaOH, Na2CO3 ;有机碱EtONa, NaH )
R H2 C B: C O R' R H C C O R' R C H C O R'