羰基的亲核加成及相关反应.pptVIP

羰基的亲核加成及相关反应 羰基碳带部分正电荷羰基碳带部分正电荷 易受亲核试剂的进攻易受亲核试剂的进攻 n n 一些常见的与羰基加成的一些常见的与羰基加成的亲核试剂亲核试剂 负离子型负离子型 相应试剂相应试剂亲核试剂亲核试剂 分子型分子型 亲核能力亲核能力 较强较强 强强 不强不强 n n 羰基与羰基与负离子型负离子型亲核试剂加成的亲核试剂加成的两种形式两种形式 不可逆型（强亲核试剂的加成）不可逆型（强亲核试剂的加成） 可逆型（一般亲核试剂的加成）可逆型（一般亲核试剂的加成） 亲核加成亲核加成 亲核加成亲核加成 不可逆不可逆 可逆可逆 1.1 1.1 醛酮与醛酮与 RMgXRMgX 或或 RLiRLi 的加成的加成 1 1o o 醇醇 2 2o o 醇醇 3 3o o 醇醇 一、一、 醛酮羰基的醛酮羰基的亲核亲核加成加成 1.2 1.2 醛酮与醛酮与炔化物炔化物的加成的加成 进一步应用进一步应用 a a炔基醇炔基醇 ciscis烯基醇烯基醇 transtrans烯基醇烯基醇 a a羟基酮羟基酮a, ba, b不饱和酮不饱和酮 n n 醛酮与醛酮与金属试剂金属试剂加成的立体化学加成的立体化学 CramCram规则规则 CramCram规则规则：羰基氧在：羰基氧在S S与与MM 之间，试剂从之间，试剂从S S一边进攻。一边进攻。 SmallMedium Large 2.52.5 1 1手性碳 位阻大 CramCram的解释的解释 主要产物主要产物 1.3 1.3 醛酮与醛酮与LiAlHLiAlH 4 4 或或 NaBHNaBH4 4 还原反应 还原反应 1 1o o 醇醇 2 2o o 醇醇 机理机理 理论用量理论用量: : LiAlHLiAlH 4 4 （NaBHNaBH 4 4 ） : : 醛酮醛酮 = = 1 : 4 1 : 4 实际用量实际用量: : 过量过量 n n LiAlHLiAlH4 4 与 与 NaBHNaBH 4 4 的比较：的比较： 试剂要求试剂要求 反应速度反应速度 还原能力还原能力 反应选择性反应选择性 LiAlHLiAlH 4 4 无水无水快快强强较差较差 NaBHNaBH 4 4 可有水可有水较慢较慢较弱较弱( (温和温和) )较好较好 例：例： 有两个可被有两个可被 还原基团还原基团 只还原酮羰基只还原酮羰基 两个基团均两个基团均 可被还原可被还原 n n LiAlHLiAlH 4 4 和和NaBHNaBH 4 4 还原羰基的立体选择性还原羰基的立体选择性 位阻较小位阻较小 位阻较大位阻较大 位阻较大位阻较大 位阻较小位阻较小 1.4 1.4 醛酮与与醛酮与与NaCNNaCN 的加成的加成 机理：机理： a a- -羟基腈羟基腈 n n 合成上进一步应用合成上进一步应用 n n StreckerStrecker反应反应 a-a-氨基腈氨基腈 a a- -羟基酸羟基酸 a, b-a, b-不饱和酸不饱和酸 a-a-氨基酸氨基酸 n n StreckerStrecker反应机理反应机理 亚胺正离子亚胺正离子 1.5 与NaHSO3 加成 醛醛（芳香醛、脂肪醛）（芳香醛、脂肪醛） 脂肪族甲基酮脂肪族甲基酮 应用：醛或甲基酮的应用：醛或甲基酮的 分析、纯化分析、纯化 反应可逆 NaHSONaHSO 3 3 的的亲核性亲核性 白色结晶物白色结晶物 （酸处理）（酸处理） 1.61.6 醛酮与醛酮与 H H 2 2 O O 加成加成 偕二醇偕二醇 例例 不能分离不能分离 含量与羰基亲电性有关含量与羰基亲电性有关 给电子基给电子基 位阻位阻 一些稳定的偕二醇（水合羰基化合物）举例一些稳定的偕二醇（水合羰基化合物）举例 水合三氯乙醛水合三氯乙醛 水合醛的脱水水合醛的脱水 吸吸 电电 子子 基基 吸电子基吸电子基 缩醛（酮）缩醛（酮）半缩醛（酮）半缩醛（酮） 1.7 1.7 醛酮与醛酮与醇醇的加成的加成 缩醛（酮）缩醛（酮）的形成的形成 不断不断 除去除去 例例1 1：生成缩醛（酮）：生成缩醛（酮） 环状缩醛（酮）环状缩醛（酮） 较易生成较易生成 一般不稳定一般不稳定碱性和中性中稳定碱性和中性中稳定 例例2 2：环状半缩醛（酮）：环状半缩醛（酮） 环状半环状半 缩醛酮缩醛酮 吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 99% 99% 银镜反应银镜反应 环状半缩醛（酮）环状半缩醛（酮）较稳定，易生成较稳定，易生成 环状半缩醛仍有醛的特性环状半缩醛仍有醛的特性 n n 缩醛（酮）的形成机理缩醛（酮）的形成机理 半缩醛（酮）半缩醛（酮） 缩醛（酮）缩醛（酮） 提示：提示： 逆向为缩醛（酮）逆向为缩醛（酮） 的水解机理的水解机理 亲电性增强 制备缩醛（酮）的其它方法制备缩醛（酮）的其它方法 交换法交换法 交换酮交换酮 蒸馏除去 原甲酸三甲酯原甲酸三甲酯 丙酮缩二乙醇丙酮缩二乙醇 缩醛（酮）在合成上的应用缩醛（酮）在合成上的应用 (i)(i) 用于保护羰基用于保护羰基 例例 1 1： 分析：分析： 分子内羰基将参与 反应，应先保护。 合成：合成： 醚键，碱性 条件下稳定 缩酮水解，除去保护 例例 2 2： 副反应：副反应： 保护羰基，避免副反应发生：保护羰基，避免副反应发生： 消除反应消除反应 FavorskiFavorski 重排重排 机理机理 l l FavorskiFavorski 重排机理重排机理 例例 3 3：StorkStork等等, , 全合成全合成AspidospermimeAspidospermime的中间体的中间体 保护的作用：保护的作用：1. 1. 避免羰基还原避免羰基还原 2. 2. 避免避免NHNH 3 3 共轭加成共轭加成 保护羰基 去除保护 (ii)(ii) 用用于保护邻二醇于保护邻二醇 例：合成多元醇单酯例：合成多元醇单酯 保护邻保护邻 二醇二醇 直接酯化难控制直接酯化难控制 酯化位置酯化位置 酯化数量酯化数量 去保护去保护 ？ 缩硫酮的制备及应用缩硫酮的制备及应用 应用：应用： 保护羰基（缩硫酮较易制备，但较难除去，保护羰基（缩硫酮较易制备，但较难除去，应用受到限制应用受到限制）。）。 还原成亚甲基还原成亚甲基 缩硫酮缩硫酮 除去方法：除去方法： 共沸或用共沸或用 干燥剂干燥剂 1.8 1.8 醛酮与醛酮与胺类化合物胺类化合物的缩合的缩合 (i)(i) 与与伯胺伯胺的缩合的缩合 例：例： 醛较活泼醛较活泼, , 易反应易反应 亚胺（亚胺（imineimine） （Schiff Schiff 碱）碱） l l 与与伯胺伯胺缩合成缩合成亚胺亚胺的机理的机理 酸催化，使羰酸催化，使羰 基亲电性增强基亲电性增强 (ii)(ii) 与与氨衍生物氨衍生物的缩合的缩合 羟胺羟胺 氨基脲氨基脲 肟肟 ( (oximeoxime) ) 缩氨脲缩氨脲（用于分析）（用于分析） 腙类腙类 ( (hydrazonehydrazone) ) 2, 42, 4二硝基苯腙（黄色固体）二硝基苯腙（黄色固体） ( (用于分析用于分析) ) 2, 42, 4二硝基苯肼二硝基苯肼 取代肼取代肼 (hydrazine)(hydrazine) (iii)(iii) 与与仲胺仲胺的缩合的缩合 例：例： 醛较活泼醛较活泼, ,可用可用碱催化碱催化 a 位有氢 烯胺烯胺 ( (enamineenamine) ) 用共沸或用用共沸或用 干燥剂除去干燥剂除去 l l 与与仲胺仲胺缩合成缩合成烯胺烯胺的机理的机理（酸催化）（酸催化） n n 亚胺、肟、腙和烯胺类化合物在合成上的应用亚胺、肟、腙和烯胺类化合物在合成上的应用 l l 通过还原制备胺类化合物通过还原制备胺类化合物 2 2o o 胺胺 1 1o o 胺胺 还原时被取代还原时被取代 烯烯 胺胺 类似羰基类似羰基 2 2o o or 3 or 3 o o 胺胺 3 3o o 胺胺 l l 通过加成制备胺类化合物通过加成制备胺类化合物 l l 通过烯胺还原制备胺类化合物通过烯胺还原制备胺类化合物 n n 肟类化合物的肟类化合物的BeckmannBeckmann重排重排 例：例： 己己内酰胺内酰胺 BeckmannBeckmann重排重排 nylon-6nylon-6 聚己内酰胺聚己内酰胺 n n Beckmann Beckmann 重排的立体化学重排的立体化学 反式协同迁移反式协同迁移消除消除 迁移基团的构型保持不变迁移基团的构型保持不变 构型不变构型不变 n n Beckmann Beckmann 重排的机理重排的机理 烷基向缺电子的N迁移 1.1.1.9 1.9 羟醛缩合反应（羟醛缩合反应（ AldolAldol缩合，醇醛缩合）缩合，醇醛缩合） 例：例： 醛或酮醛或酮b-b-羟基醛（酮）羟基醛（酮）a, b-a, b-不饱和醛（酮）不饱和醛（酮） 醇醇(alcoh(alcoholol) ) 醛醛( (aldaldehydeehyde) ) 羟醛缩合、醇醛缩合羟醛缩合、醇醛缩合 反应可逆反应可逆 一些酮的反应不易脱水，需用辅助方法脱水。一些酮的反应不易脱水，需用辅助方法脱水。 醛酮的自身羟醛缩合（同种醛酮之间的缩合）醛酮的自身羟醛缩合（同种醛酮之间的缩合） 醛醛 或或 对称酮对称酮 强碱有利于脱水成不饱和醛酮强碱有利于脱水成不饱和醛酮 例：醛酮的自身例：醛酮的自身羟醛羟醛缩合缩合 SoxhletSoxhlet 提取器提取器 例：丙酮的缩合例：丙酮的缩合 不能直接脱水 bpbp: 56: 56 o oC C bpbp: 164: 164 o oC C 二丙酮醇二丙酮醇 异丙叉丙酮异丙叉丙酮 丙酮丙酮 l l 羟醛缩合机理羟醛缩合机理 交叉羟醛缩合（两种不同醛酮之间的羟醛缩合）交叉羟醛缩合（两种不同醛酮之间的羟醛缩合） 无选择性的交叉羟醛缩合一般意义不大无选择性的交叉羟醛缩合一般意义不大! ! 多种产物多种产物 自身缩合产物自身缩合产物 oror + + l l 一些有意义的交叉羟醛缩合反应一些有意义的交叉羟醛缩合反应 醛醛（无（无a a氢）氢）+ + 醛酮醛酮（有（有a a氢）氢） 查尔酮查尔酮 分子内羟醛缩合分子内羟醛缩合 不能消除H2O 酸催化下的羟醛缩合反应酸催化下的羟醛缩合反应 例例