《缩合反应》PPT课件.ppt

用途：形成新的碳-碳键或碳-杂键,缩合反应:通过反应形成一个新的较大分子或同一分子内部发生分子内的反应形成新分子的反应称为缩合反应。,第八章 缩合反应,缩合反应(C-C键形成) -羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应 -羟烷基、 -羰烷基化反应 亚甲基化反应 ,-环氧烷基化反应 环加成反应,81 醇醛缩合或醇酮缩合反应,含活泼氢的醛或酮，在碱或酸催化下，与另一分子醛或酮进行缩合，形成羟基醛或酮然后再失去一分子水，得，不饱和醛或酮这类反应称为醇醛缩合或醇酮缩合反应，是合成含羰基的长链烯烃的方法之一。,第八章缩合反应,第八章缩合反应,一、醛或酮的自身缩合,在稀酸或稀碱催化剂的作用下(最常用的是稀碱催化剂)，一分子醛的氢原子加成到另一分子醛的氧原子上，其余部分加成到羰基碳原子上，生成羟基醛。例如,第八章缩合反应,醇醛缩合产物羟基醛分子中的氢原子同时受碳原子上羟基和邻近羰基的影响，性质很活泼，稍加热或在酸的作用下，即发生分子内脱水，生成，不饱和醛。,特征：通过醛酮的自身缩合，可以得到比原料醛或酮的碳原子数 增多一倍的产物,第八章缩合反应,应用：合成聚氯乙烯塑料中增塑剂2乙基己醇,第八章缩合反应,二、醛或酮的交叉缩合,经常使用的这一类型反应是用一个芳香醛与一个脂肪族醛酮，在碱催化下进行缩合反应，得到产率很高的，不饱和醛或酮。这一类型的反应叫做克莱森施密特(Claisen-Schmidt)反应。,应用：百合醛、仙客来醛和肉桂醛等合成。如,第八章缩合反应,芳香醛与含氢的酮的缩合反应为,第八章缩合反应,制备季戊四醇（季戊四醇是生产醇酸树脂、炸药、增塑剂和乳化剂的原料）,第八章缩合反应,82 醇醛或醇酮型缩合反应 一、胺甲基化 甲醛与含有活泼氢的化合物以及胺进行缩合反应，结果活泼氢被胺甲基取代。该反应称为胺甲基化反应，也叫迈尼许(Mannich)反应。例如,反应一般在水、醇或醋酸溶液液中进行,甲醛可由多聚甲醛在酸性催化下解聚提供,含活泼氢的化合物可以是醛、酮、羧酸、酯、酚等,胺一般是用仲胺的盐酸盐，如二甲胺、六氢吡啶等,第八章缩合反应,通过Mannich反应可以制备氨基酮。如苯乙酮与甲醛及二甲胺盐酸盐反应可得二甲胺基苯丙酮的盐酸盐。,用苯乙酮、多聚甲醛和六氢吡啶盐酸盐，经Mannich加成反应，可以制得药物安坦的中间体N苯丙酮哌啶盐酸盐。,第八章缩合反应,合成色氨酸的中间体草绿碱可由吲哚、二甲胺和甲醛经Mannich反应制取。,二、醛酮与羧酸缩合,芳香醛与酸酐在碱性催化剂作用下缩合，生成芳基丙烯酸类化合物的反应称为珀金(Pekin)反应也称肉桂酸合成。例如,第八章缩合反应,该反应使用的碱性催化剂一般是与酸酐相应的脂肪酸盐其碱性较弱，酸酐中的氢原子活性也较弱，所以肉桂酸合成反应时间较长，温度较高(1502000C)，产率不够理想。,若采用芳醛和丙二酸在有机碱的催化作用下进行缩合，则由于丙二酸中亚甲基上的氢原子较活泼，可以在较低温度下顺利进行缩合，产率很高。例如，胡椒醛与丙二酸在吡啶及六氢吡啶的催化作用下生成胡椒丙烯酸，产宰达8590。,第八章缩合反应,这种用有机碱作催化剂来促进醇醛缩合的反应，叫做克脑文 格(Knoevnage)反应。,第八章缩合反应,在这个反应中，氢原子必须要有足够的活性，也就是说需要有两个负性基团与亚甲基相连，如丙二酸或丙二酸酯、氰乙酸等。若一个很强的负性基团如硝基与亚甲基相连，也能使反应顺利进行。,第八章缩合反应,应用：制备呋喃丙烯酸，是医治血吸虫病的呋喃丙胺药物的原料,制备香豆素（重要的香料）,第八章缩合反应,三、醛酮与卤代羧酸酯缩合,醛或酮在强碱(如醇钠、氨基钠等)的作用下，和卤代酸酯反应，缩合生成环氧羧酸酯，这个反应称达赞(Darzen)反应。,环氧酸酯的酯基在很温和的条件下便可水解除去，生成相应的环氧酸。该酸很不稳定，受热后失去二氧化碳，变为醛或酮的烯醇。因此，达赞反应在制备醛酮时有一定的用途。,第八章缩合反应,第八章缩合反应,四、魏悌锡反应,醛或酮与烃代亚甲基三苯基膦缩合成烯类化合物的反应称为魏梯锡(Witting)反应,该反应的结果是把烃代亚甲基三苯基膦的烃代亚甲基与醛酮的氧原子交换产生一个烯烃，因此是合成烯烃的一个重要方法。在合成某些天然有机化合物如萜类、甾体、维生素A和D，以及植物色素等领域内，具有独特的作用.,第八章缩合反应,83酯缩合反应 酯分子中的活泼氢在醇钠的催化作用下，可与另一分子酯脱去一分于醇而互相缩合，这类反应称为酯缩合反应。例如，两分子乙酸乙酯在乙醇钠作用下脱去一分子乙醇而生成乙酰乙酸乙酯。,酯缩合反应相当于一个酯的活泼氢被另一个酯的酰基所取代,第八章缩合反应,用含有活泼氢的醛、酮代替反应物中提供活泼氢的酯，用酰卤、酸酐代替提供酰基的酯，结果发生相同的反应。这个类型的反应总称为克莱森缩合反应，它是制取酮酸酯和二酮的重要方法,第八章缩合反应,一、酯的自身缩合 酯的自身缩合最典型的例子是在乙醇钠的作用下、两分子乙酸乙酯发生缩合反应，脱去分子乙醇，生成乙酰乙酸乙酯。反应历程为,第八章缩合反应,乙醇的酸性大于乙酸乙酯的酸性，因而用乙氧负离子把乙酸酯变为负碳离子是很困难的，在平衡体系中仅有少量的负碳离子，但为什么这个反应会向右进行得相当完全呢？其原因在于最后一个平衡中的乙酰乙酸乙酯的酸性大于乙醇的酸性，反应一旦生成乙酰乙酸乙酯就被乙氧负离子夺去一个质子而形成较稳定的乙酰乙酸乙酯负离子，从而使反应不断向右进行。同时在反应过程中不断地蒸出产生的乙醇，可使反应进行得更加完全。,第八章缩合反应,二、混合酯缩合 混合酯缩合一般采用一个含有活泼氢而另一个不含活泼氢的酯进行缩合，这样就能得到单一的产物。 常用的不含活泼氢的酯有甲酸酯、苯甲酸酯和乙二酸酯 乙二酸酯因有相邻的两个酯基而增加了羰基的活性，所以比较容易和别的酯发生缩合反应。,第八章缩合反应,乙二酸酯的缩合产物中含有一个羧基酸酯的基团，加热即能失去一分子一氧化碳，成为取代的丙二酸酯。 例如苯基取代的丙二酸酯，不能用溴苯进行芳基化来制取，但可用下法制得,第八章缩合反应,用甲酸乙酯与苯乙酸乙酯在醇钠催化作用下，缩合可得甲酰苯乙酸乙酯，再经催化氢化，可得颠茄酸酯,苯甲酸酯的羰基不够活泼，缩合时要用更强的碱如NaH，以使含 活泼氢的酯产生更多的负碳离子，才能保证反应的顺利进行,第八章缩合反应,三、分子内的酯酯缩合 二元酸酯可以发生分子内的和分子间的酯缩合反应。如果分子中的两个酯基被三个以上的碳原子隔开时，就会发生分子内的缩合反应，形成五员环或六员环的酯。这种环化酯缩合反应又称为狄克曼(Dieckmann)反应。例如,第八章缩合反应,如果两个酯基之间只被三个或三个以下的碳原子隔开时，就不能发生闭环酯缩合反应因为这样就要形成四员环或小于四员环的体系。但可以利用这种二元酸酯与不合活泼氢的二元酸进行分子间缩合，同样也可得到环状羰基酯。例如在合成樟脑时，其中有一步反应就是用二甲基戊二酸酯与草酸酯缩合，得到五员环的二羰基酯。例如,第八章缩合反应,四、酯酮缩合,1mol酮与1mol酯进行混合缩合，就得到二酮类化合物。因为酮的活泼氢一般比酯的活泼氢活泼，故在碱性催化剂作用下，因应首先形成负碳离子，然后与酯的羰基进行亲核加成，缩合反应的结果是酮的碳原子酰基化。例如,第八章缩合反应,若用酮与不含活泼氢的能进行混合缩合，能得到纯度较高的产物。例如,第八章缩合反应,五、用酸酐或酰氯作酰化剂的缩合 用酸酐或酰氯作为酰化试剂，在碳原子上进行酰基化反应，也可生成 二羰基化,第八章缩合反应,84 其他类型的缩合反应 一、安息香缩合,两分子芳醛在氰化钾(钠或钡)的作用下缩合，生成 羟基酮的反应称为安息香缩合。,第八章缩合反应,苯环上有推电子基存时，不能发生安息香缩合，但能与苯甲醛缩合，生成一个苯环有取代基而另一个苯环没有取代基的羟基酮。该产物被称为不对称羟基酮。例如,第八章缩合反应,二、有机金属化合物与羰基化台物的缩合Grignard反应 1格氏试剂与羰基化合物的反应 格氏试剂能与羰基化合物进行加成，然后水解生成醇类化合物。一般由甲醛和格氏试剂反应可制得伯醇，其他醛类的反应产物为仲醇，由酮进行的格氏反应可制得叔醇。,第八章缩合反应,第八章缩合反应,格氏试剂和二氧化碳反应，得到比原格氏试剂多一个碳的羧酸。此反应操作方便，纯度及产率也较高。,第八章缩合反应,2格氏试剂与环氧乙烷的反应,格氏试剂与环氧乙烷反应是合成比原格氏试剂增加两个碳原子的伯醇的良好方法。,反应产率与反应的的结构有关。当用伯烃基格氏试剂与没有取代基的环氧乙烷反应时，可得最好产率(50以上)的伯醇；若用叔烃基格氏试剂或带取代基的环氧乙烷时，则醇的产率很低。,第八章缩合反应,第八章缩合反应,格氏试剂与不对称的环氧乙烷反应，主要生成取代基较多的醇。,第八章缩合反应,3格氏试剂的偶联反应,格氏试剂与卤代烃、硫酸酯、磺酸酯等的偶联反应是制备单烷基芳烃以及带有叔碳的脂肪烃的重要方法。,第八章缩合反应,格氏试剂还可在亚铜盐、银盐、硫酰氯等试剂作用下自行偶联，制取对称烃，产物保持原有构型。,第八章缩合反应,三、羰基合成反应 在铁、钴、镍等过渡金属羰基化合物的催化下，烯烃和一氧化碳在氢气存在下反应生成醛，或在水(或醇)存在下生成羧酸(或羧酸酯)的反应，被统称为羰基合成反应。,烯烃的反应活性与其本身的结构有关，一般地说，直链末端烯烃直链非末端烯烃支链末端烯烃；环烯的反应速度为C5C6C7C8，即甲酰基优先导入位阻小的一边，叔碳原子处不发生甲酰化。例如,第八章缩合反应,应用：工业上制备1丁醇和2乙基1己醇,第八章缩合反应,烯烃在羰基钴催化下进行的羰基合成反应的选择性较低，当用含有三苯基膦的铑化合物RhH(CO)(PPh3)作催化剂时可大大提高生成直链醛的选择性，而且在极温和的条件下即可反应。例如，在过量PPh3存在下，RhH(CO)(PPh3)可在常压、250C下催化l己烯的羰基合成反应，生成1庚醛。,若将上述烯烃、一氧化碳和氢气的作用，改为烯径、一氧化碳和水(或醇)的作用，则可得相应的酸(或酯)。其通式为,第八章缩合反应,用Ni（CO)4作催化剂可得到和用Co(CO)8作催化剂相似 的反应效果，产物都是直链羧酸和支链羧酸的混合物。 例如,第八章缩合反应,本法是由烯烃合成多一个碳的羧酸及其衍生物的重要工业生产方法。,第八章缩合反应,四、迈克尔加成反应,在碱催化下，活泼亚甲基化合物对，不饱和醛、酮、腈或羧酸衍生物等的碳碳双键发生亲核加成，生成1，5二羰基化合物的反应，称为迈克尔(Mickael)加成反应。反应通式可写为,第八章缩合反应,反应结果亲核试剂更容易加到碳原子上，而生成共轭加成产物。因为亲核试剂攻击羰基的碳是生成一个稳定的氧负离子，然而攻击C则生成一个低碱性的、离域的烯醇负离子，后者更为稳定。因此，在这种亲核加成反应中，14共轭加成是主要的过程。 Michael反应常用的碱可以是较强的碱，如叔丁醇钾、乙醇钠(钾)、氢化钠、氨基钠、金属钠等，也可以用吡啶、六氢吡啶、三乙胺等较弱的碱。碱的选择一般取决于反应物的活性大小及反应条件。对于高活性反应物，常用六氢吡啶作催化剂，它具有副反应少的优点，但反应速度较慢；对于低活性物质，则需选择更强的碱。,第八章缩合反应,当Michael反应产物1，5二官能团化合物中有一个官能团是酯基时，可发生 分子内的酯和酮羰基碳的缩合反应得到环合产物1，3二环酮衍生物。 例如，农用高效除草剂禾草灭中间体的合成,第八章缩合反应,第八章缩合反应,五、狄尔斯阿德尔反应,狄尔斯阿德尔(DielsA1der)反应，又称双烯合成，是指含有 烯键或炔键的不饱和化合（其侧链还有羰基等吸电子基)能与链 状或环状含有共轭双键系的化合物发生1，4加成反应(对于烯键 和炔键化合物是1，2加成反应)，生成六员环型的氢化芳香族化 合物的反应。该反应发生在双烯体与亲双烯体之间。,第八章缩合反应,对于双烯体，凡在烯键上有给电子基团者，则可加速反应；在亲双烯体中，凡含有吸电子基团的都有利于反应顺利进行。 狄尔斯阿德尔反应，没有任何小分子化合物释放出来。这种反应只需要光或热的作用，而且不受催化剂或溶剂的影响，反应的收率一般都较高，例如1，3丁二烯与丙烯醛的加成反应。,狄尔斯阿德尔反应是经由环状过渡状态进行的，并不产生任何中间体，反应中旧键的断裂与新键的生成是协同进行的，属于协同反应。其反应历程可表示为,第八章缩合反应,应用：精细化工生产中利用这种缩合方法可以制备许多合成香料。例如,第八章缩合反应,女贞醛具有强烈的青香和草香，能增加香精的新鲜感和扩散力。女贞醛可由2甲基1，3戊二烯与丙烯醛加成缩合而得,亲双烯体也可用醌类进行反应，例如丁二烯和萘醌加成缩合 可生成四氢蒽醌再经脱氢得到重要的中间体蒽醌,第八章缩合反应,85 反应实例 1.乙酰丙酮酸乙酯的制备,配料比 草酸二酯：丙酮：甲醇钠：硫酸1.00:0.46:0.43:0.57,将甲醇钠加入草酸二乙酯及丙酮中，40450C反应1h， 冷却后滴加浓硫酸到pH3.5即得乙酰丙酮酸乙酯。,本品为有机合成中间体、在医药工业上可用于合成磺胺药SMZ,第八章缩合反应,2. 1环己基1苯基3哌啶基1丙醇盐酸盐(苯海索盐酸盐)的制备,第八章缩合反应,配料比哌啶盐酸盐：苯乙酮：多聚甲醛：乙醇：浓