羰基的亲核加成及相关反应.ppt

羰基的亲核加成及相关反应,羰基碳带部分正电荷 易受亲核试剂的进攻,一些常见的与羰基加成的亲核试剂,负离子型,相应试剂,亲核试剂,分子型,亲核能力,较强,强,不强,羰基与负离子型亲核试剂加成的两种形式,不可逆型（强亲核试剂的加成）,可逆型（一般亲核试剂的加成）,亲核加成,亲核加成,不可逆,可逆,1.1 醛酮与 RMgX 或 RLi 的加成,1o醇,2o醇,3o醇,一、 醛酮羰基的亲核加成,1.2 醛酮与炔化物的加成,进一步应用,a炔基醇,cis烯基醇,trans烯基醇,a羟基酮,a, b不饱和酮,醛酮与金属试剂加成的立体化学 Cram规则,Cram规则：羰基氧在S与M之间，试剂从S一边进攻。,Small,Medium,Large,2.5,1,手性碳,位阻大,Cram的解释,主要产物,1.3 醛酮与LiAlH4 或 NaBH4 还原反应,1o醇,2o醇,机理,理论用量: LiAlH4（NaBH4） : 醛酮 = 1 : 4 实际用量: 过量,LiAlH4 与 NaBH4 的比较：,例：,有两个可被还原基团,只还原酮羰基,两个基团均可被还原,LiAlH4和NaBH4还原羰基的立体选择性,位阻较小,位阻较大,位阻较大,位阻较小,1.4 醛酮与与NaCN 的加成,机理：,a-羟基腈,合成上进一步应用,Strecker反应,a-氨基腈,a-羟基酸,a, b-不饱和酸,a-氨基酸,Strecker反应机理,亚胺正离子,1.5 与NaHSO3 加成,醛（芳香醛、脂肪醛） 脂肪族甲基酮,应用：醛或甲基酮的 分析、纯化,反应可逆,NaHSO3的亲核性,白色结晶物,（酸处理）,1.6 醛酮与 H2O 加成,偕二醇,例,不能分离 含量与羰基亲电性有关,给电子基 位阻,一些稳定的偕二醇（水合羰基化合物）举例,水合三氯乙醛,水合醛的脱水,吸电子基,吸电子基,缩醛（酮）,半缩醛（酮）,1.7 醛酮与醇的加成 缩醛（酮）的形成,不断除去,例1：生成缩醛（酮）,环状缩醛（酮）较易生成,一般不稳定,碱性和中性中稳定,例2：环状半缩醛（酮）,环状半缩醛酮,吡喃葡萄糖, 99%,银镜反应,环状半缩醛（酮）较稳定，易生成 环状半缩醛仍有醛的特性,缩醛（酮）的形成机理,半缩醛（酮）,缩醛（酮）,提示： 逆向为缩醛（酮）的水解机理,亲电性增强,制备缩醛（酮）的其它方法 交换法,交换酮,蒸馏除去,原甲酸三甲酯,丙酮缩二乙醇,缩醛（酮）在合成上的应用,(i) 用于保护羰基,例 1：,分析：,分子内羰基将参与反应，应先保护。,合成：,醚键，碱性条件下稳定,缩酮水解，除去保护,例 2：,副反应：,保护羰基，避免副反应发生：,消除反应,Favorski 重排,机理,Favorski 重排机理,例 3：Stork等, 全合成Aspidospermime的中间体,保护的作用：1. 避免羰基还原 2. 避免NH3共轭加成,保护羰基,去除保护,(ii) 用于保护邻二醇,例：合成多元醇单酯,保护邻二醇,直接酯化难控制 酯化位置 酯化数量,去保护,？,缩硫酮的制备及应用,应用：,保护羰基（缩硫酮较易制备，但较难除去，应用受到限制）。 还原成亚甲基,缩硫酮,除去方法：共沸或用 干燥剂,1.8 醛酮与胺类化合物的缩合,(i) 与伯胺的缩合,例：,醛较活泼,易反应,亚胺（imine） （Schiff 碱）,与伯胺缩合成亚胺的机理,酸催化，使羰基亲电性增强,(ii) 与氨衍生物的缩合,羟胺,氨基脲,肟 (oxime),缩氨脲（用于分析）,腙类 (hydrazone),2, 4二硝基苯腙（黄色固体）,(用于分析),2, 4二硝基苯肼,取代肼(hydrazine),(iii) 与仲胺的缩合,例：,醛较活泼,可用碱催化,a 位有氢,烯胺 (enamine),用共沸或用 干燥剂除去,与仲胺缩合成烯胺的机理（酸催化）,亚胺、肟、腙和烯胺类化合物在合成上的应用,通过还原制备胺类化合物,2o 胺,1o 胺,还原时被取代,烯 胺,类似羰基,2o or 3o 胺,3o 胺,通过加成制备胺类化合物,通过烯胺还原制备胺类化合物,肟类化合物的Beckmann重排,例：,己内酰胺,Beckmann重排,nylon-6 聚己内酰胺,Beckmann 重排的立体化学,反式协同迁移消除,迁移基团的构型保持不变,构型不变,Beckmann 重排的机理,烷基向缺电子的N迁移,1.9 羟醛缩合反应（ Aldol缩合，醇醛缩合）,例：,醛或酮,b-羟基醛（酮）,a, b-不饱和醛（酮）,醇(alcohol),醛(aldehyde),羟醛缩合、醇醛缩合,反应可逆,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 或 对称酮,强碱有利于脱水成不饱和醛酮,例：醛酮的自身羟醛缩合,Soxhlet 提取器,例：丙酮的缩合,不能直接脱水,bp: 56oC,bp: 164oC,二丙酮醇,异丙叉丙酮,丙酮,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）,无选择性的交叉羟醛缩合一般意义不大!,多种产物,自身缩合产物,or,+,一些有意义的交叉羟醛缩合反应,醛（无a氢）+ 醛酮（有a氢）,查尔酮,分子内羟醛缩合,不能消除H2O,酸催化下的羟醛缩合反应,