有机合成作业

羟醛缩合反应09化学师范 20094061004 贺成志什么是羟醛缩合具有-的醛，在碱催化下生成碳负离子，然后碳负离子作为亲核试剂对醛酮进行亲核加成，生成羟基醛，羟基醛受热脱水成不饱和醛。在稀碱或稀酸的作用下，两分子的醛或酮可以互相作用，其中一个醛（或酮）分子中的-氢加到另一个醛（或酮）分子的羰基氧原子上，其余部分加到羰基碳原子上，生成一分子-羟基醛或一分子-羟基酮。这个反应叫做羟醛缩合或醇醛缩合。通过醇醛缩合，可以在分子中形成新的碳碳键，并增长碳链。羟醛缩合反应历程以乙醛为例说明如下： 第一步，碱与乙醛中的-氢结合，形成一个烯醇负离子或负碳离子： 第二步是这个负离子作为亲核试剂，立即进攻另一个乙醛分子中的羰基碳原子，发生加成反应后生成一个中间负离子（烷氧负离子）。 第三步，烷氧负离子与水作用得到羟醛和OH。 稀酸也能使醛生成羟醛，但反应历程不同。酸催化时，首先因质子的作用增强了碳氧双键的极化，使它变成烯醇式，随后发生加成反应得到羟醛。生成物分子中的-氢原子同时被羰基和-碳上羟基所活化，因此只需稍微受热或酸的作用即发生分子内脱水而生成，-不饱和醛。凡是-碳上有氢原子的-羟基醛、酮都容易失去一分子水。这是因为-氢比较活泼，并且失水后的生成物具有共轭双键，因此比较稳定。除乙醛外，由其他醛所得到的羟醛缩合产物，都是在-碳原子上带有支链的羟醛或烯醛。羟醛缩合反应在有机合成上有重要的用途，它可以用来增长碳链，并能产生支链。具有-氢的酮在稀碱作用下，虽然也能起这类缩合反应，但由于电子效应、空间效应的影响，反应难以进行，如用普通方法操作，基本上得不到产物。一般需要在比较特殊的条件下进行反应。例如：丙酮在碱的存在下，可以先生成二丙酮醇，但在平衡体系中，产率很低。如果能使产物在生成后，立即脱离碱催化剂，也就是使产物脱离平衡体系，最后就可使更多的丙酮转化为二丙酮醇，产率可达7080。二丙酮醇在碘的催化作用下，受热失水后可生成，-不饱和酮。 羟醛缩合反应可分为自身缩合和交叉缩合。自身缩合可以是分子间的，也可以是分子内的。醛分子间的自身缩合平衡常数较大，故反应可顺利进行，反应条件也较温和，故可用于合成特定的醛。酮分子间的自身缩合平衡常数很小，故需要采用特殊的方法是反应向右推动，如加入催化剂、强碱环境，或是用索氏提取器分离产物。一般来说，此类反应的产率较低，应用不多。当分子内既有羰基又有烯醇负离子时，可发生分子内的羟醛缩合反应，得到关环产物。特别是合成五、六元环时，反应顺利，产率较高。该反应被广泛用于制备，-不饱和环酮。有机合成中应用最多的是交叉羟醛缩合，即利用两个不同的醛或酮进行混合羟醛缩合反应，可得到，-不饱和醛酮。如果两反应物都有活泼的氢，将得到四种混合产物，若产物难以分离，这就没有多大的利用价值。另外当发生的是不对称的羟醛缩合反应时，一般有两种反应进行定向缩合。一种是将底物酮转变成烯醇的形式进行反烯醇负离子应，如Mukaiyama反应，即三甲基氯硅烷与烯醇形成硅醚，把烯醇的双键固定，分离后再与醛或酮反应。或者用LDA将不对称酮大部分转变成动力学控制的烯醇负离子，再用三甲基氯硅烷分离。另一种是有机小分子的不对称催化反应，催化剂的选择至关重要，选择合适的催化剂可以大大提高反应的选择性。对于反应所使用的催化剂,根据其所具有的酸碱活性中心,可分为酸性催化剂、碱性催化剂、酸碱催化剂。常用的酸性催化剂有(VO)2P2O7、-VOPO4、铌酸和MFI沸石等。在酸性催化剂的阳离子活性中心醛羰基活化形成烯醇正碳离子从而发生缩合反应。分子间的羟醛缩合经常被用来合成一些-羟基化合物，如1，3-丙二醇、l，3-丁二醇和新戊二醇等。其可作为进一步生产香料、药物等多聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等高聚物的单体；缩合脱水产物，-不饱和醛氧化得到相应的可广泛用作精细化工生产原料的羧酸，如2，2-二羟甲基丙酸可用作水性氨脂扩链剂以及制备聚酯、光敏树脂和液晶，2-甲基-2-戊烯酸是具有水果香味的食用香料，可广泛用于食品加工业和其它日化香精产业；此外，-不饱和醛完全氢化时得到饱和伯醛，可用作溶剂或制造洗涤剂、增塑剂。羟醛缩合反应是一