第八章碳杂重键的加成

第八章碳杂重键的加成(AdditiontoCarbon-HeteroMultipleBonds)8.1反应机理碱催化机理酸催化机理8.2羰基活性1.底物电子效应空间效应2.亲核试剂试剂的亲核性的强度试剂的可极化度大小空间效应,8.3羰基化合物的亲核加成反应实例()1.Wittig反应()反应机理膦叶立德(Ylide)硫叶立德2.羟醛缩合反应()反应机理8.4羧酸衍生物与亲核试剂的加成反应()1.反应机理2.反应活性()Claisen酯缩合反应及相关反应(),8.5金属氢化物与羰基的加成反应()反应机理反应的立体化学8.6,-不饱和羰基化合物的加成反应()1.反应机理2.影响加成方式的因素8.7碳氮的亲核加成反应()1.亚胺的亲核加成Mannich反应2.腈的亲核加成反应Thorpe反应,除了,均可与亲核试剂发生加成反应。,可逆反应,一.反应机理,底物试剂,底物的性质,E,ENu,亲电性,亲电性：底物的中心碳原子带有部分的正电荷。,ENu,亲核性,亲核性：底物中心碳原子带有部分负电荷。,羰基的亲核加成反应机理：,碱催化：,慢,试剂进攻羰基上C原子，生成氧负离子的一步是决定反应速率的一步。,为使亲核试剂的负电荷裸露出来，增加亲核性，常需碱催化：,酸催化：,羰基质子化，可以提高羰基的反应活性，,羰基质子化后，氧上带有负电荷，很不稳定，电子发生转移，使碳原子带有正电荷。,决定反应速率的一步，是Nu-进攻中心碳原子的一步。,酸除了活化羰基外，还能与羰基形成氢键：,质子性溶剂也起到同样作用：,都使羰基活化。,二.羰基的活性,1.底物,反应活性取决于羰基的中心碳原子带有正电荷的多少。,(1)电子效应,当羰基与具有+I或+C的基团直接相连时，由于增加了中心碳原子的电子云密度，故使反应活性降低。,Cl3C是强吸电子基团，使羰基带有更多的正电荷；产物中形成分子内氢键，使产物稳定，平衡向右移动。,(2)空间效应,与羰基相连的基团空间效应越大，越不利于反应进行。,Nu,sp2杂化平面三角型,sp3杂化四面体,产物中基团拥挤程度增大。,R越大，妨碍Nu:从背后进攻C原子。,角张力缓解：,sp2杂化，键角应为120,实际为60,角张力较大；反应中，键角由60转化为10928,角张力得到缓解。,这里，角张力缓解程度不大。,2.试剂的亲核性,对于同一羰基化合物，试剂的亲核性越强，反应的平衡常数越大。,试剂的亲核性依次减弱,如：,试剂的可极化度越大，则利于亲核加成反应的进行。,空间效应,具有较小体积的亲核试剂，利于反应进行。,三.亲核加成反应的实例,对于羰基的亲核加成反应，碳负离子作为进攻试剂，亲核性最强，这里予以着重介绍。,1.Wittig反应,Wittig试剂：,膦的内盐,膦的叶立德(ylid),Wittig试剂与羰基发生亲核加成反应，生成烯烃：,1)反应机理,甜菜碱,氧膦环丁烷中间体,三苯基氧膦是非常稳定的。,反应向右进行。,Wittig试剂是膦盐在强碱的作用下制备的：,Wittig反应应用范围很广。,对于,试剂只与羰基作用。,2.羟醛缩合(AldolReaction),氢的醛或酮,在酸或碱的催化下,缩合反应,-羟基醛或酮,羟醛缩合,反应机理,碱催化,Step1,烯醇负离子,Step2,Analkoxideion,Step3,碱催化利于醛的缩合，而不利于酮的缩合。,酸催化：,羰基质子化及烯醇的生成,烯醇进攻质子化的羰基,酮的缩合反应常在酸催化下进行。,四.羧酸衍生物与亲核试剂的反应,1.反应机理,L:离去基团,加成消除反应,在Nu上引入酰基的反应,2.反应活性,作为酰基化试剂，其活性为：,X:具有-I效应，CCl键的极性大。,酯中烷氧基具有+C效应，增大了酰基与烷氧基间的电子云密度，使酰氧键难于断裂。,酰胺中的NH2的+C、+I效应，使羰基的反应活性降低。,酸酐中的酰基是吸电子基团，使酰氧键易于断裂，酸酐的反应活性比酯大。,三.反应实例,1.酯的水解,无论是酸催化还是碱催化，一般发生酰氧键断裂。,反应机理：,酸催化：,当R为：,时，由于发生酰氧键断裂，所以，得到构型保留产物。,碱催化：,羧酸根离子的生成，使碱催化下的酯水解反应不可逆；但酸催化的酯水解反应可逆。,若RO中的C原子是三级碳原子时，在酸催化时，发生烷氧键断裂：,由于含有三级碳原子基团的空间效应，使得水分子难于进攻羰基，同时也不利于质子转移。,2.Claisen酯缩合反应及相关反应,两个酯分子至少有一个酯分子是含有氢,在强碱的作用下，相互缩合成羰基酯,反应机理：,第一步,第二步：,第三步：,由于是可逆反应，至少需要2分子的酯分子作为亲核试剂，使平衡向右移动。,反应需要过量的强碱,含一个-氢原子的酯缩合反应,两种,不同,酯,仅一个含-氢,Diethylmalonate,含氢的醛、酮、腈都能酯发生缩合反应。,一般选用无氢的酯作为底物：,分子内也能发生酯缩合反应Dieckmann反应：,五.金属氢化物与羰基的加成反应,络合金属氢化物：,LiAlH4,NaBH4,NaBH4的选择性强,选择性还原：,立体化学,遵循Cram规则,75%,92%,当3，5位上没有取代基时，主要生成平伏键的醇：,当3，5位上有取代基时，主要生成直立键的醇：,83,六.,-不饱和羰基化合物的加成反应,1.反应机理,1,4加成,1,2加成,2.影响加成方式的因素,羰基活性大，试剂的亲核性强时，两者空间位阻都小时，一般按1