碳负离子反应课件

1、碳负离子反应课件1R（烷烷基基）CH3CH3CH2CH3CH2CH2中中文文名名英英文文名名甲甲基基乙乙基基（正正）丙丙基基methylethyln-propylCH3CHCH3异异丙丙基基缩缩写写MeEtn-Prisopropyli-Pr碳负离子反应课件2CH3CH2CH2CH2CH3CHCH2CH3（正正）丁丁基基异异丁丁基基n-butylisobutylCH3CCH3CH3叔叔丁丁基基tert-butyln-Bui-But-Bu(tertiary)CH3CH2CH仲仲丁丁基基sec-butyls-BuCH3(secodary)R（烷烷基基）中中文文名名英英文文名名缩缩写写碳负离子反应课件

2、3CH3(CH2)3CH2CH3CHCH2CH2CH3（正正）戊戊基基异异戊戊基基n-pentyln-amylisopentylCH3CH2CCH3CH3叔叔戊戊基基tert-pentylCH3CCH2CH3CH3新新戊戊基基neopentylR（烷烷基基）中中文文名名英英文文名名缩缩写写碳负离子反应课件第一章第一章 碳负离子的反应碳负离子的反应1.1 基本原理1.2 碳负离子与醛酮缩合反应1.3 碳负离子与羧酸衍生物的缩合1.4 碳负离子的烃基化反应1.5碳负离子对活泼烯烃的加成反应1.6 烯胺反应1.7 乙炔碳负离子反应1.8氰基(CN)负离子反应1.9 Wittig反应-羰基烯化反应碳负

3、离子反应课件1.1 1.1 基本原理基本原理1.1.11.1.1碳负离子的形成及其稳定性碳负离子的形成及其稳定性碳负离子是以一个带有负电荷的碳为中心碳负离子是以一个带有负电荷的碳为中心原子的中间体，是有机化学反应中常见的原子的中间体，是有机化学反应中常见的活性中间体。如甲基负离子、烯丙基负离活性中间体。如甲基负离子、烯丙基负离子、苄基负离子、三苯甲基负离子等。子、苄基负离子、三苯甲基负离子等。碳负离子可以通过碳负离子可以通过金属有机化合物异裂金属有机化合物异裂而而产生。碳氢键的碳原子上存在产生。碳氢键的碳原子上存在吸电子基吸电子基时时易形成碳负离子。易形成碳负离子。碳负离子反应课件 如：如：C

4、HCO强碱CCOCCOCHC强碱强碱NCCNCCNCNO2CHNO2CNOO碳负离子反应课件形成碳负离子的内部条件形成碳负离子的内部条件能形成碳负离子的化合物从结构上讲，至少含有一能形成碳负离子的化合物从结构上讲，至少含有一个氢的碳原子的邻位要有一个活化基团，一些带个氢的碳原子的邻位要有一个活化基团，一些带有双键或叁键的吸电子基团有双键或叁键的吸电子基团C=O、NO2、SO2、CN、CC等都是活化基团。等都是活化基团。活化基团有两个作用：活化基团有两个作用：由于其吸电子作用，使氢碳酸的酸性增加，而容由于其吸电子作用，使氢碳酸的酸性增加，而容易脱质子化。易脱质子化。使形成的使形成的C-的负电荷离

5、域而趋于稳定。的负电荷离域而趋于稳定。碳负离子反应课件活化基团的强弱顺序如下：活化基团的强弱顺序如下：-NO2-C=O-SO2-COOR-CN -CCH-C6H5-CH=CH2-R除了要有一个除了要有一个活化基团活化基团外，分子中的其它基外，分子中的其它基团的团的空间效应空间效应和和电子效应电子效应对对C的形成和稳的形成和稳定性也有影响，其中定性也有影响，其中空间阻碍空间阻碍影响最大。影响最大。 CCH3OCHNOO碳负离子反应课件形成碳负离子的外部条件形成碳负离子的外部条件 有了一个带有活化基团的化合物后，还必须加入有了一个带有活化基团的化合物后，还必须加入碱碱，才能把才能把-H交换下来，形

6、成碳负离子。交换下来，形成碳负离子。选择强度适合的碱，酸性弱的选择强度适合的碱，酸性弱的-H要用强碱，反之用要用强碱，反之用较弱的碱。较弱的碱。在选择碱的时候，还要分清哪些碱是强亲质子性的在选择碱的时候，还要分清哪些碱是强亲质子性的（与质子结合的能力），哪些碱是强亲核性的（与（与质子结合的能力），哪些碱是强亲核性的（与碳正离子的结合能力），哪些是两种都有的。这是碳正离子的结合能力），哪些是两种都有的。这是因为在形成因为在形成C的过程中，碱可能进攻碳原子，也的过程中，碱可能进攻碳原子，也可能进攻质子氢。可能进攻质子氢。碳负离子反应课件一般来说，亲核试剂的亲核性能大致与其碱一般来说，亲核试剂的亲核

7、性能大致与其碱性的强弱次序相对应。对具有相同进攻原性的强弱次序相对应。对具有相同进攻原子的亲核试剂，碱性愈强者，亲核性愈强。子的亲核试剂，碱性愈强者，亲核性愈强。 CCOB亲核亲质子H碳负离子反应课件下面列出常用碱的性能：下面列出常用碱的性能： 具有强亲质子和强亲核能力的碱：具有强亲质子和强亲核能力的碱：HO ,CH3O,C2H5O,RS,CN等。等。 具有强亲质子弱亲核能力的碱：具有强亲质子弱亲核能力的碱： H , NH2。 具有强亲质子相当弱亲核性的碱：具有强亲质子相当弱亲核性的碱：Et2N ,C6H5N , Me3Si-N。碳负离子反应课件例例1 .醛、酯的醛、酯的-H烷基化时，不能用烷

8、基化时，不能用OH去去脱质子。如用脱质子。如用OH时时, 则醛发生醇醛缩合：则醛发生醇醛缩合：CH3CH2CH+CH3CH2CHOOHCH3CH2CHOHCHCHOCH3OCH3COOCH2CH3+OHCH3COOH +OCH2CH3CH3COO-+HOCH2CH3酯会发生水解：酯会发生水解：碳负离子反应课件在形成碳负离子的外部因素中，还应指出的在形成碳负离子的外部因素中，还应指出的是溶剂的影响。假如溶剂的酸性比氢碳酸是溶剂的影响。假如溶剂的酸性比氢碳酸强的多的话，就不能产生很多的强的多的话，就不能产生很多的C，因为，因为刚形成的碱性很强的刚形成的碱性很强的C夺取溶剂的质子，夺取溶剂的质子，又

9、成为原来的化合物（内返作用）。又成为原来的化合物（内返作用）。RH + M+B离解内返RM+BHR+ M+BH碳负离子反应课件一般应采用极性大但酸性弱的溶剂，即非质一般应采用极性大但酸性弱的溶剂，即非质子溶剂。有以下几种配合：子溶剂。有以下几种配合：（1）t-BuOH，溶剂用，溶剂用t-BuOH或或DMSO、THF。（2）NaNH2，溶剂用液氨或醚、苯、甲苯、，溶剂用液氨或醚、苯、甲苯、1，2-二甲氧基烷苯等。二甲氧基烷苯等。（3）NaH、LiH，溶剂为苯、醚、，溶剂为苯、醚、THF等。等。（4）(C6H5)3CNa，溶剂为苯基醚、液氨等。，溶剂为苯基醚、液氨等。碳负离子反应课件为了满足合成的

10、需要，常常需要形成单一部位的烯为了满足合成的需要，常常需要形成单一部位的烯醇盐。因此需要从形成碳负离子时的条件上加以醇盐。因此需要从形成碳负离子时的条件上加以控制：控制：动力学控制动力学控制，形成碳负离子部位碳氢被碱提取质，形成碳负离子部位碳氢被碱提取质子的相对速度。一般在较子的相对速度。一般在较低温低温度下和度下和体积较大体积较大的的碱时，易使碱时，易使碳负离子在位阻较小碳负离子在位阻较小部位的碳氢键处部位的碳氢键处形成；形成；热力学控制，两种碳负离子能相互转化并达到平热力学控制，两种碳负离子能相互转化并达到平衡，一般在较衡，一般在较高温高温度、度、体积较小体积较小的碱条件下，的碱条件下，取

11、取代基较多部位的碳氢键易于形成碳负离子代基较多部位的碳氢键易于形成碳负离子 碳负离子反应课件如：OH3COH3C动力学控制热力学控制17899（LDA/二甲基氧基乙烷）22（Et3N/DMF）H3CO碳负离子反应课件HCH2HBrOLiNLDALDA/THF-72 HCH2BrOOHCH3BrOOCH(CH3)225CH3BrOCOCH3(CH3)3COH,(CH3)3COK碳负离子反应课件1.1.2 1.1.2 碳负离子反应碳负离子反应C形成后（虽然是共振稳定的）具有很高的形成后（虽然是共振稳定的）具有很高的能量，可以发生多种亲核加成反应，重要能量，可以发生多种亲核加成反应，重要的四类反应用

12、通式表示如下：的四类反应用通式表示如下：（1）与含羰基的化合物）与含羰基的化合物C +COCCO碳负离子反应课件（2）与羧酸及其衍生物的羰基发生亲核加成）与羧酸及其衍生物的羰基发生亲核加成接着失去接着失去RO或或Z形成形成-酮酯或酮酯或-二酮，二酮，这是酯缩合型反应，总的结果是在这是酯缩合型反应，总的结果是在C上带上带上一个酰基，也叫上一个酰基，也叫酰基化反应酰基化反应。（3）与烷基卤化物的反应：）与烷基卤化物的反应：CC+XC+CX碳负离子反应课件（4）与活泼烯烃的加成反应：）与活泼烯烃的加成反应：CCCC+CCZZH碳负离子反应课件1.2 1.2 碳负离子与醛酮缩合碳负离子与醛酮缩合醛、酮

13、、酯、卤代羧酸酯、硝基化合物、氰基化合物等可生成碳负离子和醛、酮发生羰基缩合反应，产物为,-不饱和醛、酮、羧酸、羧酸酯、硝基化合物和氰基化合物，反应使碳链可以增长1-3个碳原子。1.2.1 醇醛和醇酸缩合醇醛和醇酸缩合醛或酮的自身缩合。有-H的醛、酮在碱的作用下发生自身缩合，得到链状或环状化合物，常用的碱有KOH、Ba(OH)2、NaOEt、(t-BuO)3Al等。碳负离子反应课件反应机理：反应机理：醛自身缩和：醛自身缩和：CH3COH + OH: CH2COHCH2COHCH3COH+: CH2COH慢CHOCH2CHOCCH3HOHCH2CHOH+CH3碳负离子反应课件酮自身缩合：酮自身缩

14、合：CH3CCH3+OHCH2COCH3+ H2OOCH3COCH3+CH2COCH3(CH3)2CO-CH2C CH3O(CH3)2COCH2COCH3+H2O(CH3)2COHCH2COCH3碳负离子反应课件醇醛缩合用于合成时，本身有下述特点：醇醛缩合用于合成时，本身有下述特点：（1）反应是可逆的。）反应是可逆的。（2）醇醛的中间产物）醇醛的中间产物-羟基醛一般分离不出来羟基醛一般分离不出来例如，乙醛缩合形成环式半缩醛，加热时三聚物又例如，乙醛缩合形成环式半缩醛，加热时三聚物又变回变回-羟基醛，后者脱水为巴豆醛：羟基醛，后者脱水为巴豆醛：CH3CHCH2OHCHOCH3CHOCH3CHCH

15、2CHOOCHCH3OHCH3CHCH2OCCHOHOCH3CH3C=CHCHO巴豆醛CH3CHCH2OHCHOOH-H2O碳负离子反应课件（3）用较浓的碱作催化剂，可直接得不饱和羰基）用较浓的碱作催化剂，可直接得不饱和羰基化合物。化合物。（4）醛酮在碱作用下，形成的烯醇负离子是双位）醛酮在碱作用下，形成的烯醇负离子是双位性负离子。可以发生氧负和碳负的两位加成。性负离子。可以发生氧负和碳负的两位加成。RCH2CR +: BCRCHR + BHCHRCR( R=H或烷基 )OOOCRCHCORRCRCHOHCRRCROOC=CHRRBHBHCROHOC=CHRRCORORORB-(1)(2)OO

16、RCH2RCH2RCH2RCH2RCH2RCHCRCH=C碳负离子反应课件(5)烯醇负离子烯醇负离子(碳负离子碳负离子)，具有亲核性，与，具有亲核性，与卤代烷反应生成烷基化产物，如卤代烷反应生成烷基化产物，如：OCHOCH3OCHOHCH3CH3IK2CO3OCH3CH3CHO碳负离子反应课件（6）不对称酮缩合时，因含两个）不对称酮缩合时，因含两个-碳原子碳原子（都连有氢原子），因此可形成两种负离（都连有氢原子），因此可形成两种负离子，生成两种缩合产物。子，生成两种缩合产物。CH3CH2CCH3+ B: CH2CCH2CH3CH2CCHCH3+ CH3CCH2CH3OOOOCCH3CH2CH3

17、OHCH2CCH2CH3CCH3CH2CH3OHCHCH3COCH3O碳负离子反应课件1.2.21.2.2交叉缩合交叉缩合如果两个原料都含如果两个原料都含-氢原子，混合缩合得四氢原子，混合缩合得四个产物，除非产品容易从混合物中分离，否个产物，除非产品容易从混合物中分离，否则在合成上意义不大。常使用一个不含则在合成上意义不大。常使用一个不含-H的羰基化合物，这时可得两个产物。一般醛的羰基化合物，这时可得两个产物。一般醛羰基比酮羰基活泼，将醛慢慢的滴入酮中，羰基比酮羰基活泼，将醛慢慢的滴入酮中，可减少反应的复杂性。可减少反应的复杂性。碳负离子反应课件1.2.3 1.2.3 酯碳负离子与醛酮缩合酯碳

18、负离子与醛酮缩合（1）克莱森（）克莱森（Claisen）反应）反应碱催化下含碱催化下含-H的酯和没有的酯和没有-H的醛反应。的醛反应。+CH3CO2Et肉桂酸乙酯 70CHOEtO-H2OCHCHCO2Et碳负离子反应课件（2） 酯与羰基化合物缩合（酯与羰基化合物缩合（Stobbe反应）反应）酯的酯的-亚甲基不能与酮发生醇醛缩合，但在亚甲基不能与酮发生醇醛缩合，但在醇钠的催化下，丁二酸酯或醇钠的催化下，丁二酸酯或-羟基取代的羟基取代的丁二酸酯却能和酮羰基反应。反应机理为：丁二酸酯却能和酮羰基反应。反应机理为：CH2CH2CO2EtEtOHCHCH2COOEtCHCH2CO2Et +CHCH2R

19、2CCO2EtOCO2EtEtOEtO2CR2COEtO2CEtO2C碳负离子反应课件1.2.4 1.2.4 酸或酸酐负离子与醛酮缩合酸或酸酐负离子与醛酮缩合1.2.4.1羰基化合物与酸酐的缩合（羰基化合物与酸酐的缩合（perkin反应）反应）芳醛和酸酐在这种酸酐相同的羧酸钠催化下，发生芳醛和酸酐在这种酸酐相同的羧酸钠催化下，发生反应，生成反应，生成, -不饱和羧酸，反应由酸酐形成碳不饱和羧酸，反应由酸酐形成碳负离子，再和醛羰基碳反应。负离子，再和醛羰基碳反应。ArCHO + (CH3CO)2O170-180ArCHCH2OHCOOCOCH3CH COOH55-80%ArCHCH3CO2Na碳

20、负离子反应课件反应具有以下特点：反应具有以下特点：（1）反应常需要较高温度和较长时间。）反应常需要较高温度和较长时间。（2）芳醛的环上带有吸电子基，如）芳醛的环上带有吸电子基，如 NO2、Cl 等对反应有利。等对反应有利。 (3) 经经perkin反应，可合成反应，可合成-氨基酸等氨基酸等有用化合物有用化合物 碳负离子反应课件（4）中间体）中间体 -羟基酸酯一般不能分离出来，羟基酸酯一般不能分离出来，在空间有利于失水的情况下在空间有利于失水的情况下(即使羟基不在即使羟基不在位置上位置上)将失水。将失水。CHOOH+ (CH3CO)2OCH3CH2NaCH=CHOHCOOH-H2OCHOCHC=

21、O香豆素碳负离子反应课件1.2.4.2 1.2.4.2 丙二酸及其衍生物与羰基化合物缩丙二酸及其衍生物与羰基化合物缩合（合（KnoevervengelKnoevervengel反应）反应）在有机碱的催化下，含活泼亚甲基的酸（如在有机碱的催化下，含活泼亚甲基的酸（如丙二酸、氰乙酸酯）与醛酮生成各种不饱丙二酸、氰乙酸酯）与醛酮生成各种不饱和酸或酯和酸或酯: PhCHO + CH2(COOH)2六氢吡啶CHPhOHCH(CO2H)2-H2OPhCH=C(CO2H)2-CO2CHPhCHCOOH80%碳负离子反应课件本反应具有以下特点：本反应具有以下特点：（1）反应所用的催化剂是弱碱，所以用于产）反应

22、所用的催化剂是弱碱，所以用于产生负离子的次甲基上要有两个活化基团，生负离子的次甲基上要有两个活化基团，才能产生足够浓度的碳负离子，发生亲核才能产生足够浓度的碳负离子，发生亲核加成反应，如氰基乙酸、乙酰乙酸乙酯、加成反应，如氰基乙酸、乙酰乙酸乙酯、苯乙氰等均能发生本反应。苯乙氰等均能发生本反应。碳负离子反应课件CH3CHO + CH2(CO2Et)2B :-H2OCH3CHC(CO2Et)2CH2(CO2Et)2B :CH3CHCH(CO2Et)2CH(CO2Et)2（2）在合成上芳醛比脂肪醛有用，后）在合成上芳醛比脂肪醛有用，后者易发生进一步反应。者易发生进一步反应。碳负离子反应课件(3)丙二

23、酸及其酯和酮发生本反应，一般比较丙二酸及其酯和酮发生本反应，一般比较困难，但用含有更活泼化合物如氰乙酸及困难，但用含有更活泼化合物如氰乙酸及其酯可以发生反应。如：其酯可以发生反应。如： CH3CC6H5O +CH2CNCO2C2H5醋酸 ，醋酸铵苯共沸脱水CH3CC6H5CCNCO2C2H5+H2O52-58%碳负离子反应课件1.2.5 1.2.5 羰基化合物与羰基化合物与-卤代羧酸酯缩合反应卤代羧酸酯缩合反应（DarzenDarzen反应）反应）-卤代羧酸酯和醛酮在碱催化下缩合，生成卤代羧酸酯和醛酮在碱催化下缩合，生成,-环氧环氧酸酯。酸酯。R1CR2OR1CR2HCOCOOEt+EtONa

24、ClCH2COOEt碳负离子反应课件反应机理如下：反应机理如下：ClCH2COOEtClCHCOOEtEtONaR1CR2OR1CR2HCOCOOEtClR1CR2HCOCOOEt+-Cl碳负离子反应课件1) OH / H2O2) H+CHOCOO HCHOCHOBrOCH3ONaOOOCHOHCHO结果：羰基的位置增加一个醛基。结果：羰基的位置增加一个醛基。+OClCH2COOC2H5t-BuOKCH2COOC2H5O碳负离子反应课件1.2.61.2.6硝基化合物和腈以及某些特殊烃类衍生硝基化合物和腈以及某些特殊烃类衍生的碳负离子与醛酮缩合的碳负离子与醛酮缩合（1 1）硝基化合物）硝基化合物

25、在碱存在下，硝基甲烷与醛缩合得到在碱存在下，硝基甲烷与醛缩合得到-羟基羟基硝基化合物。例如甲醛与硝基甲烷反应，硝基化合物。例如甲醛与硝基甲烷反应，硝基甲烷分子中硝基甲烷分子中-碳转变为碳负离子进攻碳转变为碳负离子进攻羰基碳最后得到三甲醇基硝基甲烷。羰基碳最后得到三甲醇基硝基甲烷。CH3NO2B：BHCH2NO2HCHOCH2CH2NO2OBHCH2CH2OHNO2进一步缩合CH2CHONO2CH2OHCH2OH碳负离子反应课件（2 2） 腈腈含含-H-H原子的腈与醛反应类似硝基化合物。原子的腈与醛反应类似硝基化合物。PhCH2CNPhCHOPhHCOCHPhCEtOHPhHCOHCHPhCN-

26、H2OPhCHCPhCNPhCH-CNNEtO碳负离子反应课件（3 3）特殊的芳香体系，如环戊二烯脱）特殊的芳香体系，如环戊二烯脱质子后的阴离子是一个含有六个电子质子后的阴离子是一个含有六个电子的芳香体系，能发生碱催化下的缩合的芳香体系，能发生碱催化下的缩合反应。反应。CH2HCCHHCCHB:CHHCCHHCCH(CH3)2COCHHCCHHCCHC(CH3)2OBHCHHCCHHCCHC(CH3)2HO-H2OCHCCHHCCHCH3CCH3二甲基富烯碳负离子反应课件1.3 1.3 碳负离子与羧酸衍生物缩合碳负离子与羧酸衍生物缩合碳负离子和羧酸衍生物（酯、酰卤、酸酐）碳负离子和羧酸衍生物（

27、酯、酰卤、酸酐）中羰基发生缩合生成酮酸酯、中羰基发生缩合生成酮酸酯、-二酮、甲二酮、甲酰基、丙二酸酯等产物。反应可用下面通酰基、丙二酸酯等产物。反应可用下面通式表示。式表示。COAX +CCOAC+ X碳负离子反应课件1.3.11.3.1克莱森（克莱森（ClaisenClaisen）酯缩合）酯缩合含含-H-H的酯的酯在在强碱强碱( (如：乙醇钠如：乙醇钠) )催化下缩合，生成催化下缩合，生成- -酮酸酯酮酸酯的反应称为的反应称为ClaisenClaisen酯酯缩合。缩合。该反应和醇醛缩合的区别在于羰基加成后，前者脱该反应和醇醛缩合的区别在于羰基加成后，前者脱去去RO-RO-，成为酮酯，而后者获

28、得质子，形成羟酮。，成为酮酯，而后者获得质子，形成羟酮。相同酯的自身缩合相同酯的自身缩合CH3C=OOC2H5+CH3C=OOC2H5C2H5ONaCH3COOHC=OCH2C=OCH3OC2H5碳负离子反应课件反应机理：反应机理：CH2C=OOC2H5HC2H5O+CH2C=OOC2H5CH2C=OOC2H5C2H5OHpKa 24pKa 16C=OCH2C=OCH3OC2H5+C2H5OC=OCH C=OCH3OC2H5+CH3C=OOC2H5CH2C=OOC2H5CH3COOC2H5CH2C=OOC2H5C=OCH2C=OCH3OC2H5+C2H5OC=OCHC=OCH3OC2H5CH3

29、COOHC=OCH2C=OCH3OC2H5不可逆不可逆pKa 11碳负离子反应课件特点：（特点：（1）反应是可逆的）反应是可逆的 （2）缩合于碱性催化剂催化下进行。）缩合于碱性催化剂催化下进行。 （3）对于各含有）对于各含有-H不同酯不同酯Claisen缩缩 合，得到混合物。合，得到混合物。 芳香酸酯芳香酸酯的羰基碳的羰基碳正电性正电性下降下降，须，须强碱强碱，以增大，以增大烯醇负离子烯醇负离子浓度。浓度。CH3C OC2H5NaHH3O+OCOOCH3CH2C OC2H5OCO（4 4）酯缩合反应常用过量的酯本身做溶剂，）酯缩合反应常用过量的酯本身做溶剂，有时也在乙醚，苯或甲苯等惰性溶剂中进

30、行有时也在乙醚，苯或甲苯等惰性溶剂中进行碳负离子反应课件1.3.21.3.2狄克曼（狄克曼（DieckmannDieckmann）缩合）缩合是二元酯的分子内Claisen缩合，得到五元或六元环状-酮酸酯，脱羧后即可制得环酮。COOEtCH2CH2COOEtCH2CH2Na1/2 H2COOEtH2CCH2CHCO2EtCH2COOEtH2CCH2CHCO2EtCH2OCO2Et-CO2O75-80%碳负离子反应课件H+EtONa CO2OH CO2EtCO2EtCO2EtOEtO2CCO2EtOCO2EtOEtO2COO2Dieckmann 缩合反应只适合于五、六元环的合成缩合反应只适合于五、

31、六元环的合成 ,较较大、较小的环都不易生成。这时分子间和分子内的缩大、较小的环都不易生成。这时分子间和分子内的缩合反应发生竞争，如丁二酸二乙酯先发生分子间的缩合反应发生竞争，如丁二酸二乙酯先发生分子间的缩合，然后环化。合，然后环化。碳负离子反应课件 应用应用Dieckmann-Komppa改良法，草酸酯与戊二改良法，草酸酯与戊二酸酯缩合，得酸酯缩合，得-环二酮。环二酮。COOC2H5COOC2H5CH2COOC2H5CHRCH2COOC2H5C2H5ONa二甲苯CRHO=CC=OCOOC2H5C2H5COO50-70%( R=H , C6H5 )+CNCH2CH2CNCH2CH2B:NHCNH

32、2OOCN用用,-二腈碱催化缩合得到环状二腈碱催化缩合得到环状- 酮腈酮腈 碳负离子反应课件1.3.3 1.3.3 醛酮碳负离子与酯缩合醛酮碳负离子与酯缩合醛酮和酯各有一个醛酮和酯各有一个-H-H，碱催化缩合得四个，碱催化缩合得四个产物，在合成上没有实际意义，因而一般产物，在合成上没有实际意义，因而一般只有醛酮和没有只有醛酮和没有-H-H的甲酸酯和草酸酯缩的甲酸酯和草酸酯缩合在合成上是有意义的。合在合成上是有意义的。草酸酯和酮缩合，使酮转变为草酸酯和酮缩合，使酮转变为-酮酯。酮酯。COCH3R+COOEtCOCH2RCOCOOEt-CO175COCH2RCOOEtEtOCOOEt碳负离子反应课

33、件在两个活化基的作用下，-酮酯中次甲基，酸性增加，可以在较温和的条件下进行其它反应，化合物中酯基可以水解为酸加热脱羧而除去。下列反应在邻位引入一个甲基 甲酸酯和酮在碱性条件下反应得-酮醛。C CH3+HCO2EtCCHOCHOCCHCHOHEtOOOO(1) (CO2Et)2 / EtO(2) 加热OCO2EtCH3ICH3OOCO2EtCH3(1) H3O+(2) 加热OCH3碳负离子反应课件+OOCHOHCOOC2H5C2H5ONa+C2H5ONaCOOC2H5OOOC2H5ONaOOOEtOO+C2H5ONaCOOC2H5COOC2H5OOCOCOOC2H5OCOOC2H5 CO碳负离子

34、反应课件1.3.4 1.3.4 醛、酮、酯碳负离子和酰氯、酸酐缩合醛、酮、酯碳负离子和酰氯、酸酐缩合由丙二酸酯，乙酰乙酸乙酯，由丙二酸酯，乙酰乙酸乙酯，-二酮及其它二酮及其它一些醛酮产生的碳负离子可以和酰氯、酸酐一些醛酮产生的碳负离子可以和酰氯、酸酐发生反应，反应往往是向同一个方向进行得发生反应，反应往往是向同一个方向进行得到到C-酰化或酰化或O-酰化产物。同时反应一般在无酰化产物。同时反应一般在无质子溶剂如苯及乙醚中进行，并用醇镁代替质子溶剂如苯及乙醚中进行，并用醇镁代替醇钠，因醇钠，因醇镁和活泼亚甲基化合物形成的盐醇镁和活泼亚甲基化合物形成的盐可溶于这些溶剂可溶于这些溶剂中。中。C2H5O

35、H+ Mg + CH2(CO2Et)2CCl4C2H5OMgCH(CO2Et)2COClNO2COCH(CO2Et)2NO282-88%碳负离子反应课件 当醛酮用酰氯、酸酐酰化时，反应往往在烯醇当醛酮用酰氯、酸酐酰化时，反应往往在烯醇负氧上发生。负氧上发生。 OCH3过量(CH3CO)2OOCOCH3CH335%OCOCH3CH365%Ph3CNa+CH3COCH2COOC2H5K2CO3DMFC4H9ClCH3COCHCOOC2H5C4H9(54%)+ CH3C=CHCOOC2H5OC4H9(46%)碳负离子反应课件1.4 1.4 碳负离子的烃基化反应碳负离子的烃基化反应 碳负离子是一种亲核

36、试剂，可以置换卤代烷中卤素，形成碳-碳键，相对于O、S、N等的烃化，研究较多的是C-烃化。+CZRXCZRX+Z = X = F, Cl, Br, I碳负离子反应课件在碱作用下，醛酮形成的烯醇负离子是两可性离子，发生烷化反应时（和酰化反应一样），也会得到C-烃化和O-烃化产物，通常溶剂对烃化产物影响很大，在质子性溶剂中进行烃化，主要得C-烃化产物。如： COPhCHPhPhCH3I二甲氧基乙烷或DMSOCCPhPhH3COPh+COPhCCH3PhPhCH3I(CH3)3COHCCPhPhH3COPh50%50%+COPhCCH3PhPh96%4%碳负离子反应课件烃化反应是烃化反应是SN2历程

37、，有如下几条规则：历程，有如下几条规则：（1）卤代烷的活性次序：）卤代烷的活性次序：IBrClF。（2）产率次序：伯卤代烷）产率次序：伯卤代烷仲卤代烷仲卤代烷叔卤代烷。叔卤代烷。 叔卤代烷一般不宜作烃化剂，但近年来研究发现，叔卤代烷一般不宜作烃化剂，但近年来研究发现，在特定的酸性条件下，某些叔卤代烷取得了较好结果在特定的酸性条件下，某些叔卤代烷取得了较好结果CH2(COOC2H5)2+(CH3)3CIBF3(CH3)3CCH(COOC2H5)250%CH3COCH2COOC2H5+(CH3)3CBrAgClO4CH3COCHCOOC2H5C(CH3)368%碳负离子反应课件（3）乙烯基和芳基卤

38、代烷不活泼，不能作烃化剂，）乙烯基和芳基卤代烷不活泼，不能作烃化剂，但若芳环但若芳环p、o位上有强的吸电子基团（位上有强的吸电子基团（硝基硝基）的）的芳卤可以反应芳卤可以反应 O2NX（4）烯丙基卤和苄基卤是很好的烃化剂）烯丙基卤和苄基卤是很好的烃化剂,易发生反应易发生反应 XX试写出以上试写出以上3种物质与种物质与碳负离子发生烃基化反应的方程式碳负离子发生烃基化反应的方程式碳负离子反应课件1.4.1 1.4.1 单功能团化合物的烃化单功能团化合物的烃化 是由一个活化基团活化的化合物的烃化，主是由一个活化基团活化的化合物的烃化，主要指醛酮、酯及氰的烃化。这类化合物要指醛酮、酯及氰的烃化。这类化

39、合物-氢的酸性较小，反应要有氢的酸性较小，反应要有足够强的碱足够强的碱作催作催化剂。如果用乙醇钠作催化剂，则容易发化剂。如果用乙醇钠作催化剂，则容易发生醇醛型缩合反应而不发生烃化反应。常生醇醛型缩合反应而不发生烃化反应。常用用NaNHNaNH2 2 、LiHLiH、PhPh3 3CNaCNa这样的强碱，促使这样的强碱，促使生成更多的碳负离子，反应才能进行。生成更多的碳负离子，反应才能进行。 RCH2CCH2R碱RCHCOCH2R + RCH2CCHRORXRCHCCH2RR+ RCH2CCHRROOO碳负离子反应课件已有很多方法用于改进不对称酮烃基化的选择性。已有很多方法用于改进不对称酮烃基化

40、的选择性。应用最广泛的一种方法是在一个应用最广泛的一种方法是在一个-位置位置引入临时的引入临时的活化基团来稳定相应的烯醇负离子活化基团来稳定相应的烯醇负离子，同时活化后，同时活化后-碳上的氢原子酸性增大，待烃化反应完成后，碳上的氢原子酸性增大，待烃化反应完成后，再除去这个活化基团。常用的活化基团有乙氧羰基、再除去这个活化基团。常用的活化基团有乙氧羰基、乙氧草酰基、甲酰基等。乙氧草酰基、甲酰基等。硼砂(1)NaOC2H5 C2H5OH(2)CH3lHCl煮沸O(CO2C2H5)2NaOC2H5CH3CH2OHOCOCO2C2H5OCO2C2H5OCH3COOC2H5OCH3碳负离子反应课件引入一

41、种可随时除去的基团，引入一种可随时除去的基团，封闭一个封闭一个-位置位置，以防，以防止相应烯醇负离子的形成，例如止相应烯醇负离子的形成，例如10-10-甲基十氢萘酮的甲基十氢萘酮的合成：合成：(1)t-C4H9OK t-C4H9OH(2)CH3lHHOHOCH3HHCO2C2H5C2H5ONa C2H5OHC4H9SH对CH3-C6H4SO3Ht-C4H9OKCH3lt-C4H9OHOCHOHOCHSC4H9H2O KOH乙二醇回流(78%的顺反混合物)OCHSC4H9OH3CH3COCHO=碳负离子反应课件1.4.2 1.4.2 双功能团化合物的烃化双功能团化合物的烃化 分子中有两个活化基团

42、的化合物的烃化，最熟悉的如乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯。这类化合物酸性较强，在乙醇钠乙醇钠的催化下即可烃基化。合成上往往利用这两个化合物的活泼性烃化之后，除去一个活化基，比单功能团化合物的烃化要合适，且可以制备一系列有用化合物。CH2(CO2Et)2+C7H15BrC7H15CH(CO2Et)2(1)KOH(2)H2OC7H15CH(COOH)2180-CO2C8H17COOH70%EtO碳负离子反应课件1.4.2.1 1.4.2.1 利用丙二酸酯烃化产物进行溴化和氨利用丙二酸酯烃化产物进行溴化和氨化，可制得化，可制得-氨基酸，如亮氨酸的制备。氨基酸，如亮氨酸的制备。CH2(CO2Et)2+(CH3

43、)2CHCH2Br(CH3)2CHCH2CH(CO2Et)2(CH3)2CHCH2CH(CO2H)2Br2HBr(CH3)2CHCH2C(CO2H)2Br170-CO2(CH3)2CHCH2CHCOOHBr(CH3)2CHCH2CHCOOHNH2H2ONH3EtO碳负离子反应课件1.4.2.2 丙二酸酯的烃化丙二酸酯的烃化CH2(COOC2H5)2NaOC2H5NaCH(COOC2H5)2RXRCH(COOC2H5)2 常用的烃化试剂为卤代烃、硫酸酯等， 烃化剂中存在-OR、C=O、-CN、-NR2、-NO2均对反应无影响。例1 -烃基取代的丙二酸酯在氰化钠存在下，于二甲亚砜中加热脱羧，可直接

44、生成羧酸酯。 CH2(COOC2H5)2NaOC2H5C2H5OHNaCH(COOC2H5)2C2H5IC2H5CH(COOC2H5)2NaCN/DMSO160CH3CH2CH2COOC2H580%碳负离子反应课件 2.4.3 1,3-二羰基化合物的二羰基化合物的-烃基化烃基化 一般条件下，一般条件下，1,3-二羰基化物，在侧甲基或亚甲二羰基化物，在侧甲基或亚甲基上，而不是双活化亚甲基上烃化，并不明显的发基上，而不是双活化亚甲基上烃化，并不明显的发生。生。 但采用双负离子法即二羰基化合物和两摩尔的氨但采用双负离子法即二羰基化合物和两摩尔的氨基钠或钾，在液氨中形成的双负离子和一摩尔的烃基钠或钾，

45、在液氨中形成的双负离子和一摩尔的烃基化试剂反应，基化试剂反应，1,3-二羰基化合物的二羰基化合物的-烃基化可以选择烃基化可以选择性地、高产率进行。性地、高产率进行。碳负离子反应课件一般烃基化遵循下列次序：一般烃基化遵循下列次序： C6H5CH2-CH3-CH2-例：乙酰丙酮转变成例：乙酰丙酮转变成2,4-二酮产率二酮产率82CH3COCH2COCH32mol KNH2(1)C4H9Br乙醚(2)H3OCH3COCH2COCH2C4H982%CH3COCHCOCH2CH3CCHOCOCH2碳负离子反应课件1.5 碳负离子对活泼烯烃的加成反应碳负离子对活泼烯烃的加成反应+CHZCCZCHZCCZH

46、+CHZCCZH碳负离子对活泼烯烃的加成反应叫碳负离子对活泼烯烃的加成反应叫Michael反反应。应。碳负离子不能和一般的碳负离子不能和一般的C=C加成。如果双键和一个加成。如果双键和一个吸电子的吸电子的Z基团共轭（基团共轭（Z = -CHO、-COR、-COOR、 -CN、-CONH2、-NO2）,则能发生加成反应。则能发生加成反应。碳负离子反应课件Michael反应在合成中应用很广。例如脂肪醛在反应在合成中应用很广。例如脂肪醛在EtO的催化下，可自发地发生缩合和加成，制备戊的催化下，可自发地发生缩合和加成，制备戊二酸或二酸或取代取代戊二酸。戊二酸。+RCHOCH2(CO2Et)2RCH=C

47、(CO2Et)2CH2(CO2Et)2(1)KOH(2)H+(3)加热-H2ORCHCH(CO2Et)2CH(CO2Et)2RCHCH2COOHCH2COOHEtOEtO+CH2(CO2Et)2CH2=CEtOPhCO2EtCH2CHPhCO2Et(EtOOC)2CH这类加成可以扩大到这类加成可以扩大到CH3-CH=CHn- Z型烯烃型烯烃（n=0,1,2,3）,得到得到1，4、1，6其至其至1,8-加成产物。加成产物。 碳负离子反应课件 Michael反应的产物分子中常常既有反应的产物分子中常常既有-H又又有羰基，在催化剂作用下可进一步发生分有羰基，在催化剂作用下可进一步发生分子内羟醛缩合，

48、形成环状化合物，叫做子内羟醛缩合，形成环状化合物，叫做Robinson缩合环化反应。缩合环化反应。 几个重要的例子见几个重要的例子见p48。 碳负离子反应课件 Michael反应中，如果活泼烯烃是丙烯腈时，反应中，如果活泼烯烃是丙烯腈时，所得产物都带有氰乙基。这个反应叫氰乙基化反应。所得产物都带有氰乙基。这个反应叫氰乙基化反应。例如：例如：+CH2=CH-CNC6H5N(CH3)3OH85%OCOOEtHOCOOEtCH2CH2CN2CH2=CH-CNH2CCH2CH2CNCH2CN碳负离子反应课件对酮而言，氰乙基化反应进行得比醛类更容易，对酮而言，氰乙基化反应进行得比醛类更容易，在碱性催化剂

49、的存在下，反应最容易在离羰基最近在碱性催化剂的存在下，反应最容易在离羰基最近的含氢较少的碳原子进行。的含氢较少的碳原子进行。 CH3COCH2CH2CH32CH2=CHCNCH2=CHCNCCH2CH2CNCH2CH2CNCH3COC2H5CCH2CH2CNCH2CH2CNCH2COC2H5NCCH2CH2CH2CNCCH2CH2CNCH2CH2CNCNCH2=CHCN 从这类反应制得的多氰类化合物可作为杀虫剂、从这类反应制得的多氰类化合物可作为杀虫剂、麻醉剂、增塑剂的原料。麻醉剂、增塑剂的原料。 碳负离子反应课件1.6 烯胺反应烯胺反应1.6.1烯胺的烃化酰化反应烯胺的烃化酰化反应RCH2C

50、OR1 + HNR2R3CR1NR2R3OHRCH2- H2OR1NR2R3RCHC+NHp-TsOHNO烯胺是指烯胺是指,-不饱和胺。是含有一个不饱和胺。是含有一个-H的醛酮与胺作用，的醛酮与胺作用，再失去一个水分子得到的产物。再失去一个水分子得到的产物。碳负离子反应课件 烯胺作为一种活性中间体进行烃基化、酰基化反烯胺作为一种活性中间体进行烃基化、酰基化反应，由于不需要碱性试剂，可避免许多副反应，应，由于不需要碱性试剂，可避免许多副反应，反应后烯胺水解，使羰基再生，故可以看作醛和反应后烯胺水解，使羰基再生，故可以看作醛和酮烃基化和酰基化的一个间接方法。烯胺具有类酮烃基化和酰基化的一个间接方法

51、。烯胺具有类似烯醇的结构。似烯醇的结构。CC烯胺亚胺CCNHNHH碳负离子反应课件（1 1）烃基化反应）烃基化反应 烯胺与卤代烷发生烯胺与卤代烷发生C-烃基化和烃基化和N-烃基化反应，烃基化反应，随后水解，随后水解，N-烃基化产物溶于水而不发生烃基化产物溶于水而不发生水解反应，而水解反应，而C-烃基化则水解得到烃基化烃基化则水解得到烃基化酮酮。ICR1CHCH3RNR2R3CR1RCHCH3IC6H6RCHINR2R3CR1H2OCCRCH3OR1季铵盐溶于水CH3NR2R3+碳负离子反应课件不对称酮发生烃基化反应后，在较少取代基上不对称酮发生烃基化反应后，在较少取代基上形成的产物占优势。形成

52、的产物占优势。ONHp-TsOHCH3IO碳负离子反应课件37%CH3I67%63%40%53%58%60%CICH2CNCICH2COOEtCICH2COC2H5CICH2-CH=CH2PhCH2CIClCH2OCH3OCH3NOCH2CNOCH2COOEtOCH2COC2H5OCH2CH=CH2OCH2PhOCH2OCH3烯胺与卤化物烷基化反应 碳负离子反应课件（2 2）酰基化反应）酰基化反应烯胺很容易和酰氯反应，生成取代酰胺。经水解后烯胺很容易和酰氯反应，生成取代酰胺。经水解后得到得到-二酮，这里二酮，这里N-N-酰化反应是可逆的，因此可酰化反应是可逆的，因此可得到高产率的得到高产率的C

53、-C-酰化产物。利用这一反应可增长酰化产物。利用这一反应可增长碳链。碳链。 ONHRCOClONCORH3O+COR(1) OH-(2) H+Et3NOORCO(CH2)5COHZn/HgHClR(CH2)6COHOO碳负离子反应课件例如：脂肪族酰氯、二元酸的单酰氯和环已酮例如：脂肪族酰氯、二元酸的单酰氯和环已酮或环戊酮与烯胺反应。首先生成或环戊酮与烯胺反应。首先生成-二酮或二酮或-酮酯，水解成酮酸。此酮酸用酮酯，水解成酮酸。此酮酸用kischner-kischner-wolff-wolff-黄鸣龙法还原成长链脂肪酸黄鸣龙法还原成长链脂肪酸 Kischner-Wolff黄鸣龙还原法HOOC(C

54、H2)5RClCO-(CH2)nCO2EtHOOC(CH2)n+5COOHClCO-(CH2)nCOClHOOC(CH2)n+10COOHNOCORH2OOHCOOHCORH2OH2OOCO(CH2)nCOOEtOHCOOHCO(CH2)nCOOH还原OCO(CH2)nCOOOHCOOHCO(CH2)nCOHOOC还原RCO-Cl碳负离子反应课件1.6.2 1.6.2 烯胺与亲电烯烯胺与亲电烯1,2-1,2-加成加成NRCHCHYCHCH2YRH2ONCHCHYROCN等）COR1,Y:（CO2R1,由酮形成的烯胺与亲电烯的由酮形成的烯胺与亲电烯的1,2-加成，已成为酮烃化，加成，已成为酮烃化

55、，特别是立体选择性酮烃化的重要方法。由于反应时不特别是立体选择性酮烃化的重要方法。由于反应时不需要碱性催化剂，因此，避免了由于碱性试剂所引起需要碱性催化剂，因此，避免了由于碱性试剂所引起的羰基化合物的羟醛缩合及亲电烯的聚合等副反应。的羰基化合物的羟醛缩合及亲电烯的聚合等副反应。 碳负离子反应课件2-甲基甲基-6-(-氰乙基氰乙基)环己酮的合成。环己酮的合成。NH3CCH2CHCNC2H5OHOCH2CH2CNH3C不对称酮发生该反应后，在不对称酮发生该反应后，在较少取代基较少取代基上形成上形成的产物占优势；的产物占优势；而碱催化法优先发生在多取代一边。例如而碱催化法优先发生在多取代一边。例如碳

56、负离子反应课件手性的手性的1-甲基甲基- 1-1-苯基丙胺与苯基丙胺与-甲基环己甲基环己酮生成的烯胺与丁酮生成的烯胺与丁-3-3-烯烯-2-2-酮进行酮进行1 1，2-2-加加成反应，高立体选择性地生成了成反应，高立体选择性地生成了2-2-甲基甲基-2-2-(3-(3-氧氧-1-1-丁基丁基) )环己酮，环己酮，eeee值达值达9191。NPhO2.AcOH(aq)OO1.THF酮与手性胺反应生成的手性亚胺与酮与手性胺反应生成的手性亚胺与,-不饱和酮不饱和酮进行进行1,2-加成反应时与上述情况相反，往往优先加成反应时与上述情况相反，往往优先发生在较多取代的一边，而且有较高的立体选择发生在较多取

57、代的一边，而且有较高的立体选择性。性。 碳负离子反应课件,-不饱和酮与烯胺反应，生成的烃化产物可发生不饱和酮与烯胺反应，生成的烃化产物可发生分子内的缩合。这也是合成并环化合物的重要方分子内的缩合。这也是合成并环化合物的重要方法。法。NCH2CHCOCH3NOOHg(OAc)2AcOHN+CH3NCH2CHCOCH3CH3NCH2CH2COCH3H3O+CH3Oo碳负离子反应课件1.7 乙炔碳负离子反应乙炔碳负离子反应 产生乙炔负离子是在产生乙炔负离子是在液态氨液态氨中进行。交替中进行。交替地通入乙炔和加入金属钠，催化量的地通入乙炔和加入金属钠，催化量的Fe(III)Fe(III)存在可加快反应

58、：存在可加快反应：Na+NH3NaNH2+NH3CH CHNH2CH C222 H2碳负离子反应课件1.7.1 1.7.1 乙炔碳负离子与卤代烃反应乙炔碳负离子与卤代烃反应(1)(1)乙炔碳负离子和卤代烷发生乙炔碳负离子和卤代烷发生S SN N2 2反应生成新的反应生成新的C-CC-C键键。这样可使这样可使炔烃分子的碳链加长，或者炔烃分子的碳链加长，或者说把炔基导入其它分子中。说把炔基导入其它分子中。(2)(2)乙炔碳负离子只有和乙炔碳负离子只有和,-碳上没有支链的卤碳上没有支链的卤代烷代烷RCHRCH2 2CHCH2 2X X才能反应才能反应。(3) (3) 卤代烷活性顺序：卤代烷活性顺序：

59、RI RBr RClHCCHNa / NH3CH3CH2CH2CH2BrHCCHCCCH2CH2CH2CH3碳负离子反应课件1.7.2 1.7.2 乙炔碳负离子与羰基化合物反应乙炔碳负离子与羰基化合物反应(CH3)2C=O +NH2Pd / H2Al2O3-H2OCH CH(CH3)2COCCHH(CH3)2COHCCH(CH3)2COHCHCH2CH2CCH3CHCH2乙炔碳负离子和羰基化合物反应生成乙炔碳负离子和羰基化合物反应生成- -乙炔醇。乙炔醇。在有机合成上有很重要的意义，如在有机合成上有很重要的意义，如C=O+NH2CHCHCOHCCH碳负离子反应课件由乙炔铜和两分子甲醛反应，可制

60、得许多重要的由乙炔铜和两分子甲醛反应，可制得许多重要的有机化合物有机化合物。+Cu+NH4Cl加压还原HOCH2CH2CH2CH2OH氧化(1) HBr(2) CNNCCH2CH2CH2CH2CNHOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NH20.3%H3PO4Na3PO4280水解还原缩 聚CO(CH2)4CONH(CH2)6NHn尼龙 66CHCHHOCH2CCCH2OHHOOCCH2CH2COOHO2 CH2OCH2=CH-CH=CH2碳负离子反应课件1.8 氰基氰基(CN )负离子反应负离子反应1.8.1 1.8.1 氰基负离子与卤代烃反应氰基负离子与卤代烃反应+NCCZNCC氰基