5第五章羰基的亲核加成及相关反应详版课资

1、 1课堂优质羰基的结构与极化：v醛、酮、羧酸及其衍生物及二氧化碳都含有羰基v羰基有一个键和一个键；由于氧的电负性（3.5）比碳（2.5）大，所以羰基产生极化 2课堂优质羰基的结构与极化：v羰基碳带有部分电荷为亲电中心，容纳正电荷能力差很不稳定，易受攻击发生亲核加成反应v羰基氧为亲核中心具有容纳负电荷能力比较稳定3课堂优质亲核试剂： v含氧试剂：h2o、roh、ro-v含碳试剂：rcc-，cn-，r-v含氮试剂：nh3，nh2，nh2nh2及nh2oh等 4课堂优质醛与酮： v醛与酮是较强的亲电试剂，易进行亲核加成，醛可与弱亲核试剂反应（如nh3，cn-）羧酸及其衍生物：v较弱的亲电试剂（+c）

2、v只与强亲核试剂反应（如：r-，ro-等）v不与弱亲核试剂（如氨）反应5课堂优质亲核加成反应的历程v碱催化羰基的亲核加成：碱夺取亲核试剂（h-nu）中的h+，生成亲核性更强的nu- v酸催化羰基的亲核加成：羰基被质子化v许多亲核加成反应是可逆的6课堂优质与氨基衍生物的亲核加成vy：h，r，oh（羟氨），nhr（肼），nhconh2（氨基脲） 7课堂优质影响羰基亲核加成反应活性的因素v反应物的结构影响v取代基的电子效应：羰基碳原子上的电子云密度小（-c，-i）利于亲核试剂进攻，亲核反应易于进行。8课堂优质芳香醛：v羰基碳原子上的电子云密度大（+c）的化合物趋稳定v亲核加成造成共轭体系的破坏也不易

3、加成v芳基上的推电子基（+i）及拉电子基（-i）也改变羰基活性。 9课堂优质空间位阻降低羰基亲核加成活性 基本上不发生亲核取代反应 cch3ch3ocnohch3oh,h2so471%80%90%ch2=cch3cooch3120o109.5occh3ch3hcn10课堂优质试剂的亲核性越强越易反应 v带负电荷的亲核试剂，比其共轭酸亲核性强：oh-h2ov极性大的分子比极性小的分子亲核性强：hcn h2o （ph）v同一周期元素负离子碱性越强亲核性越强：r3c-r2n-ro-f-v同一主族元素负离子亲核性与其可极化度一致：i-br-cl-f-11课堂优质亲核加成反应中的立体化学v透视式：任意两

4、个基团交换位置后为对映异构体v亲核试剂可从醛（酮）所在平面的上面或下面进攻，新形成一个手性中心，产物为外消旋体（对映异构体各占50%）。 coohrrcrrnu-nu-nuo-crrnuo-crrnucrrnuoh(a)(b)h+h+12课堂优质亲核试剂从空阻小的一边进攻羰基 v换用仲丁基硼氢化锂，内侧进攻产物99.6%，外侧产物0.4% 13课堂优质醛酮的简单亲核加成 强酸强碱 v仅限醛、脂肪甲基酮及8个碳原子的环酮 14课堂优质可极化性及亲核性： v硫大于氧 两可试剂 生成碳一硫键 15课堂优质醛酮与醇的加成： v生成半缩醛（酮）或缩醛（酮） v历程：酸催化16课堂优质17课堂优质醛酮与醇

5、的加成：v酮反应较为困难 空间位阻效应v反应可逆，生成缩醛不与碱、氧化剂和碱金属反应可保护羰基（用乙二醇） 18课堂优质醛酮与金属有机化合物反应： v金属有机化合物含碳-金属键 为极性共价键。v烷基锂或格氏试剂都是强亲核试剂 (失去mgxcl生成酮） 19课堂优质失去mg(or)x生成酮20课堂优质reformasky反应生成c-zn键，与grignard试剂相似21课堂优质醛酮与含氮亲核试剂的加成-消去反应 v加成产物发生-消去形成新的双键醛酮与氨衍生物的反应v烯胺（enamine）为中间体可用于合成，酸性条件下水解生成胺及酮 nnhooch2-ch=ch2+1)ch2=chch2br2)h

6、3+o66%22课堂优质曼尼希（mannich）反应 具有-氢的醛酮或其它含活泼氢的化合物与甲醛及胺（或氨）反应生成含胺甲基的化合物v活泼氢被胺甲基化后，加热失去氨，生成-不饱和羰基化合物（phcoch=ch2）v含活泼氢的化合物。vchcor，chco2r， chco2h，chcn，chno2，rcch，roh，rsh及苯酚羟基邻、对位的hcoch3+ ch2o+ nh3coch2ch2nh2酸组分碱组分醛组分曼尼希碱23课堂优质醛、酮羰基的烯化wittig（维荻许）反应v1954年 g.wittig发现该反应v1979年 获 nobel pricev醛与酮与磷叶立德（ylide）反应生成烯

7、24课堂优质wittig试剂（磷叶立德）： v内鎓（onium）正盐（中性分子） （碳的电负性大于磷），具有相反的电荷在相邻两个原子上。 r3pchr+-25课堂优质硫叶立德：26课堂优质磷酸 膦酸 氨 v胺(c-n) 铵 v磷 膦(c-p) 鏻硫（ ）锍v季鏻盐 与季铵盐 相似r4pcl+-+r4ncl-27课堂优质磷叶立德： v由强碱夺取季鏻盐中质子制备v季鏻盐酸性较弱，要强碱(c6h6li)才能夺取其中的质子(c6h5)3p+ ch3ch2brc6h6(c6h5)3pch2ch3br+-l季 盐(c6h5)3pch2ch3br+-c6h5li(c6h5)3p=chch3+c6h6libr

8、+wittig试剂烃代亚甲基三苯基膦28课堂优质v季鏻盐的-位有强吸电子基，则酸性增强，用普通碱可制备磷叶立德:29课堂优质叶立德与羰基反应：引入碳-碳双键v反应历程：四元环过渡态30课堂优质含碳亲核试剂的反应v羟醛缩合（生成- 羟基醛酮或-不饱和醛酮）31课堂优质羟醛缩合反应v一些含活泼亚甲基（酸性-氢）的化合物（-二羰基化合物 醛、酮等）在强碱下可形成-碳负离子（强亲核试剂），然后与羰基进行亲核加成反应生成-羟基醛（酮）（也称醇醛）v-羟基醛（酮）脱水生成，-不饱和醛酮coch2orrcocorococh2roorcococh2r,32课堂优质羟醛缩合反应vpka酸式离解常数：丙烯38、乙

9、炔25、丙酮20vch3ch=ch2-超共轭效应及+i效应利于亲电加成vch3ch=o -超共轭效应及+i效应不利于亲核加成33课堂优质v碱催化历程v至少要有两个-氢才可失水，失水后形成共轭体系，-不饱和酮稳定羟醛缩合反应历程34课堂优质羟醛缩合反应历程 v酸催化历程 酸:alcl3 、hf、hcl、h3po4酸催化，促进烯醇式的生成也提供活化的羰基 35课堂优质交叉羟醛缩合v当两个醛（或酮）分子都含有-氢时可得到四种不同产物，无合成价值 36课堂优质v选择一个反应物为醛、甲基酮或环酮提供亲核试剂（含-氢）：另一个不含-氢的反应物（醛）提供羰基（h2co，r3ccho，archo，arcoar

10、等） 交叉羟醛缩合37课堂优质交叉羟醛缩合v苄基酮中-亚甲基，由于羰基及芳基双重活化，易反应 38课堂优质claisen-schmidt反应： v含-氢的脂肪醛、酮与芳醛的交叉缩合39课堂优质分子内羟醛缩合oo100och3+-koh,h2o40课堂优质不对称酮缩合v酸催化发生在甲基上，碱催化发生在亚甲基上 och3ch2cch3rchoh+oh-ch3ch2coch=chrch3c=chrcoch3+41课堂优质柏金（perkin）反应： v生成-苯丙烯酸（肉桂酸）（60%）v历程如下： c6h5cho+ (ch3co)2ok2co31701801)oh-,h2o2)h+ch=chcooh6

11、0%42课堂优质oo h-+(ch3co )2och2co -o -co ch3-phch -ch2co -ophch och3-c=o: o :-:phch -ch2-co o-coh3c(ch3co )2ophch -ch -c-o -cch3oococh3h3o+phch =ch co o hch3co o hoh43课堂优质克诺文纳格尔（knoevenage）反应 v不含-氢的醛（酮）和含活泼氢的zch2z（或zchrz）化合物的缩合。 or-c-r+ z-ch2-zcrr碱z和z为吸引电子的基团，如：-cn,-cho,-cor,-coor,-so2r等。czz44课堂优质knoeve

12、nage反应历程与羟醛缩合相同45课堂优质苯偶姻缩合（acyloin condensation） v也称为安息香缩合(benzoin condensation)v两分子芳香醛在氰根离子作用下，缩合成-羟基酮（偶姻）的反应。46课堂优质v氰根离子与芳醛首先发生羰基的亲核加成v产物氰醇负离子脱去-氢生成- 碳负离子。-碳负离子再与另一分子苯甲醛进行羰基碳上的亲核加成 arch=ocn-ararch=oarccararccar-ccnarccnohohcn ho-: o :-: o :-:cnohharccharooh+-cn-cn-h+47课堂优质总结：v羟醛缩合vknoenenage反应醛酮提供

13、羰基，酯提供-氢，反应中失去水48课堂优质羧酸及其衍生物的亲核加成v此类反应与醛酮的反应相似，也是亲核试剂进攻羰基中带部分正电荷的碳原子而发生亲核加成v缩合反应：两个分子通过失去小分子（如水或醇等）而生成较大分子量的分子 49课堂优质claisen及dieckmann酯缩合： v酯与酯的缩合失去一分子醇生成-酮酸酯 酯酮缩合： v含-氢的酮和不含-氢的酯缩合失去一分子醇生成-二酮 50课堂优质claisen酯缩合反应v在强碱（醇钠等）催化下，失去一分子醇两分子酯自身缩合（也称为酯的酰化）51课堂优质claisen酯缩合反应v其中一个酯常选为不含-氢的甲酸酯、苯甲酸酯、草酸酯等 52课堂优质cl

14、aisen酯缩合反应历程53课堂优质claisen酯缩合反应历程54课堂优质dieckman酯缩合反应： vclaisen酯缩合的特例，分子内关环，合成五元或六元环55课堂优质dieckman酯缩合反应：v当可能生成两种产物时，较稳定的烯醇优先生成，即失去酸性较大的-氢生成较稳定的碳负离子ocooeth3ccooetch3oetoocch2(ch2)2chcooetch3etona二甲苯56课堂优质酯酮缩合 v酮的-碳进攻酯羰基开始，通过缩合失去一分子醇而生成-二酮v烷基的+i效应和空间位阻都可降低酮或酯的活性v酮：甲基酮，环已酮活性较大 57课堂优质酯的活性顺序如下：酯的活性顺序如下：v甲基

15、酮甲基上的氢易失去，形成亚甲基碳负离子（ch2-）v非甲基（亚甲基或次甲基）酮上的氢不易失去，因其形成的碳负离子不如亚甲基碳负离子稳定 hcoorch3coorch3ch2coor(ch3)2chcoor(ch3)3coorhcooc2h5+ch3cch2ch(ch3)2nahc-ch2-cch2ch(ch3)2oooooetonachohcooc2h5+58课堂优质含碳亲核试剂的反应v一种反应物为：有活泼氢的化合物（醛、酮、酯或z-ch2-z,其中：z,z=no2,co2h,cn,co2r）v另一反应物如为酯并无活泼氢则脱roh，如为醛酮则脱h2o。v催化剂为ro-或oh-59课堂优质迈克尔

16、加成（michael addition）v碳负离子与、-不饱和羰基化合物（醛、酮、酯）或、-不饱和腈的碳-碳双键进行共轭加成。v可形成碳负离子的试剂（z-ch2-z）称为michael供体60课堂优质michael供体如： rocch2corncch2corch3cch2corooooo丙二酸酯氰乙酸酯-丁酮酸酯61课堂优质michael（接）受体：亲电的共轭体系v、-不饱和醛、酮、酯或腈 +hz碱ch2zzc=czchccyy62课堂优质vmichael受体为、-不饱和酯（y=co2r）产物为1，5-二羰基化合物vmichael受体为、-不饱和醛酮（y=cor或cho）vmichael受体为、-不饱和腈63课堂优质michael加成的历程：v具有-氢的michael供体生成羰基负离子（烯醇式氧负离子）hc=cccb:-+o-hbcco:-o-64课堂优质v羰基负离子进攻michael受体有两条途径：其中形成负电荷比较分散的中间体较稳定v所以生成1，5-二羰基化合物、质子化产物c=c+ cco:-c=oc=cc=oo-ccccccoh+（稳定）co:-65课堂优质michael加成反应的应用：v合成