第十三章 缩合

1、第十三章 缩合反应（）13.1 概述概述13.2 羟醛缩合反应羟醛缩合反应13.3 羧酸及其衍生物的缩合羧酸及其衍生物的缩合 凡是两个分子互相作用失去一个小分子，生成一凡是两个分子互相作用失去一个小分子，生成一个较大分子的反应，以及两个分子通过加成作用生成个较大分子的反应，以及两个分子通过加成作用生成一个较大分子的反应都可称作一个较大分子的反应都可称作“缩合缩合反应反应” ” 。13.1 概述概述一、定义二、二、一般反应历程一般反应历程 与吸电基的相连的与吸电基的相连的-C-C上具有一定酸性的活泼氢，上具有一定酸性的活泼氢，在碱在碱(B)(B)的催化作用下，可以脱质子而形成碳负离子。的催化作用

2、下，可以脱质子而形成碳负离子。 这类这类碳负离子碳负离子可以与醛、酮、羧酸酯、羧酸酐以可以与醛、酮、羧酸酯、羧酸酐以及烯键和炔键发生及烯键和炔键发生亲核加成反应亲核加成反应或者与卤烷发生或者与卤烷发生亲核亲核取代反应取代反应，形成新的碳，形成新的碳. .碳键而得到多种类型的产物。碳键而得到多种类型的产物。 各种吸电基各种吸电基Y对对-甲基上氢的活化能力的次序如下：甲基上氢的活化能力的次序如下： 在亚甲基上连有两个吸电基在亚甲基上连有两个吸电基X和和Y时，亚甲基上氢原时，亚甲基上氢原子的酸性明显增加。子的酸性明显增加。三、脂链中亚甲基和甲基上的氢的酸性三、脂链中亚甲基和甲基上的氢的酸性具有具有活

3、泼氢活泼氢的化合物与的化合物与羰基羰基化合物之间的缩合反应。化合物之间的缩合反应。四、本章讨论本章讨论内容 13.2 羟羟醛缩合反应醛缩合反应 含有活泼含有活泼氢的醛或酮在碱或酸的催化作用下生氢的醛或酮在碱或酸的催化作用下生成成-羟基醛或羟基醛或-羟基酮羟基酮的反应统称为的反应统称为Aldol缩合反应，缩合反应，中文译名为中文译名为醛醇缩合反应醛醇缩合反应。它包括醛醛缩合、酮酮缩。它包括醛醛缩合、酮酮缩合和醛酮交叉缩合三种反应类型。合和醛酮交叉缩合三种反应类型。+H2CR1R2OR3COR4CR1CR2R3COR4+H2OAldo1缩合一般都采用缩合一般都采用碱催化法碱催化法。一、催化剂一、催

4、化剂二、一般反应历程二、一般反应历程 以乙醛的自身缩合为例以乙醛的自身缩合为例u无机碱无机碱: NaOH(最常用最常用), Na2CO3 , KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2u 有机碱有机碱: EtONa, NaH, (EtO)3Al 它在碱的作用下先脱质子生成它在碱的作用下先脱质子生成碳负离子碳负离子，后者，后者再与另一分子乙醛中的再与另一分子乙醛中的羰基碳原子羰基碳原子发生发生亲核加成反亲核加成反应应而生成而生成3-羟基丁醛羟基丁醛(英文名英文名Acealdol，简称，简称Aldol)。CH3CHO+OHCH2CHO慢H2OCH2CHOCHCH3O快CH3CHO+H2O快CH2C

5、HOCHCH3OHCH3CH CH2CHO+OH+5NaOH10%CH3COHCH2CHOHCH3CHOCH2CHOH反应式：反应式：机理：机理： -羟基醛可以进一步发生消除反应，脱去一分子水而生成不饱和醛,-丁烯醛RCH2CH(R) + RCH2CH(R)RCH2CCCH(R)OHOOOH(R)HHRO-H2ORCH2C=CCH(R)H(R)RO三、三、醛醛缩合醛醛缩合 1、同分子醛的自身缩合、同分子醛的自身缩合RCH2CHO + RCH2CHORCH2CHCHCHOROHRCH2CHCHCHOROHRCH2CHCHCHOROHRCH2CHCHCHOROH2、异分子醛之间的交叉缩合、异分子醛

6、之间的交叉缩合可可能能生生成成四四种种羟羟基基醛醛 3、甲醛与含、甲醛与含-活泼氢的醛、酮之间的缩合活泼氢的醛、酮之间的缩合HCHO + RCH2CHOOHHOCH2CHCHOR-H2ORCH2=CCHO例如CH3CHO+3HCHOCCHOCH2OHCH2OHOHH2CHCHOC(CH2OH)4三羟甲基乙醛三羟甲基乙醛 季戊四醇季戊四醇( (四羟甲基甲烷四羟甲基甲烷) ) 还原还原羟甲基化或羟甲基化或Tollens缩合缩合 4、芳醛与含、芳醛与含-活泼氢醛、酮之间的缩合活泼氢醛、酮之间的缩合 + CH3CHOOHCHOCHCH2CHOOH-H2OCH=CHCHOCH3CHCH2CHOOH反应得

7、产品构型，一般都是反式为主反应得产品构型，一般都是反式为主 C6H5CHO + CH3COC6H5NaOH/H2O/EtOH1530C=CHCOC6H5C6H5H 若两个碳原子上都有若两个碳原子上都有-活泼氢，则可能得到活泼氢，则可能得到两个不同的产物两个不同的产物+ CH3COCH2C2H5CHOOH1-位缩合CH=CHCOCH2C2H5OH3-位缩合C2H5CH3COC=CHC6H513.3羧酸及其衍生物的缩合羧酸及其衍生物的缩合一、一、Perkin反应反应 二、二、Knoevenagel反应反应 三、三、Claisen缩合缩合 四、四、 Stobbe缩合缩合 五、五、 Darzens缩合

8、缩合 +CHO(CH3CO)2OCH3COOKH2O150CH=CHCOOH反反应应机机理理CH3COOCOCH3CH3COOKCH3COOC=CH2OHC6H5CHO + CH3COOC=CH2OHC6H5CHH2CC=OOH3CCOOC6H5CHCH2COO-OCOCH3C6H5CH=CHCOO-一、一、Perkin反应反应 脂肪族的酸酐脂肪族的酸酐在相应的脂肪酸碱金属盐的在相应的脂肪酸碱金属盐的催化催化作作用下与用下与芳醛芳醛(或不含或不含-氢的脂醛氢的脂醛)进行缩合进行缩合生成生成-芳基芳基丙烯酸类丙烯酸类化合物的反应。化合物的反应。 亲核加成亲核加成 + H2C(COOH)2催化剂R

9、CH=CHCOOHRCHO二、二、Knoevenagel反应反应 含有含有强活泼亚甲基的化合物强活泼亚甲基的化合物X-CH2-Y在在碱碱的催化作的催化作用下，脱质子以碳负离子亲核试剂的形式与用下，脱质子以碳负离子亲核试剂的形式与醛或酮的羰醛或酮的羰基碳原子基碳原子发生发生Aldol型型亲核加成亲核加成-消除脱水消除脱水反应，生成反应，生成，-不饱和化合物不饱和化合物的反应。的反应。 其详细反应历程尚未取得肯定意见其详细反应历程尚未取得肯定意见 吡啶、哌啶、乙酸吡啶、哌啶、乙酸. .哌啶、乙二胺等有机碱，以及氨哌啶、乙二胺等有机碱，以及氨和乙酸铵等和乙酸铵等u催化剂催化剂 氰乙酸酯、乙酰乙酸酯、

10、丙二酸酯、氰乙酰胺、丙二氰乙酸酯、乙酰乙酸酯、丙二酸酯、氰乙酰胺、丙二酸单酯单酰胺和丙二氰等。酸单酯单酰胺和丙二氰等。u常用的活泼亚甲基化合物常用的活泼亚甲基化合物 丙二酸二乙酯、氰基乙酸乙酯和乙酸乙酯丙二酸二乙酯、氰基乙酸乙酯和乙酸乙酯都是进行都是进行KnoevengelKnoevengel反应的主要作用物之一，利用不同的醛，反应的主要作用物之一，利用不同的醛，可以生成各种不同的可以生成各种不同的、-不饱和酯。不饱和酯。 反应通常在回流的苯及甲苯液中进行，以便随时反应通常在回流的苯及甲苯液中进行，以便随时不断地除去反应过程中生成的水。不断地除去反应过程中生成的水。C6H5COCH3+ CH2

11、COOC2H5CNCH3COONH4CH3COOHC6H6COOC2H5CNC6H5H3C52%58%C=C+C6H6CHOOCH3CN CH2CO2EtCH3CO2NH4 CH3CO2HCH=CCOOC2H5OCH3CN例如例如+ H2C(COOH)2OCHOOCH=CHCOOHC6H5CHO + CH2（CO2Et）2NH C6H5CO2HC6H6C6H5CH=C（CO2Et）2呋喃丙烯酸呋喃丙烯酸 Claisen缩合反应是醛、酮或酯分子中的缩合反应是醛、酮或酯分子中的亚甲基亚甲基在在强碱强碱作用下进攻一个作用下进攻一个酯分子中的羰基酯分子中的羰基，而后，而后消除消除其烷氧基其烷氧基 。R

12、CH2COR RCHCOR RCH= CRB-HBORCHCORRC=OOEtRCOEtOCHCORR-EtO-RCOCHRCOR反应需要的催化剂：乙醇钠、叔丁醇钾、氨化钠、氢化钠等强碱。三、三、Claisen缩合缩合 甲基酮最活泼，取代甲基酮比较不活泼。甲基酮最活泼，取代甲基酮比较不活泼。CH3COCH3CH3COCH2RRCH2COCHR2CH3COCH2C6H5烯酸酯可以与酮进行正常的缩合产物：烯酸酯可以与酮进行正常的缩合产物：+CH=CHCOOPhCOCH3CH=CHCO CH2CO 酮的结构对酮的结构对ClaisenClaisen缩合的影响：缩合的影响：炔酸酯与酮缩合的产物，可以自行

13、环化炔酸酯与酮缩合的产物，可以自行环化: : PhC CCO2Et + CH3COCH3 PhC CCOCH2COCH3EtONaPh-CCCOCHCHOCH3OOCH3Ph 为防止酮或酯的自缩合，可以把酮和酯混合好，为防止酮或酯的自缩合，可以把酮和酯混合好，滴加到催化剂在溶剂的悬浮液中。滴加到催化剂在溶剂的悬浮液中。 分离二酮可以用真空蒸馏或者重结晶的方法；分离二酮可以用真空蒸馏或者重结晶的方法；较好的办法是把二酮转变成铜的螯合物，分离后再较好的办法是把二酮转变成铜的螯合物，分离后再变回二酮。变回二酮。 +R1R2OCH2COORCH2COOR3催化剂C CR1R2COORCH2COOR3

14、StobbeStobbe缩合反应在有机合成上的应用，缩合反应在有机合成上的应用， 它的产物它的产物在强酸中加热水解可发生脱羧反应，得到较原来酮、在强酸中加热水解可发生脱羧反应，得到较原来酮、酸增加三个碳原子的不饱和羧酸。酸增加三个碳原子的不饱和羧酸。 C CR1R2COORCH2COOR3H/H2O-CO2C CHR1R2CH2COOR3四、四、 Stobbe缩合缩合 O+CHClCOOC2H5OClCH2COOC2H5t-BuOKt-BuOH,1015CHCOOC2H5O 反应中所产生的主要立体异构体，取决于反应中反应中所产生的主要立体异构体，取决于反应中羟醛缩合这一步和关环的一步。例：羟醛缩合这一步和关环的一步。例： +C6H5CHOC6H5CHClCO2C2H5CCC6H5C6H5ClOHCO2C2H5CCC6H5C6H5OHCO2C2H5 关环反应有利于生成酯基官能团和关环反应有利于生成酯基官能团和碳原子上碳原子上较大基团呈反式的立体异构。较大基团呈反式的立体异构。 五、五、 Darzens缩合缩合 最常用的催化剂：最常用的催化剂：NaOH、KOH等。等。 醛遇到强碱可发生树脂化和醛遇到强碱可发生树脂化和Cannizzaro反应，