第十三章羰基化合物的亲核加成和取代反应

第十三章羰基化合物的亲核加成和取代反应一、羰基得结构及反应特性1、羰基得结构特点羰基就是一个不饱和极性共价键,受氧得吸电子作用影响,羰基中碳原子带部分正电荷,容易接受亲核试剂得进攻,发生亲核加成反应。一、羰基得结构及反应特性2、

各种含羰基得化合物(1)ClassI---醛和酮主要发生亲核加成反应(2)ClassII---羧酸及其衍生物,主要发生亲核取代反应一、羰基得结构及反应特性3、

发生在羰基上反应得类型(亲核反应)1)

亲核加成2)

羰基氧被N取代3)

羰基氧被C取代4)

亲核取代反应一、羰基得结构及反应特性4、

亲核反应活性---醛和酮烷基给电子作用一、羰基得结构及反应特性4、

亲核反应活性---醛和酮空间位阻影响一、羰基得结构及反应特性4、

亲核反应活性---羧酸衍生物酰卤>酸酐>醛>酮>羧酸~酯>酰胺取决于与羰基相连得基团得电子效应二、羰基得亲核加成1、Introduction(1)Nucleophiles负离子亲核试剂(碱性条件):

¯OH、¯OR、¯SR、¯H、¯C≡N、¯C≡CR、

¯CR3(M-R)中性分子亲核试剂(中性或酸性条件):

HOH、HOR、HSR、NH3、H2NR、HNR2二、羰基得亲核加成1、Introduction(2)Mechanism

碱性条件下

酸性条件下+大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点二、羰基得亲核加成1、Introduction(3)Stereochemistry非手性条件下,得外消旋体二、羰基得亲核加成1、Introduction(3)Stereochemistry手性条件下,有立体选择性,遵循Cram法则:羰基上得R基团与大得基团(L)

呈重叠式构象,羰基氧则处于中等基团(M)

与较小基团(S)

中间,亲核试剂从小得基团这一方进攻为主要进攻方向。二、羰基得亲核加成2、

含O,S亲核试剂

包括H2O,ROH,RSH和NaHSO3。可逆反应。(1)H2O(水合反应)酸碱催化,加快反应达到平衡,但不会影响平衡移动。(1)

H2OIR中无C=O吸收峰羰基连有吸电子基团得容易形成水合物二、羰基得亲核加成2、

含O,S亲核试剂(2)ROH酸催化:

固体酸,如TsOH(对甲基苯磺酸)无水酸,如干燥HCl气体半缩醛半缩酮缩醛缩酮(2)ROH可逆反应,通过油水分离器不断除去反应过程中形成得水,使反应完全。缩醛和缩酮在碱性条件下稳定,酸性水溶液中加热又回复到醛、酮。因此,可利用这一反应保护醛酮得羰基。(2)ROH羰基得保护,例12、

含O,S亲核试剂(2)ROH羰基得保护,例2二、羰基得亲核加成2、

含O,S亲核试剂(3)RSHSummary:羰基还原成亚甲基得方法酸性条件碱性条件中性条件二、羰基得亲核加成2、

含O,S亲核试剂(4)NaHSO3产物为盐,溶于水,用于将醛酮与其她不溶于水得有机物分开脂肪甲基酮和环酮易发生反应(位阻影响活性)二、羰基得亲核加成3、

含N亲核试剂(1)RNH2

andNH2Z相当于羰基氧被氮所取代,形成亚胺(imine)二、羰基得亲核加成3、

含N亲核试剂(1)RNH2

andNH2Z经历亲核加成和脱水两个步骤。二、羰基得亲核加成3、

含N亲核试剂(1)RNH2

andNH2Z可逆,经酸水解可得回醛酮。含N亲核试剂不同,产物得结构和名称也各不相同,见下表。(1)RNH2

andNH2Z表13-1氨基衍生物与醛酮加成反应反应物生成物NH2Z名称结构式名称NH2R1°胺席夫碱(shiffbase)NH2OH羟胺肟(oxime)NH2NH2肼腙(hydrazone)NH2NHC6H5苯肼苯腙(phenylhydrazone)NH2NHCONH2氨基脲缩氨脲(semicarbazone)二、羰基得亲核加成3、

含N亲核试剂(2)R2NH经历亲核加成和脱水两个步骤脱水发生在羰基得a-C上,形成烯胺(enamine)(2)R2NH思考题:写出2-甲基环己酮与仲胺反应得产物二、羰基得亲核加成3、

含N亲核试剂(2)R2NH反应可逆,经酸水解可得回醛酮。醛酮可以通过烯胺进行α-烷基化和α-酰基化反应,合成上应用广泛(见第十四章)二、羰基得亲核加成4、

含C亲核试剂(1)¯CN二、羰基得亲核加成4、

含C亲核试剂(2)¯C≡CR二、羰基得亲核加成4、

含C亲核试剂(3)有机金属试剂格氏试剂、有机锂试剂等广泛用于合成各级醇及羧酸等有机物格氏试剂得应用---由醛酮合成各级醇

格氏试剂得应用---由羧酸衍生物合成醇

格氏试剂得应用---其她格氏试剂得应用总览低温和空间位阻作用以及使用不活泼得金属试剂可能将反应控制在酮得阶段

格氏试剂得应用---由醛酮合成各级醇二、羰基得亲核加成4、

含C亲核试剂(4)Ylide试剂Ylide试剂就是一类化合物,其中两个相邻原子具有完整得八隅体电子构型,而这两个原子却分别带有不同得电荷,典型得ylide试剂有磷ylide试剂(phosphoniumylide):磷Ylide试剂得形成二、羰基得亲核加成4、

含C亲核试剂(4)Ylide试剂Wittig反应醛酮与磷ylide反应形成烯烃

三苯基氧磷Wittig反应

---双键得形成位置就是确定得,(与E2反应不同)具有一定得立体选择性

顺反烯烃得生成受条件和Ylide试剂得结构、活性等影响很大Wittigreactionmechanism氧磷四员环中间体TheuseofWittigreactioninindustryb-胡萝卜素羰基亲核加成小结2、

含O,S亲核试剂4、

含C亲核试剂----C-C键得形成(4)Ylide试剂(3)

有机金属试剂(2)¯C≡CR(1)¯CN3、

含N亲核试剂(1)RNH2andNH2Z包括H2O,ROH,RSH

和NaHSO31、

概述----结构、机理、反应活性、立体化学(2)R2NH羰基得保护醛酮得分离纯化亚胺及其衍生物得形成烯胺得形成α-羟基腈、α-羟基酸和β-氨基醇炔醇C=C各级醇、醛酮例题与习题反应活性1、

下列化合物用氢化铝锂(LiAlH4)还原时活性最高得就是A、丙酰胺B、丙酸酯C、丙酮2、

下列化合物发生水解反应得速率最快得就是CC例题与习题反应活性3、

下列羰基化合物中最容易生成水合物得就是A、乙醛B、三氟乙醛C、丙酮4、

下列化合物中

-氢(红色)

酸性最弱得就是BB5、

下列化合物中

-

氢(红色)pKa值最小得就是6、Listingthefollowingestersinorderofdecreasingreactivitytowardshydrolysis(水解)A例题与习题反应活性b>a>d>cSolutionofproblem6AciditydecreasinginthefollowingorderRelativebasicitiesoftheconjugatedbasesincreasinginthefollowingorderandthereactivitydecreasing例题与习题反应活性例题与习题试剂反应特点1、

与化合物A主要发生1,2-亲核加成得试剂就是2、

可以将酮羰基还原成亚甲基得方法就是

A、锌汞齐—盐酸

B、硼氢化钠(NaBH4)

C、催化氢化CA例题与习题试剂反应特点3、

能与化合物A发生亲核加成得试剂有(多选):4、

下列反应可以在碱性条件下进行得就是

A、用羧酸和醇合成酯B、缩醛得水解

C、酯得水解CBCD例题与习题试剂反应特点5、格氏试剂得制备和使用通常在以下哪种溶剂中进行:

A、ethyletherB、THFC、DMSOD、DMFE、acetoneAB二、羰基得亲核加成5、,–

不饱和羰基得亲核加成Both1,2-additionand1,4-additioncanhappen,theyarealsocalledasdirectaddition(直接加成)andconjugatedaddition(共轭加成)123441,2-addition1,4-addition二、羰基得亲核加成影响

1,2-

和

1,4-加成得因素:亲核试剂得碱性和空间位阻。(1)

亲核试剂得碱性Nucleophilesthatarestrongbases,suchasRLiandLiAlH4,tendtoformdirectadditionproducts、Nucleophilesthatarerelativelyweakbases,suchas¯CN,amines,thiols,andX¯,usuallyformconjugatedadditionproducts、影响

1,2-

和

1,4-加成得因素:(1)

亲核试剂得碱性Explanation:---Directadditionisirreversible(不可逆,

strongbase)orreversible(可逆,

weakbase)、

---Conjugatedadditionisirreversible、(1)

亲核试剂得碱性强碱---1,2-加成(1)

亲核试剂得碱性弱碱---1,4-加成影响

1,2-和1,4-加成得因素(2)

空间位阻二、羰基得亲核加成二、羰基得亲核加成影响

1,2-和1,4-加成得因素(2)

空间位阻1、Mechanismfornucleophilicsubstitution三、羧酸及其衍生物得亲核取代反应碱性条件酸性条件三、羧酸及其衍生物得亲核取代反应2、ReactionactivityTheweakerthebase,thebetteritisasaleavinggroupThelessbasicthesubstituent(Y),themorereactivethecarboxylicacidderivative强碱容易取代弱碱三、羧酸及其衍生物得亲核取代反应2、Reactionactivity碱性强弱顺序为:

X¯<RCOO¯<RO¯~HO¯<R2N¯

反应活性顺序为:三、羧酸及其衍生物得亲核取代反应2、ReactionactivityForacarboxylicacidderivativetoundergoanucleophilicacylsubstitutionreaction,theiningnucleophilemustnotbeamuchweakerbasethanthegroupthatistobereplaced、Acarboxylicacidderivativecanbeconvertedintoalessreactivecarboxylicacidderivative,butnotintoonethatismorereactive、强碱容易取代弱碱高活性得羧酸衍生物可以转变成低活性得三、羧酸及其衍生物得亲核取代反应TheR-andH-inaldehydesandketones,arethestrongestbase,so,theycannottakeplacethenucleophilicsubstitutionreaction、Acylhalideandacidanhydridesarenotfoundinnaturebecauseoftheirhighreactivity2、Reactionactivity三、羧酸及其衍生物得亲核取代反应3、Interconvertionofcarboxylicacidderivatives(1)hydrolysis(水解)有时水解反应就是要避免得反应三、羧酸及其衍生物得亲核取代反应3、Interconvertionofcarboxylicacidderivatives(2)Alcoholysis(醇解)andaminolysis(氨解)H+4、Preparationofacylhalide三、羧酸及其衍生物得亲核取代反应三、羧酸及其衍生物得亲核取代反应5、Preparationofacidanhydride羧酸衍生物得相互转化***本章主要内容一、羰基得结构及反应特性二、羰基得亲核加成

1、