颜范勇-全-第四章缩合反应1.ppt

1、1，第4章缩合反应，缩合反应，2，缩合的定义：两种或两种以上的有机化合物反应形成一个新的更大的分子，或者在同一分子中发生分子内反应形成一个新的分子，这叫做缩合反应。通常，在反应过程中同时除去的小分子是水、醇、氨、卤化氢等。本章重点介绍了含活泼氢的化合物与羰基化合物之间的缩合反应，3、反应类型：-羟烷基，卤代烷基，氨基烷基-羟烷基，-羰基烷基，-环氧化，环加成，甲基化，4、主要包括以下形式：1。醛和酮之间的缩合；2.醛、酮、羧酸及其衍生物之间的缩合反应；3.酯的缩合用途：形成新的碳-碳键或碳-杂键；5.第一部分-羟烷基、卤代烷基和氨基烷基化反应。1.羟烷基化反应羟醛缩合羟醛缩合不饱和烃(Prin

2、s反应)-芳醛羟烷基化反应(安息香缩合)-有机金属化合物羟烷基化，6。羰基旁边的相邻碳原子称为-碳原子，与-碳相连的氢原子称为-氢。普通的碳氢键很难被破坏，但是醛和酮氢很容易被强碱除去，也就是说，它们有一定的酸性。这是因为通过碱除去醛和酮的-氢形成的碳负离子(共轭碱)的负电荷可以通过共轭效应分散到羰基上，所以这种碳负离子比一般的碳负离子更稳定。醛和酮的-氢的相对酸强度可以从下列pKa值来判断：化合物ch2ch=乙酰丙酮pKa 38 25 20是一种良好的亲核试剂，因为负离子在含-h醛或酮的-碳，7，1，-羟基烷基化反应1，羟醛缩合(aldol缩合，Aldol缩合反应)中具有一定的负电荷，在碱或

3、酸的催化下，-羟基烷基被引入-位生成-羟基醛或-羟基醛，当加热(或处理)时-羟基醛容易脱水成-不饱和醛脱水步骤是不可逆的，因此反应进行到最后。在催化剂的作用下，含有氢原子的醛和酮可以相互作用，其中一分子醛(酮)的氢原子被加到另一分子醛(酮)的羰基氧原子上，而其余的被加到羰基的碳原子上。这个反应叫做羟醛缩合反应。9、催化剂：碱：弱碱(如Na3PO4、NaOAc、Na2CO3、K2CO3、Na2CO 3等)。)强碱(如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钠、氢氧化钠等。)。酸类：盐酸、硫酸、对甲苯磺酸、三氟化硼和阳离子交换树脂。10，羟醛缩合反应机理：a .碱催化：无机碱：氢氧化钠、碳酸钠有机碱：

4、氢氧化钠、不稳定产物，11，例12，b .酸催化机理：H2SO4、盐酸、TsOH、阳离子交换树脂、BF3酸起两个作用(1)加速羰基化合物转化为烯醇形式(1)含-H的醛酮自缩合(通常用碱性催化剂)P178、14，(a)。醛自缩合的应用：生产2-乙基己醇(用碱性催化剂)，15，(b)。酮的自缩合比醛的自缩合更困难，并且平衡被留下，所以我们应该尝试打破平衡。例：或加入酸性树脂(Dowex-50)，产品收率可达79，无索氏(Soxhlet)，16，(c)。羟醛缩合也可以发生在分子，17，(2)。不同醛和酮之间的缩合反应，如果两者都含有活性氢，理论上至少有四种产物。18，(a)甲醛与含有-H的醛和酮的反

5、应(P184)，其中含有-H的醛或酮在碱的存在下用甲醛处理，羟甲基被引入醛和酮的-碳原子中，称为托伦斯缩合反应。19，20，(b)。卡尼扎罗反应：(Cannizaro)在强碱的作用下，一个分子的醛氢以氢阴离子的形式转移到另一个分子，导致一个分子氧化，一个分子还原，也称为歧化反应。，21，Cannizaro反应(Cannizaro)利用甲醛的这一性质制备季戊四醇，22，(c)芳香醛与含-H的醛和酮之间的Claisen-Schmidt反应，以及无-H的芳香醛与脂肪族醛和酮之间的Claisen-Schmidt反应在碱的催化下形成不饱和醛和酮。为了避免含氢醛或酮的自缩合，通常采取以下措施：首先将相同摩

6、尔的芳香醛与另一种醛或酮混合均匀，然后均匀滴加到碱的水溶液中；或者将芳香醛与碱的水溶液混合后，缓慢加入另一种醛或酮。并在低温下控制反应(06)。24，(I)芳香醛与含-H的醛和酮缩合的特征(克莱森-施密特反应):产物的构型通常是反式的。25，理由：消除过程中的稳定性，反式消除，使基团和氢原子反式共面，尽可能保持距离，构象中对位交叉的能量最低。(1)、(2)、(26)芳香醛与含H的对称酮反应：过量的酮生成单缩合物，过量的芳香醛生成双缩合物，27，(ii)芳香醛与不对称酮反应，芳香醛与不对称酮缩合，如果不对称酮只有一个位置含有活性氢原子，所得产物简单，无论酸催化或碱催化都可得到相同的产物。如果不对

7、称的醛和酮具有活性氢原子，可以得到两种不同的产物。28，在碱性条件下，丁酮中C1甲基的质子是酸性的，空间位阻的，并且容易与碱结合，这使得C1形成碳阴离子。这一步是动态控制。在酸性条件下，丁酮中C3上氢和羰基形成稳定的烯醇。烯醇盐方法：醛或酮与空间位阻碱如LDA(锂二异丙胺)反应形成烯醇盐，然后与另一分子醛或酮反应，实现区域选择性的醛-酮缩合。32，补充知识：在氯化氢气体或无水强酸的催化下，半缩醛、缩醛和醛与等摩尔醇反应形成加成产物，称为半缩醛。半缩醛可以被认为是羟基醚，开链半缩醛通常是不稳定的。33，半缩醛可以在氯化氢气体或无水强酸的催化下进一步与醇反应，除去一分子水形成缩醛：而形成缩醛的反应

8、是SN1过程：为了改变平衡形成缩醛，必须使用过量的醇或从反应体系中蒸发掉水。34，2。-不饱和烃的羟烷基化(Prins反应，P185)，Prins反应：在酸催化下加入烯烃和甲醛(或其它醛)并缩合得到1，3-二醇或其环状缩醛产物(1，3-二氧六环)和-烯醇的反应。35，机理(P186)，甲醛质子化形成碳阳离子。现在烯烃进行亲核加成，加成产物可以脱氢得到-烯醇或与水反应得到1，3-丁二醇，后者可以与甲醛缩醛化得到1，3-二氧六环产物。反应中的氢可以是稀硫酸、磷酸、强酸性离子交换树脂、BF3等。通常不使用盐酸，因为它容易产生氯代醇副产物。1，3-二醇或环状缩醛的形成与反应物的结构和反应条件有关。I)

9、r-ch=chr的烯烃主要生产1，3-二醇，但产率低。ii)r2c=CH2或R-CH=CH2的主环缩醛的产率较高。(b - d谅解)，38，(c)。反应条件的影响。如果反应温度为2565，酸浓度为2065，产物主要是环状缩醛。在反应中，催化酸是有机酸(如甲酸)以产生1，3二醇的甲酸酯，其被水解以获得1，3二醇。(e)用甲醇在高温回流下或在硫酸中醇化环状缩醛，得到1，3二醇。40，3。芳香醛的羟烷基化(安息香缩合)，(1)定义：一些芳香醛在含水乙醇中，以氰化钠或氰化钾为催化剂，加热后进行双分子缩合形成羟基酮。机理(关键：如何制造碳负离子):(3可用于催化该反应的催化剂不多，但氯化萘是最有效的催化

10、剂，除了碱金属氰化物之外，还可使用镁、钡和汞的氰化物。但是氰化物是剧毒的。近年来，已经发现维生素B1具有良好的催化效果，并且该反应也可以在相转移催化剂的作用下进行。44，4，Reformatsky反应，其中醛或酮在锌粉存在下与-卤代酸酯缩合得到-羟基酸酯或脱水，而-不饱和酸酯的反应称为Reformatsky反应。45，机制，46，-卤代酸酯的活性序列为ich2cooc 2 H5 brch 2 OOC 2 H5 clch 2 OOC 2 H5，(95%)，47。除了锌之外，还可以使用金属如镁、锂和铝，如(81%)、(91%)、48、(例如P191维生素a)、49、格氏和诺曼反应格氏试剂和诺曼试剂

11、与羰基化合物(醛和酮)反应生成相应的醇。格氏试剂，标准试剂，50，二卤代烷基化反应，1。白朗氯甲基化反应，在甲醛、氯化氢和无水缩合剂如氯化锌、(三氯化铝、四氯化锡)或质子酸的存在下，芳香烃将卤代烷基引入芳香环。如果用溴化氢和碘化氢代替氯化氢，就会发生溴甲基化和碘甲基化。51，催化剂也可以是氯化铝、氯化亚锡、硫酸、磷酸、氯甲基化试剂：多聚甲醛/盐酸；ch3o ch2cl/氯化锌；二氯甲烷/氯化锌；H2(OCH3)2/氯化氢等。52，机理：(苯环上的电子给体基团有利于反应，因为它是亲电反应)，53，与氯甲基醚/氯化锌，54，卤代烷基化反应的效果和意义，(a)引入氯甲基可以转化成其他基团，55，(b

12、)勃朗氯甲基化反应可以用来延长碳链，56相反，有吸电子基团(NO2，COOH，X)等不良反应，甚至没有反应(如间二硝基苯，对-二硝基苯)由于反应条件不同，也可以引入两个或多个氯甲基(或溴甲基)；(c)可以选择ch3o ch2cl/氯化锌作为活性较低的芳烃的试剂。两个吸电子基团，芳烃的活性降低，59，3，-氨基烷基化反应曼尼希反应皮克特-斯宾格勒反应斯特莱克反应，60，1，曼尼希反应，定义：醛和酮与-氢同时与甲醛和胺缩合，并且胺甲基被引入碳上，这可以产生具有一个以上亚甲基的胺。(伯胺、仲胺或氨，其中仲胺可获得较好的收率)，所得产物称为曼尼希碱(盐)，61，含活性氢原子的化合物包括酮、醛、酸、酯、

13、腈、硝基烷烃、炔烃、酚类和杂环化合物，醛类可以是甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛和脂肪醛及芳香醛和胺，具有高活性曼尼希反应机理：亲电取代，63，64，曼尼希反应的影响因素：65，66，实例：67，反例如，颠茄的合成：(90%)，(69)，(70)，催化剂，通常在弱酸性条件下(pH37)进行，必要时可通过加入盐酸或乙酸进行调节。酸的第一个功能是催化。酸碱度为3是解聚。三聚甲醛通过加热解聚形成甲醛，这是一种稳定作用。在酸性条件下，生成的曼尼希碱变成盐，其稳定性增加。71。当一些对盐酸不稳定的杂环化合物进行该反应时，乙酸可以用作催化剂。例如：72，3。应用(1)消除曼尼希碱在反应中的不稳定性，加热形成烯酮(

14、键)后容易消除一分子胺。P198，73，(2)氢化曼尼希碱或其盐酸盐可以在活性镍的催化下进行氢化，从而制备比原始反应物多一个碳原子的同系物。74，(3)曼尼希碱可以被强亲核试剂取代。例如，合成吲哚乙酸：(70%)，75，2，皮克特-斯宾格勒四氢异喹啉的合成反应(理解)-芳基乙胺和羰基化合物在酸性溶液中缩合生成1，2，3，4-四氢异喹啉的反应称为皮克特-斯宾格勒反应。是曼尼希氨基甲基化反应的一个特殊例子，76，3，Stryker氨基酸合成反应(了解)醛或酮可以用氰化钠和氯化铵一步处理得到-氨基腈，而水解产生-氨基酸的反应称为Stryker氨基酸合成反应。这种反应是制备氨基酸的一种简便方法。77，

15、第2节-羟烷基化，-羰基化，b-芳香烃活性亚甲基化合物的羟烷基化，b-有机金属化合物的羟烷基化，和单羟烷基化，78，1。-在路易斯酸(如三氯化铝、氯化亚锡等)的催化下芳烃的羟烷基化。)，芳香烃和环氧乙烷发生傅克反应。79，2。活性亚甲基化合物的羟烷基化活性亚甲基化合物与环氧乙烷在碱催化下的羟乙基化反应。eg:80，3。-有机金属化合物的羟烷基化，(62%)，(89%)，81，二-，-羰基化，1。迈克尔加成反应1)定义：活性亚甲基化合物与不饱和酮、酯或腈的活性炭-碳双键在碱催化下的加成反应，82，迈克尔供体：在碱催化下能形成碳负离子的亚甲基化合物称为迈克尔供体。x和y是COOR、COR、CN、NO2、Ph、Michael受体：不饱和羰基化合物及其衍生物称为受体。碳阴离子受体：CH2CHZ，z是COR，COOR，CN，NO2 B:有机碱：氨，胺，铵盐，氢氧化钠；无机碱：氢氧化钠，碳酸钠，反应通式：83，84，2)机理：85，3)影响因素：反应是可逆和放热的，一般低温有利于平衡向右移动。如果B:的碱度较弱，可适当提高反应温度。催化剂的选择和用量：根据迈克尔供体乙的结构：碱性催化剂：醇钠(钾)、氢氧化钠(钾)、金属钠砂、酰胺钠、氢化钠、哌啶、三乙胺和季铵碱。催化剂用量：0.10.3当量，87、(1)