羥醛縮合反應(yīng)在有機化學中的應(yīng)用

1、羥醛縮合反應(yīng)在有機化學中的應(yīng)用摘要：羥醛縮合反應(yīng)是一個重要的有機化學反應(yīng)，它在有機合成中有著廣泛的應(yīng)用。羥醛縮合反應(yīng)是指 含有活性a氫原子的化合物如醛、酮、羧酸和酯等，在催化劑的作用下與羰基化合物發(fā)生親核加成，得到 a -羥基醛酮或酸，或進一步脫水得到a , 3 -不飽和醛酮或酸酯的反應(yīng)。分子間的羥醛縮合經(jīng)常被用來合成一些3 -羥基化合物，如1 , 3-丙二醇、I , 3-丁二醇和新戊二醇等。其可作為進一步生產(chǎn)香料、藥物等多聚物或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等高聚物的單體；縮合脫水產(chǎn)物a , 3 -不飽和醛氧化得到相應(yīng)的可廣泛用作

2、精細化工生產(chǎn)原料的羧酸，如 2, 2-二羥甲基丙酸可用作水性氨脂擴鏈劑以及制備聚酯、光敏樹脂和液晶，2-甲基-2-戊烯酸是具有水果香味的食用香料，可廣泛用于食品加工業(yè)和其它日化香精產(chǎn)業(yè)；此外，a , 3 -不飽和醛完全氫化時得到飽和伯醛，可用作溶劑或制造洗滌劑、增塑劑。 關(guān)鍵詞：羥醛縮合有機反應(yīng)應(yīng)用羥醛縮合反應(yīng)的機理：羥醛縮合反應(yīng)是指含有活性 a氫原子的化合物如醛、酮、羧酸和酯等，在催化劑的作用下與羰基化合 物發(fā)生親核加成，得到 a -羥基醛或酸。有a氫原子的化合物如醛、酮、羧酸和酯分子中，由于羰基的吸電 子誘導作用以及碳氧雙鍵和 a碳上碳氫b鍵之間的d-n超共軛效應(yīng)，使得 a碳上氫上的電子云

3、密度較低， 具有較強的酸性和活性。羥醛縮合反應(yīng)既可以在酸催化下反應(yīng)，也可以在堿催化下反應(yīng)。在酸催化下，羰基轉(zhuǎn)變成烯醇式， 然后烯醇對質(zhì)子化的羰基進行親核加成， 得到質(zhì)子化的3 -羥基化合 物。由于a氫同時受兩個官能團的影響，其化學性質(zhì)活潑，在經(jīng)質(zhì)子轉(zhuǎn)移、消除可得a , 3 -不飽和醛酮或酸酯。在堿性催化劑下，首先生成烯醇負離子，然后烯醇負離子再對羰基發(fā)生親核加成，加成產(chǎn)物再從溶劑 中奪取一個質(zhì)子生成 3 -羥基化合物。得到的 3 -羥基化合物在堿作用下可失水生成a , 3 -不飽和醛酮或酸酯。故羥醛縮合從機理上講，是碳負離子對羰基碳的親核加成。烯醇負離子具有兩位反應(yīng)性能，一種是碳 負離子進行親

4、核加成，另一種是氧負離子進行親核加成。一般來說，碳負離子的親核性能強，氧負離子的 堿性強，故在親核反應(yīng)是，主要是碳負離子作為親核試劑去進攻。羥醛縮合反應(yīng)的分類及應(yīng)用：羥醛縮合反應(yīng)可分為自身縮合和交叉縮合。自身縮合可以是分子間的，也可以是分子內(nèi)的。醛分子間的自身縮合平衡常數(shù)較大，故反應(yīng)可順利進 行，反應(yīng)條件也較溫和，故可用于合成特定的醛。酮分子間的自身縮合平衡常數(shù)很小，故需要采用特殊的 方法是反應(yīng)向右推動，如加入催化劑、強堿環(huán)境，或是用索氏提取器分離產(chǎn)物。一般來說，此類反應(yīng)的產(chǎn) 率較低，應(yīng)用不多。當分子內(nèi)既有羰基又有烯醇負離子時，六元環(huán)時，反應(yīng)順利，產(chǎn)率較高。該反應(yīng)被廣泛用于制備H可發(fā)生分子內(nèi)的

5、羥醛縮合反應(yīng)，得到關(guān)環(huán)產(chǎn)物。特別是合成五、如：a ,3 -不飽和環(huán)酮。C)0有機合成中應(yīng)用最多的是交叉羥醛縮合,3 -不飽和醛酮。如果兩反應(yīng)物都有活潑的即利用兩個不同的醛或酮進行混合羥醛縮合反應(yīng)，可得到a ,a氫，將得到四種混合產(chǎn)物， 若產(chǎn)物難以分離，這就沒有多大的利用價值。為了解決這個問題，一般是使其中一種不含有活潑的a氫。如:CHO4yo%這樣在特定的條件下只產(chǎn)生一種主產(chǎn)物，而且產(chǎn)率較高。另外當發(fā)生的是不對稱的羥醛縮合反應(yīng)時，一般有兩種反應(yīng)進行定向縮合。一種是將底物酮轉(zhuǎn)變成烯 醇的形式進行反烯醇負離子應(yīng)，如Mukaiyama反應(yīng)，即三甲基氯硅烷與烯醇形成硅醚，把烯醇的雙鍵固定,分離后再與醛

6、或酮反應(yīng)?；蛘哂?LDA將不對稱酮大部分轉(zhuǎn)變成動力學控制的烯醇負離子，再用三甲基氯硅 烷分離。另一種是有機小分子的不對稱催化反應(yīng)，催化劑的選擇至關(guān)重要，選擇合適的催化劑可以大大提 高反應(yīng)的選擇性。對于反應(yīng)所使用的催化劑，根據(jù)其所具有的酸堿活性中心 ，可分為酸性催化劑、堿性催化劑、酸堿催化劑。常用的酸性催化劑有（VO） 2P2O7、a-VOPO 4、鈮酸和MFI沸石等。在酸性催化劑的陽離子活性中心醛 羰基活化形成烯醇正碳離子從而發(fā)生縮合反應(yīng)。羥醛縮合反應(yīng)中經(jīng)常采用的堿性催化劑，其包括堿性化合物（堿金屬或堿土金屬的氧化物、氫氧化物、碳酸氫鹽、碳酸鹽和羧酸鹽 ）、有機胺類化合物以及陰離子交換樹脂等。

7、羥醛縮合反應(yīng)所選用的堿性催化 劑,可以是弱堿（如碳酸鈉、碳酸氫鈉、醋酸鈉 ）,也可以是強堿（如氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫化鈉、醇鈉等 ）。 前者一般用于活性較大的醛之間的縮合，產(chǎn)物多為B羥基化合物；后者則用于活性較小、空間位阻大的醛或酮之間的縮合，且反應(yīng)多在非質(zhì)子極性溶劑中進行。酸 堿催化劑同時具有酸性堿性活性中心，如一些二元氧化物或者水滑石等，適用于氣相羥醛縮合反應(yīng),也可用于液相羥醛縮合反應(yīng) ，近年來隨著其相關(guān)研究的發(fā)展 ，酸 堿催化劑在羥醛縮合反應(yīng)中的應(yīng)用越來越 受到重視。Ai在用各種氧化物催化氣相羥醛縮合反應(yīng)的研究過程中，發(fā)現(xiàn)催化劑的活性和選擇性是由催化劑的酸堿平衡所決定的，認為羥醛縮合反應(yīng)

8、主要是由堿性活性中心催化的，同時需要有酸性活性中心促進縮合反應(yīng)的進行。但是如果催化劑中所含酸性氧化物比例過高，會降低催化劑的堿性，導致催化劑失活，如何合理選擇酸堿活性中心的數(shù)目比例是應(yīng)用兩性催化劑的關(guān)鍵。除了醛酮外，其他含有活潑a氫的化合物也能形成碳負離子，從而與醛酮的羰基發(fā)生親核加成。如：Perkin反應(yīng)，即在堿性催化劑的作用下，芳香醛與酸酐在相應(yīng)的羧酸鈉（鉀）鹽存在下生成a , 3 -不飽和芳香酸。丫 TCHjCOOMa 一 ¥.II II00a" 1F60賺GH5-CHO + CH3COCCHi一*Kn oeve nagel反應(yīng)：在弱堿催化下，醛酮和含有活潑亞甲基的化合物發(fā)生的失水縮合反應(yīng)。70%Darzen反應(yīng)：醛或酮在強堿的作用下和一個a -鹵代羧酸酯反應(yīng)，生成 a , 3 -環(huán)氧酸酯。0=° "OCHCXXKiH,S3%-5% 總結(jié)： 羥醛縮合反應(yīng)是一個重要的增長碳鏈的反應(yīng)，它的機理是碳負離子與羰基的親核加成，而在不同 的反應(yīng)條件下生成的主產(chǎn)物不同。我們可以通過控制反應(yīng)條件如選擇不同的反應(yīng)物、催化劑、堿性強度、 溫度等來合成不同的產(chǎn)物。參考文獻： 刑其毅，裴偉偉，徐瑞秋，基礎(chǔ)有機化學(第三版)，