考研有機(jī)化學(xué)之縮合反應(yīng)

1、第九章 縮合反應(yīng) 由兩個(gè)或兩個(gè)以上的化合物通過(guò)反應(yīng)，失去一個(gè)小分子化合物（如水、醇、鹽等）而形成一個(gè)新的較大分子化合物(新的C-C,C-X等鍵)的反應(yīng)稱為縮合反應(yīng)縮合反應(yīng)。 縮合反應(yīng)能提供由簡(jiǎn)單有機(jī)物合成復(fù)雜有機(jī)物的許多合成方法，在芳香族，脂肪族和雜環(huán)化合物，在香料，醫(yī)藥等許多精細(xì)化工生產(chǎn)中得到應(yīng)用。 本章內(nèi)容u羥醛縮合反應(yīng)u類羥醛縮合反應(yīng)u酯縮合反應(yīng)u其他類型的縮合9.1 羥醛縮合反應(yīng) 含有含有氫氫的醛或酮，在堿或酸的催化下，與另一分子醛或的醛或酮，在堿或酸的催化下，與另一分子醛或酮進(jìn)行縮合，生成酮進(jìn)行縮合，生成羥基醛或酮類化合物羥基醛或酮類化合物的反應(yīng)稱為羥醛或醇的反應(yīng)稱為羥醛或醇醛縮合反

2、應(yīng)。醛縮合反應(yīng)。羥基醛或酮經(jīng)消除便生成羥基醛或酮經(jīng)消除便生成，不飽和醛酮不飽和醛酮。 CCOH+COCCOCOHOHCCOCor這類縮合反應(yīng)常需有堿（苛性鉀、醇鈉、叔丁醇鋁等）催化，這類縮合反應(yīng)常需有堿（苛性鉀、醇鈉、叔丁醇鋁等）催化，有時(shí)也可用酸（如鹽酸、硫酸等）催化。有時(shí)也可用酸（如鹽酸、硫酸等）催化。CCOHHCCOHCOHCOHCCOCCH2or2HH- H2OCH3CH2CH2CHO2KOHCH3CH2CH2CHCHCHOHOC2H5C7H15CHO2NaOEtC7H15CHCCHC6H13OCH3CH3OOKOHCH3OCH3OHCH3OCH3- - H2O分子內(nèi)的羥醛縮合 二羰基

3、化合物分子內(nèi)的羥醛縮合，生成五，六元環(huán)的，不飽和環(huán)狀的醛酮。OONaOHOR2OR1OHR4OR3+R2OR1R3OHR4R4OR3R1OHR2R2OR1R3R4R4OR3R1R2OCHOPhCHO HCHO歧化反應(yīng)歧化反應(yīng)不含不含-H-H的醛，如的醛，如HCHOHCHO，R R3 3CCHOCCHO，C C6 6H H5 5CHOCHO等，在濃堿的作用等，在濃堿的作用下，能發(fā)生自身的氧化還原作用，即一分子醛氧化成酸，另下，能發(fā)生自身的氧化還原作用，即一分子醛氧化成酸，另一分子醛還原成醇，這種作用叫歧化作用。一分子醛還原成醇，這種作用叫歧化作用。HOCH2CCHOCH2OHCH2OH3HCHO

4、 + CH3CHOHCHO稀OH-濃OH-HOCH2CCH2OH + HCOO-CH2OHCH2OHCHOOCH3+ HCHO濃-OH- H+CH2OHOCH3+ HCOOH季戊四醇9.2 類羥醛縮合類羥醛縮合 具有活潑氫的化合物、甲醛、胺同時(shí)縮合，活具有活潑氫的化合物、甲醛、胺同時(shí)縮合，活潑氫被氨甲基或取代氨甲基取代的反應(yīng)，稱為潑氫被氨甲基或取代氨甲基取代的反應(yīng)，稱為曼尼曼尼期期 (Mannich, C.)反應(yīng)反應(yīng)，生成的產(chǎn)物稱為，生成的產(chǎn)物稱為曼氏堿曼氏堿。CH3-C-CH2-H + CH2O + HNORRH+CH3-C-CH2-CH2NORR取代的氨甲基取代的氨甲基一曼尼期反應(yīng)一曼尼期

5、反應(yīng)氨甲基化反應(yīng)氨甲基化反應(yīng)1. 具有具有-H的醛、酮、酸、酯、硝基化合物、腈、末端炔烴、含的醛、酮、酸、酯、硝基化合物、腈、末端炔烴、含有活潑氫的芳香環(huán)系化合物。有活潑氫的芳香環(huán)系化合物。2. 二級(jí)胺。二級(jí)胺。使用原料的范圍使用原料的范圍CH2=ONHRRRRH+HCH2=OHN-CH2OHRRRR-H2ON=CH2N-CH2-OH2OORRCH2=NRRHO HCH3-C=CH2CH3-C-CH2-CH2-NCH3C-CH2+ H+H+轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移活化的活化的C=N二二 反應(yīng)機(jī)制反應(yīng)機(jī)制三三 氨甲基化反應(yīng)實(shí)例氨甲基化反應(yīng)實(shí)例eg 11 用來(lái)制備用來(lái)制備-氨基酮氨基酮CH3CCHCH2NMe2

6、HClOCH3不對(duì)稱酮反應(yīng)時(shí)，亞甲基比甲基優(yōu)先反應(yīng)。不對(duì)稱酮反應(yīng)時(shí)，亞甲基比甲基優(yōu)先反應(yīng)。OCH3CCH2CH3 + CH2O + Me2NH HCleg 2：+PhCCH3OCH2O(CH3)2NH2+PhCCH2OCH2CH3NCH3HClClOHO+ CH2O +NHH+OHCH2Neg 32 在芳、雜環(huán)上引入氨甲基在芳、雜環(huán)上引入氨甲基NHN+ CH2O + HN(CH3)2NHCH2N(CH3)2H2OHAc95 %eg 4：草綠堿草綠堿3 制備雜環(huán)化合物制備雜環(huán)化合物eg 5CH2 CH CH2CH2 CH CH2NCH3C=OTropinoneCHOCHOONH2H3CCOOHC

7、OOH+ONH3CCOOHCOOHH+ 芳香醛與脂肪酸酐在堿性催化劑（通常采用相應(yīng)脂肪酸堿芳香醛與脂肪酸酐在堿性催化劑（通常采用相應(yīng)脂肪酸堿金屬鹽）作用下縮合，生成金屬鹽）作用下縮合，生成-芳基丙烯酸芳基丙烯酸類化合物的反應(yīng)稱類化合物的反應(yīng)稱為珀金縮合反應(yīng)。為珀金縮合反應(yīng)。其通式如下：其通式如下：Ar-CHO + (RCH2CO)2O ArCH=C(R)COOH + RCH2COOHRCH2COOK加熱反應(yīng)特點(diǎn)：反應(yīng)特點(diǎn)：1、羧酸酐為活性較弱的亞甲基化合物，而羧酸鹽催化劑又是弱堿，所以反應(yīng)、羧酸酐為活性較弱的亞甲基化合物，而羧酸鹽催化劑又是弱堿，所以反應(yīng)溫度較高（溫度較高（150-200）。）

8、。2、催化劑一般用無(wú)水羧酸鈉，但有時(shí)鉀鹽效果比鈉鹽好，反應(yīng)速度快，收率、催化劑一般用無(wú)水羧酸鈉，但有時(shí)鉀鹽效果比鈉鹽好，反應(yīng)速度快，收率也較高。也較高。3、如果芳醛環(huán)上有吸電基時(shí)，親核加成反應(yīng)易進(jìn)行，收率較高；反之，如果、如果芳醛環(huán)上有吸電基時(shí)，親核加成反應(yīng)易進(jìn)行，收率較高；反之，如果環(huán)上有給電基，則親核加成反應(yīng)較難進(jìn)行，收率也低，甚至不能發(fā)生反應(yīng)。環(huán)上有給電基，則親核加成反應(yīng)較難進(jìn)行，收率也低，甚至不能發(fā)生反應(yīng)。二 醛酮與羧酸縮合1 Perkin反應(yīng)：發(fā)生在酸酐與芳香醛之間的縮合反應(yīng)反應(yīng)：發(fā)生在酸酐與芳香醛之間的縮合反應(yīng)應(yīng)用舉例：肉桂酸的制備應(yīng)用舉例：肉桂酸的制備CH3COOK170-180

9、，3hCOHCH2-C-O-C-CH3HHOO+CH=CH-COOH+ CH3COOH二、反應(yīng)歷程二、反應(yīng)歷程以苯甲醛和乙酸酐的縮合為例，其反應(yīng)歷程如下：以苯甲醛和乙酸酐的縮合為例，其反應(yīng)歷程如下：OOOCH3CCH3CCH3COO-OOOCH2CCH3CO-OOCH2=CCH3C-缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，溫度高，收率相對(duì)較低。反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，溫度高，收率相對(duì)較低。COO-CCH2-RH+HRCOCOCO-O-CCH2-RHHRCOCOCOCCH2-RHRCOCO+ H+, -H2OCOHCHRCO+ H2O,-RCH2COOH親核加成親核加成消除脫水消除脫水水解水解NH2CH3NO2CHON2+

10、Cl-CHOCHOClCH=CHCOOHCl例：例：ClCH3NO2CH=CH-COOH由對(duì)氯苯甲醛與乙酐在乙酸鈉的催化作用下回流，進(jìn)行由對(duì)氯苯甲醛與乙酐在乙酸鈉的催化作用下回流，進(jìn)行Perkin反應(yīng)而得。所用對(duì)氯苯甲醛是由對(duì)硝基甲苯先用多硫反應(yīng)而得。所用對(duì)氯苯甲醛是由對(duì)硝基甲苯先用多硫化鈉還原化鈉還原-氧化對(duì)氨基苯甲醛，然后在稀鹽酸中重氮化氧化對(duì)氨基苯甲醛，然后在稀鹽酸中重氮化-重氮基重氮基被氯置換，而得目的產(chǎn)物。被氯置換，而得目的產(chǎn)物。 其合成路線如下：其合成路線如下：三、其他應(yīng)用實(shí)例三、其他應(yīng)用實(shí)例1、呋喃丙烯酸的制備、呋喃丙烯酸的制備OCH=CHCOOHCHO+ (CH3CO)2OCH

11、3COONa150,7hO+ CH3COOH2、香豆素的制備、香豆素的制備COOHCHO+ (CH3CO)2OCH3COONaOHOH-H2OOO鄰羥基肉桂酸內(nèi)酯鄰羥基肉桂酸內(nèi)酯 2 Knoevenagel2 Knoevenagel( (克腦文格）反應(yīng)：克腦文格）反應(yīng)：含有活潑亞甲基化合物在氨或胺及它們的羧酸鹽等弱堿性催化劑催化下，與醛或酮進(jìn)行縮合反應(yīng)，最終生成不飽和羰基化合物的反應(yīng)CH2EtOOCX+O=CRR催催化化劑劑C = CCOOEtXRR+ H2OH3CH3CCHO+H3CH3CCO2EtCO2EtNH+H2OCH2(CO2Et)2OCHOCH2(CN)2OCH CCNCN+ H2

12、OPhCH2NH2+三 醛酮與鹵代酸酯縮合鹵代酸酯在強(qiáng)堿的作用下脫質(zhì)子生成碳負(fù)離子，然后與醛或酮的羰基碳原子進(jìn)行親核加成，再脫鹵素陰離子而生成，環(huán)氧酸酯的反應(yīng)R1R2C=O+ H-C-COOC2H5R3XR1R2C-C-O-R3XC-COOC2H5-X-R1R2CR3C-COOC2H5ORROXCHCO2EtR+ORRCO2EtREtONaEtOXCRHCOEtOXCRCOEtORROXCRCOEtORCROORRCO2EtR1 魏悌息試劑：魏悌息試劑：Ph3P=CH2(I)(II)Ph3P-CH2 在相鄰位置上帶有相反電荷的兩性離子稱為葉利德在相鄰位置上帶有相反電荷的兩性離子稱為葉利德(yl

13、ide)。磷葉利德也稱為魏悌息試劑。磷葉利德也稱為魏悌息試劑。貢獻(xiàn)大貢獻(xiàn)大四四 WittigWittig反應(yīng)反應(yīng)Ph3+-CH2-3PhH + PCl3Ph3PPh3P + CH3XPh3P+-CH3X-C6H5LiPh3P + XCH2COOC2H5Ph3P+-CH2COOC2H5 X-K2CO3Na2CO3, NaOH, NaOR, NaNH2, NaH, RLi魏悌息試劑制備魏悌息試劑制備Ph3PCHCOOC2H5+-魏悌息試劑與醛、酮反應(yīng)魏悌息試劑與醛、酮反應(yīng), 生成烯烴生成烯烴, 稱為稱為魏悌息魏悌息(Wittig, G.)反應(yīng)反應(yīng).C=O + Ph3P-CR2Ph3P=CR2 C=

14、CR2 + Ph3P=O2 魏悌息反應(yīng)魏悌息反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理Ph3P-CR2+-O=CPh3P-CR2+-O-CPh3P-CR2O-CPh3P CR2O CC=CR2 + Ph3P=OH3COCCH2CH2COCH3 + Ph3P-CH2OO*1醛最快，酮次之。醛最快，酮次之。酯最慢。所以可進(jìn)行酯最慢。所以可進(jìn)行選擇性反應(yīng)。選擇性反應(yīng)。H3COCCH2CH2COCH3CH2O*2PhCHO + Ph3P-CH2C6H5Cl-NaOEtEtOH, 25CPhHCPhHCPhHCHPh41 %35 %+CH3CH=O + (C6H5)3P-CCH3COCH3*3CH2Cl2CH3CHCCH3C

15、OCH396 %親核性好的葉利德比較活潑親核性好的葉利德比較活潑.活潑葉利德反應(yīng)時(shí)，常得活潑葉利德反應(yīng)時(shí)，常得Z, E-烯烴的混合物烯烴的混合物.穩(wěn)定葉利德反應(yīng)時(shí)，穩(wěn)定葉利德反應(yīng)時(shí)，E型產(chǎn)物為主型產(chǎn)物為主.反應(yīng)規(guī)律反應(yīng)規(guī)律+-CH=OCH2OHPh3P+(10 C)(10 C)CH2OHVitamin A (20 C)9.3 酯縮合反應(yīng)在堿性催化劑存在下，具有在堿性催化劑存在下，具有氫的酯和另一個(gè)分子氫的酯和另一個(gè)分子相同或不相同的酯反應(yīng)，脫去一分子醇，生成相同或不相同的酯反應(yīng)，脫去一分子醇，生成酮酮酸酯酸酯的反應(yīng)稱為的反應(yīng)稱為ClaisenClaisen縮合反應(yīng)?？s合反應(yīng)。2 CH3COOE

16、tNaOEtCH3COCH2COOEt + EtOHRCH2C ORORCH C ORORCH2COCH C ORORH+ HORRO-H3CCOOC2H52（1）Na / C2H5OHCOOC2H5H3C CO（2） 50% HOAcCH2CH3CH2CHCO2C2H5CH3NaCH3CH2CHCCH3COCH3CH2CH3CO2C2H52Ph3CCH2COORRCH2COORR+堿堿四四種種產(chǎn)產(chǎn)物物均均有有 氫氫CH2COOC2H5RR COOC2H5強(qiáng)強(qiáng)堿堿無(wú)無(wú) 氫氫CH COOC2H5CORRHC COOC2H5R有有 氫氫常用的不含常用的不含氫的酯有甲酸酯（氫的酯有甲酸酯（HCOOR

17、HCOOR）、苯甲酸酯）、苯甲酸酯（PhCOORPhCOOR）、碳酸二乙酯（）、碳酸二乙酯（EtOCOOEtEtOCOOEt）及草酸二酯）及草酸二酯（ROOCCOORROOCCOOR）等。）等。CH2COOEt +COOEtCOCOOEtCOOEtNaOEtCHCOOEt-CO,加加熱熱CH(COOEt)2（8 85 5）CH2COOEt +CO(OEt)2CH(COOEt)2NaOEt（8 86 6）H2CCO2EtH2CCO2Et+CO2EtCO2EtNaOEtHC CO2EtH2C CO2EtCNCO2C2H5+NC CHCO2EtCH2CH3NaHCO2EtOOCH3(CH2)2CO2

18、Et六碳或七碳的二元酸酯在分子內(nèi)進(jìn)行縮合反應(yīng)形成一個(gè)五元六碳或七碳的二元酸酯在分子內(nèi)進(jìn)行縮合反應(yīng)形成一個(gè)五元或六元的或六元的環(huán)狀環(huán)狀酮酯酮酯的反應(yīng)的反應(yīng)例如：己二酸酯在甲苯中與金屬鈉作用例如：己二酸酯在甲苯中與金屬鈉作用CO2EtOEtCH2CH2CH2CH2CO2Et Na,苯苯CH2CH2CH2CHCO2EtCOCH2CH2CH2CHCO2Et-EtO-OCO2Et(75%80%)COOEtCO2EtCO2EtCO2EtOH+NaOEtCO2EtCO2EtCO2EtONaOEtH+CH2CH2CO2C2H5NCH2CH2CO2C2H5H3CHClNCO2C2H5OH3CHClNaOEt 醛

19、酮形成的碳負(fù)離子與沒(méi)有醛酮形成的碳負(fù)離子與沒(méi)有-氫的甲酸酯、苯甲酸酯或草酸酯縮合在有氫的甲酸酯、苯甲酸酯或草酸酯縮合在有機(jī)合成上是制備機(jī)合成上是制備酮酸酯或酮酸酯或二酮的重要方法。二酮的重要方法。如草酸酯與酮反應(yīng)可得如草酸酯與酮反應(yīng)可得酮酯酮酯: :RC-CH3 + EtO2C-CO2EtEtO-,EtOHRC-CH2C-C-OEt,-COOOO ORC-CH2-C-OEtOOCH3COCH2COOEtNa,Et2OCH3COCHCOOEtPhCOClCH3COCHCOOEtH2O,回回流流CH3COCH2COPh + CO2 + EtOHCOPh9.4 其他類型的縮合反應(yīng) 一 安息香縮合芳環(huán)

20、上有吸電子基和給電子基都不能發(fā)生安息香縮合反應(yīng)，吸電子基： 的親核性減弱，不利于對(duì)苯甲醛的進(jìn)攻給電子基：ArCHO 的碳的電正性減弱，不利于接受反應(yīng)Ar-C-CNOH二 有機(jī)金屬化合物與羰基化合物的縮合(格氏試劑反應(yīng)）羰基碳有親電性羰基碳有親電性伯醇伯醇仲醇仲醇叔醇叔醇醇醇 COCOMgXRCOHRRMgXH2ORMgXH2COCH2OHRRCHOCHOHRRRCROCOHRRRH2OH2OH2ORX+Mg醚RMgXMgXR2ROEtCOH2OROHCRROCOMgXRROMgXCOROHCOH2OCO2親核取代親核取代OCH2H2CRMgXOMgXCH2CH2RH2OOHCH2CH2RRMg

21、XOCHH2CROHCHCH2RRH2O烷氧基鹵化鎂烷氧基鹵化鎂伯醇伯醇仲醇仲醇OCH2H2C OCHH2CR 空間位阻小環(huán)氧乙烷取代環(huán)氧乙烷偶聯(lián)反應(yīng)芐基、烯丙基、芐基、烯丙基、3o烷基烷基例：例：RMgX+RXRR+MgX2RCHCHCH2MgXRCHCHCH2X+RCHCHCH2CH2CHCHR+MgX2三 羰基合成反應(yīng)1醛： 2 羧酸3 酯 在堿性催化劑的作用下，活潑亞甲基與在堿性催化劑的作用下，活潑亞甲基與，不飽和醛、不飽和醛、酮、酯或羧酸衍生物的碳碳雙鍵發(fā)生親核加成，生成酮、酯或羧酸衍生物的碳碳雙鍵發(fā)生親核加成，生成1 1，5 5二羰二羰基化合物基化合物的反應(yīng)，稱為的反應(yīng)，稱為Mic

22、haelMichael反應(yīng)反應(yīng)，這也是活潑亞甲基化合物，這也是活潑亞甲基化合物進(jìn)行烷基化的另一種途徑。進(jìn)行烷基化的另一種途徑。R2C=CCRR+ XCH2Y堿堿R2CXCHYCHRCROOMichaelMichael反應(yīng)常用的堿為強(qiáng)堿，如叔丁基醇鉀、乙醇鈉（鉀）、氫化鈉、氨反應(yīng)常用的堿為強(qiáng)堿，如叔丁基醇鉀、乙醇鈉（鉀）、氫化鈉、氨基鈉、金屬鈉等，也可以采用如吡啶、哌啶、三乙胺、氫氧化芐基甲基銨、基鈉、金屬鈉等，也可以采用如吡啶、哌啶、三乙胺、氫氧化芐基甲基銨、氫氧化鈉（鉀）等較弱的堿。堿的選擇一般取決于氫氧化鈉（鉀）等較弱的堿。堿的選擇一般取決于MichaelMichael給體的活性大小給體的

23、活性大小和反應(yīng)條件。和反應(yīng)條件。 一個(gè)能提供一個(gè)能提供親核碳負(fù)離子的化合物親核碳負(fù)離子的化合物(給體給體) 與一個(gè)能提與一個(gè)能提供供親電共軛體系親電共軛體系(受體受體)的化合物，在的化合物，在堿性催化劑堿性催化劑作用下，發(fā)作用下，發(fā)生親核生親核1,4-共軛加成反應(yīng)，此類反應(yīng)稱為共軛加成反應(yīng)，此類反應(yīng)稱為麥克爾加成麥克爾加成(Michael, A.)反應(yīng)。反應(yīng)。(反應(yīng)產(chǎn)物為反應(yīng)產(chǎn)物為1,5-二官能團(tuán)化合物，尤以二官能團(tuán)化合物，尤以1,5-二羰基化合物為多二羰基化合物為多)。一一 定義定義四四 Michael(Michael(邁克爾）加成反應(yīng)邁克爾）加成反應(yīng) 反應(yīng)式反應(yīng)式常用堿性催化劑：常用堿性催化劑：CH3CCH2CCH3+ CH2=CH-CH=OOO給體受體EtO-EtOH(CH3C)2CH CH2CH2CHOO1,5-二羰基化合物1234