學(xué)習(xí)中級(jí)有機(jī)chpt5n

1、1第十章 醛和酮的親核加成(7)3 羰基與含氮親核試劑的親核加成(1)與氨及其衍生物反應(yīng)生成亞胺及其衍生物OH-H2OO + H2N-ZN-ZNH-ZNucleo lic additiondehydration加成產(chǎn)物不穩(wěn)定, 易失水Z=H,ammonia氨imine亞胺Z=R,amine胺imine or Schi ase亞胺或Schiff堿 Z=OH, hydroxylamine羥胺 oxime肟Z=NH2,hydrozine肼hydrozone腙 Z=NHCONH2, semicarbazide氨基脲semicarbazone 縮氨脲 Z=NHCSNH2, thiosemicarbazi

2、de 氨基硫脲 thiosemicarbazone 縮氨硫脲Determination of aldehyde and ketone-H2OO + H2N-NHNO2N-NHNO2O2NO2NYellow needle crystal with sharp melting po第十章 醛和酮的親核加成(6)2 羰基與含碳親核試劑的親核加成Strecker反應(yīng)H N CN H3O+ H2N CO2HO + NH Cl + 2 4-aminohydrin-amino acid與R2CuLi的加成H3O+ HO RO + R2CuLiEt2O與炔化物的加成NH3(l) NaO C CR H2OHO

3、C CRO + NaC CRor Et2O5第十章 醛和酮的親核加成(5)2 羰基與含碳親核試劑的親核加成(2)與HCN的加成CH3OH- HO CN H3O+ HO CO2H H+CO2H O + HCNRCH3 RCH3 RR-cyanohydrin-hydroxy acid-unsaturated acidMechanismHCN + NaOH+ H2OCH3-O CN H+HO CN O + -CNRCH3 RCH3 RCH3H2SO4 HO CN H3O+ MeOH, H+CO Me polymerization2O + KCN有機(jī)玻璃CH3CH3 CH3MeCNCN90%HCHOH

4、CN HOHHOHO O HOH+HOHHOHCN-CH2OHHOCH2HCH2OHCH2OHH460%40%第十章 醛和酮的親核加成(3)2 羰基與含碳親核試劑的親核加成(1)與Grignard試劑的加成O MgXHHEtHEtH H O+ HOR ROHR3 +H OEtEt HHHMajorMinor空間位阻對反應(yīng)的影響adductEtMgBr80%OH3O+Steric hindrance increased Me2CH-C-e2 + CH3CH2CH2MgBr30% yield decreasedMe2gBr0%H2O (Me CH) COHMe2CHLi(Me2CH)3COLi23

5、OMe3C-C-CMe3 + RMgXno reaction due to too bulky3第十章 醛和酮的親核加成(2)(一)羰基的親核加成 1 概述(4)不對稱醛酮親核加成的選擇性Cram規(guī)則I和IICram Rule IO MOO M LNu-MS- MSNuRR SRLRLStable comformationCram Rule IIHX=NR, NH, OlO XForming H-bondNu-LSR2第五章 碳-氧雙鍵加成反應(yīng)醛和酮的親核加成(1)(一)羰基的親核加成 1 概述通用反應(yīng)機(jī)理Nu-NuHNu or H2O NuO-+ Nu- or OH-無催化劑或堿催化:slo

6、wOfastHO酸催化:H+Nu-Nu O +HOHO +slow HO醛酮的反應(yīng)活性: RCHORCORArCOR親核試劑分類含碳親核試劑 RMgX, RLi, R2CuLi, NaCCR, HCN, 碳負(fù)離子(烯醇和烯胺等)含氮親核試劑:NH3, RNH2, R2NH, H2NOH, H2NNH2,H2NNHCONH2, H2NNHCSNH2,含氧親核試劑 H2O, ROH, HOCH2CH2OH, HO(CH2)3OH含硫親核試劑:NaSH, RSH, NaHSO , HSCH CH SH, HS(CH ) SH132 22 32第十章 醛和酮的親核加成(13)3 羰基與含氮親核試劑的親

7、核加成(4)Beckmann重排(特點(diǎn)和應(yīng)用)特點(diǎn): 1 酸催化 2 與羥基處于反位的基團(tuán)遷移 3 離去和遷移協(xié)同發(fā)生 4 遷移基團(tuán)的構(gòu)型保持不變應(yīng)用: 1酰胺 2酸和胺 3氨基酸 4 測定醛酮或肟的結(jié)構(gòu)重排反應(yīng)小結(jié) (請自己比較總結(jié))碳正離子重排: 碳正離子重排(鹵代烷和醇消除等)和pinacol重排氮正離子重排: Beckmann重排氧正離子重排: 異丙苯氧化12第十章 醛和酮的親核加成(12)3 羰基與含氮親核試劑的親核加成(4)Beckmann重排ROH HOOhydrolysisNR N RRR CO2H + H2NR RHR NHCat H2SO , PCl5, POCl3, HC

8、l, Ac2O-HOAc et al.MechanismROH H ROH -H2O RH2O R-HRNN 2 + NNNRRRH2ORHORO+RR C N RR NHON OHEtMeH2SOEtH H3ONH MeNH2 + HO2C NO2-pt-Bu H N OH Et2O t-Bu HNO2H O HH2SOO + H2NOH HClNN -NH(CH2)5CO-n-OHpolymerizeNylon-6611第十章 醛和酮的親核加成(11)3 羰基與含氮親核試劑的親核加成(3)肟的構(gòu)型, 肟和亞硝基化合物的互變異構(gòu)H2NOH HClH hv, HHCHONa CONHClHO

9、N2 3OH(E)-(Z)-mp 132oCmp 35oCRCH -N=O HOH R CH-N=O ROH2 N2 NR3C-N=ORR10第十章 醛和酮的親核加成(10)3 羰基與含氮親核試劑的親核加成(2)與二級(jí)胺反應(yīng)生成烯胺OH -H2OO + HNR2NRNR22Nucleo lic addition dehydrationMechanism Acid-catalyzedHOHOH2 -H2O -H O + HOH + HNR2 N R2NR2 HN R2NR2Nucleo ilic addition H transfer dehydrationO OTsOH, H, -H2O NR

10、XNH3OR+RNHH3O應(yīng)用: 烷基化醛酮9第十章 醛和酮的親核加成(9)3 羰基與含氮親核試劑的親核加成(1)與氨及其衍生物反應(yīng)生成亞胺及其衍生物(實(shí)例和應(yīng)用)CHO + H2NhCH=N + H2O aromatic imine stable, ali atic imine unstable-H2OO + H2N-OHN-OHH-H2O HO + H2N-NH2N-NH2H-H2OHO + H2N-NHNO2N-NHNO2O2NO2NMe-H2O MeO + H2N-NHCONH2N-NHCONH2EtEtreactH3O+應(yīng)用: 1 提純?nèi)┩狾 + H2N-ZN-ZO + H2N-Z2

11、 保護(hù)羰基or purify8第十章 醛和酮的親核加成(8)3 羰基與含氮親核試劑的親核加成(1)與氨及其衍生物反應(yīng)生成亞胺及其衍生物(機(jī)理)Base-catalyzedO-OH -H2OO + H2N-ZN-ZN H2-ZNH-ZNucleo lic addition H transferdehydrationAcid-catalyzedOH OH2 -H2O, -H O + HOH + H2N-ZN-ZN H2-ZN HZNucleo lic addition H transferdehydrationWeak acid-catalyzed (A weak acid cant disso

12、te in anic solvent)H2N-ZN H2-ZNH-Z -H2O -HO + H-AO H-AN H-ZN-Z-O H-AHO H-A反應(yīng)需在弱酸弱堿條件下進(jìn)行, 失水需在弱酸性條件下進(jìn)行在強(qiáng)酸條件下, 氨及其衍生物會(huì)成鹽, 而無親核性在強(qiáng)堿條件下, 強(qiáng)堿會(huì)進(jìn)攻羰基73第十章 醛和酮的親核加成(19)4 羰基與含氧親核試劑的親核加成(2)與醇加成(應(yīng)用: 保護(hù)羰基)3. OOBr OO OO O+O Br HOCH2CH2OHBr NaOHH3OH+EtOHFavorski重排OBr NaOHCO Na2EtOHMechanism: Textbook P45318第十章 醛和酮的

13、親核加成(18)4 羰基與含氧親核試劑的親核加成與醇加成(應(yīng)用: 保護(hù)羰基)OOOHO R OEtRH+ HOCH2CH2OHH O+3O OO2RMgBr O OBrMgO ROEtEt2ORTo synthesize CH3CH2C CCH2CH2CHOCH3CH2C CH + BrCH2CH2CHO CrO3, PyHOCH2CH2OH BrO BrCH2CH2CH2OHBrCH2CH2CHOH+ONaNH2CH3CH2C CHCH3CH2C CNaOH3O+OO17第十章 醛和酮的親核加成(17)4 羰基與含氧親核試劑的親核加成(2)與醇加成(應(yīng)用: 保護(hù)羥基)OHBrCH2CH2CH

14、2CH2OH Me2CCH2CH2CH2CH2OHOMgBrCH2CH2CH2CH2OHBrBrMgH+O OEt2OO OMe2COH3O+Et2O BrMgOO OHOOHCH2OH CH2O2CRCHOH CHOH CH2OHCH2OHCH2OH Me COORCOClOH3O+ CH2O2CR CHOH2CHOH CH OHH+HOOEt3N RCO2OCH OH2216第十章 醛和酮的親核加成(16)4 羰基與含氧親核試劑的親核加成與醇加成(特點(diǎn))特點(diǎn): 1 反應(yīng)需要分水器分水, 通過與苯或甲苯共沸來分水 醛比酮易反應(yīng)用原甲酸酯代替醇, 可避免生成水OEtO + HC(OEt)3+

15、HCO2EtRR OEtEt +OEt-EtO-+-OEtOOEtO- H C OEtOEtH C OEtOOEtH C OEt RR OEtR OEt + HCO2Et與1,2-或1,3-二醇反應(yīng)得到環(huán)狀縮醛或縮酮HCl (g)OO + HOCH2CH2OHOTsOHOO + HOCH2CH2CH2OH15RR O第十章 醛和酮的親核加成(15)4 羰基與含氧親核試劑的親核加成(2)與醇加成: 醛酮與等摩爾醇反應(yīng)得到半縮醛或半縮酮, 它們對酸堿均不穩(wěn)定半縮醛或半縮酮由于不穩(wěn)定, 通常很難分離出來醛酮與兩倍量(摩爾)醇反應(yīng)得到縮醛或縮酮, 它們對堿穩(wěn)定, 對酸不穩(wěn)定HOR HOR, HORO

16、+ HOR+ H2ORR OHR ORR H aldehydehemiacetalacetal R R ketoneCat HCl (gas), TsOHMechanism Acid-catalyzedHHHOR+OR OR -H2OOR HOROR OOHRRR OHR OH2R +R OR+-HORHR ORBase-catalyzed (no catalyst) H+ORORO + HOR-14RR OR OH第十章 醛和酮的親核加成(14)4 羰基與含氧親核試劑的親核加成(1)與水加成: 一般醛酮不利于形成水合物, 有吸電子取代基時(shí)有利于形成水合物 水合物在酸中不穩(wěn)定醛酮與水的加合物即

17、為偕二醇H2C(OH)2 100%HCHO CH3CH(OH)2 58%CH3CHOMe2C=O + H2OMe2C(OH)2 0%Cl3CCHOCl3CCH(OH)2 mp 51.7oC R no C=O (CF3)2C=O(CF3)2C(OH)2134第十章 醛和酮的共軛加成(2)(二),-不飽和醛酮的共軛加成(與親核試劑的親核共軛加成)2 反應(yīng)規(guī)律鹵素和次鹵酸通常主要發(fā)生C=C雙鍵的1,2-加成RLi通常主要發(fā)生C=O雙鍵的1,2-加成H2O, ROH, RSH, NH3, RNH2, R2NH, HCN, HX, R2CuLi以1,4-加成為主RMgX通常從空阻小處加成, 位阻一樣時(shí)有

18、利于1,4-加成; 但有CuX存在時(shí)以1,4-加成為主有些親核試劑, 當(dāng)其過量時(shí)可與1,4-加成產(chǎn)物的羰基繼續(xù)發(fā)生1,2-加成 含有雙親核試劑的反應(yīng)物也可以發(fā)生1,4-加成后, 再與1,4-加成產(chǎn)物的羰基繼續(xù)發(fā)生 1,2-加成OHO MeH O MeMgBrO MeMgBrH OO22+5% CuX24第十章 醛和酮的共軛加成(1)(二),-不飽和醛酮的共軛加成(與親核試劑的親核共軛加成)1 反應(yīng)機(jī)理Br2 BrO C C 1,2-additionBrNu-O-ONu C O 1,2-additionNu- NuHA NuNuO-OHO1,4-addition, conjugative add

19、itionMechanism Base-catalyzedNu- NuNuNuNu-HAOOO-OHOAcid-catalyzedNu- NuNu H +OOHOHOHOH23O+第十章 醛和酮的親核加成(23)5 羰基與含硫親核試劑的親核加成OHO + NaHSO3 (saturated) NaHSO3 +Na2SO3 + HCNSO3NaOHO + HCNCNOHActure reactionCN(2)與硫醇的加成: 縮硫醛和縮硫酮對酸堿均穩(wěn)定NaOHRX + NaSHRSH + NaX RX + H2NCSNH2RSHH+SO + HSCH2CH2SHSH+SRO + 2HSR(RS)2

20、HgHgCl , HgOSR HgCl2, HgO2MeOH, H2OMeOH, H2O(RS)2Hg22第十章 醛和酮的親核加成(22)5 羰基與含硫親核試劑的親核加成(1)與亞硫酸氫鈉的加成: 只有醛, 脂肪族的環(huán)酮和甲基酮才可以反應(yīng)OHO + NaHSO3 (saturated) SO3NaOOOOOOOOOO HYield (%) 8856 363521reactive activity Mechanism SO2 + NaCl + H2OHCl HCl O + SO2 + NaCl + H2ONa2CO3Na2CO3Na2SO3 + CO2 + H2OO + Na2SO3 + CO2

21、 + H2O應(yīng)用: 1 純化醛酮 2-羥基磺酸鈉 3-羥基腈21HO ONa ONa OH O +S OSO3HSO3Na第十章 醛和酮的親核加成(21)4 羰基與含氧親核試劑的親核加成(2)與醇加成(含羥基醛酮的反應(yīng)形成環(huán)狀或多環(huán)含氧化合物)OHHOOH MeOH HOOMe OHOO HCl (gas)OOH+O OHOOH + 2MeCHOOOH+ MeCHOH+ MeCHOO HOH+HO OHOOHOO20第十章 醛和酮的親核加成(20)4 羰基與含氧親核試劑的親核加成(2)與醇加成 Favorski重排ORRY-OY- -OH, -OR, -NH2, -NHR, -NR2XEt2O

22、 or EtOH RY RMechanismOOOOH O RR Y-, -HYXR -X-Y-HY, -Y- -RYRYX H Et2O or EtOH RRRRROOH-, -H OOOOH O X2 XPh -X-OH-OHO-HEt2O or EtOHH3O OOH195第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(5)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng) 1 烯醇化和烯醇負(fù)離子(5) 不對稱酮的烯醇化:堿性弱位阻小的堿得多取代烯醇; 堿性強(qiáng)位阻大的堿得少取代的烯醇OHStrong, bulky base OWeak, less bulky base OH aprotic solventprotic or aprot

23、ic solventKinetic productThermodynamic productmore substituted alkene: stableLess More Bulky(5)烯醇化的應(yīng)用: a 重氫交換; b 外消旋化; c 用于反應(yīng)(酮的-位鹵化, 烷基化,縮合反應(yīng) 及甲基酮或乙醛的鹵仿)30第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(4)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng) 1 烯醇化和烯醇負(fù)離子烯醇負(fù)離子 (兩位負(fù)離子)CH2CH2-CH2 R-RROOO-Nucleo ilicity: strong basicity: strong醛酮烯醇化反應(yīng)的機(jī)理Acid-catalyzedOH+OH+OH+O

24、H HH -HH3C CH3H3C CH3C + CH3C CH2H2H2Base-catalyzedO-OO-HB, - B-OH:B , -HBH C C HH3C CH -H3C CH2H3C CH23H2292第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(3)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng) 1 烯醇化和烯醇負(fù)離子(2)酮式和烯醇式的互變異構(gòu)a 一般情況下酮式穩(wěn)定H 111kJ/mol176-87kJ/mol O 99kJ/mol H+ or OH-OH146-83kJ/mol99+176-87=189111+146-83=174b -H的酸性越強(qiáng), 烯醇式的含量越高OHOO OO OO OO OOO OOHEt

25、OOEtOEtCF3 enol 1.5x10-7.7x10-32.0 x10-2 7.376.5c 其他化合物的互變異構(gòu)OOHHOHH3C N +H2C N +NNNO-O-N OH28第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(2)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng) 1 烯醇化和烯醇負(fù)離子(2)酮式和烯醇式的互變異構(gòu)醛酮在酸堿的催化下均可以進(jìn)行酮式和烯醇式的互變異構(gòu)OH+ or OH- OH酮式和烯醇式互變異構(gòu)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)OONaOD, D2O DDEtO H3O+ or -OH EtOEtODMeMe+ HHHMeO OH O+O H O323.5%76.5%在絕對無酸, 堿, 水的石英瓶中蒸餾可以分別得到上述純凈的酮

26、式和烯醇式并可于-70oC保存27第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(1)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng) 1 烯醇化和烯醇負(fù)離子(1)-H的酸性HHR C Y + -BR C Y + H-B Y=electron-withdrawing group-H-H活性大小的判斷: a)測定 a; b)測定同位素的交換速度; c)生成碳負(fù)離子穩(wěn)定性影響-H活性的:Y的吸電子能力: 吸電子能力越強(qiáng), -H活性越高吸電子能力: -NO2-COR-SO2R-CO2R- CN-CCR- -CH=CHR-R-H周圍的空間環(huán)境: 空阻越小, 活性越高26第十章 醛和酮的共軛加成(3)(二),-不飽和醛酮的共軛加成(與親核試劑的親核

27、共軛加成)2 反應(yīng)規(guī)律OHCH=CHCH=OCH=CHCHEt100%EtCH=CHCOCMe3CHCH2COCMe3 100%EtMgBrH2OEtCH=CHCOCHCH2CO92%EtOHee + CH=CHCMe60%40% EtH3O+OHCH2=CHCH=O +SHNSHOAcS H+ CH=CHCONH2EtOHNH2EtOHN O6第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(11)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)4 羥醛縮合反應(yīng)(Aldol reaction) 1)反應(yīng)與機(jī)理O H or OH-OH Oor H ,O2Mechanism(1) Acid-catalyzedOHOHOHOH-HOH H3C

28、CH3 OH OH -H O OH H C CHH C C HH C + C HH C CH333H3H2322condensation productHO OH2 -H2O O +-HOHHdehydrate product Catalyst H2SO , H3PO , RSO3H, Lewis acidApplication Preparation of -unsaturated aldehyde and ketone, it can further condensation.OHOHOO + O+ O36第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(10)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)3 鹵仿反應(yīng)OCO2HX2,

29、 NaOHCH COCl or (CH CO) O2. H3O33 2A Cl3OX2, NaOHCO2HH3OOCrO3, HOAcOOKOCl, H2OH3OOOHOCl2, KOH, H2O H3OCO2H請自己寫出該反應(yīng)的機(jī)理35-40oCCO2HO3591-96%第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(9)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)3 鹵仿反應(yīng)O+ 4NaOH + 3X2RCO2Na + CHX3 + 3NaX + 3H2O R CH3H3ORCO2HMechanismOX2OOH- -O CX3OOR CH-+ -CX3+ HCX3 OHR CX3R OHR OHR O-3OOHOHNaOXOca

30、n undergo halogenform reactionH CH3 R CH3R CHR CH33應(yīng)用:碘仿為黃色固體, 可用于鑒別具有CH3CO-, CH3CHOH-結(jié)構(gòu)的化合物 CH3CHOH-可被次鹵酸氧化為CH3CO-羧酸34第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(8)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng) 2 醛酮的-位鹵化OOO Br , HOAcOCl2Cl + HClBr2BrH2OCH 20oCCH Br3269-77%61-66%BrOBr2OBr2OCH2Br H2OCH3 Fe CH3 OOO Br2, H2O+Br- KClO3KClO3BrBr2Br 57%32%醛的-位鹵化: 醛基需保護(hù)

31、, 否則易被鹵素氧化成酸(X2+H2O生成HOX+HX)O MeOHOBr2HCl (g)OBr OH O+Br3O33O第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(7)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng) 2 醛酮的-位鹵化OOX2HH3O+ or -OHX堿性條件下:Base-catalyzedO-OO-O:B , -HBBrH CC HH3CCH -H3CCH2H3CC3H2H22堿用量要 1mol, 因?yàn)榉磻?yīng)過程中會(huì)生成HX, 不斷消耗堿不對稱酮的鹵化次序: -COCH3-COCH2R -COCHR2 (堿性條件空阻起作用) c)控制鹵素的量, 也不可以控制一, 二元鹵化產(chǎn)物 因?yàn)辂u素取代后, 剩余的-H活性增大,

32、 更易反應(yīng) 鹵化的反應(yīng)速度: 一元鹵化二元鹵化-COCH2R-COCH3(與形成烯醇的穩(wěn)定性一致)控制鹵素的量, 可以控制一, 二, 三元鹵化產(chǎn)物 因?yàn)辂u素可使羰基的活性降低,使其氧原子不易質(zhì)子化 鹵化的反應(yīng)速度: 一元鹵化二元鹵化三元3鹵化7第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(16)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)4 羥醛縮合反應(yīng)3)交叉縮合 (醛酮一個(gè)有-氫, 另一個(gè)無-氫)(i)的羥甲基化反應(yīng)(HCHO)OH-2HCHOHCHOHCHO + CH3CHOHOCH2CH2CHO(HOCH2)3CCHO(HOCH2) C + HCO2NaOH-con. OH-OH-OH HCHOOHCHO + HCHOO c

33、on. OH-OH兩個(gè)醛酮均無-氫, 發(fā)生什么反應(yīng)?兩個(gè)醛酮均有-氫, 反應(yīng)情況如何?42第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(15+)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)4 羥醛縮合反應(yīng)2)自身縮合 (醛易, 酮難)(ii)縮合環(huán)化反應(yīng)(插烯系規(guī)則)OH+ orl43MePro ed mechanism:Cl4SnCl4SnOO-HClCH2 MeO Me O4O MeC HCl3Sn OhH2HCl4SnCl SnO H -HCl 34O H2CO CHMe2 O41l4第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(15)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)4 羥醛縮合反應(yīng)2)自身縮合 (醛易, 酮難)分子內(nèi)縮環(huán)速度: 五元環(huán)六元環(huán)七元環(huán))OO

34、H-OOHow to synthesize?O?OOO H2OCat unne sary?OOOHNa2CO3Zn, H2O O3KMnOH2Oneutral coolOOH4.H OHOO1,4-addition插烯系規(guī)則40第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(14)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)4 羥醛縮合反應(yīng)自身縮合 (醛易, 酮難) (i)分子間縮合HOH-OHI2O +OOOI2 catalyzes dehydrating reaction, cant catalyze condensationOBa(OH)2OH OI2O 2Soxhlex extractor73-86%no Soxhlex ex

35、tractor yield 2%OOH-R OH OI2R O2 RRRRRRRRO Al(OBu-t)OO32OH39第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(13)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)4 羥醛縮合反應(yīng)(3) Reverse aldol reactionO-OHO- OH H O, -OH- O OH OH-, -H O O O-22- HOOOH2O, -OH-OHO+H3C CH3 H3C CH2-H3C CH2H3C CH2H3C CH3Reverse aldol reaction condition: reflux in NaOH aqueous solution Aldol reaction

36、condition: relative low temperature with NaOH38第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(12)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)4 羥醛縮合反應(yīng)(Aldol reaction) 1)反應(yīng)與機(jī)理(2) Base-catalyzedOO O-OH3C CH3H2O, -OH- O OH -H2O OOB-, -HB H3C CH2-HOH3C CH2O-H3C CH3 CH2 O- H2O, -OH- CH2 OHH3C CH2OOhemiacetal, unstableCatalyst KOH, NaOH, Ba(OH)2, NaOEt, Al(OBu-t)3 amount

37、 0.5molApplication Preparation of -hydroxyl aldehyde and ketone (low T), -unsaturated aldehyde and ketone (high T) (3) no further condensation-OH2 CHOOH OO-substituted aldehyde -unsaturated aldehyde378第十章 醛和酮的反應(yīng)Mannich反應(yīng)(胺甲基化反應(yīng)) (應(yīng)用):Preparation of -N,N-dialkylamino ketoneOMeO+ HCHO + HCl.HNH CN MeH

38、3C CH2CH3Me3CH3 MeOOOMe+ HCHO + HCl.HNNMe2 + Me2NMe67%33%Dialkylaminomethylation of enols and some heterocyclesOOH-H+N+ HCHO + HNOHHOAcNMe2+ HCHO + HNMe2NNH2ONHH48indole草綠堿第十章 醛和酮的反應(yīng) Mannich反應(yīng)(胺甲基化反應(yīng)):OR3 H+O+ HCHO + HN1R3R1 CH2R2R4RNR2 R4MechanismMannich baseR3R3 H+, -H2OR3HCHO + HNHOCH2 NH2C N+OR4

39、R4R4 -HR3OOHR1N R2 R4R1 CH2R2R1 CHR2需用弱酸作催化劑或用胺的鹽酸鹽具有-H的醛酮, 羧酸, 酯, 腈, 硝基化合物, 末端炔烴, 酚的鄰對位, 具有活潑氫的雜環(huán)化合物: 吲哚的3位, 吡啶的2,4,6-位甲基等氨和一級(jí)胺反應(yīng)產(chǎn)物的氮原子上還有氫, 還可以進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng), 因此產(chǎn)物復(fù)雜; 三級(jí)胺不反應(yīng) 只有二級(jí)胺合適最常用的是(40%溶液, 三聚或多聚), 其他醛也可以, 但芳香醛較易反應(yīng)47第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(20)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)6 Michael additionOTsOH N 1.CH2 CHCO2EtN+N2. H3OEtO2CHOEt

40、O C - + H3ON CH2 CHCO2Et EtO2C - +EtO2C N 2NEtO2CN O TsOH N CH2 CHCO2EtN CH2 CHCO2Et+NEtOHEtO2CHprotic solvent+ON H O EtO2CCO2Et在質(zhì)子溶劑中, 可EtO2CCO2Et3避免環(huán)化發(fā)生4660%第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(19)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng) 4 羥醛縮合反應(yīng)4)定向縮合 (兩個(gè)醛酮均有-氫) (i)非對稱酮和醛的定向縮合Preparation ofOH OOOLDA -78oC OLiH2OOH O Et OH2C Li O285%OSiMeOS MeOOSiM

41、e3OSiMe333Me3S Cl Et3NLDA -78oC Me3SiCl+ +DMFEt2O78%22%1%99%distillationdistillationseparationseparationOSiMe3OCHO, CH2Cl2 H3OH O CHO, CH Cl OSiMe332 2TiCl , -78oCOH OoOHTiCl , -78 CHow to synthesize?O45第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(18)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng) 4 羥醛縮合反應(yīng)定向縮合 (兩個(gè)醛酮均有-氫) (i)對稱酮和醛的定向縮合OH-OH OOHOOH OOH OCH3CHO + CH3C

42、OCH3+(II)(III)(IV)(III) can be prepared from acetaldehyde. (IV) can be prepared from acetone. Only (I) and (II) are ne sary to be prepared his manner.1. Preparation of CH3CHOHCH2COCH3KOH, 15oC OH OCH3CHO + CH3COCH3bp 21oC80-83%將乙醛氣體通入KOH/中bp 77oC/28mmHg2. Preparation of Me2C=CHCHO(Me2CH) 2NH a 40 RC

43、OMe a 20NH2LDA 0oCMe2COCH3CHONN CH3Et2O LiCH2H2OH3OOHONN+NH2 O Li-LiOHO H 44(Me2CH)2NH + LiBu-n(Me2CH)2NLi (Lithium Diisopropylamide) strong and buly base第十章 醛和酮-H的反應(yīng)(17)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)4 羥醛縮合反應(yīng)3)交叉縮合 (醛酮一個(gè)有-氫, 另一個(gè)無-氫)(ii)Claisen-Sidt反應(yīng)(ArCHO, 由于失水得共軛產(chǎn)物穩(wěn)定, 很易得失水產(chǎn)物)OH-HCHO + CH3COCMe3CMe3H2O-EtOHH O88-93

44、%, trans productOH-CHO + Me3COCH3 (ex s)CH325oCO65-78%OH-CHO (ex s) + Me3COCH325oCO90%OH-CHO + CH3CO25oCO4398%9第十章 醛和酮的反應(yīng)三 Wittig反應(yīng) 和Wittig-Horner反應(yīng) :3 Wittig反應(yīng) (應(yīng)用)Preparation of terminal alkene25oCO + 3P+-CH2Et2OH+O + MeMgXEt2O NH4ClOHSynthesis of conjugated alkeneCHOOH + 3POHSynthesis of -unsatur

45、ated ketoneOBuLiBrONaH3P + MeI3P+Me I- 3P+-CH2+Br- Addition-ellimination 3 PCH2OCH3CHOO+P-CH543第十章 醛和酮的反應(yīng)三 Wittig反應(yīng) 和Wittig-Horner反應(yīng) :3 Wittig反應(yīng)1.OCH2OEt+ - OEtMeO + 3P - CH2MeO OO2.CHO + P+CH Cl- NaOEtHh32+HhHH41%35%OOO P 3O P 3Me CH Cl HMeHCOMe HMeCH CHO + P+ -C2 233MeMeMeCOMe MeMeMestableunstable

46、96%CO2HCH=CHCH=O + 3P+-CHCO2EtCH=CHCH=CHCO2Et53第十章 醛和酮的反應(yīng)三 Wittig反應(yīng) 和Wittig-Horner反應(yīng) :3 Wittig反應(yīng)RO + 3P+-CR2+ 3P=O RMechanism:O O-O ORRPRP+ 3P=OR C-+PR2C-+P 3R3R3R23偶極低溫(-80oC)可分離得到, 0oC時(shí)完全分解(1)磷與醛反應(yīng)快, 酮次之, 酯最慢, 可以選擇反應(yīng) (2)活潑鹵代烷制得的也活潑, 反應(yīng)時(shí)選擇性差 (3)較穩(wěn)定的反應(yīng)時(shí),選擇性好, 通常得E-型產(chǎn)物 (4)有些穩(wěn)定的Wittig試劑反應(yīng)時(shí), 還需用 COOH作催

47、化劑52第十章 醛和酮的反應(yīng)三 Wittig反應(yīng) 和Wittig-Horner反應(yīng) :(Ylide)的結(jié)構(gòu)Ylide是在相鄰位置上帶有相反電荷的兩性離子 最常見的是磷和硫ylideOO3P CH23P CH2CH3 S+-CH2CH3 S CH2+ -(II)CH3CH3 (I)對雜化體的貢獻(xiàn)大于(II), 磷ylide也稱為Wittig試劑(1953年發(fā)現(xiàn))因?yàn)?II)中2p與3d成鍵能量高, 貢獻(xiàn)小磷德RCH2XbaseH + PCl33P3P+CH2R X-3P+ -CHRRX可以是任何含有-H的鹵代烷, 如CH3X, RRCHX, CH2X, XCH2CO2Et等無-H的鹵代烷只能形成

48、四級(jí)鏻鹽, 不能形成磷堿需根據(jù)消除HX的難易來選擇, 活潑鹵代烷形成的鏻鹽可以用弱堿消除HX常用的堿有RLi, NaH, NaNH2, NaOEt, NaOH, Na2CO3等大部分磷對水和空氣均不穩(wěn)定, 不分離, 直接使用51第十章 醛和酮的反應(yīng)二 Robinson增環(huán)反應(yīng) (,-不飽和酮與環(huán)酮的共軛加成, 再分子內(nèi)羥醛縮合):OO EtONaNaOH-H2OH+OOOHOORO NaNHRO NaOH-H ORR+22H+O Me3N I-OOOOH應(yīng)用: 1),-不飽和環(huán)己酮衍生物, 特別是用于在環(huán)酮上再增加一個(gè)環(huán)2)在兩個(gè)環(huán)相稠合的碳原子上引入角甲基或其他烷基等取代基 用其他方法很難引

49、入請總結(jié),-不飽和酮的:總結(jié)酮的烷基化(直接或經(jīng)烯胺烷基化)醛酮的羥醛縮合-鹵代酮脫鹵化氫 (注意Favorski重排)Mannich堿熱解烯烴的-位鹵化, 水解, 再氧化 (烯丙醇的氧化)由Wittig反應(yīng)50第十章 醛和酮的反應(yīng) Mannich反應(yīng)(胺甲基化反應(yīng)) (應(yīng)用):3) Synthesis of N-containing heterocyclesCO2HCO2HMeCHO-COH , Ni N14 steps+ MeNH +O HOAcNMe O2NMe O 2to25, 22oCCHO4 stepsCO2HCO2HOHNHMeMe顛茄酮HN顛茄醇HCHOOHO4) Synthe

50、sis of -unsaturated ketonesOH+OO+ HCHO + Me2NHH3C CH3NMe2 -Me2NHMeIOOI-Ag2O+ H2OOH-N+Me3N+Me34910第十章 醛和酮的反應(yīng)六 安息香縮合反應(yīng)和安息香酸重排 :1 安息香縮合反應(yīng)OHOHKCN2ArCHOArhEtOH-H2O Ar俗稱安息香OOaccepter donator accept H give HMechanism:O-HO CNO CNO1 -O H H transfer HO -H Ar2 1Ar2 H transferAr2CArAr1Ar1 H -CN Ar1 CN2Ar1 CN3H

51、O-4H OHCN增加了H的酸性O(shè)OHOH-CN-2 2Ar2Ar1CHO donor, Ar1 EWGAr1Ar Ar1Ar Ar1Ar2CHO acceptor, Ar2 EDG5OHOHOKCNONMe2OHNMe2Me2NCHO + CHO+EtOH-H2OOHO60第十章 醛和酮的反應(yīng)五 醛酮與-鹵代酸酯的反應(yīng):2 Reformasky反應(yīng)R1ZnH O+R1 OH3O + XCHRCO2EtR2CO2EtR2R1ROZnR2R1 OZnXH O+ R1 OH XCHRCO2EtXZnCHRCO2EtCO Et32CO2EtR22RRRH3O+O + Zn + BrCH2CO2EtCHCO2Et只與醛酮反應(yīng), 且位阻不能太大, 不與酯反應(yīng)Preparation of -halo esterX2, PX3EtOHRCH2CO2H 3RCHXCOXXCHRCO2Etor X2 + P59第十章 醛和酮的反應(yīng)五 醛酮與-鹵代酸酯的反應(yīng):1 Darzen反應(yīng): (應(yīng)用),-環(huán)氧酸酯醛酮t-BuOKCO2Et OH- H+O + ClCH2CO2Et 0-15oC, 3 hCHOOt-BuOKOOH- H+hCHO +CHCO2EtClCO2EtO58第十章 醛和酮的反應(yīng)五 醛酮與-鹵代酸酯的反應(yīng):1 D