碳雜重鍵的加成

碳雜重鍵的加成第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三三、羰基化合物的親核加成反應(yīng)實例

1.Wittig反應(yīng) 反應(yīng)機理 膦葉立德(Ylide)

硫葉立德 2.羥醛縮合反應(yīng) 反應(yīng)機理

3.羰基親核加成的立體選擇性四、羧酸衍生物與親核試劑的加成反應(yīng)

1.反應(yīng)機理 2.反應(yīng)活性

3.Claisen酯縮合反應(yīng)及相關(guān)反應(yīng)第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三五、金屬氫化物與羰基的加成反應(yīng)

反應(yīng)機理 反應(yīng)的立體化學(xué)六、

α,β-不飽和羰基化合物的加成反應(yīng)

1.反應(yīng)機理 2.影響加成方式的因素七、碳－氮的親核加成反應(yīng)

1.亞胺的親核加成 Mannich反應(yīng) 2.腈的親核加成反應(yīng)

Thorpe反應(yīng)第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三除了均可與親核試劑發(fā)生加成反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)一、反應(yīng)機理底物＋試劑底物的性質(zhì)E＋E－Nu親電性親電性：底物的中心碳原子帶有部分的正電荷。Nuδ-E－Nu親核性親核性：底物中心碳原子帶有部分負(fù)電荷。第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三羰基的親核加成反應(yīng)機理：堿催化：慢①試劑進(jìn)攻羰基上C原子，生成氧負(fù)離子的一步是決定反應(yīng)速率的一步。②為使親核試劑的負(fù)電荷裸露出來，增加親核性，常需堿催化：第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三酸催化：羰基質(zhì)子化，可以提高羰基的反應(yīng)活性，羰基質(zhì)子化后，氧上帶有正電荷，很不穩(wěn)定，π電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，使碳原子帶有正電荷。決定反應(yīng)速率的一步，是Nu-進(jìn)攻中心碳原子的一步。第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三酸除了活化羰基外，還能與羰基形成氫鍵：質(zhì)子性溶劑也起到同樣作用：都使羰基活化。二、羰基的活性1.底物反應(yīng)活性取決于羰基的中心碳原子帶有正電荷的多少。第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三(1)電子效應(yīng)當(dāng)羰基與具有+I或+C的基團(tuán)直接相連時，由于增加了中心碳原子的電子云密度，故使反應(yīng)活性降低。當(dāng)Y:時，基團(tuán)具有+C效應(yīng)，羰基活性降低。第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三①Cl3C是強吸電子基團(tuán)，使羰基帶有更多的正電荷；②產(chǎn)物中形成分子內(nèi)氫鍵，使產(chǎn)物穩(wěn)定，平衡向右移動。(2)空間效應(yīng)與羰基相連的基團(tuán)空間效應(yīng)越大，越不利于反應(yīng)進(jìn)行。第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三Nusp2雜化平面三角型sp3雜化四面體鍵角：120°109°28′產(chǎn)物中基團(tuán)擁擠程度增大。R越大，妨礙Nu:從背后進(jìn)攻C原子。第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三角張力緩解：sp2雜化，鍵角應(yīng)為120°,實際為60°,角張力較大；反應(yīng)中，鍵角由60°轉(zhuǎn)化為109°28′,角張力得到緩解。這里，角張力緩解程度不大。第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三2.試劑的親核性①對于同一羰基化合物，試劑的親核性越強，反應(yīng)的平衡常數(shù)越大。試劑的親核性依次減弱如：②試劑的可極化度越大，則有利于親核加成反應(yīng)的進(jìn)行。第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三③空間效應(yīng)具有較小體積的親核試劑，利于反應(yīng)進(jìn)行。三、親核加成反應(yīng)的實例對于羰基的親核加成反應(yīng)，碳負(fù)離子作為進(jìn)攻試劑，親核性最強，這里予以著重介紹。第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三1.Wittig反應(yīng)Wittig試劑：膦的內(nèi)鹽膦的葉立德(ylid)Wittig試劑與羰基發(fā)生親核加成反應(yīng)，生成烯烴：第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三1)反應(yīng)機理氧膦環(huán)丁烷中間體三苯基氧膦是非常穩(wěn)定的，反應(yīng)向右進(jìn)行。第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三Wittig試劑是膦鹽在強堿的作用下制備的：Wittig反應(yīng)應(yīng)用范圍很廣。對于

試劑只與羰基作用。第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三2.羥醛縮合(AldolReaction)α－氫的醛或酮在酸或堿的催化下縮合反應(yīng)β-羥基醛或酮羥醛縮合反應(yīng)機理：堿催化：Step1烯醇負(fù)離子第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三Step2AnalkoxideionStep3StrongerbaseWeakerbase堿催化利于醛的縮合，而不利于酮的縮合。第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三酸催化：羰基質(zhì)子化及烯醇的生成烯醇進(jìn)攻質(zhì)子化的羰基酮的縮合反應(yīng)常在酸催化下進(jìn)行。第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三3.羰基親核加成的立體選擇性（1）當(dāng)羰基鄰位的碳原子是手性碳原子時，用LiAlH4和NaBH4還原羰基或格氏試劑與羰基加成時，親核試劑在空間有一定的選擇性，加成滿足Cram規(guī)則一：

羰基與不對稱碳原子相連時，反應(yīng)試劑從空阻較小的基團(tuán)之間進(jìn)攻羰基得到主要產(chǎn)物。加成時的優(yōu)勢構(gòu)象是：羰基處在M和S之間。第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三（2）當(dāng)羰基化合物存在分子內(nèi)氫鍵時，加成的立體選擇性滿足Cram規(guī)則二：

羰基鄰位的不對稱碳原子上有-OH,-NH2等能與羰基氧形成氫鍵的基團(tuán)時，親核試劑從含氫鍵環(huán)的空間阻礙較小的一邊對羰基加成。第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三（3）Cornforth規(guī)則：當(dāng)酮的α-碳原子連有鹵素原子時，由于鹵原子與羰基的偶極相互作用，使酮的優(yōu)勢構(gòu)象是鹵原子與羰基處于同一平面的反位。試劑優(yōu)先從空間阻礙最小的一邊進(jìn)攻。但是，當(dāng)α-碳原子連接的烴基較大，產(chǎn)生的空間效應(yīng)與氯原子的空間效應(yīng)相差不大時，則Cornforth規(guī)則受到限制。第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三四、羧酸衍生物與親核試劑的反應(yīng)1.反應(yīng)機理L:離去基團(tuán)加成－消除反應(yīng)在Nu上引入?；姆磻?yīng)第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三2.反應(yīng)活性作為?；噭浠钚詾椋篨:具有-I效應(yīng)，C－Cl鍵的極性大。酯中烷氧基具有+C效應(yīng)，增大了?；c烷氧基間的電子云密度，使酰氧鍵難于斷裂。酰胺中的NH2的+C效應(yīng)，使羰基的反應(yīng)活性降低。酸酐中的?；俏娮踊鶊F(tuán)，使酰氧鍵易于斷裂，酸酐的反應(yīng)活性比酯大。也可從離去基團(tuán)的難易來理解。第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三酯的水解：酰氧鍵的斷裂烷氧基的斷裂無論是酸催化還是堿催化，一般發(fā)生酰氧鍵斷裂。反應(yīng)機理：酸催化：+第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三當(dāng)R’為：時，由于發(fā)生酰氧鍵斷裂，所以，得到構(gòu)型保留產(chǎn)物。RO-比ROH不易離去堿催化：羧酸根離子的生成，使堿催化下的酯水解反應(yīng)不可逆；但酸催化的酯水解反應(yīng)可逆。第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三若R’O－中的C原子是三級碳原子時，在酸催化時，發(fā)生烷氧鍵斷裂：由于含有三級碳原子基團(tuán)的空間效應(yīng)，使得水分子難于進(jìn)攻羰基，同時也不利于質(zhì)子轉(zhuǎn)移。第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三3.Claisen酯縮合反應(yīng)及相關(guān)反應(yīng)兩個酯分子至少有一個酯分子是含有α－氫在強堿的作用下，相互縮合成β－羰基酯反應(yīng)機理：第一步第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三第二步：第三步：至少需要2分子的酯分子作為親核試劑，使平衡向右移動。第三步實際不可逆第四步：酸化第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三含一個α-氫原子的酯縮合反應(yīng)需在非常強的堿作用下兩種不同酯僅一個含α-氫第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三含α－氫的醛、酮、腈都能酯發(fā)生縮合反應(yīng)。一般選用無α－氫的酯作為底物：分子內(nèi)也能發(fā)生酯縮合反應(yīng)－Dieckmann反應(yīng)：第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三五、金屬氫化物與羰基的加成反應(yīng)絡(luò)合金屬氫化物：負(fù)氫的給予體LiAlH4不還原NaBH4還原不還原NaBH4的選擇性強還原LiAlH4的還原反應(yīng)通常在醚中進(jìn)行第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三選擇性還原：第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三六、

α,β-不飽和羰基化合物的加成反應(yīng)1.反應(yīng)機理

1,4－加成1,2－加成第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三2.影響加成方式的因素羰基活性大，試劑的親核性強時，兩者空間位阻都小時，一般按1，2-加成；反之按1，4-加成：

醛－1，2-加成，酮－1，4-加成第三十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三3.Micheal加成反應(yīng)重排第三十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三Micheal加成的反應(yīng)體系：底物：Z:含雜原子的不飽和鍵且與雙鍵共軛的基團(tuán)試劑：能夠產(chǎn)生C碳負(fù)離子的試劑：第三十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期三七、碳－氮的親核加成反應(yīng)1.亞胺的親核加成西佛堿