第三章 碳碳鍵的形成

碳碳單鍵的形成是增長(zhǎng)碳鏈的重要方法，最常用的方法是通過碳負(fù)離子的反應(yīng)，如親核取代反應(yīng)、縮合反應(yīng)、麥克爾（Michael）加成反應(yīng)、偶聯(lián)反應(yīng)、自由基反應(yīng)。碳碳單鍵的形成碳負(fù)離子及其形成碳負(fù)離子(A為穩(wěn)定碳負(fù)離子的因素)碳負(fù)離子的穩(wěn)定化作用

1、共振穩(wěn)定化作用

2、鄰位正電荷的穩(wěn)定化作用3、d軌道的穩(wěn)定化作用4、Li+

配位穩(wěn)定化作用3.1烷基化反應(yīng)簡(jiǎn)單醛、酮、酯及腈的烷基化反應(yīng)

只含有一個(gè)羰基的簡(jiǎn)單酮也可以直接烷基化，但反應(yīng)產(chǎn)物往往比較復(fù)雜。使用氨基鈉、氫化鈉或三苯甲基鈉可以將酮完全轉(zhuǎn)化為烯醇負(fù)離子，但如果使用的溶劑是極性溶劑，這些堿溶解度低，反應(yīng)為非均相反應(yīng)，造成烯醇負(fù)離子緩慢生成，容易發(fā)生自身羥醛縮合的副反應(yīng)。然而用大位阻仲銨鹽（LDA

，LHMDS，

Li-TMP）不會(huì)出現(xiàn)這種情況。反應(yīng)在非質(zhì)子溶劑、極強(qiáng)的堿和不過量酮的條件下為動(dòng)力學(xué)控制反應(yīng)在質(zhì)子溶劑和過量酮的條件下熱力學(xué)控制/過量酮通過烯醇硅醚得到特定結(jié)構(gòu)的烯醇負(fù)離子活潑亞甲基化合物的烷基化

與一個(gè)硝基或兩個(gè)吸電子基（如酮基、酯基、氰基）相連的亞甲基化合物稱為活潑亞甲基化合物，該類化合物亞甲基的酸性比簡(jiǎn)單酮的酸性強(qiáng)得多，如乙酰乙酸乙酯的pKa為9.7，而丙酮的pKa為20，因此它們與醇鈉的無水醇溶液作用就可以形成烯醇負(fù)離子。在有機(jī)合成中，活潑亞甲基化合物烷基化比簡(jiǎn)單酮的直接烷基化具有更大的優(yōu)越性，這是由于活潑亞甲基化合物是在更弱堿存在下的反應(yīng)，大大降低了烷基化試劑可能發(fā)生的消除反應(yīng)；活潑亞甲基化合物更容易完全轉(zhuǎn)化為烯醇負(fù)離子，從而減少了縮合反應(yīng)副反應(yīng)的發(fā)生；活潑亞甲基化合物更容易制備單烷基化產(chǎn)物。烯胺的烷基化

醛酮的直接烷基化，容易得到混合物，其中一個(gè)替代的方法就是烯胺與活潑烷基化試劑的烷基化反應(yīng)。

烯胺可以方便地由醛酮與仲胺在脫水劑存在下制備，最好以甲苯為溶劑、以對(duì)甲苯磺酸為催化劑，通過分水器共沸除水得到。最常用的仲胺為四氫吡咯，其次是嗎啉和六氫吡啶。四氫吡咯嗎啉六氫吡啶和醛酮的直接烷基化相比，烯胺的烷基化反應(yīng)有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）烯胺的烷基化不需要使用強(qiáng)堿，反應(yīng)條件溫和，可避免醛酮的自身縮合反應(yīng)；（2）烯胺的烷基化一般為單烷基化反應(yīng)，不易產(chǎn)生多烷基化產(chǎn)物；（3）烯胺的烷基化具有較好的區(qū)域選擇性，總是發(fā)生在取代基少得一邊，而醛酮的直接烷基化反應(yīng)容易得到混合物。

但是烯胺與一般的鹵代烷反應(yīng)，較多的生產(chǎn)無用的N-烷基化產(chǎn)物而不是C-烷基化產(chǎn)物。只有采用活潑的烯丙基鹵、芐基鹵、α-鹵代酮、α-鹵代腈等，才能得到較高產(chǎn)率的C-烷基化產(chǎn)物。這是由于活潑鹵代烷雖然也可以產(chǎn)生N-烷基化產(chǎn)物，然而這種N-烷基化產(chǎn)物的活潑取代基可以從氮原子不可逆地轉(zhuǎn)移到碳原子上。妨礙了氮上孤對(duì)電子與雙鍵體系的共軛3.2縮合反應(yīng)

縮合反應(yīng)是烯醇負(fù)離子（或碳負(fù)離子）與羰基之間通過親核進(jìn)攻而生成縮合產(chǎn)物，是一種形成碳-碳單鍵的好方法?？s合反應(yīng)主要包括羥醛縮合反應(yīng)（AldolCondensation）、Claisen縮合反應(yīng)。羥醛縮合反應(yīng)（1）反應(yīng)前后分子結(jié)構(gòu)的變化（2）反應(yīng)需要α-氫的參與（3）至少含有兩個(gè)α-氫時(shí)才會(huì)發(fā)生脫水（4）酸也可以催化注意

堿催化機(jī)理酸催化機(jī)理同樣條件下，酮的自身縮合比醛困難。

不同醛酮之間的混合縮合反應(yīng)比較復(fù)雜，一般容易生成混合物，但是沒有α-H的醛（如芳香醛、甲醛）與含有α-H的醛酮之間的縮合反應(yīng)，則容易得到交叉縮合的產(chǎn)物。注意：不含α-氫的醛、酮作為親電體的活性應(yīng)高于含α-氫的醛、酮

兩種醛酮都含有α-H，則可以先將其中一種以強(qiáng)堿轉(zhuǎn)化為烯醇負(fù)離子，再加入另一種反應(yīng)物，可得到較高產(chǎn)率的交叉縮合產(chǎn)物。

兩種不同醛之間的交叉縮合可以預(yù)先將其中一種醛轉(zhuǎn)化為亞胺，再與強(qiáng)堿作用，得到的碳負(fù)離子與另一種醛發(fā)生縮合反應(yīng)，可以順利得到兩種不同醛之間的交叉縮合產(chǎn)物。利用醛的烯醇硅醚也可以代替烯醇負(fù)離子進(jìn)行縮合反應(yīng)—Mukaiyama反應(yīng)。羧酸衍生物（酯）與醛、酮的縮合活化的羧酸衍生物與醛酮的縮合反應(yīng)-Knoevenagel縮合

X、Y:—COOR、—COOH、—COR、—CN、

—NO2等吸電子基

常見的堿：胺、吡啶等弱堿Claisen縮合反應(yīng)Claisen縮合反應(yīng)主要指酯與酯在強(qiáng)堿作用下的縮合反應(yīng)，或酮的烯醇負(fù)離子與酯之間的縮合反應(yīng)。其中分子內(nèi)酯與酯在強(qiáng)堿條件下的成環(huán)縮合也成為Diekmann縮合。

機(jī)理

兩種不同的酯發(fā)生Claisen縮合反應(yīng)，容易生成自身和交叉縮合的混合物。使用沒有α-H的酯與另一種含α-H的酯發(fā)生縮合反應(yīng)，則可制備交叉縮合產(chǎn)物。Dieckmann縮合反應(yīng)只適合于五、六元環(huán)的合成3.3麥克爾（Michael）加成反應(yīng)

麥克爾加成反應(yīng)也是形成碳碳鍵的重要方法，該反應(yīng)是指碳負(fù)離子（烯醇負(fù)離子或烯胺）與α,β-不飽和羰基化合物或α，β-不飽和腈等進(jìn)行的共軛加成反應(yīng)。Robinson環(huán)化反應(yīng)3.4應(yīng)用有機(jī)金屬試劑的反應(yīng)

許多有機(jī)金屬試劑可用于碳碳單鍵的形成，包括有機(jī)鋰試劑、有機(jī)鎂試劑（格氏試劑）、有機(jī)鋅試劑、烴基銅鋰試劑、過渡金屬試劑（如鈀試劑）等。

它們通常由鹵化物與各種金屬直接作用得到，也可以通過一些特殊方法制備。如有機(jī)鋰試劑可以通過氫-金屬交換而制得。碳親核體碳負(fù)離子非穩(wěn)定碳負(fù)離子穩(wěn)定碳負(fù)離子有機(jī)金屬化合物(RM)

M:Li、Na、K、Mg、Al、Zn、Cu、Hg等有機(jī)金屬化合物(RM)

反應(yīng)活性：RK>RNa>RLi>RMg>RAl>RZn>RCu>RHgKNaLiMgAlZnCuHgM的電負(fù)性0.820.930.981.311.611.651.902.00C―M的離子性51%47%43%35%18%有機(jī)金屬化合物與羰基化合物的反應(yīng)用途：合成醇☆對(duì)切斷的啟示格氏試劑有機(jī)鋰試劑還原產(chǎn)物加成產(chǎn)物偶聯(lián)反應(yīng)（1）R’X：CH3X,1o,2o,C=C—X,ArX(X：Br,I)（2）酮羰基不需保護(hù)，R’X