第三章：缩合反应课件

用途：用途：形成新的碳形成新的碳-碳键或碳碳键或碳-杂键杂键缩合反应缩合反应:通过反应形成一个新的较大分子通过反应形成一个新的较大分子或同一分子内部发生分子内的反应形成新或同一分子内部发生分子内的反应形成新分子的反应称为缩合反应分子的反应称为缩合反应。第三章第三章 缩合反应缩合反应缩合反应缩合反应(C-C键形成键形成)-羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应-羟烷基、羟烷基、-羰烷基化反应羰烷基化反应亚甲基化反应亚甲基化反应,-环氧烷基化反应环氧烷基化反应环加成反应环加成反应用途：形成新的碳-碳键或碳-杂键缩合反应:通过反应形成一个新1一、一、-羟烷基化反应羟烷基化反应Aldol缩合缩合醇醛醇醛(酮酮)缩合缩合不饱和烃的不饱和烃的-羟烷基化反应羟烷基化反应(Prins反应反应)芳醛芳醛的的-羟烷基化反应羟烷基化反应(安息香缩合安息香缩合)有机金属化合物的有机金属化合物的-羟烷基化羟烷基化第一节第一节 -羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应一、-羟烷基化反应第一节 -羟烷基、卤烷基、氨烷基化21、Aldol缩合缩合(醇醛缩合醇醛缩合、羟醛缩合反应、羟醛缩合反应)在在稀酸或稀碱催化稀酸或稀碱催化下下(通常为稀碱通常为稀碱)，一分子醛，一分子醛(或酮或酮)的的-氢原子氢原子加到另一分子醛加到另一分子醛(或酮或酮)的的氧原子氧原子上，其余部分加上，其余部分加到羰基碳上，到羰基碳上，生成生成-羟基醛羟基醛(或酮或酮)，这个增长碳链的反应这个增长碳链的反应称为称为Aldol缩合反应。缩合反应。1、Aldol缩合(醇醛缩合、羟醛缩合反应)3机理机理机理4反应活性：酮反应活性：酮 醛醛62%71%反应活性：酮BrCH2COOC2H5 ClCH2COOC2H5(95%)-卤代酸酯的活性顺序为：(95%)18除除Zn以外，以外，还可用还可用Mg、Li、Al等金属等金属如：如：(81%)(91%)除Zn以外，还可用Mg、Li、Al等金属(81%)(91%)19Reformatsky的应用的应用合成合成-羟基羧酸酯羟基羧酸酯合成合成-羟基羧酸羟基羧酸醛、酮增长碳链的方法之一醛、酮增长碳链的方法之一Reformatsky的应用20Grignard和和Normant反应反应GrignardGrignard试剂和试剂和NormantNormant试剂与羰基化合物试剂与羰基化合物(醛、酮醛、酮)反应，生成相应的醇类的反应。反应，生成相应的醇类的反应。Grignard试剂试剂Normant试剂试剂Grignard和Normant反应Grignard试剂No21二、二、-卤烷基化反应卤烷基化反应BlancBlanc氯甲基化反应氯甲基化反应：芳香化合物用甲醛、氯化氢及芳香化合物用甲醛、氯化氢及ZnClZnCl2 2或或AlClAlCl3 3或质子酸处理时，在环上引入氯甲基的反或质子酸处理时，在环上引入氯甲基的反应称为应称为BlancBlanc氯甲基化反应。氯甲基化反应。二、-卤烷基化反应22ArCH2Cl可转化为可转化为：ArCH2OH,ArCH2OR,ArCHO,ArCH2CN,ArCH2NH2(R2)及延长碳链及延长碳链ArCH2Cl可转化为：ArCH2OH,ArCH2OR,23三、三、-氨烷基化反应氨烷基化反应1 1、MannichMannich反应反应：含有：含有活泼氢原子活泼氢原子的化合物和甲的化合物和甲醛醛及及胺胺进行缩合作用，结果活泼氢原子被进行缩合作用，结果活泼氢原子被-氨甲基氨甲基取代，得到取代，得到-氨基酮类化合物氨基酮类化合物(常称为常称为MannichMannich碱碱)的反应称为的反应称为MannichMannich氨甲基化反应。氨甲基化反应。三、-氨烷基化反应1、Mannich反应：含有活泼氢原子的24含活泼氢原子的化合物有：含活泼氢原子的化合物有：酮、醛、酸、酮、醛、酸、酯、腈、硝基烷、炔、酚及杂环化合物酯、腈、硝基烷、炔、酚及杂环化合物醛可以是：醛可以是：甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛及甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛及活性大的脂肪醛和芳香醛活性大的脂肪醛和芳香醛胺可以是：胺可以是：仲胺、伯胺及氨仲胺、伯胺及氨含活泼氢原子的化合物有：酮、醛、酸、酯、腈、硝基烷、炔、酚及25亲电取代反应亲电取代反应反应机理反应机理亲电取代反应反应机理26第三章：缩合反应课件27用途用途制备制备C-氨甲基化产物氨甲基化产物Michael 加成的反应物加成的反应物转化转化(如亲核试剂置换如亲核试剂置换)制备多一个碳的同系物制备多一个碳的同系物用途282、Pictet-Spengler(皮克特皮克特-施彭格勒施彭格勒)反应反应 -芳基乙胺芳基乙胺和羰基化合物在和羰基化合物在酸性溶液酸性溶液中缩合生成中缩合生成1,2,3,4-四氢异喹啉的反应称为四氢异喹啉的反应称为Pictet-Spengler反应。反应。是是Mannich反应的特殊例子。反应的特殊例子。2、Pictet-Spengler(皮克特-施彭格勒)反应29第三章：缩合反应课件303、Strecker(斯脱利格斯脱利格)(氨基酸合成氨基酸合成)反应反应醛或酮用醛或酮用氰化钠氰化钠及及氯化铵氯化铵处理可一步得到处理可一步得到-氨氨基腈，水解生成基腈，水解生成-氨基酸的反应称为氨基酸的反应称为Strecker反反应。该反应是制备应。该反应是制备-氨基酸的方便方法。氨基酸的方便方法。3、Strecker(斯脱利格)(氨基酸合成)反应311、芳烃的、芳烃的-羟烷基化：羟烷基化：在在Lewis酸酸(如如AlCl3、SnCl4等等)催化下，芳烃与环氧乙烷发生催化下，芳烃与环氧乙烷发生Friedel-Crafts反应，反应，生成生成-芳基乙醇芳基乙醇的反应。的反应。一一 -羟烷基化反应羟烷基化反应 芳烃芳烃的的-羟烷基化羟烷基化活性亚甲基活性亚甲基化合物的化合物的-羟烷基化羟烷基化有机金属有机金属化合物的化合物的-羟烷基化羟烷基化第二节第二节 -羟烷基化、羟烷基化、-羰基化反应羰基化反应1、芳烃的-羟烷基化：在Lewis酸(如AlCl3、SnC32第三章：缩合反应课件332、活性亚甲基化合物的、活性亚甲基化合物的-羟烷基化羟烷基化活性亚甲基化合物与活性亚甲基化合物与环氧乙烷环氧乙烷在在碱催化碱催化下发生下发生羟乙基化反应。羟乙基化反应。eg:(70%)2、活性亚甲基化合物的-羟烷基化(70%)343 3、有机金属化、有机金属化合物的合物的-羟烷基化羟烷基化(进攻酸性强一端进攻酸性强一端)(89%)(62%)3、有机金属化合物的-羟烷基化(89%)(62%)35二、二、-羰烷基化反应羰烷基化反应Michael反应反应:活泼亚甲基化合物活泼亚甲基化合物在在碱催碱催化作用下，和化作用下，和,-不不饱和酮、酯或腈饱和酮、酯或腈的活泼碳的活泼碳-碳双键的加成反应称为碳双键的加成反应称为Michael亲亲核亚甲基加成反应。核亚甲基加成反应。A、A、A为为-CHO,-COR,-COOR,-CONH2,-CN,-NO2,-SOR,SO2R等吸电子基团等吸电子基团碱催化剂碱催化剂：醇钠醇钠(钾钾)、氢、氢氧化钠氧化钠(钾钾)、金属钠砂、金属钠砂、氨基钠、氢化钠、哌啶、氨基钠、氢化钠、哌啶、三乙胺及季铵碱等三乙胺及季铵碱等。催化剂量催化剂量：0.10.3当当量量应用：应用：引进三个碳原子的引进三个碳原子的侧链侧链；合成二环或多环不合成二环或多环不饱和酮类饱和酮类二、-羰烷基化反应A、A、A为-CHO,-COR,碱36机理机理机理3753%100%53%100%38Robinson(罗宾逊罗宾逊)增环反应增环反应(分子内羟醛缩合分子内羟醛缩合)6365%Robinson(罗宾逊)增环反应(分子内羟醛缩合)63639一、羰基烯化反应一、羰基烯化反应：1、Wittig反应反应醛或酮与烃代亚甲基三苯膦反应，醛、酮分子中羰基的氧原子醛或酮与烃代亚甲基三苯膦反应，醛、酮分子中羰基的氧原子被烃代亚甲基所取代，生成相应的烯类化合物及氧化三苯膦的被烃代亚甲基所取代，生成相应的烯类化合物及氧化三苯膦的反应称反应称Wittig反应，反应，其中烃代亚甲基三苯膦称为其中烃代亚甲基三苯膦称为Wittig试剂。试剂。R：烷基、芳基、烷烷基、芳基、烷氧基、哌啶基、吗啉氧基、哌啶基、吗啉基等基等R1,R2,R3,R4：氢、烷氢、烷基、烯基、芳基、含基、烯基、芳基、含有各种官能团的芳基有各种官能团的芳基和烷基等。和烷基等。第三节第三节 亚甲基化反应亚甲基化反应 一、羰基烯化反应：R：烷基、芳基、烷氧基、哌啶基、吗啉基等第40机理机理机理41极性极性质子质子溶剂溶剂-稳定稳定Wittig试剂试剂 Z为主产物为主产物有盐有盐非极性溶剂非极性溶剂-稳定稳定Wittig试剂试剂 Z为主产物为主产物极性质子溶剂-稳定Wittig试剂 42Wittig反应的特点：反应的特点：羰基被碳羰基被碳-碳双键代替碳双键代替形成立体专一性的烯类形成立体专一性的烯类和和-不饱和醛或酮反应，不饱和醛或酮反应，一般不发生一般不发生1,4-加成加成，可，可利用此性质来合成共轭多烯化合物，如叶红素、维利用此性质来合成共轭多烯化合物，如叶红素、维生素生素A等的合成等的合成合成的双键能位于在能量不利的位置合成的双键能位于在能量不利的位置(双键固定化双键固定化)Wittig反应的特点：43可采用膦酸酯、硫代膦酸酯、膦酰胺代替内翁盐可采用膦酸酯、硫代膦酸酯、膦酰胺代替内翁盐2、Horner反应反应可采用膦酸酯、硫代膦酸酯、膦酰胺代替内翁盐2、Horner44Horner反应反应：利用膦酸酯与醛、：利用膦酸酯与醛、酮类化合物在碱存在下作用生酮类化合物在碱存在下作用生产烯烃的反应。产烯烃的反应。反应特点：反应特点：1、反应性较、反应性较Wittig试剂强。试剂强。2、产物以、产物以E式为主式为主3、便宜且操作简单、便宜且操作简单Horner反应：利用膦酸酯与醛、酮类化合物在碱存在下作用生45二、羰基二、羰基-位亚甲基化位亚甲基化1、活泼亚甲基化合物的亚甲基化反应、活泼亚甲基化合物的亚甲基化反应Knoevenagel(克诺维纳盖尔克诺维纳盖尔)反应反应活泼亚甲基化合物活泼亚甲基化合物在在氨、胺或其羧酸盐氨、胺或其羧酸盐的催化下与醛、的催化下与醛、酮发生酮发生羟醛缩合羟醛缩合，脱水脱水而的而的,不饱和化合物的反应。不饱和化合物的反应。二、羰基-位亚甲基化1、活泼亚甲基化合物的亚甲基化反应462、Stobbe(斯陶柏斯陶柏)反应：反应：丁二酸酯丁二酸酯或取代丁二酸酯在或取代丁二酸酯在碱性碱性条件下与条件下与羰基化羰基化合物合物缩合得，缩合得，-烷基（或芳基）亚甲基丁二酸烷基（或芳基）亚甲基丁二酸单单酯酯的反应为的反应为Stobbe反应。反应。2、Stobbe(斯陶柏)反应：473、Perkin反应：反应：芳香醛和脂肪酸酐芳香醛和脂肪酸酐在相应的在相应的脂肪酸碱金属盐的催脂肪酸碱金属盐的催化化下缩合，生产下缩合，生产-芳基丙烯酸类化合物的反应芳基丙烯酸类化合物的反应3、Perkin反应：48Darzens反应反应醛或酮醛或酮在在碱碱存在的条件下和存在的条件下和-卤代酯卤代酯缩合生成缩合生成,-环氧羧酸酯的反应称为环氧羧酸酯的反应称为Darzens反应。反应。第四节第四节 ,-环氧烷基化反应环氧烷基化反应Darzens反应第四节,-环氧烷基化反应49第三章：缩合反应课件50Diels-Alder反应反应含有一个活泼的双键或叁键的烯或炔类和二烯或多烯共轭含有一个活泼的双键或叁键的烯或炔类和二烯或多烯共轭体系发生体系发生1,4-加成，形成六员环状化合物的反应称为加成，形成六员环状化合物的反应称为Diels-Alder反应。该反应易进行且反应速度快，应用范围反应。该反应易进行且反应速度快，应用范围广，是合成环状化合物的一个非常重要的方法。广，是合成环状化合物的一个非常重要的方法。R1为吸电子基有利：为吸电子基有利：如如-CHO,-COR,-COOR,-CN等等R为供电子基有利为供电子基有利产物以邻对位为主产物以邻对位为主Diels-Alder反应R1为吸电子基有利：如-CHO,51顺式加成顺式加成顺式加成52内向加成内向加成内向加成53