1、第 3 章 酸催化縮合與分子重排主講人：劉環(huán)宇第1頁(yè) 普通來說，縮合系指兩個(gè)或兩個(gè)以上分子經(jīng)由失去某一簡(jiǎn)單分子(如H2O, HX, ROH, NH3, N2等)形成較大單一分子反應(yīng)。酸催化縮合反應(yīng)包含芳烴、烯烴、醛、酮和醇等在催化劑無機(jī)酸或路易士酸催化下，生成正離子并與親核試劑作用，從而生成碳碳或碳氮等鍵反應(yīng)。主講人：劉環(huán)宇第2頁(yè)3.1 酸催化縮合反應(yīng) 1. Friedel-Crafts 烷基化反應(yīng)芳烴烷基化能夠用鹵代烴、烯烴、醇、醚、醛和酮等作烷基化試劑，慣用催化劑是無機(jī)酸(如硫酸，鹽酸等)和Lewis酸(如無水AlCl3、BF3、FeCl3、ZnCl2、SnCl4等)，該反應(yīng)常稱為芳環(huán)上親

2、電取代反應(yīng)。 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第3頁(yè) Friedel-Carfts烷基化反應(yīng)易生成多取代物。當(dāng)所用烷基化試劑碳原子數(shù)為3個(gè)以上時(shí)，烷基往往發(fā)生異構(gòu)化，其原因是碳正離子發(fā)生重排結(jié)果。另外，當(dāng)芳環(huán)上連有吸電子基團(tuán)(如NO2、CN、COCH3等)時(shí)，烷基化反應(yīng)極難發(fā)生甚至不發(fā)生。 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 1. Friedel-Crafts 烷基化反應(yīng)主講人：劉環(huán)宇第4頁(yè)分子內(nèi)FC烴基化反應(yīng)可用于芳環(huán)稠合 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 1. Friedel-Crafts 烷

3、基化反應(yīng)主講人：劉環(huán)宇第5頁(yè)類似于芳烴，烯烴也能發(fā)生FC烴基化反應(yīng) 反應(yīng)機(jī)理可能為3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 1. Friedel-Crafts 烷基化反應(yīng)主講人：劉環(huán)宇第6頁(yè)類似于芳烴，烯烴也能發(fā)生FC烴基化反應(yīng) 制備高辛烷值汽油一個(gè)較廉價(jià)方法 反應(yīng)首先經(jīng)過異丁烯二聚，最終一步是碳正離子從叔丁烷奪取負(fù)氫離子 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 1. Friedel-Crafts 烷基化反應(yīng)主講人：劉環(huán)宇第7頁(yè)2. FC?；磻?yīng)1) 用FriedelCrafts反應(yīng)合成酮 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 Frie

4、delCrafts 反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第8頁(yè)1) 用FriedelCrafts反應(yīng)合成酮 2. FC?；磻?yīng)3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第9頁(yè)1) 用FriedelCrafts反應(yīng)合成酮 2. FC?；磻?yīng)3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第10頁(yè)1) 用FriedelCrafts反應(yīng)合成酮 2. FC?；磻?yīng)3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第11頁(yè)1) 用FriedelCrafts反應(yīng)合成酮 2. FC酰基化反應(yīng)3.1 酸催化縮

5、合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第12頁(yè)2) FreidelCrafts反應(yīng)合成醛 一氧化碳和氯化氫等摩爾混合物可由甲酸和氯磺酸作用制得 2. FC?；磻?yīng)3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第13頁(yè)2) FreidelCrafts反應(yīng)合成醛 2. FC?；磻?yīng)3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第14頁(yè)2) FreidelCrafts反應(yīng)合成醛 2. FC?；磻?yīng)3.1 酸催化縮合反應(yīng) 3.1.1 FriedelCrafts 反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第15頁(yè)3

6、.1.2 醛或酮及其衍生物反應(yīng) 1. 本身縮合 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第16頁(yè)3.1.2 醛或酮及其衍生物反應(yīng) 1. 本身縮合 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第17頁(yè)3.1.2 醛或酮及其衍生物反應(yīng) 1. 本身縮合 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第18頁(yè)2. 交叉縮合 3.1.2 醛或酮及其衍生物反應(yīng) 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第19頁(yè)X: CF3, MeO, F, Cl X: CN, CONH2 2. 交叉縮合 3.1.2 醛或酮及其衍生物反應(yīng) 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第20頁(yè)3. 酮與酰鹵或酸酐縮合 3.1.2 醛或酮及其衍生物反應(yīng)

7、 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第21頁(yè)3. 酮與酰鹵或酸酐縮合 3.1.2 醛或酮及其衍生物反應(yīng) 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第22頁(yè)1. Mannich reaction3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應(yīng) 含有烯醇式或潛在烯醇式結(jié)構(gòu)化合物(如一些炔類化合物)與醛(通常為甲醛)，在酸催化下，與第一、第二胺反應(yīng)，生成胺甲基化衍生物反應(yīng)，叫做Mannich reaction或曼氏反應(yīng)。該反應(yīng)廣泛用于有機(jī)合成。 主講人：劉環(huán)宇第23頁(yè)1. Mannich reaction3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉

8、環(huán)宇第24頁(yè)1. Mannich reaction3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第25頁(yè)1. Mannich reaction3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第26頁(yè)2. Mannich Reaction在合成上應(yīng)用3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應(yīng) (1) 制備，不飽和羰基化合物 主講人：劉環(huán)宇第27頁(yè)2. Mannich Reaction在合成上應(yīng)用3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應(yīng) (2) 曼尼希堿或季銨鹽轉(zhuǎn)換 主講人：劉環(huán)

9、宇第28頁(yè)2. Mannich Reaction在合成上應(yīng)用3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應(yīng) (2) 曼尼希堿或季銨鹽轉(zhuǎn)換 主講人：劉環(huán)宇第29頁(yè)2. Mannich Reaction在合成上應(yīng)用3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應(yīng) (3) 合成生物堿主講人：劉環(huán)宇第30頁(yè)2. Mannich Reaction在合成上應(yīng)用3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應(yīng) (3) 合成生物堿主講人：劉環(huán)宇第31頁(yè)1. 烯胺生成3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 烯胺(enamines)是分子中氨基直接與雙鍵碳

10、原子相連化合物。烯胺也叫，-不飽和胺，烯胺分子中氮原子上有氫原子時(shí)輕易轉(zhuǎn)變?yōu)閬啺罚c烯醇輕易轉(zhuǎn)變?yōu)轸驶衔锵嗤?主講人：劉環(huán)宇第32頁(yè)1. 烯胺生成3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 制備烯胺慣用醛或酮與仲胺在脫水劑(如無水碳酸鉀)存在下反應(yīng)，加苯、或甲苯、二甲苯把生成水帶出，并加入對(duì)甲基苯磺酸等作催化劑加熱，用共沸蒸餾法除去生成水即可很輕易制得。近年來，在制備烯胺時(shí)，加一個(gè)強(qiáng)失水劑如四氯化鈦，以迫使反應(yīng)進(jìn)行完全。在烯胺形成中，仲胺常為環(huán)狀化合物，它們反應(yīng)活性降低次序?yàn)椋哼量┩?、嗎啉和哌啶。它們結(jié)構(gòu)式以下 主講人：劉環(huán)宇第33頁(yè)1. 烯胺生成3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應(yīng)

11、主講人：劉環(huán)宇第34頁(yè)2. 烯胺在有機(jī)合成中應(yīng)用3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 烯胺在有機(jī)合成中應(yīng)用在于它-碳原子(即初始羰基化合物碳原子)上帶有部分負(fù)電荷。所以，可作為親核試劑與鹵代烷、酰鹵或親電性烯烴反應(yīng)。 主講人：劉環(huán)宇第35頁(yè)2. 烯胺在有機(jī)合成中應(yīng)用3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第36頁(yè)2. 烯胺在有機(jī)合成中應(yīng)用3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第37頁(yè)3.1.5 -皮考啉反應(yīng)（Picoline）3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第38頁(yè)3.1.5 -皮考啉反應(yīng)（Picoline）3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第3

12、9頁(yè)3.1.6 Prins reaction 3.1 酸催化縮合反應(yīng) 主講人：劉環(huán)宇第40頁(yè)3.2 酸催化分子重排 分子重排反應(yīng)（molecular rearrangement reaction）是分子中一個(gè)基團(tuán)或原子從一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子上，形成一個(gè)新分子反應(yīng)。分子重排可分為分子間重排和分子內(nèi)重排。在重排中，遷移原子或基團(tuán)完全游離并脫離原來分子，然后再與其它部分相連接，這種重排稱為分子間重排。在這種重排中，遷移基團(tuán)也可能來自不一樣分子。而分子內(nèi)重排則與其它分子無關(guān)，遷移基團(tuán)自始至終沒能脫離原來分子，僅從分子一部分遷移至分子另一部分。重排是一個(gè)復(fù)雜有機(jī)化學(xué)現(xiàn)象。在有機(jī)合成中，一些重排經(jīng)常是

13、所需反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，合成中應(yīng)以防止，一些重排可提供巧妙合成路徑，應(yīng)盡可能加以利用。 主講人：劉環(huán)宇第41頁(yè)3.2.1 頻哪醇頻哪酮重排3.2 酸催化分子重排 主講人：劉環(huán)宇第42頁(yè)3.2.2 Beckmann重排3.2 酸催化分子重排 主講人：劉環(huán)宇第43頁(yè)3.2.3 烯丙基重排3.2 酸催化分子重排 主講人：劉環(huán)宇第44頁(yè)3.2.4 聯(lián)苯胺重排3.2 酸催化分子重排 聯(lián)苯胺（Benzidine）重排是指氫化偶氮苯化合物重排成4，4-二氨基聯(lián)苯反應(yīng)。 反應(yīng)速度=k氫化偶氮苯H+2主講人：劉環(huán)宇第45頁(yè)3.2.4 聯(lián)苯胺重排3.2 酸催化分子重排 已經(jīng)知道，兩種不一樣氫化偶氮苯在同一體系中發(fā)生重排

14、時(shí)，反應(yīng)不發(fā)生交叉重排，這說明聯(lián)苯胺重排是分子內(nèi)重排過程： 當(dāng)對(duì)位有取代基封閉時(shí)，重排能夠發(fā)生在氨基鄰位。假如其中苯環(huán)只有一個(gè)對(duì)位被封閉，重排產(chǎn)物叫做對(duì)半聯(lián)苯胺，假如兩個(gè)對(duì)位都被封閉，產(chǎn)物叫做鄰半聯(lián)苯胺。 主講人：劉環(huán)宇第46頁(yè)3.2.4 聯(lián)苯胺重排3.2 酸催化分子重排 主講人：劉環(huán)宇第47頁(yè)3.2.5 Schmidt重排3.2 酸催化分子重排 在強(qiáng)酸存在下，羧酸、酮、醛等與疊氮酸作用，生成伯胺、酰胺或腈反應(yīng)稱為施密特（Schmidt）重排反應(yīng)。主講人：劉環(huán)宇第48頁(yè)3.2.5 Schmidt重排3.2 酸催化分子重排 Schmidt重排反應(yīng)歷程為： 主講人：劉環(huán)宇第49頁(yè)3.2.5 Sch

15、midt重排3.2 酸催化分子重排 重排反應(yīng)速率為：二烷基酮烷基芳基酮二芳基酮主講人：劉環(huán)宇第50頁(yè)3.2.5 Schmidt重排3.2 酸催化分子重排 芳基烷基酮重排，普通是芳基移位至氮原子上 若HN3過量(2個(gè)物質(zhì)量以上)，則生成“四唑”產(chǎn)物 主講人：劉環(huán)宇第51頁(yè)3.2.5 Schmidt重排3.2 酸催化分子重排 醛發(fā)生Schmidt重排反應(yīng)生成腈 若HN3過量(2個(gè)物質(zhì)量以上)，則生成“四唑”產(chǎn)物 主講人：劉環(huán)宇第52頁(yè)3.2.6 氫過氧化物重排3.2 酸催化分子重排 烴類化合物用空氣或H2O2氧化得到氫過氧化物。氫過氧化物在酸或Lewis酸作用下，發(fā)生OO鍵斷裂同時(shí)，烴基從碳原子轉(zhuǎn)移到氧原子上重排反應(yīng)，稱為氫過氧化物重排反應(yīng)。其反應(yīng)歷程為：R為烷基或芳基 烷基之間移位次序?yàn)椋?叔R仲RPrHEtMe 主講人：劉環(huán)宇第53頁(yè)3.2.6 氫過氧化物重排3.2 酸催化分子重排 主講人：劉環(huán)宇第54頁(yè)3.2.7 Fries重排3.2 酸催化分子重排 酚酯類(包含脂肪和芳香酸酯類)，在Lewi