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文檔簡介

掌握縮合反應總的知識結構1熟悉典型大類反應的機理2熟悉各反應的條件、影響因素、主產物3縮合反應β-羰烷基化αβ-環氧烷基化Diels-Alder雙烯加成β-羥烷基化羰基自身烯化α-鹵烷基化α-羥烷基化Aldol醛醇縮合Prins反應安息香縮合有機金屬化合物的反應α-氨烷基化Mannich反應Pictet-Spengler反應Strecher反應羰基α位烯化Stobbe反應Perkin反應Knoevenagel反應Aldol醛醇縮合Prins反應安息香縮合有機金屬化合物的反應Aldol醛醇縮合

含有α-H的醛或酮,在堿或酸的催化作用下生成β羥基醛或β羥基酮的反應。反應機理:親核加成-消除

影響因素:醛、酮的結構:醛的活性比酮高,若為不對稱酮,則無論酸、堿催化,反應都發生在位阻較小的α位;反應溫度:1Aldol醛醇縮合應用特點:甲醛與含α-H醛酮的反應

最后一步同時進行

康尼查羅歧化反應定向醛醇縮合:針對于兩個分子都含α氫或一分子中有兩個α位的酮實現區域選擇性。烯醇鹽法:

與LDA作用定向生成動力學鹽(低溫強堿)1Aldol醛醇縮合烯醇硅醚法:將醛/酮與三甲基氯硅烷作用生成硅烷醚,再用TiCl4等Lewis酸催化縮合。亞胺法:將醛/酮與伯胺形成亞胺,再與LDA轉變成亞胺鋰鹽,最后與醛/酮縮合。1Aldol醛醇縮合芳醛與含α氫的醛酮縮合(Claisen-Schmidt反應)

強堿有利于形成動力學控制的少取代烯醇負離子。酸性條件則有利于形成熱力學控制的多

取代烯醇。弱堿條件下,影響因素更多,選擇性不高。1Aldol醛醇縮合分子內的醛醇縮合與Robinson環化反應

具有α氫的二羰基化合物,可以發生分子內的醛醇縮合。

脂環酮與αβ-不飽和酮發生Michael加成,而后再發生一次分子內醛醇縮合,在原結構中引

入一個新環,稱為Robinson環化。1Prins反應反應機理:甲醛質子化形成的碳正離子對烯烴的加成。影響因素:

末端烯烴的反應收率相對較好,且主要產物為環狀縮醛;2Prins反應應用特點:

制備1,3-二醇制備1,3-二氧六環2安息香縮合反應機理:碳負離子對羰基的加成消除。芳醛在含水乙醇中,以氰化鈉(鉀)為催化劑,加熱后發生雙分子縮合生成α-羥基酮。

關鍵在于如何產生碳負離子。3安息香縮合應用特點:3有機金屬化合物的反應

Reformatsky反應

醛或酮與α-鹵代酸酯和鋅在惰性溶劑中反應,經水解后得到α-羥基酸酯。反應機理:有機金屬鋅化合物,類似于格氏試劑。影響因素:鹵素活性順序為碘>溴>氯,但由于碘代不穩定,氯活性太差,所以通常用溴代羧酸酯;

對于鹵代的碳,活性為叔碳大于仲碳大于伯碳;4有機金屬化合物的反應應用特點:4有機金屬化合物的反應

格氏試劑的反應

之前的章節已介紹過,格氏試劑可與各種羰基化合物反應,制備伯/仲/叔醇。此節只討論

α,β-不飽和酮與格氏試劑的反應。

加成方式跟底物酮的結構以及格氏試劑所帶烷基的位阻有較大關系!4有機金屬化合物的反應類似的還有Michael加成,它是由于大位阻的碳負離子難以接近2位碳,只能接入4位,以

1,4加成完成反應。

α,β-不飽和醛、酮與提供碳負離子的原料發生1,4加成(Michael加成),生成1,5-二官能團

產物。4

α-

鹵烷基化(Blanc)反應反應機理:芳香化合物用甲醛(或多聚甲醛(CH2O)n)、氯化氫及ZnCl2或AlCl3或質子酸處理時,在環上引入氯甲基的反應稱為Blanc氯甲基化反應。Blanc反應屬親電機理,活化苯環對反應有利;但如果苯環活性不足,可換用氯甲基甲醚。應用特點:不同醛可得不同芐氯烴基1α-

鹵烷基化(Blanc)反應氯甲基化的意義:可實現多種官能團的轉變

芐氯可轉變成多一碳的醇、醚、醛、酸、胺;

也可以引入腈基而變為多兩碳的各類化合物;

還可以直接使用或作為格氏試劑,接入到其

他的碳鏈上,從而增長碳鏈。1Mannich反應Pictet-Spengler反應Strecher反應Mannich反應

含有α-活潑氫的醛、酮與甲醛(或其他醛)及胺(伯胺、仲胺或氨)反應,引入一個胺甲基。反應機理:

一般采用酸催化,讓醛與胺生成亞甲基胺正離子,同時促進羰基互變為烯醇,二者反應。1Mannich反應影響因素:反應底物:氨或伯胺可反應多次;同樣的,如果酮α位氫不止一個,也能多次縮合。

其中一個經典的例子為阿托品中

托品醇的人工合成。1Mannich反應1托品經典合成法(20步反應)新的合成方法只有三步~Mannich反應

α,β-不飽和酮的反應

α,β-不飽和酮的反應發生在飽和的α碳上,α碳有位阻時,發生γ-氨甲基化。產物曼尼希堿于堿性條件下加熱,或通過加入碘甲烷并與堿共熱發生霍夫曼消除,都能得到亞甲基化產物,例如α,β-不飽和酮或α,β-不飽和羧酸酯,所以曼妮稀堿是α,β-不飽和酮的前體,能克服后者不穩定易聚合的限制。1Pictet-Spengler反應

β-芳乙胺與醛(縮醛)在酸催化下縮合生成1,2,3,4-四氫異喹啉的反應,是Mannich反應的特

例。應用特點:苯環上的定位受取代基與位阻雙重影響,雜環也能發生反應。2WHY?Strecher反應醛或酮用氰化氫、過量氨類作用可一步得到α-氨基腈,水解生成α-氨基酸的反應稱為

Strecker氨基酸合成反應。反應機理:

該反應是制備氨基酸的方便方法。3Strecher反應應用特點:

可以用氯化銨和氰化鉀替代HCN-NH3,還可用氰化三甲基硅Me3SiCN替換氰化鉀。3WHY?

β-

羥烷基化反應機理:本質上是環氧乙烷缺電子碳對芳環

或活性亞甲基等高密度電子云位置

的進攻。應用特點:

芳環上的環氧乙烷開環反應,實際上是傅克反應的一種。

且環氧環開環通常發生在取代基較少的碳一側。1β-

羥烷基化

與β-酮酯反應,可生成內酯環。1

β-

羰烷基化

αβ-不飽和羰基化合物和活性亞甲基化合物在堿催化下進行共軛加成,稱為Micheal加成。反應機理:

例如:

其中供應電子的稱Micheal供電體,如活性亞甲基或烯胺;

被加成的稱Micheal受電體,如各類烯丙

位為吸電子基的化合物;1β-

羰烷基化應用特點:

反應活性決定底物選擇的策略,通常為供電體酸性越強,活性越高;受電體雙鍵連吸電子

能力強的取代基時活性高;例如1β-

羰烷基化

不對稱酮的Michael加成,主要發生在取代基多的碳上。

典型的就是魯濱遜增環反應,可以生成難以直接引入的角甲基。

不過凡事都有例外。1

羰基自身烯化

醛、酮與磷葉立德(ylide)反應合成烯烴的反應稱為羰基烯化(Wittig)反應。反應機理:

磷葉立德(又稱Wittig試劑),是由鹵代烷與三苯磷反應,再于強堿下脫一分子鹵化氫而得。葉立德中碳原子帶負電荷,

對缺電子的羰基碳進攻,經

歷四元雜環中間體,消除后

即得烯烴。1羰基自身烯化影響因素:Wittig試劑的穩定性與活性:碳原子上的負電荷是活性的關鍵,但也是不穩定的原因。

所以碳上連吸電子基使Wittig試劑穩定但活性也下降,反之則穩定性差而活性高;

例如:1羰基自身烯化羰基底物的結構:

醛、酮和酯的羰基都能發生Wittig反應,但活性差異大,醛大于酮大于酯。利用該點可選擇

性烯化。應用特點:

反應溫和收率高,烯鍵不移位不異構,特別適合能量不利的環外雙鍵。1羰基自身烯化與不飽和醛反應,不發生1,4-加成,雙鍵位置固定;α-鹵代醚制成的Wittig試劑與醛酮反應,產物經水解變為醛;1羰基自身烯化Witting反應的改良:Witting-Horner反應

利用亞磷酸酯與鹵烴作用,異構得烴基磷酸酯,代替傳統的Wittig試劑;

膦酸酯制備比較容易。同時比Wittig試劑親核性強,而且穩定,能與一些難以發生

Wittig反應的醛酮進行反應;反應結束后形成水溶性的磷酸鹽,容易分離。1Knoevenagel反應Stobbe反應Perkin反應Knoevenagel反應

含活潑亞甲基的化合物與醛或酮在弱堿性催化劑(氨、伯胺、仲胺、吡啶等有機堿)存在下

縮合得到α,β-不飽和化合物,即活性亞甲基的亞甲基化(Knoevenagel)反應。影響因素:醛和酮的位阻:醛比酮好,位阻小的酮比位阻大的好;TiCl4/吡啶催化劑可使有一定位阻的酮也能順利完成反應。1Knoevenagel反應亞甲基的活性影響同之前章節。

例如丙二腈活性大于苯乙腈,所以后者所用的堿要強很多。

一般的Knoevenagel反應用胺或銨鹽來催化,其堿性很弱可以避免醛、酮、酯自身的縮合!1Knoevenagel反應

丙二酸與醛、酮的Knoevenagel反應,縮合產物受熱即自行脫羧,成為合成α,β-不飽和

酸的好方法。1Stobbe反應

丁二酸雙酯與羰基化合物在堿存在下縮合,得到α-亞甲基丁二酸單酯的反應。反應機理(了解):應用特點:

機理中涉及內酯環的打開形成雙鍵和羧基,所以離雙鍵遠的酯基變為羧基;2Stobbe反應

制備β,γ-烯酸。

使用48%的氫溴酸-醋酸溶液處理,可使酯水解并脫羧,得到稀酸。2Perkin反應

芳香醛與脂肪酸酐在脂肪酸堿金屬催化下縮合,得到β-芳基丙烯酸類化合物肉桂酸衍生

物的反應稱為Perkin反應。反應機理:本質上是利用酸酐強化羧基α位的羥醛縮合。應用特點:

反應通常為芳香醛,也可是呋喃或噻吩甲醛。3Perkin反應

芳醛臨位有氨基或羥基時,常伴有閉環。

分子內也可發生反應。3

αβ-

環氧烷基化

醛、酮在強堿作用下與α-鹵代羧酸酯縮合,生成α、β-環氧羧酸酯(縮水甘油酸酯)的反

應稱為Darzens反應。反應機理:

從機理可見,反應的前段依然是醛醇縮合的套路,即“活性亞甲基”在堿的幫助下變身碳

負離子,進而進攻缺電子的羰基碳,實現加成。1αβ-

環氧烷基化應用特點:

Darzens反應的底物范圍相當廣泛,羰基側,所有類型的醛、酮幾乎都可以發生反應;α-

鹵代羧酸側,α-鹵代腈、鹵代酮、鹵代亞砜、鹵代砜、鹵代N二取代酰胺、芐鹵均可反應!1αβ-

環氧烷基化

α,β-

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