反應機理親核加成反應加成消去反應反應活性反應立體選擇性重要的縮合反應當前1頁，總共137頁。7.1羰基化合物反應機理平面結構有極性親核加成羰tāng當前2頁，總共137頁。羰基的親核加成反應機理親核試劑加成產物反應底物（1）在加成反應過程中，羰基碳原子由原來sp2雜化的三角形結構變成了sp3雜化的四面體結構；（2）親核加成的速度影響因素：a.電子效應：羰基碳親電能力和親核試劑親核性；b.空間效應：羰基周圍基團當前3頁，總共137頁。堿催化：慢試劑進攻羰基碳原子生成氧負離子是決速步為增加試劑親核性，常需堿催化堿可以使較弱的親核試劑H―Nu轉化為親核性較強的親核試劑Nu-，從而加速反應的進行。當前4頁，總共137頁。酸催化：羰基質子化提高反應活性慢Nu-進攻碳原子是決速步使羰基質子化，質子化的羰基碳有更大的正電性、更容易接受親核試劑的進攻。當前5頁，總共137頁。反應底物電子效應空間效應親核反應的影響因素親核試劑親核性極化性空間效應當前6頁，總共137頁。醛、酮的反應活性

醛、酮與KHSO3的反應產率CH3COCH2CH2CH3羰基化合物一小時后反應產率%羰基化合物一小時后反應產率%HCHO70—90CH3COCH(CH3)23RCHO70—90CH3CH2COCH2CH32CH3COCH322C6H5COCH3112

當前7頁，總共137頁。反應底物

HCHO

RCHO

RCOCH3

RCOR

PhCOR當前8頁，總共137頁。有-I或-C基團反應活性增加有+I或+C基團反應活性降低電子效應羰基碳上的正電性越強反應越容易進行當前9頁，總共137頁。當前10頁，總共137頁。強吸電子基團形成分子內氫鍵產物穩定，平衡向右移動當前11頁，總共137頁。CH3—、R—、C6H5—等基團具有+I、+C效應，使羰基碳原子正電荷減少，降低其反應活性。醛類中甲醛的活性最大。

-I或-C效應的基團使羰基碳原子的正電荷增加，反應活性增強，生成的水合物穩定性也增加。如三氯乙醛和六氟丙酮能和水形成穩定的水合物，能以晶體的形式離析。當前12頁，總共137頁。空間效應羰基相連基團越大越不利于反應進行當前13頁，總共137頁。Nusp2雜化平面三角型sp3雜化四面體鍵角：120°109°28′產物中基團擁擠程度增大。R越大，妨礙Nu:進攻C原子。當前14頁，總共137頁。緩解角張力角張力緩解程度不大當前15頁，總共137頁。醛、酮羰基碳原子所連的基團空間位阻或空間張力愈大，則羰基的反應活性愈小。這一方面是由于大的位阻會阻礙親核試劑的進攻；另一方面醛、酮羰基碳原子為sp2雜化，鍵角為1200，而加成產物原羰基碳原子變成了sp3雜化，鍵角接近109028’，基團體積大，加成后必然張力增加也大，使親核加成難以發生。當前16頁，總共137頁。試劑的體積越小反應越容易進行試劑極化度越大反應越容易進行試劑親核性越強反應越容易進行反應試劑當前17頁，總共137頁。7.2羰基加成反應與格氏試劑的加成與胺及氨的衍生物的加成與醇的加成與水的加成與金屬有機物的加成與亞硫酸氫鈉的加成與氫氰酸的加成當前18頁，總共137頁。與氫氰酸的加成氰根離子加在羰基碳上，氫加在羰基氧上，生成氰醇。腈②①當前19頁，總共137頁。應用：增長碳鏈的一種方法。α－羥基腈根據不同的條件，可以轉化為α－羥基酸或α，β－不飽和酸。COCH3CH3+NaCNH2SO4CCH3CH3CNOHH2SO4HClCCH3CH3COOHOHCH3CH2=C-COOH氰基水解消除+氰基水解當前20頁，總共137頁。與亞硫酸氫鈉的加成應用：a鑒別化合物（2-戊酮和3-戊酮）b分離和提純醛、酮當前21頁，總共137頁。分離3-戊酮和2-戊酮的混合物CH3CH2CH2CSO3NaCH3OH過濾分離H2OHClCH3CH2CCH2CH3OCH3CH2CH2CCH3Obp：102℃bp：101℃==CH3CH2CCH2CH3O=3-戊酮CH3CH2CCH2CH3O=2-戊酮CH3CH2CH2CCH3O=NaHSO3蒸餾蒸餾濾液沉淀（粗產物）CH3CH2CH2CCH3O=當前22頁，總共137頁。與金屬有機物的加成R-CC-Na++NH3(液)或乙醚H2O炔醇當前23頁，總共137頁。與水的加成當前24頁，總共137頁。堿和酸都能催化水化反應

當前25頁，總共137頁。與醇的加成醛、酮在酸催化下和醇加成形成縮醛、縮酮。縮醛和縮酮能被酸水解為醛和酮。

半縮醛縮醛當前26頁，總共137頁。半縮醛和縮醛形成的機理：半縮醛：親核加成縮醛：親核取代當前27頁，總共137頁。應用：有機合成中用來保護羰基。1.直接氧化？2.先保護，后氧化：當前28頁，總共137頁。酮與醇的反應很慢，生成縮酮比較困難。需要用二元醇反應可以順利制得縮酮。RRCH2-OHCRROOCH2CH2~△C=O+CH2-OH+H2O8085%當前29頁，總共137頁。當前30頁，總共137頁。與胺及氨的衍生物的加成加成－消去反應：當前31頁，總共137頁。席夫堿Schiff’sbase醛(酮)肟腙苯腙2,4-二硝基苯腙縮氨脲應用：鑒別醛酮當前32頁，總共137頁。與格氏試劑的加成加成產物水解后生成醇，用于制備各種醇。當前33頁，總共137頁。制備各類醇：反應活性：格式試劑可以同大多數醛、酮發生反應。但若酮分子中與羰基相連的兩個烴基及格式試劑中烴基體積都很大時，加成產物產率降低或不起反應。原因：空間阻礙效應當前34頁，總共137頁。

此反應是制備結構復雜的醇的重要方法。CH3CH2CH2CH2MgBr+(CH3)2C=O干醚CH3CH2CH2CH2COMgBrCH3CH3CH3CH2CH2CH2COHCH3CH3H3O+2-甲基-2-己醇(92%)只要選擇適當原料，除甲醇外，幾乎任何醇都可用此法合成。制備舉例：當前35頁，總共137頁。應用：醇的制備當前36頁，總共137頁。同一種醇可由不同的格利雅試劑和不同的羰基化合物生成：當前37頁，總共137頁。其他親核試劑當前38頁，總共137頁。醛、酮的親核加成反應都有哪些？各有什么作用？加HCN（制腈，制羧酸等）加NaHSO3（鑒別、分離、提純等）加格利雅試劑（制醇等）加醇（保護醛基等）加氨（鑒別、分離、提純等）當前39頁，總共137頁。羰基化合物的加成反應有一定的立體選擇性可用來進行手性合成7.3加成反應的立體選擇性當前40頁，總共137頁。Cram規則I加成反應遵循規則LiAlH4還原NaBH4還原格氏試劑加成A當羰基鄰位為手性碳原子分子內無氫鍵B當前41頁，總共137頁。基團的大小L>M>SCram規則I：羰基與不對稱原子相連時，反應試劑試劑從羰基旁空間位阻較小的基團（S）一邊接近分子,得到主要產物。當前42頁，總共137頁。當前43頁，總共137頁。Cram規則II羰基鄰位的不對稱碳原子上有羥基、氨基等能與羰基氧形成羥基的基團時親核試劑從含氫鍵環的空間阻礙小的一邊對羰基加成當前44頁，總共137頁。Cornforth規則當酮的α-手性碳原子上連鹵素原子由于鹵原子與羰基的偶極作用優勢構象是鹵原子與羰基在對位交叉位置試劑優先從空間位阻小的一邊進攻當前45頁，總共137頁。當前46頁，總共137頁。若α-手性碳原子上連接的烴基較大空間效應與電子效應的作用相當Cornforth規則不適用當前47頁，總共137頁。7.4碳負離子共價鍵發生異裂形成帶有負電荷的三價碳原子的原子團當前48頁，總共137頁。1.碳負離子的結構..109o28′90o

孤對電子處于sp3雜化軌道上電子對間的排斥力小負碳離子穩定sp3雜化棱錐型sp2雜化平面三角型當前49頁，總共137頁。簡單的烷基碳負離子的中心碳原子可能為SP3雜化的角錐形構型未共享電子對占據正四面體的一個頂點若孤對電子與鄰近的不飽和原子團共軛為SP2雜化平面構型當前50頁，總共137頁。SP3雜化的角錐形構型容易發生反轉反轉是通過中心碳原子的再雜化由SP3雜化轉變為SP2雜化最后達到平衡當前51頁，總共137頁。光學活性-70oC,20%光學活性

0oC,外消旋化當前52頁，總共137頁。C-H鍵的異裂

2.碳負離子的生成碳原子酸碳氫鍵的碳原子上存在吸電子基團時易形成碳負離子。當前53頁，總共137頁。當前54頁，總共137頁。當前55頁，總共137頁。叔丁氧基負離子氨基負離子二甲亞砜負離子二異丙基氨基鋰

二（三甲硅基）氨基鋰常用的強堿當前56頁，總共137頁。負離子對不飽和鍵的加成親核試劑，很多時候以烯醇式負離子結構存在的當前57頁，總共137頁。為了滿足合成的需要，常常需要形成單一部位的烯醇鹽。需要從形成碳負離子的條件上加以控制。（1）動力學控制：形成碳負離子部位碳氫被堿提取質子的相對速度低溫，體積大的堿易使碳負離子在位阻小部位的碳氫形成（2）熱力學控制:兩種碳負離子能夠相互轉化并達到平衡高溫、體積小的堿，碳負離子易于形成在取代基較多部位當前58頁，總共137頁。同一反應物用不同的堿和不同溫度得到不同產物動力學控制熱力學控制-72℃25℃當前59頁，總共137頁。與吸電子基團相連時使電荷分散穩定性增大CH3-HF3C-H(CF3)3C-HpKa422811與推電子基團相連時使電荷集中穩定性降低穩定性:CH3->CH3CH2->>(CH3)2CH->(CH3)3C-誘導效應3.影響負碳離子穩定性的因素當前60頁，總共137頁。鄰近原子有孤對電子時碳負離子穩定性降低當前61頁，總共137頁。3)應共軛效應與共軛體系相連時負電荷分散穩定性增加當前62頁，總共137頁。-C效應的影響OHC-CH2-CHOCH3COCH2COCH3NCCH2CNCH3NO2pKa591110當前63頁，總共137頁。

雜化作用C-H鍵中碳的ｓ成分越多H越易以質子形式解離當前64頁，總共137頁。將分子間或分子內不相連的兩個碳原子連接起來的反應稱縮合反應(condengsationreaction)縮合反應的機理相似在酸或堿的作用下形成親核試劑對羰基進行親核加成7.5重要的縮合反應X、Y為強的吸電子基團，如-CHO、-COR、-COOR、-NO2、-CN等，X、Y其中一個可以是H或烷基。B-當前65頁，總共137頁。一.羥醛(Aldol)縮合反應有-H的醛、酮化合物在酸或堿催化時，可自身反應形成兩個分子的加成物羥醛（酮）。有時進一步脫水形成α，β-不飽和羰基化合物的反應。當前66頁，總共137頁。當前67頁，總共137頁。-H+-H2O酸催化下的反應機理烯醇化親核加成酸堿反應H+-H+當前68頁，總共137頁。堿催化下的反應機理CH3CH=O-CH2CH=O-B：CH3CH=O-H2OCH3CH=CHCHO（巴豆醛）常用的堿性催化劑有：KOH，C2H5ONa，(t-BuO)3Al.催化劑用量應在0.5mol以上。H2O烯醇化親核加成酸堿反應當前69頁，總共137頁。羥醛縮合反應中碳碳鍵形成的立體化學與加成反應中椅式環己烷過渡態構象有關過渡態的構象取決于碳負離子共振結構中烯醇離子的Z、E型結構及反應屬動力學控制還是熱力學控制有關當前70頁，總共137頁。E型烯醇鹽anti(threo-)β-羥基酮z型烯醇鹽syn(erythro-)β-羥基酮當前71頁，總共137頁。羰基化合物中的取代基越大這種立體選擇性越強當前72頁，總共137頁。環狀結構的酮只能形成E型烯醇鹽產物以anti-產物為主當前73頁，總共137頁。為了改善Aldol縮合反應的立體選擇性，從以下兩個方面入手：1、加強碳負離子形成時的立體選擇性2、改善加成反應過程中的立體選擇性選用硼化物代替其他金屬離子：硼化合物的烯醇鹽（酯）中氧硼鍵結合比烯醇鹽更具共價鍵特征，過渡態結構比較緊密，使得反應立體選擇性增加。乙基同類化合物與二烴基硼的三氟甲磺酸酯在叔胺存在下主要形成Z型烯醇硼酸酯，與醛進一步加成，得syn-加成物當前74頁，總共137頁。利用硼化合物形成的碳負離子進行醇醛縮合，反應的立體選擇性分別于硼化合物上的取代基和反應溶劑有關。當-重氮酮與三烴基硼烷反應可得到E型的烯醇硼酸酯，進一步與醛加成主要得到anti-加成物。催化量的弱堿如酚鹽可將中間體由E型轉為Z型。多量少量當前75頁，總共137頁。羥醛縮合也可在酸的催化下進行當前76頁，總共137頁。Mukaiyama-CarreiraReaction當前77頁，總共137頁。二.Knoevenagel-Doebner縮合在弱堿作用下醛和酮與含有活潑亞甲基的化合物失水縮合的反應當前78頁，總共137頁。Stobbe縮合：丁二酸酯類與醛或酮的縮合反應中其中一個-COOR總是轉變為-COO-而且得到α，β-不飽和羰基化合物的反應。當前79頁，總共137頁。三.Mannich反應具有活潑氫的化合物和甲醛及胺同時縮合活潑氫被胺甲基或取代胺甲基代替的反應也稱胺甲基化反應當前80頁，總共137頁。當前81頁，總共137頁。托品酮當前82頁，總共137頁。Mannich反應的適用范圍：醛胺：氨、伯胺、仲胺至少含一個活潑氫的化合物：當前83頁，總共137頁。當前84頁，總共137頁。當前85頁，總共137頁。四.Claisen縮合含α-氫的酯在堿作用下縮合生成β-酮酸酯當前86頁，總共137頁。當前87頁，總共137頁。五.Dieckmann酯縮合二元酸酯若分子中的酯基被四個以上的碳原子隔開時，就發生分子中的酯縮合反應，形成五圓環或更大環的酯當前88頁，總共137頁。六.Darzen反應醛酮在堿作用下與α-鹵代酸酯反應生成α,β-環氧酯的反應當前89頁，總共137頁。當前90頁，總共137頁。當前91頁，總共137頁。七.Michael加成負碳離子與α,β-不飽和醛酮的1,4-加成反應常用堿性催化劑：當前92頁，總共137頁。反應機制當前93頁，總共137頁。七.Reformatsky反應醛酮與α-鹵代酸酯的有機鋅試劑反應生成β-羥基酯的反應當前94頁，總共137頁。八.Perkin反應在堿性條件下芳香醛與羧酸酐反應生成β-芳基-α,β-不飽和酸的反應當前95頁，總共137頁。九.Benzoin縮合芳香醛在CN－的作用下發生雙分子縮合生成芳香族α-羥基酮類化合物的反應當前96頁，總共137頁。CN-的作用作為親核試劑進攻羰基作為吸電子基使質子離去作為離去基團離去親電性親核性極性翻轉當前97頁，總共137頁。十.羰基與葉立德的反應葉立德(ylide)具有R3Y＋－C－R2結構的化合物Y：P、As、S等鎓內鹽(ylid)是指一種化合物，再其分子內含有碳負離子，和碳負離子相鄰的雜原子帶正電荷，這些雜原子為P、N、S、As、Sb、Se等當前98頁，總共137頁。1.Wittig反應

Wittig試劑：

膦的內鹽膦的葉立德(ylid)當前99頁，總共137頁。Wittig試劑與羰基發生親核加成反應生成烯烴：

當前100頁，總共137頁。反應機理氧膦環丁烷中間體三苯基氧膦是非常穩定的。反應向右進行。當前101頁，總共137頁。Wittig試劑是膦鹽在強堿的作用下制備的：Wittig反應應用范圍很廣。對于,試劑只與羰基作用。當前102頁，總共137頁。當前103頁，總共137頁。活潑的葉立德穩定的葉立德當前104頁，總共137頁。Wittig-Horner反應膦酸酯Wittig-Horner試劑亞磷酸酯當前105頁，總共137頁。當前106頁，總共137頁。2.硫葉立德與羰基的反應當前107頁，總共137頁。當前108頁，總共137頁。Wittig反應與Wittig-Horner反應應用實例：當前109頁，總共137頁。當前110頁，總共137頁。1.反應機理L:離去基團

加成－消除反應在Nu上引入酰基的反應7.6羧酸衍生物與親核試劑的反應

當前111頁，總共137頁。2.反應活性作為酰基化試劑活性為：酰氯>酸酐>酯>酰胺X:具有-I效應，C－Cl鍵的極性大。酯中烷氧基具有+C效應，增大了酰基與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、+I效應，使羰基的反應活性降低。酸酐中的酰基是吸電子基團，使酰氧鍵易于斷裂，酸酐的反應活性比酯大。當前112頁，總共137頁。3.酯的水解酰氧鍵的斷裂烷氧鍵的斷裂無論是酸催化還是堿催化一般發生酰氧鍵斷裂當前113頁，總共137頁。堿催化：雙分子酰氧鍵斷裂（BAc2）羧酸根離子的生成，使堿催化下的酯水解反應不可逆；但酸催化的酯水解反應可逆。當前114頁，總共137頁。影響反應的主要因素是取代基的電子效應和空間效應分子中有吸電子基有利于反應進行取代基的體積小有利于反應進行當前115頁，總共137頁。例：33℃RkCH31CH2ClCHCl2CH2CO26061307200RkCH31ClOCH3NO20.54110H0.2吸電子基團：提高羰基缺電子程度、有利于分散中間體上的負電荷當前116頁，總共137頁。例：25℃RkCH31CH3CH2CH(CH3)20.790.370.03C(CH3)30RkCH31CH3CH2CH(CH3)20.60.150.0084C(CH3)3加成過程中，取代基體積越大，基團的空間擁擠程度增大，加成速度越慢。當前117頁，總共137頁。值得注意的是，雖然羧酸的酯化反應與酯的水解反應是一對可逆反應，但在BAc2催化條件下，實際過程中逆反應基本上不可能發生。在堿性條件下，只能由酯的水解得到酸和醇，不會發生逆反應。原因是在堿性條件下，羧酸立即與堿發生酸堿中和反應轉變為羧酸根負離子，羧酸根負離子中羰基活性極低，不能接受親核試劑進攻。當前118頁，總共137頁。酸催化：雙分子酰氧鍵斷裂（AAc2）

ROH比

RO-易離去時，由于發生酰氧鍵斷裂，所以，得到構型保留產物。當R’為：當前119頁，總共137頁。主要影響因素為四面體的空間張力取代基的電子效應對反應速度影響不大吸電子基有利于羰基的反應，不利于羰基的質子化斥電子基有利于羰基的質子化，不利于羰基的反應當前120頁，總共137頁。例：25℃RkCH31CH3CH2CH(CH3)20.970.53RkCH31CH3CH2CH(CH3)20.830.270.025