第九章羰基取代反應和縮合反應演示文稿當前1頁，總共103頁。優選第九章羰基取代反應和縮合反應當前2頁，總共103頁。羰基化合物的結構與反應特征羰基化合物的結構特征之一：——羰基C=O，可以接受親核試劑的進攻，發生親核加成反應、親核取代反應。當前3頁，總共103頁。羰基化合物的結構與反應特征羰基化合物的結構特征之二：——羰基C=O的吸電子作用使得a-H具有明顯的酸性，在堿性條件下可以離解，生成烯醇負離子，從而成為親核試劑，進攻羰基碳或鹵代烴，發生親核加成反應、親核取代反應。烯醇負離子由于羰基的共軛作用得以穩定當前4頁，總共103頁。羰基化合物的結構與反應特征——烯醇中的C-C雙鍵接受親電試劑進攻，發生a–鹵代反應；醛酮、羧酸和酰鹵可以發生該反應——烯醇負離子作為親核試劑，進攻鹵代烴的缺電子碳，則發生親核取代反應；進攻羰基碳則發生親核加成反應；當前5頁，總共103頁。一、a-氫的酸性與烯醇、烯醇負離子的形成二、a-鹵代反應三、Aldol加成和Aldol縮合四、酮和酯的烷基化反應五、a,b

-不飽和羰基化合物的親核加成六、酮和酯的?；磻?、b-二羰基化合物的反應與應用八、其他縮合反應本章主要內容當前6頁，總共103頁。一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成1、Acidityofa-HydrogensofCarbonylCompounds醇ROH的pKa約為15~18，的pKa為25醛酮RCH2COR’羰基a-H的pKa約為16~20酯RCH2COOR’羰基a-H的pKa為25——可見在適當的堿作用下，醛酮羰基的a-H可以離解，而形成碳負離子——常用堿有：OH-，EtONa，t-BuOK，(i-Pro)2NHLi（LDA），PhLi等（RNH2的pKa為35，PhH的pKa為~44，水的pKa為~15）當前7頁，總共103頁。2、FormationofEnolate——烯醇負離子由于羰基的共軛作用得以穩定——弱堿如NaOH，RONa作用下，反應只能達到一定的平衡——強堿如LDA作用下，可以定量地轉化為烯醇負離子一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成當前8頁，總共103頁。2、FormationofEnolateLDA

——lithiumdiisopropylamide——astrongbasebutapoornucleophile——allcarbonylcompoundisconvertedtoenolate——preparedbyBuLiwith(CH3)2CHNHCH(CH3)2一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成當前9頁，總共103頁。LDA——lowtemperature,givekineticenolate——hightemperature,givethermodynamicenolate動力學控制產物熱力學控制產物當前10頁，總共103頁。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，影響因素會更多，選擇性不高。2、FormationofEnolate酸性條件下將形成烯醇，而不是烯醇負離子一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成當前11頁，總共103頁。3、Keto－EnolTautomerism

(互變異構)中性條件下，羰基化合物存在酮式和烯醇式互變——體現了a-H的活性一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成當前12頁，總共103頁。3、Keto－EnolTautomerism

(互變異構)酸和堿均可催化這一互變異構平衡的達到——堿性條件下，堿奪取a-H形成烯醇負離子一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成當前13頁，總共103頁。3、Keto－EnolTautomerism

(互變異構)酸催化條件下，羰基氧首先質子化，吸電子作用進一步增強，然后脫去a–H形成烯醇一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成當前14頁，總共103頁。例題與習題指出下列每一對化合物，哪一對是互變異構體，哪一對是共振極限式。如果是互變異構體，請表示出平衡有利于哪一方？一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成當前15頁，總共103頁。例題與習題預測下列每組化合物，哪一個烯醇負離子是主要的（動力學控制產物）一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成當前16頁，總共103頁。例題與習題預測下列每組化合物中，哪一個烯醇結構較穩定，即為熱力學控制烯醇？一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成當前17頁，總共103頁。4、烯醇硅醚的形成LDA作用下形成的負離子與三甲基氯硅烷反應生成烯醇硅醚一、a-氫酸性與烯醇、烯醇負離子形成當前18頁，總共103頁。烯醇或烯醇負離子具有C-C雙鍵，可以接受親電試劑進攻，發生親電取代反應。酸堿催化機理有所不同。二、a–鹵代反應當前19頁，總共103頁。（1）Aldehydeandketone酸催化下——得一鹵代物。——反應性：RCOCHR2>RCOCH2R>RCOCH3

堿催化下——得多鹵代物——RCOCH3andRCH(OH)CH3發生鹵仿反應——反應性：RCOCH3>RCOCH2R>RCOCHR2二、a–鹵代反應當前20頁，總共103頁。（1）Aldehydeandketone酸催化機理：比較I和II，由于鹵素的吸電子作用，II中羰基氧上的電子云密度降低，因此質子化能力降低，反應多停留在一鹵代階段二、a–鹵代反應質子化相對容易當前21頁，總共103頁。（1）Aldehydeandketone二、a–鹵代反應當前22頁，總共103頁。（1）Aldehydeandketone堿催化機理：比較I和II，由于鹵素的吸電子作用，II中連鹵素碳上氫的酸性增強，更容易形成烯醇負離子，反應難以停留在一鹵代階段，將進一步發生多鹵代反應。如果原料是甲基酮，則將發生進一步反應，并斷鍵生成鹵仿。二、a–鹵代反應當前23頁，總共103頁。（1）Aldehydeandketone二、a–鹵代反應當前24頁，總共103頁。碘仿反應：用于鑒別甲基酮和能氧化為甲基酮的醇二、a–鹵代反應（1）Aldehydeandketone思考題：舉例說明能氧化為甲基酮的醇有哪些？當前25頁，總共103頁。例題與習題完成下列反應二、a–鹵代反應當前26頁，總共103頁。二、a–鹵代反應(2)羧酸及酰鹵Hell-Volhard-Zelinskireaction(HVZreaction)當前27頁，總共103頁。例題與習題完成下列反應二、a–鹵代反應當前28頁，總共103頁。三、Aldol加成和Aldol縮合1.AldoladditionandaldolcondensationAldoladditionAldolcondensationb-hydroxyaldehydeb-hydroxyketonea,b-unsaturatedaldehydea,b-unsaturatedketone當前29頁，總共103頁。1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol縮合當前30頁，總共103頁。Aldolcondensation1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol縮合當前31頁，總共103頁。Mechanismforthealdoladdtion1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol縮合當前32頁，總共103頁。例題與習題請寫出下列反應的產物1.Aldoladditionandaldolcondensation三、Aldol加成和Aldol縮合當前33頁，總共103頁。2.ThemixedaldoladditionWhenoneofthealdehydeorketonehasnoa-H,andwithoneexcessstartingmaterial,oneproductcouldbemainlyobtained.三、Aldol加成和Aldol縮合當前34頁，總共103頁。2.Themixedaldoladdition三、Aldol加成和Aldol縮合如果兩個反應物都具有a-H，則將得到四個產物當前35頁，總共103頁。2.ThemixedaldoladditionHowtogetthedesiredproduct?采用強堿LDA與一個醛或酮反應，使之定量地轉化為烯醇負離子，然后再向該體系中加入另一個醛或酮，則可以得到單一產物。三、Aldol加成和Aldol縮合當前36頁，總共103頁。3.Intramolecularaldoladdition

——toformcyclicb-hydroxyketoneor

a,b–unsaturatdketone三、Aldol加成和Aldol縮合當前37頁，總共103頁。3.Intramolecularaldoladdition

三、Aldol加成和Aldol縮合當前38頁，總共103頁。3.Intramolecularaldoladdition三、Aldol加成和Aldol縮合當前39頁，總共103頁。三、Aldol加成和Aldol縮合例題與習題完成下列反應當前40頁，總共103頁。三、Aldol加成和Aldol縮合例題與習題完成下列反應當前41頁，總共103頁。例題與習題試用合適的原料合成下列化合物當前42頁，總共103頁。例題與習題從指定原料出發，如何完成下列轉化？思考題：不使用上述途徑，如何用不多于四個碳的原料合成上述兩個化合物？當前43頁，總共103頁。4.Biologicalaldolreaction三、Aldol加成和Aldol縮合當前44頁，總共103頁。四、酮和酯的烷基化反應1.通過enolate當前45頁，總共103頁。2.通過enamine兩種方法比較通過enolate的方法，還會得到二烷基化和氧烷基化的產物通過enamine的方法，只得到單烷基化的產物，合成上更有用。四、酮和酯的烷基化反應當前46頁，總共103頁。兩種方法比較四、酮和酯的烷基化反應當前47頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成1.MichaeladditionItistheadditionofaa,b-unsaturatedcarbonylcompoundwithanenolateasanucleophile——1,4–addition——toform1,5-dicarbonylcompounds當前48頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成1.MichaeladditionItistheadditionofaa,b-unsaturatedcarbonylcompoundwithanenolateasanucleophile——1,4–addition——toform1,5-dicarbonylcompoundse.g.當前49頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成1.Michaeladditionthenucleophilecanbeanenolategeneratedfromcompoundsotherthanaldehydesorketones——itcanbeanester,anitro-compound,oranitrilee.g.當前50頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成1.MichaeladditionThebestnucleophileare:

b-diketones,b-diesters,b-ketoesters,b-ketonitriles當前51頁，總共103頁。當前52頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成1.MichaeladditionMoreexamples:當前53頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成1.MichaeladditionQuestions:Pleasewriteoutthemainproducts:當前54頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成1.MichaeladditionQuestions:Whatreagentswouldyouusetopreparethefollowingcompounds?當前55頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成2.StorkenaminereactionEnaminescanbeusedinplaceofenolatesinMichealreactions.當前56頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成3.TheRobinsonannulation(環合)1,5-diketonescanundergoanintramolecularaldoladditiontoformcyclicb-hydroxyketonesora,b-unsaturatedketones當前57頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成3.TheRobinsonannulation(環合)e.g.當前58頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成3.TheRobinsonannulation(環合)e.g.當前59頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成3.TheRobinsonannulation(環合)e.g.當前60頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成3.Robinsonannulation(環合)Appliedinsynthesis當前61頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成3.Robinsonannulation(環合)Appliedinsynthesise.g.當前62頁，總共103頁。五、a,b-不飽和羰基的親核加成3.Robinsonannulation(環合)Appliedinsynthesise.g.??當前63頁，總共103頁。六、酮和酯的?；磻?.Claisencondensation——acylationofesters,togiveb-ketoesterb-ketoester當前64頁，總共103頁。六、酮和酯的?；磻?.Claisencondensation——comparisonofaldolreactionwithClaisencondensationthereactionisreversible當前65頁，總共103頁。1.ClaisencondensationWithasodiumalkoxideasabase,asuccessfulClaisencondensationrequiresanesterwithtwoa-hydrogensandanequivalentamountofbaseratherthanacatalyticamountofbase.六、酮和酯的?；磻猧rreversiblethehydrogenisnecessaryanequivalentamountofbaseisnecessary當前66頁，總共103頁。六、酮和酯的?；磻?.Claisencondensation——foranesterwithonlyonea-H,strongerbaselikeLDA,orsodiumtrityl（三苯甲基鈉）shouldbeusedasbase，thepKavalueoftritane（三苯甲烷）isabout31.5當前67頁，總共103頁。六、酮和酯的酰基化反應1.Claisencondensation——NaHandKHarecommonbasesusedinClaisencondensation.——ethaneformedinthereactionmayreactwithNaH,enforcingtheequilibriumtomovetotheproductside.當前68頁，總共103頁。六、酮和酯的酰基化反應1.Claisencondensation——Claisencondensationisreversible.Withacatalyticamountofbase,ab-diketonecandecomposetothestartingester.當前69頁，總共103頁。六、酮和酯的?；磻?.Claisencondensation例題與習題完成下列反應，寫出主要產物當前70頁，總共103頁。六、酮和酯的酰基化反應1.Claisencondensation例題與習題完成下列反應，寫出主要產物當前71頁，總共103頁。六、酮和酯的酰基化反應1.Claisencondensation——amixedClaisencondensation——兩個都具有a-H的酯將得到四個產物ABCD當前72頁，總共103頁。六、酮和酯的?；磻?.Claisencondensation——amixedClaisencondensation——如果其中一個酯沒有a-H，則可以得到單一產物例如：使用苯甲酸酯、草酸酯當前73頁，總共103頁。六、酮和酯的?；磻?.Claisencondensation——amixedClaisencondensation——如果其中一個酯沒有a-H，則可以得到單一產物又例如利用甲酸酯：但是甲酸酯的縮合產物很活潑，如：當前74頁，總共103頁。六、酮和酯的?；磻?.Claisencondensation例題與習題完成下列反應，寫出主要產物當前75頁，總共103頁。2.Dieckmanncondensation

——intramolecularcondensation——toformacyclic

b-ketoester——a1,7-diestermayformasix-memberring

b-ketoester六、酮和酯的?；磻斍?6頁，總共103頁。六、酮和酯的?；磻?.Dieckmanncondensation

——intramolecularcondensation——toformacyclic

b-ketoester——

mechanism當前77頁，總共103頁。六、酮和酯的酰基化反應2.Dieckmanncondensation

——例題與習題——完成下列反應，寫出主要產物：3個不同的a-H當前78頁，總共103頁。六、酮和酯的?；磻?.用酰氯或酸酐進行酯的?；?/p>

——一元酸酯在強堿作用下，可用酰氯或酸酐進行?；?，反應需要在非質子型溶劑中進行，當前79頁，總共103頁。4.Acylationofketonesandaldehydes

condensationofaketoneandanester,oracidanhydride——toformab-ketoaldehydeorab-diketone六、酮和酯的?；磻猰oreaciditynoa-Hagoodmethod當前80頁，總共103頁。4.Acylationofketonesandaldehydes

condensationofaketoneandanester,oracidanhydride——toformab-ketoaldehydeorab-diketone

——moreexamples:六、酮和酯的酰基化反應當前81頁，總共103頁。六、酮和酯的酰基化反應4.Acylationofketonesandaldehydes

——viaenamines當前82頁，總共103頁。七、b-二羰基化合物的反應與應用1.b-二羰基化合物的結構特征與反應特性——由于兩個羰基的吸電子作用，b-二羰基化合物中連接兩個羰基的亞甲基十分活潑，表現為酸性增強，形成的烯醇負離子也十分穩定。如：76%24%當前83頁，總共103頁。七、b-二羰基化合物的反應與應用1.b-二羰基化合物的結構特征與反應特性——b-二羰基化合物由于具有活潑的亞甲基，常被稱為活潑亞甲基化合物。它們在堿的作用下，容易形成烯醇負離子，作為親核試劑與鹵代烴、酰鹵、和羰基發生親核反應，在合成上是重要的增長碳鏈的試劑——比如：Michael加成（本章第四個問題）——乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯是其中的典型代表當前84頁，總共103頁。七、b-二羰基化合物的反應與應用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——DecarboxylationofEthylacetoacetateandmalonicester（1）乙酰乙酸乙酯的成酮分解當前85頁，總共103頁。七、b-二羰基化合物的反應與應用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——DecarboxylationofEthylacetoacetateandmalonicester（2）乙酰乙酸乙酯的成酸分解當前86頁，總共103頁。七、b-二羰基化合物的反應與應用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——DecarboxylationofEthylacetoacetateandmalonicester（3）β-羰基酯均能發生與乙酸乙酰乙酯類似的成酮或成酸分解反應。例如：當前87頁，總共103頁。七、b-二羰基化合物的反應與應用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——DecarboxylationofEthylacetoacetateandmalonicester（4）丙二酸二乙酯的分解當前88頁，總共103頁。七、b-二羰基化合物的反應與應用2.Ethylacetoacetateandmalonicester——alkylationofethylacetoacetateandmalonicester取代甲基酮取代甲基酮取代乙酸取代乙酸當前89頁，總共103頁。七、b-二羰基化合物的反