11.3

醛、酮的化學性質

羰基是醛、酮的反應中心。由于羰基是極性不飽和鍵，使醛、酮容易遭受親核試劑進攻發生親核加成反應。羰基的拉電子作用使α-H變得較活潑，因此涉及α-H的反應是醛、酮化學反應的另一部分。醛、酮處于氧化還原的中間價態，所以它們既可被還原也可被氧化。總而言之，醛、酮是化學性質活潑能發生多種反應的化合物。一、羰基上的親核加成

1.加氫氰酸

首先介紹這類親核加成（nucleophilic

addition)反應，是想以該類反應為例，較詳細地討論醛、酮親核加成的機理及其活性規律。

(1)反應

醛、酮與HCN作用，生成α-輕腈（亦叫氰醇）：

用無水的液體氫氰酸制備氰醇，可以得到滿意的結果。但因HCN揮發性大，有劇毒，使用不方便，所以在實驗室常常是將醛、酮與NaCN(或KCN)水溶液混合，再慢慢向混合液中滴加無機酸。例如：

(2)機理

人們對醛、酮與HCN反應的機理研究得比較成熟，它的機理是在多種實驗事實基礎上提出的。例如，丙酮和HCN反應3?4小時，只有一半原料起作用，而加一滴K0H溶液則反應可在幾分鐘內完成。在大量酸存在下，放置幾個星期也不起反應。這種少量堿加速反應、酸抑制反應的事實說明反應中進攻羰基的試劑一定是CN-，而不是H+。氫氰酸是弱酸，不易解離成CN-;加堿有利氫氰酸的解離而提高CN-的濃度。加酸使CN-變成氫氰酸（HCN)，會降低CN-的濃度。由此推想，醛、酮與HCN作用可能按如下的機理：

在這里，CN-進攻羰基是決定反應速度的慢步驟。氧負離子與質子結合很快，對整個反應速度無影響。顯然，HCN與醛、酮反應是親核加成，這與前面對醛、酮加成機理的概括分析是一致的。親核加成是羰基上所有加成反應的一般特征。

醛、酮與HCN的反應是可逆的，加少量堿可使平衡迅速建立。但當氰醇生成后，在蒸餾之前必須加酸將堿除去，否則，氰醇會分解而生成原來的醛、酮和HCN。在酸的存在下，氰醇是穩定的。（3）醛、酮的相對活性

不同結構的醛、酮對HCN反應的活性有明顯差異。這種活性受電子效應和空間效應兩種因素的影響，并與反應機理有著密切的關系。

酮和醛的差別是前者羰基碳上多連一個烴基（R')，烴基和氫原子相比是給電子基團，酮分子中烴基的給電子作用將降低羰基碳的電正性，所以不利于親核試劑（CN-)對羰基的進攻。（4）平衡常數及反應范圍

前已述及，醛、酮和HCN的反應是可逆的，表11-2列出了幾種醛、酮與HCN反應的平衡常數值。

平衡常數的大小是醛、酮反應活性高低的反映。平衡常數大，反應活性高；平衡常數小，反應活性低。平衡常數小于1，則可認為不發生反應。表11-2所列數據與前面討論過的醛、酮相對活性（親核加成）規律是一致的。從表11-2可以看出，醛都能和HCN發生加成；而對酮來說，只有脂肪甲基酮能和HCN反應，其他酮都不反應（因為平衡常數太小）。

八個碳以下的環酮，由于成環使羰基突起，具有較高的活性，可以與HCN發生反應（平衡常數較大）。因此，醛、酮與HCN發生加成反應的范圍是：醛、脂肪甲基酮和八個碳以下的環酮。

羰基上的親核加成一般都是可逆的，它們的平衡常數除與醛、酮的結構有關外，還受親核試劑的影響。所以醛、酮和不同的親核試劑反應，其平衡常數不盡相同，也就是說，各種親核加成反應的范圍不一樣。在學習各種親核加成反應的時候要特別注意這一點。

最后要說明的是，少量堿只能使醛、酮與HCN的反應迅速達到平衡，起加速反應的作用，但并不能改變反應的平衡常數。

2.加NaHSO;飽和溶液

醛、酮與飽和(40%)亞硫酸氫鈉溶液作用，很快生成白色沉淀物。

在這里要特別注意，試劑的親核中心不是氧原子，而是硫原子。所得加成產物不是硫酸酯，而是α-羥基磺酸鈉。該產物雖然能溶于水，但不溶于飽和亞硫酸氫鈉溶液，而以沉淀析出。如果在酸或堿存在下，加水稀釋，產物又可分解成原來的醛或酮。(1)反應范圍

醛、酮與NaHS03加成的反應范圍和HCN基本相同。即所有醛、脂肪甲基酮和八個碳以下環酮可以發生反應。而其他酮都不反應。由于親核試劑NaHS03體積較大，醛、酮分子中烴基空間位阻的影響在該加成反應中顯得更加突出。下列醛、酮與lmol/L濃度的NaHS03溶液反應1小時，其加成物產率隨取代基體積增大而降低。(2)反應的用處

醛、酮與NaHS03的加成反應既可以用來鑒別醛、酮，也可以用來分離提純醛、酮。鑒別時主要根據是否有白色沉淀生成的現象。分離的做法是:先將醛、酮的混合物與飽和NaHS03溶液一起振蕩，立即析出沉淀，過濾后用乙醚洗滌，再用稀酸或稀堿分解，即得到純的原來的醛、酮。當然，能夠鑒別或分離提純的只限于可以和NaHS03發生反應的醛、酮。

此外，還可以通過NaHS03的加成反應制備氰醇：3.與醇加成(1)縮醛的生成

醛在干燥氯化氫氣體或無水強酸催化劑存在下，能和醇發生加成，生成半縮醛（hemiac-etal)。半縮醛既是醚又是醇(可稱為α-羥基醚），很不穩定，它和另一分子醇繼續作用，縮去一分子水而生成縮醛（acetal)。如果在同一分子中既含有酸基，又含有羥基，只要二者位置適當，常常自動生成環狀半縮醛，并且能夠穩定存在。

縮酵具有胞二醚的結構，對堿、氧化劑穩定。但在稀酸溶液中，室溫下就可水解，生成原來的醛和醇：(2)縮酮的生成

在無水酸存在下，酮和醇的反應是很慢的，生成縮酮比較困難。如果欲制備縮酮，可用原甲酸酯和酮作用：(3)羰基的保護

由于羰基比較活潑，在有機合成中，有時不希望羰基參與某種反應，需要把它保護起來。將碳基轉化成縮醛結構是保護羰基(protectingcarbonylgroup)的常用方法。當保護完畢后，用稀酸處理，原來的羰基即被釋放出來。

例1中是為防止催化氫化條件下醛基被還原而需羰基保護，例2中因酮和酯均會與格氏試劑反應，為防止酮羰基反應必須加以保護。4.與水加成

水也可以和羰基進行親核加成反應，但由于水是比醇更弱的親核試劑，所以絕大部分羰基化合物水合反應的平衡常數(K）很小。只有甲醛、乙醛的K值較大，它們很容易與水作用生成相應的水合物。5.加金屬有機化合物

醛、酮可以和具有極性的碳—金屬鍵的有機金屬化合物（organometalliccompound)如RMgX、Rli、RC≡CNa等發生親核加成反應。其中最重要的是與格氏試劑的加成，一般在加成反應完成后，酸性水解生成醇，這是由格氏試劑制備醇的重要方法，在第九章中已經作過較詳細的介紹。二、與氨衍生物的反應

氨的衍生物羥胺（N2NOH)、肼（H2NNH2)、苯肼（H2NNHC6H5)、氨基脲

等分子中氮原子上有孤對電子。它們可作為親核試劑與醛、酮發生加成，用通式表示如下：

由于反應加成物本身不穩定，容易脫水而生成含C=N雙鍵的化合物：

羥氨、肼等堿性試劑常常是將它們制成鹽酸鹽的形式保存，以防止氧化。反應時用弱堿(醋酸鈉)將鹽分解，把親核性較強的堿游離出來，然后與醛、酮作用。

醛、酮與氨衍生物反應的范圍比較廣，在結構上幾乎沒有什么限制，即絕大多數醛、酮都可發生這類反應。所生成的產物肟、腙、苯腙、縮胺脲等，一般都是棕黃色固體，很容易結晶，并有一定的熔點，所以常用該反應來鑒別醛、酮，根據是否生成黃色沉淀可以區別醛、酮和其他有機化合物。相對分子質量較大的2，4-二硝基苯肼和醛、酮生成的產物熔點較高，容易析出，鑒別醛、酮比較靈敏，效果更好，所以常稱2,4-二硝基苯肼為羰基試劑，意思是爭門用來鑒別羰基化合物的試劑。三、涉及羰基α-H的反應

1.α-H的活潑性（酸性）和烯醇平衡

我們知道，稀烴的α-H受雙鍵的影響，具有一定的活潑性，醛、酮的α-H受碳氧雙鍵（羰基）的影響，也表現出相當的活潑性。從結構上分析，這都是由于π鍵與相鄰C-Hσ鍵的超共軛效應而引起的。以丙烯、乙醛為例，表示如下：

由上式可以看到，當共軛堿的α碳與質子結合時，又變回原來的酮（酮式結構），如氧原子與質子結合則生成烯醇(烯醇式結構），酮和烯醇互為異構體，它們可以通過共軛堿發生互變，并能達到平衡。這種現象叫做互變異構。對簡單的一元醛、酮來說，酮式能量比烯醇式低46?59kJ/mol(因為C=0鍵能比C=C鍵能大）。所以酮式一烯醇式平衡主要偏向于酮式一邊，在平衡混合物中，烯醇式含量很少，例如：2.α商代及鹵仿反應

醛、酮可以在α碳上進行鹵代，酸、堿對反應均有催化作用。(1)酸催化下的鹵代

醛、酮在酸催化下進行氯代、溴代、碘代，可以得到一鹵代物，例如：(2)堿催化鹵代反應

醛、酮的堿催化鹵代反應機理是拉普沃斯（A.Lapworth)1904年在研究丙酮溴代反應動力學的基礎上提出來的。動力學研究指出，丙酮溴代反應速度取決于丙酮和堿的濃度，而與溴的濃度無關。

從這種動力學結果出發，拉普沃斯提出的堿催化機理可表示如下：

堿緩慢地從丙酮奪取一個質子，形成烯醇負離子（亦稱烯醇鹽），這是決定整個反應速度的步驟。一旦烯醇負離子生成，它很快就與溴發生反應，所以反應速度與醛、酮及堿的濃度成正比，而與溴的濃度無關。

醛、酮的堿催化鹵代與酸催化鹵代相比，反應速度較快，這是由于堿的協助，主動去奪取質子，使烯醇負離子生成的速度快，而且烯醇負離子的親核性較強，它與鹵素反應非常容易。

堿催化反應的另一個特點是反應很難控制在生成一鹵代物階段上。由于鹵素的吸電子作用，α鹵代醛、酮中的α-H酸性增強，在堿的作用下更容易變成烯醇負離子，因而α鹵代醛、酮繼續鹵代的速度比未鹵代醛、酮的快。α二鹵代醛、酮的更快，即鹵代一步比一步快。最后結果是α碳原子上的氫全部被鹵素取代。(3)鹵仿反應

具有三個α-H的酮在氫氧化鈉溶液中，與鹵素作用，三個α-H都會被鹵代，如前所述，這是堿催化鹵代的特點，例如丙酮的鹵仿反應。

在這里，要注意在堿催化下不對稱酮鹵代的選擇性，就是說，有兩種α-H，優先鹵代哪一種？從反應機理上看，堿應優先奪取酸性較強的α-H，向著取代較少的方向烯醇化，相應的鹵代產物是主要的。例如：

對丁酮來說，優先鹵代在甲基碳上的α-H，因為該碳（取代較少的碳）上的氫酸性較強。正因如此，堿性鹵代總是從甲基上開始，連續鹵代下去才導致鹵仿反應。否則如果優先在亞甲基上進行鹵代，則不一定能得到鹵仿和相應羧酸。以下反應正說明了這一點。3.羥醛縮合反應（Aldolcondensation)(1)一般的羥醛縮合及其機理

①堿催化下的羥醛縮合

在稀堿的作用下，兩分子醛（酮）相互作用，生成α，β不飽和醛（酮）的反應，稱為羥醛縮合。羥醛縮合反應是分步完成的，其反應機理如下：

如果在反應中小心控制不脫水，則也可以得到羥醛產物，反應一般在室溫下進行，例如：

隨著相對分子質量的增大，生成羥醛的速度越來越慢，所以反應溫度需要提高，這時往往得到α，β不飽和醛，如果醛分子中只有一個α-H,加成后，不能脫水，這時只能得到羥醛產物:

②酸催化下的羥醛縮合

羥醛縮合一般都在稀堿溶液中進行，有時也可用酸催化，酸催化劑可用A1C13、HF、HC1H3P04、磺酸等，催化反應的機理為：(2)酮的縮合反應

酮也可發生羥醛縮合（準確地講，應叫羥酮縮合，但習慣上也常常稱羥醛縮合），但其平衡偏向反應物一邊，所得縮合產物的產率很低，例如：

如果設法使平衡不斷向右邊移動，也能得到一定產率的羥酮產物。一個巧妙的方法是用索氏提取器（Soxhletextractor)(圖11-2)。(3)分子內縮合

兩羰基化合物發生分子內縮合能順利地生成環狀化合物，分子內縮合比分子間縮合更有利于熵變，因而反應容易，產率較高。

在這里，兩個羰基各起不同的作用，其中一個羰基提供它的兩個α-H，與另一個羰基之間脫水（從反應最終結果看）而得到環狀的α，β不飽和酮。如果有多種成環選擇，則一般都優先生成較穩定的五、六元環。在上列反應中，羰基提供亞甲基α-H，而不是甲基α-H，因為前者參與反應生成五元環，而后者參與反應將生成七元環。分子內的羥醛縮合是形成五、六元環的重要方法。

有些結構是適當的二元環酮在分子內縮合，生成產率很高的雙環化合物，例如：(4)交叉縮合(crossedcondensation)

兩種不同醛在稀堿作用下，可發生交叉羥醛縮合，例如:

除兩種交叉縮合產物外，還有乙醛、丙醛自身縮合產物。

如果參與反應的一種醛有α-H，而另一種醛沒有α-H，這時可得到產率較高的單一產物，例如(5)羥醛縮合在合成上的應用

羥醛縮合在有機合成中是接長碳鏈的重要方法，可以合成各種結構的α，β不飽和醛、酮；如果不脫水，則可得到某些羥醛類型的化合物，而且在這些產物中含有雙鍵、羰基、羥基，通過這些官能團的轉化又可以制備很多其他有用的化合物，所以羥醛縮合在有機合成中有著極其廣泛的應用，例如，工業上利用丁醛縮合制備2-乙基-1，3-己二醇(A)和2-乙基-1-己醇(俗稱異辛醇）（B):

在實驗室通過羥醛縮合，能夠合成的化合物花樣更多。使用這種合成方法的關鍵是剖析欲制備化合物的結構，來選擇適當的醛、酮原料。

在多數情況下，羥醛縮合的直接產物是不飽和醛、酮，我們必須熟悉這種基本骨架。如果欲合成的化合物本身就是一個α，β不飽和醛、酮，問題就比較簡單，只要在雙鍵處劃虛線，將其分成兩部分，含有羰基部分的前體是提供α-H的醛、酮;另一部分的前體則是提供羰基的醛、酮。通過這種剖析，就很容易確定應選擇什么樣的醛、酮來進行縮合，例如：四、氧化反應

在以上討論的反應中，醛、酮的差別主要表現在相對活性上。醛的活性較高，酮的沽性較低，有時低到完全不發生反應的程度。而在氧化反應中，醛、酮的差異更加明顯。由于醛羰基上有一個氫原子，對氧化劑比較敏感，即使某些弱氧化劑也能氧化醛;酮對一般氧化劑都比較穩定，只有在強烈條件下才被氧化，并且分子發生斷裂，所得產物比較復雜。1.強氧化劑氧化KMn04、K2Cr207-H2S04等強氧化劑很容易把醛氧化，生成相應的羧酸，例如：

酮一般不易被氧化。但在強氧化劑作用下，長時間加熱，碳鏈可從羰基兩邊斷裂，生成幾種小分子羧酸混合物。這種反應沒有制備價值，但某些結構對稱的環酮氧化斷裂時，只生成一種產物，可用于合成，例如：

環己酮被氧化所得到的己二酸是生產尼龍的基本原料。

2.弱氧化劑氧化

弱氧化劑，如氫氧化鈉銀氨溶液（Tollens，吐倫試劑），堿性氫氧化銅溶液[用酒石酸鹽絡合，稱為菲林(Fehling)試劑]也能使醛氧化，生成相應酸的鹽。3.自動氧化

醛在空氣中可發生自動氧化，例如，將幾滴苯甲醛放在玻璃板上，在空氣中暴露幾小時后，就會變成苯甲酸晶體。光或微量金屬離子（Fe、Co、Ni、Mn等金屬離子）對自動氧化有催化作用。其反應過程如下：4.拜耶爾一維立格（Baeyer-Villiger)氧化

酮雖然對很多氧化劑是穩定的，但它可以被過氧酸順利地氧化成酯，例如:

實驗證明，在這兩種酯中，一種是主要的，究競以哪種為主，決定于羰基兩邊不同烴基遷移的難

易順序。我們知道，基團的這種遷移順序為:芳基>叔烴基〉仲烴基〉伯烴基>甲基。在芳基中，芳環上有給電子基團優先遷移。從上述反應機理中可以看出，酮分子中被遷移的烴基與氧原子相連，在產物酯中，它是以烷氧基形式存在的，因此在判斷不對稱酮的氧化產物時，只要比較兩個烴基的遷移順序，哪個烴基優先遷移，就在該烴基和羰基碳之間加上一個氧原子，這樣所寫出的酯就是該反應的主要氧化產物，例如：五、還原反應

在醛、酮的羰基上可以發生多種還原反應，現按產物的不同（醇和烴)分成兩類介紹。1.還原成醇

將醛、酮還原成醇可以采取多種方法，如催化氫化，用化學還原劑LiAlH4、NaBH4等。（1）催化氫化

醛、酮在鉑、鎳等催化劑存在下加氫，生成伯醇或仲醇：

(2)用LiAlH4、NaBH4還原

醛、酮的羰基能被多種化學試劑還原成醇。例如LiAlH4、NaBH4等。

這種還原的本質是一種氫負離子（并不是真正的離子形式，只是帶負電的氫）為親核試劑的羰

基親核加成反應。LiAlH4分子中的四個氫都可被利用，相繼與四分子醛作用，生成(RCH20)4AlLi，后者經水解而得到醇。反應是分兩步完成的。（3）麥爾外因—彭多夫(Meerwein-Ponndorf)還原在異丙醇鋁一異丙醇的作用下，醛、酮可被還原為醇：

該反應叫做麥爾外因—彭多夫還原。從表面上看，異丙醇是還原劑，它將醛、酮還原成醇，而本

身被氧化為丙酮。但實際上，真正起還原作用的是異丙醇鋁。其反應過程如下：(4)金屬還原

①單分子還原

很多金屬，如Na(C2H5OH)，Fe(CH3COOH)等都能使醛、酮還原為醇。例如：

②雙分子還原(偶聯還原）

酮與鎂、鎂汞齊或鋁汞齊在苯等非質子溶劑中反應后水解，主要得到雙分子還原產物。2.還原為亞甲基

（1）克萊門森(Clemmensen)還原

醛、酮在鋅汞齊和濃鹽酸作用下，可被還原為烴，羰基變為亞甲基，例如：（2）烏爾夫—基日聶爾（Wolff-Kishner)還原和黃鳴龍改進法

醛、酮在堿性條件及高溫、高壓釜或封管中與肼反應，羰基也被還原為亞甲基，這種反應叫做烏爾夫—基日聶爾還原。

該法的缺點是需要高壓封管和無水肼原料，反應時間長,產率不太高。1946年,我國著名化學家黃鳴龍在使用這個方法的過程中，對反應條件進行了改進，他將醛、酮、氫氧化鈉、肼的水溶液和一個高沸點水溶性溶劑（如二縮乙二醇）一起加熱，醛、酮變成腙。然后將水和過量的肼蒸出，當達到腙的分解溫度（195°C~200°C)時，再回流3?4小時。這樣反應可直接在常壓下進行，時間大大縮短，產率很高,而且可以使用便宜的含水肼，例如:

(3)硫代縮醛、酮還原法

醛、酮在酸性條件下可與硫醇作用生成硫代縮醛、酮，硫代縮醛、酮在蘭尼鎳存在下氫化脫硫使之還原為亞甲基。該反應可適用于α，β不飽和醛、酮，反應中不受碳碳雙鍵影響。3.歧化反應

沒有α-H的醛與濃堿共熱，生成等摩爾的相應醇和羧酸。

這類反應是康尼查羅（S.Cannizzaro,1826—1910)于1853年首先發現的，故稱為康尼查羅反應，也叫做歧化反應。

歧化反應的機理如下：六、其他反應

1.維狄希（Wittig)反應

1954年維狄希發表了一個由醛、酮合成烯的新方法，即由醛、酮與維狄希試劑作用脫去三苯基氧磷生成烯的反應，該反應被稱做維狄希反應。[G.F.K.Wittig(1897—1987)出生于德國，他是Heidelberg大學化學教授，從事有機磷的研究工作，由于其工作的出色成績與H.C.Brown(有機硼研究）共同獲1979年Nobel化學獎。](1)維狄希試劑的制備

鹵代烴是制備維狄希試劑的主要原料。

三苯基膦作為親核試劑首先和鹵代烴發生親核取代生成

鹽，后者在正丁基鋰作用下，脫HX得到維狄希試劑。其音譯稱為磷葉立德（ylide)，具有內

鹽的結構。(2)維狄希反應的機理

維狄希反應的核心步驟是維狄希試劑對醛、酮羰基的親核進攻，可能的機理為：(3)維狄希反應的應用

維狄希反應雖然發現的時間還不長，但由于反應條件溫和、產率高，所以在合成上得到了廣泛的應用。除合成一般烯烴外，維狄希反應特別適合于合成難以用其他方法制備的烯烴。

維狄希反應的兩個組分是醛、酮和維狄希試劑，而后者總是從鹵代烴制備的。實際上用維狄希試劑合成烯烴的基本原料是醛、酮和鹵代烴。現簡單介紹如何根據欲合成烯烴的結構來選擇原料，確定合成路線。2.與硫葉立德的加成

二甲基硫醚或二甲亞砜與碘甲烷反應生成碘化三甲基硫，在強堿作用下可得到硫葉立德。二甲亞砜硫葉立德較穩定可在0°c保存幾個月，因此應用較為方便。像磷葉立德一樣，硫葉立德也可與羰基化合物進行親核加成，不過磷葉立德與醛、酮的反應最終產物為烯烴。而硫葉立德與醛、酮進行親核加成后，中間體進行分子內親核取代，產物為環氧化合物。3.安息香縮合

在CN-的催化下，兩分子苯甲醛縮合生成二苯基羥乙酮，后者俗稱安息香，所以該反應叫做安息香縮合。該縮合反應的機理為:

考慮到氰化物的毒性，化學家們用具有生物活性的維生素B1（VB1)及含有噻唑環系的類似物作為安息香縮合良好的無毒催化劑。該催化劑催化活性位置是噻唑環，在堿作用下，噻唑環上的酸性氫與堿結合生成一個兩性離子，它像氰根負離子一樣進攻芳香醛，并在整個反應過程中起到氰根離子相同的催化作用。維生素B1催化安息香縮合反應一般可得到滿意的收率。4.與PC15作用

醛、酮與PC15作用生成二氯代物:5.貝克曼（Beckman)重排

酮與羥氨反應生成酮肟，后者在PC15或濃H2S04等酸性試劑作用下生成酰胺。七、羰基加成反應的立體化學

羰基是平面構型，發生加成反應時，親核試劑可以從羰基平面上面或下面進攻。

除甲醛和對稱酮外，其他醛、酮的親核加成均會產生新的手性碳原子。

一般來說，如果R、R'中不含手性碳，羰基平面即為分子的對稱面，親核試劑從羰基平面兩邊進攻的機會均等，加成產物為外消旋體。

如果醛、酮羰基鄰近碳為手性碳原子，此時羰基平面不再是分子的對稱面，親核試劑從羰基兩側進攻的機會不等，這就產生了反應中的立體選擇性。克拉姆等1952年對這方面工作進行了研究，并總結出了一個經驗規律—克拉姆規則。[D.J.Cram,出生于美國，在Harvard大學獲博士學位，California大學化學教授，曾因冠醚方面研究工作與人分享了1987年Nobel化學獎。]該規則指出，親核試劑總是優先從醛、酮加成構象中空間阻力小的一側進攻。例如(S)-2-苯基丙醛與氫氰酸的加成：

根據克拉姆規則，手性醛、酮的某些親核加成或還原反應具有立體選擇性。在兩種可能的立體異構體產物中，主要得到其中的一種，這種合成叫做不對稱合成。它的一般定義為：利用分子中已存在不對稱因素的誘導作用，通過某種立體選擇性反應，而主要生成一種特定構型化合物的合成。醛、酮分子中的手性碳即為不對稱因素，這是進行不對稱合成的條件，而克拉姆規則為設計不對稱合成提供了有益的經驗。

對于類似的手性脂環酮，主要加成產物也可用克拉姆規則來判斷，例如：八、α，β不飽和醛、酮的反應

在不飽和醛、