第十一章醛酮醌（2）

1、Yunnan University,云南大學,精品課程 Organic Chemistry,有機化學教研室云南大學化學科學與工程學院,第十一章 醛、酮、醌（2）,11.3.1 羰基的親核加成5. 對共軛不飽和醛酮的加成（P344）,不飽和羰基化合物是指分子中即含有羰基，又含有不飽和烴基的化合物，根據(jù)不飽和鍵和羰基的相對位置可分為三類。（1）烯酮（RCH=C=O）（2）α,β-不飽和醛酮（RCH=CH-CO－R）（

2、3）孤立不飽和醛酮 （RCH=CH（CH2）nCHO） n≥1 孤立不飽和醛酮兼有烯和羰基的性質(zhì)，α,β-不飽和醛酮、烯酮有其特性及用途，下面我們主要討論α,β-不飽和醛酮 化合物。,5. 對共軛不飽和醛酮的加成,共軛不飽和醛酮的結(jié)構(gòu)特點：,1,2-位的 C＝O和 3,4-位的 C＝C 構(gòu)成共軛體系親核試劑 Nu：加成時，既可 1,2-位的加成（產(chǎn)物）

3、也可 1,4-位的加成（產(chǎn)物）,不飽和醛酮發(fā)生親核加成時：究竟是 1,2-位加成為主，還是1,4-位加成為主？ 這與反應(yīng)的條件（溫度高低）、試劑的親核性強弱以及反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)！ 一般地： 1,2-位加成為 動力學控制過程 1,4-位加成為熱力學控制過程,表11.3 影響加成反應(yīng)的因素,實例1 ：1） PhCH=CH-CH=O 與PhMgBr反應(yīng)，100％ 為 1，2

4、加成（C＝O上加成）；2） PhCH=CH-C=O（C(CH3)3與PhMgBr 反應(yīng) 100% 為 1，4加成（C＝C上加成）,實例2 ：,乙烯酮 簡介：,1． 物性：常溫下，為無色氣體。沸點—56℃。具有特別難聞的氣味，毒性很大,2． 化性: 活 潑,① 二聚,② 加成,CH2=C=O,3．制備,① 乙酸熱解,② 丙酮熱解,③,麥克爾（Michael）加成反應(yīng)簡介,α,β-不飽和醛酮、羧酸、酯、硝基

5、化合物等與有活潑亞甲基化合物的共軛加成反應(yīng)稱為麥克爾（Michael）反應(yīng)，其通式是：,麥克爾（Michael）反應(yīng)是構(gòu)建C—C鍵的重要方法之一； 在有機合成上有重要的應(yīng)用價值。,Michael addition 特點：——1, 4 – addition—— to form 1, 5-dicarbonyl compounds,e.g. :,二、α,β—不飽和醛、酮的特性,1. 加成,麥克爾反應(yīng)：把碳負離子

6、對α，β—不飽和醛、酮、羧酸、酯、腈、硝基化合物的共軛加成反應(yīng)。,6.親核加成反應(yīng)中的立體選擇性 Stereochemistry Selectivity（P345）,非手性條件下，得外消旋體:,手性條件下，有立體選擇性，Cram法則： 羰基上的R基團與大的基團 (L) 呈重疊式構(gòu)象，羰基氧則處于中等基團 (M) 與較小基團 (S) 中間，親核試劑從小的基團這一方進攻為主要進攻方向。,醛酮的 a –C上 H 具

7、有一定的酸性，可被強堿奪去，生成烯醇負離子：—— 烯醇負離子由于羰基的共軛作用得以穩(wěn)定,,11.3.2 羰基化合物 ?-碳上活性H的反應(yīng),弱堿如NaOH，RONa作用下，反應(yīng)只能達到一定的平衡強堿如LDA作用下，可以定量地轉(zhuǎn)化為烯醇負離子：,11.3.2 α-H的反應(yīng),羰基化合物的 a - 氫的酸性,醇ROH的pKa約為15~18， 的pKa 為25醛酮RCH2COR’羰基a-H的pKa

8、約為16~20酯RCH2COOR’羰基a-H的pKa 為25——可見在適當?shù)膲A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 ，H2O 的pKa 為~15 ）,11.3.2 α-H的反應(yīng),簡單脂肪醛在平衡體系中的烯醇式含量極少。,在溶液中有α-H的醛、酮是以酮式和烯醇式互變

9、平衡而存在的。,羰基化合物的互變異構(gòu),11.3.2 α-H的反應(yīng),酸促進烯醇化,堿促進烯醇化,11.3.2 α-H的反應(yīng),1. 羥醛Aldol 加成和 羥醛Aldol 縮合,Aldol 加成Aldol 縮合,,,β-羥基醛 β-羥基酮,a, β –不飽和醛a, β – 不飽和酮,反應(yīng)條件：稀堿或酸催化,11.3.2 α-H的反應(yīng),有α-H的醛在稀堿（10%NaOH）溶液中能和另一分子醛相互作用，生成β-羥基醛 ，故稱為羥醛縮

10、合反應(yīng)。,一、羥醛縮合 aldol condensation,除乙醛外，其它醛所得產(chǎn)物在α—C上帶有支鏈的羥醛或烯醛。無α—H的醛酮不能發(fā)生羥醛縮合 兩種不同的帶α—H的醛酮進行羥醛縮合，反應(yīng)產(chǎn)物復雜，這樣“交叉” 羥醛縮合在合成上的應(yīng)用是有限的(一般不用在合成上)。但無α—H的醛酮可和另一分子有α—H的醛的負離子接受者而在不同的分子間發(fā)生“交叉”羥醛縮合反應(yīng)。,11.3.2 α-H的反應(yīng),一、羥醛縮合反應(yīng),1、羥醛加成反應(yīng)機理

11、Mechanism for the aldol addtion,羥醛加成：既可為堿催化— 烯醇負離子對羰基的親核加成; 也可為酸催化—烯醇式的雙鍵對質(zhì)子化羰基的進攻而引起的加成反應(yīng),11.3.2 α-H的反應(yīng),一、羥醛縮合反應(yīng),α,β-hydroxyaldehyde,a. 相同分子間縮合,,2、說明：,11.3.2 α-H的反應(yīng),一、羥醛縮合反應(yīng),11.3.2 α-H的反應(yīng),一、羥醛縮合反應(yīng),b.交叉羥醛縮合,如果兩個反應(yīng)物都具有 a

12、-H， 進行羥醛縮合時， 將得到四個產(chǎn)物：,c. 分子內(nèi)縮合,11.3.2 α-H的反應(yīng),一、羥醛縮合反應(yīng),—— 形成環(huán)狀 b－羥基酮 or a, b –不飽和酮,增長碳鏈，產(chǎn)生支鏈。 制備α、β不飽和醛、酮、醇及二醇,一、羥醛縮合反應(yīng),d. 在合成上的重要意義,11.3.2 α-H的反應(yīng),一、羥醛縮合反應(yīng),11.3.2 α-H的反應(yīng),11.3.2 α-H的反應(yīng),2.交叉羥醛縮合,如果兩個反應(yīng)物都具有

13、a-H， 進行羥醛縮合時， 將得到四個產(chǎn)物：,對交叉羥醛縮合，如何才能得到理想的加成單一加成產(chǎn)物？,A. 采用強堿LDA與一個醛或酮反應(yīng)，使之定量地轉(zhuǎn)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(chǎn)物。例如：?，?-羥基羰基化合物 ：,烯醇負離子,11.3.2 α-H的反應(yīng),2、交叉羥醛縮合反應(yīng),.B. 克萊森-施密特反應(yīng)（Claisen-Schmitt）,不含 a –H的羰基化合物先與

14、催化劑混合，再慢慢的把 含 a –H的羰基化合物加入上述混合液中；這樣碳負離子一邊生成，一邊發(fā)生加成反應(yīng)，便可得到單一的產(chǎn)物：,11.3.2 α-H的反應(yīng),2、交叉羥醛縮合反應(yīng),其它的碳負離子對羰基的加成反應(yīng),(1). Perkin 縮合反應(yīng) 　 芳香醛和酸酐在相應(yīng)的羧酸鹽催化下反應(yīng)，最終生成 ?，?-不飽和芳香酸 ：,11.3.2 α-H的反應(yīng),2、交叉羥醛縮合反應(yīng),(2). Knoevenagel 反應(yīng),含活潑亞甲基的化合物

15、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 ?,?-不飽和化合物。,11.3.2 α-H的反應(yīng),2、交叉羥醛縮合反應(yīng),實例:,11.3.2 α-H的反應(yīng),2、交叉羥醛縮合反應(yīng),(3). Darzens 反應(yīng) p350,醛酮在強堿（如醇鈉、醇鉀、氨基鈉等）作用下與?－鹵代羧酸酯發(fā)生綜合合反應(yīng)，生成?,?-環(huán)氧羧酸酯,本反應(yīng)適用于脂肪族、脂環(huán)族、芳香族雜環(huán)以及?,?-不飽和醛酮。但脂肪醛的反應(yīng)產(chǎn)率較低。含?

16、－活潑氫的其它化合物，如?－鹵代醛、 ?－鹵代酮、 ?－鹵代酰胺等亦能與醛可酮發(fā)生類似反應(yīng)。,11.3.2 α-H的反應(yīng),2、交叉羥醛縮合反應(yīng),反應(yīng)實例:,本反應(yīng)廣泛用在有機合成中，生成的?,?-環(huán)氧羧酸酯性質(zhì)雙較活潑，經(jīng)水解、加熱脫羧可制得較原來多一個碳原子的醛或酮,11.3.2 α-H的反應(yīng),2、交叉羥醛縮合反應(yīng),3. 安息香縮合 Benzoin Condensation,無a-H的芳香醛在CN-的作用下生成 a- 羥基酮;如苯甲

17、醛在氰離子的催化下，發(fā)生雙分子縮合，生成 二苯基a- 羥乙酮（VI 安息香）：,11.3.2 α-H的反應(yīng),2、交叉羥醛縮合反應(yīng),4. 鹵代反應(yīng) p351,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(fā)生親電取代反應(yīng)。酸堿催化機理有所不同。（1）醛和酮 （Aldehyde & ketone）?-H的鹵代酸催化下 —— 得一鹵代物。 —— 反應(yīng)性：RCOCHR2 > RCOCH2R

18、 > RCOCH3 堿催化下 —— 得多鹵代物 —— RCOCH3 and RCH(OH)CH3發(fā)生鹵仿反應(yīng) —— 反應(yīng)性： RCOCH3 > RCOCH2R > RCOCHR2,A. 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(zhì)子化能力降低，反應(yīng)多停留在一鹵代階段,（1）a – 鹵代反應(yīng),a – 鹵代反應(yīng)： 酸催化實

19、例,B. 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(yīng)難以停留在一鹵代階段，將進一步發(fā)生多鹵代反應(yīng)。如果原料是甲基酮，則將發(fā)生進一步反應(yīng)，并斷鍵生成鹵仿。,a – 鹵代反應(yīng),a – 鹵代反應(yīng)－堿催化反應(yīng),碘仿反應(yīng)：用于鑒別甲基酮和能氧化為甲基酮的醇 參考p352的部分,a – 鹵代反應(yīng)－碘仿反應(yīng),思考題：舉例說明

20、能氧化為甲基酮的醇有哪些？ 氧化劑是什么？,反應(yīng)生成的三－ a – 鹵代酮在堿的作用下，分解：,① 碘仿是黃色晶體,不溶于水,具有特殊的的氣味,易于發(fā)覺。所以碘仿反應(yīng)常用來鑒定具有甲基的醛、酮和醇（CH3CO-或CH3CH(OH)-）。 ② 甲基酮的鹵仿反應(yīng)是制備少一個C原子羧酸的途徑。,11.3.3 維蒂希Wittig 反應(yīng),1979年 Georg Wittig 維蒂希(德國人) 因把硼和磷的化合物發(fā)展成為有機合

21、成中的重要試劑以及研制了新的有機合成法 而獲 Nobel Prize Chemistry,11.3.3 維蒂希Wittig 反應(yīng) （羰基的親核加成）,鹵代烷和三苯基膦反應(yīng)，通過SN2歷程得到黃色的結(jié)晶鏻鹽：,三苯基膦是1個好的親核試劑（弱堿），其消除反應(yīng)的競爭是次要的；多數(shù) 10 和 20 鹵代烷均可反應(yīng)，產(chǎn)率也較高。,11.3.3 維蒂希Wittig 反應(yīng),Ylide試劑的形成：上述鏻鹽在

22、強堿如 n-Bu-Li or NaH 作用下，消去P原子 ?-位的H，得到1個中性的磷化物 — 膦內(nèi)鎓鹽；稱為：膦葉立德（phosphonium ylide）,Wittig 反應(yīng),膦內(nèi)鎓鹽——膦葉立德 為強的親核試劑； —— 膦內(nèi)鎓鹽 與醛酮反應(yīng)，形成烯烴的反應(yīng)，稱為 Wittig 反應(yīng)：,Wittg 反應(yīng)的特點,—反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高；—高的區(qū)域選擇性 和立體選擇性—順反烯烴的生成受條件和Ylide試劑的結(jié)構(gòu)、活性等影響