第9章親核加成反應(yīng)

1、2021-11-251第第9 9章章 親核加成反應(yīng)親核加成反應(yīng) 碳雜鍵常發(fā)生親核加成反應(yīng)（如碳雜鍵常發(fā)生親核加成反應(yīng)（如C=NC=OCNC=NC=OCN等）等）除此之外除此之外, ,碳碳鍵也可以發(fā)生親核反應(yīng)（如碳碳鍵也可以發(fā)生親核反應(yīng)（如C=CCCC=CCC）常）常見的親核試劑有見的親核試劑有: :N N、O O、S S、X X、P P等雜原子中心，負(fù)碳離子，等雜原子中心，負(fù)碳離子，氫負(fù)離子。氫負(fù)離子。 第一節(jié)第一節(jié) 碳碳雙鍵的親核加成反應(yīng)碳碳雙鍵的親核加成反應(yīng)一、碳碳雙鍵的親核加成一、碳碳雙鍵的親核加成 碳碳雙鍵含碳碳雙鍵含鍵，是富電子的，容易發(fā)生親電反應(yīng)，鍵，是富電子的，容易發(fā)生親電反應(yīng)，

2、難被親核試劑進攻。因此要想進行親核反應(yīng)需活化，降低難被親核試劑進攻。因此要想進行親核反應(yīng)需活化，降低雙鍵電子云密度，需增加吸電子基團。雙鍵電子云密度，需增加吸電子基團。2021-11-252CH2CH2CH3+無 反 應(yīng)-CH3CH2CHNO2NO2CCHHNO2NO2CH3溶 劑 負(fù) 離 子+-溶 劑- 雙鍵碳上連有吸電子基有利于親核加成反應(yīng)雙鍵碳上連有吸電子基有利于親核加成反應(yīng)。它們可以降低雙鍵碳上的電子云密度，來促進親它們可以降低雙鍵碳上的電子云密度，來促進親核試劑的進攻。更重要的是，這樣的取代基能使核試劑的進攻。更重要的是，這樣的取代基能使生成的負(fù)碳離子中間體的負(fù)電荷分散而得到穩(wěn)定。生

3、成的負(fù)碳離子中間體的負(fù)電荷分散而得到穩(wěn)定。2021-11-2531 1、氰乙基化反應(yīng)氰乙基化反應(yīng) 丙烯腈分子中的碳碳雙鍵，因受到氰基的影響能發(fā)生丙烯腈分子中的碳碳雙鍵，因受到氰基的影響能發(fā)生親核反應(yīng)。親核反應(yīng)。 因此，因此，由親核試劑進攻雙鍵碳原子，生成的中間體由親核試劑進攻雙鍵碳原子，生成的中間體再從溶液中獲得質(zhì)子，所得產(chǎn)物相當(dāng)于在親核試劑分子再從溶液中獲得質(zhì)子，所得產(chǎn)物相當(dāng)于在親核試劑分子中引入一個氰乙基，中引入一個氰乙基，故稱為故稱為氰乙基化反應(yīng)氰乙基化反應(yīng)。CH2CH CNCH3OHCH2CH2CNCH3OCH3ONa+是維生素是維生素B B1 1的中間體的中間體CH2CH CNNH3

4、NH2CH2CH2CN+二苯 胺 可合成可合成3-3-丙氨酸丙氨酸2021-11-254氰乙基化反應(yīng)特點氰乙基化反應(yīng)特點: :當(dāng)親核試劑具有一個當(dāng)親核試劑具有一個活潑的亞甲基或甲基時，丙烯腈可以發(fā)活潑的亞甲基或甲基時，丙烯腈可以發(fā)生二或三次氰乙基化反應(yīng)。生二或三次氰乙基化反應(yīng)。CH2CH CNCH3COCH3KOHCH3COC(CH2CH2CN)3+通過控制條件也可以得到單氰乙基化產(chǎn)物。通過控制條件也可以得到單氰乙基化產(chǎn)物。CH2CH CNOCOOC2H5(CH3)3NCH2C6H5 OHOCOOC2H5CH2CH2CN+-2021-11-255 碳負(fù)離子與碳負(fù)離子與,-,-不飽和羰基化合物發(fā)

5、生的不飽和羰基化合物發(fā)生的1,4-1,4-加成反應(yīng)稱為麥克爾加成反應(yīng)。加成反應(yīng)稱為麥克爾加成反應(yīng)。 一般情況下，具有一般情況下，具有-活潑氫的化合物，在堿活潑氫的化合物，在堿的作用下形成碳負(fù)離子。此碳負(fù)離子可以與缺電子的作用下形成碳負(fù)離子。此碳負(fù)離子可以與缺電子C=CC=C雙鍵發(fā)生親核加成。雙鍵發(fā)生親核加成。2 2、MichaelMichael加成反應(yīng)加成反應(yīng)( (麥克爾加成麥克爾加成) )H5C6COCHCH C6H5CH2(COOC2H5)2+C6H5COCH2CHC6H5CH(COOC2H5)2哌 啶CH3OH2021-11-256CH3COCHC(CH3)2CH2(COOC2H5)2C

6、2H5O+-CH3COCH2C(CH3)2CHCOOC2H5COOC2H5CH2COCH2C(CH3)2CHCOOC2H5COC2H5O-C2H5OHCH3CH3OO1) 水 解2） 加 熱雙甲基酮的合成雙甲基酮的合成2021-11-257OCH3HCOOC2H5(CH3)3COOCH3HCHOCH3CH2COCH=CH2-CH3CH2O-CH3CH2COCH2CH2OCH3CHOCH3OCH3OH-H2O-HCOOH甾醇的合成：甾醇的合成：2021-11-258 第二節(jié)第二節(jié) 碳碳叁鍵的親核加成反應(yīng)碳碳叁鍵的親核加成反應(yīng) 碳碳叁鍵碳碳叁鍵通常比通常比雙鍵雙鍵更容易被親核試劑進攻。因碳更容易被

7、親核試劑進攻。因碳碳叁鍵之間的鍵長較短，叁鍵中電子被束縛的比雙鍵中碳叁鍵之間的鍵長較短，叁鍵中電子被束縛的比雙鍵中的要緊；再者，三鍵碳比雙鍵碳的的要緊；再者，三鍵碳比雙鍵碳的s s成分多，與電子的結(jié)成分多，與電子的結(jié)合能力較強。所以表現(xiàn)出較強的親核性。合能力較強。所以表現(xiàn)出較強的親核性。 雙鍵比叁鍵具有更強的親電加成活性，但親核加成雙鍵比叁鍵具有更強的親電加成活性，但親核加成恰相反。恰相反。 如如 乙炔和醇的反應(yīng)，可生成烯基醚。乙炔和醇的反應(yīng)，可生成烯基醚。 弱親核試劑則需要加入催化劑，如乙炔和水反應(yīng)需弱親核試劑則需要加入催化劑，如乙炔和水反應(yīng)需要要HgHg2+2+做催化劑。做催化劑。2021

8、-11-259RCCHHg2+RCCHHg2+H2ORCCHOH2Hg+Hg2+RCCH2OHRC CH3O+互變異構(gòu) RCCHRCCH3OHgSO4H2SO4H2O2021-11-2510NOHNOKOH-CHCHNOCHCHNOCHCH2-H2O-OH-NOHCHCHNOCHCH2KOH反應(yīng)機理為：反應(yīng)機理為：2021-11-2511 第三節(jié)第三節(jié) 羰基的親核加成反應(yīng)羰基的親核加成反應(yīng)一、羰基的親核加成反應(yīng)一、羰基的親核加成反應(yīng) 兩種不同條件下的加成歷程：兩種不同條件下的加成歷程：1 1、酸催化下：、酸催化下：2、堿催化下：、堿催化下：CORRNuNuCORRH+NuCOHRR-快慢COR

9、RNuH+CORRH+COHRRCOHRRNu-快+慢2021-11-2512ONaHSO3NH2OHNH2NH2HCNROHH+RMgXOHCNNOHNNH2OROHOHSROHSO3NaOHRRSH基礎(chǔ)有機基礎(chǔ)有機化學(xué)所講化學(xué)所講內(nèi)容：內(nèi)容：2021-11-25131 1、雜原子親核試劑的加成、雜原子親核試劑的加成多數(shù)親核試劑與醛酮的加成反應(yīng)多數(shù)親核試劑與醛酮的加成反應(yīng), ,在平衡建立后在平衡建立后, ,其平衡其平衡常數(shù)往往小于常數(shù)往往小于1 1。只有當(dāng)強的吸電子試劑與羰基相連時，。只有當(dāng)強的吸電子試劑與羰基相連時，才能得到較穩(wěn)定的加成產(chǎn)物。才能得到較穩(wěn)定的加成產(chǎn)物。F3CCF3COCF3

10、CF3COHOHH2O+Cl3CCHOCl3CCHOHNH2NH3+2021-11-2514苯甲醛與季戊四醇在稀鹽酸溶液中反應(yīng)：苯甲醛與季戊四醇在稀鹽酸溶液中反應(yīng)：CHOOHOHOHOHH+H2OCHOOOOCH2021-11-2515WittigWittig試劑是一種磷的內(nèi)翁鹽，也叫磷葉立德。它是試劑是一種磷的內(nèi)翁鹽，也叫磷葉立德。它是相鄰的原子帶有不同的電荷，磷帶正電荷而碳帶負(fù)電相鄰的原子帶有不同的電荷，磷帶正電荷而碳帶負(fù)電荷，由于碳和磷之間的軌道重疊而使碳的負(fù)電荷分散。荷，由于碳和磷之間的軌道重疊而使碳的負(fù)電荷分散。2 2、碳原子親核試劑的加成、碳原子親核試劑的加成（1 1）Wittig

11、Wittig反應(yīng)（維蒂希反應(yīng)）反應(yīng)（維蒂希反應(yīng)）CR2Ph3PCR2Ph3P+-CR2Ph3POCR2OPh3P+-+WittigWittig反應(yīng)可用通式表示：反應(yīng)可用通式表示：Ph3PRCH2XPh3PCH2RXC4H9LiPh3P-CHR+-+-2021-11-2516簡單的簡單的wittigwittig試劑（試劑（R=H,R=H,烷基）很活潑，烷基）很活潑，與氧、水、氫鹵酸、醇等能起反應(yīng)。與氧、水、氫鹵酸、醇等能起反應(yīng)。當(dāng)帶負(fù)電荷的碳原子上連接當(dāng)帶負(fù)電荷的碳原子上連接CORCOR、CNCN、COORCOOR、CHOCHO等吸等吸電子基團時，電子基團時，WittigWittig比較穩(wěn)定，但

12、活性降低，與酮作用比較穩(wěn)定，但活性降低，與酮作用較慢。較慢。改進的方法是用磷酸三乙酯代替三苯基磷。改進的方法是用磷酸三乙酯代替三苯基磷。NC-CH2BrP(OC2H5)3CH2P(OC2H5)3NCBrPhLi+CHP(OC2H5)3NCR2C=OCHCR2NC(C2H5O)3P=O+-+2021-11-2517反應(yīng)機理：反應(yīng)機理：COCRRPh3PCCRROPh3P+-CCRROPh3PCCRROPh3P+極性的甜菜堿極性的甜菜堿氧磷環(huán)丁烷氧磷環(huán)丁烷2021-11-2518經(jīng)經(jīng)WittigWittig反應(yīng)生成的烯烴，通常是順式和反式異構(gòu)反應(yīng)生成的烯烴，通常是順式和反式異構(gòu)體的混合物。體的混合

13、物。CH CH3Ph3PCH3CCC6H5HHCCCH3HC6H5HC6H5CHO-+OCOCH3PPh3OOCOCH3+-+VA 的乙酸酯的乙酸酯2021-11-2519（2 2）羥醛縮合反應(yīng)）羥醛縮合反應(yīng) 在酸或堿催化下含有在酸或堿催化下含有-氫的醛酮相氫的醛酮相互作用生成羥基醛或羥基酮?；プ饔蒙闪u基醛或羥基酮。堿催化下的反應(yīng)歷程（酮難于縮合）堿催化下的反應(yīng)歷程（酮難于縮合）酸催化下的反應(yīng)歷程（利于酮的縮合）酸催化下的反應(yīng)歷程（利于酮的縮合）CHOCH3COCH2CH3CHCH COCH2CH3+OH-主 要產(chǎn) 物 CHOCH3COCH2CH3CHC COCH3CH3H+主 要產(chǎn) 物 2

14、021-11-2520（3 3）Benzoin(Benzoin(安息香安息香) )縮合縮合兩分子芳醛在兩分子芳醛在KCNKCN的水的水- -乙醇溶液乙醇溶液中短時間中短時間溫?zé)釀t發(fā)生雙分子縮合生成芳香族溫?zé)釀t發(fā)生雙分子縮合生成芳香族a-a-羥基羥基酮類的反應(yīng)酮類的反應(yīng)CHOKCNCHCOOH2021-11-2521CHOCOHCNCOHCNCN-CHOCOHCNCOHCNCOH+COCNCOHHCOCOHH-CN-2021-11-2522（4 4）PerkinPerkin反應(yīng)（柏金反應(yīng)）反應(yīng)（柏金反應(yīng)） 由于酸酐的由于酸酐的-氫比較活潑，在羧酸鹽的催氫比較活潑，在羧酸鹽的催化下，與芳醛作用。化

15、下，與芳醛作用。CHO(RCH2CO)2ORCH2COOKCHCRCOOH+（5 5）DarzenDarzen反應(yīng)（反應(yīng)（，-環(huán)氧酯合成）環(huán)氧酯合成） 醛酮在堿作用下與醛酮在堿作用下與-鹵代酸酯反應(yīng)生成鹵代酸酯反應(yīng)生成，-環(huán)氧酯。環(huán)氧酯。Cl CH2COOC2H5RONaClCH COOC2H5RCOR2021-11-2523RCROCHClCOOC2H5RCROCH COOC2H5COCH3Cl CH2COOC2H5NaOC2H5COCH3CH COOC2H5+NaOHC2H5OHCOCH3CH COONaCOCH3CH COOHHCl如從苯乙酮為原料合成如從苯乙酮為原料合成2-苯基丙醛：苯

16、基丙醛：2021-11-2524第四節(jié)第四節(jié) 羧酸衍生物與親核試劑的反應(yīng)羧酸衍生物與親核試劑的反應(yīng)1 1、反應(yīng)歷程（加成、反應(yīng)歷程（加成- -消除歷程）消除歷程）COHCH3CH CHCH3CHO-CO22021-11-2525加成加成- -消除歷程消除歷程: :羧酸衍生物中羧酸衍生物中, ,也有一個羰基也有一個羰基, ,也可以發(fā)生親核加成反應(yīng)也可以發(fā)生親核加成反應(yīng), ,但加成物很不穩(wěn)定但加成物很不穩(wěn)定, ,容易發(fā)生消除反應(yīng)。容易發(fā)生消除反應(yīng)。第一步親核試劑加到羰基碳原子上，生成正四面體中間體。第一步親核試劑加到羰基碳原子上，生成正四面體中間體。第二步，離去基團離去，同時生成羰基。第二步，離去

17、基團離去，同時生成羰基。RCOLRCONuLRCONuNu-+L-2021-11-25262 2、結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系、結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系 羧酸衍生物與親核試劑的加成羧酸衍生物與親核試劑的加成- -消除反應(yīng)難易程度，消除反應(yīng)難易程度，與烴基的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)以及親核試劑的特性都有與烴基的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)以及親核試劑的特性都有關(guān)。在特定的反應(yīng)中，羧酸衍生物的相對活性主要取決關(guān)。在特定的反應(yīng)中，羧酸衍生物的相對活性主要取決于：于： 與羰基直接相連的離去基團的電子效應(yīng)與羰基直接相連的離去基團的電子效應(yīng) 離去基團離去的能力離去基團離去的能力 已知羧酸衍生物的親核活性為已知羧酸衍生物的親核活性為 酰鹵酰鹵

18、 酸酐酸酐 酯酯 酰胺酰胺離去基團離去的易到難順序為：離去基團離去的易到難順序為： -X -OCOR -OR -NH-X -OCOR -OR -NH2 22021-11-25273 3、酯化、水解反應(yīng)歷程及影響因素、酯化、水解反應(yīng)歷程及影響因素 在羧酸衍生物中，酯化和水解反應(yīng)研究的最為詳細(xì)。在羧酸衍生物中，酯化和水解反應(yīng)研究的最為詳細(xì)。以酯類水解為例，包括酰氧鍵斷裂和烷氧鍵斷裂。在不以酯類水解為例，包括酰氧鍵斷裂和烷氧鍵斷裂。在不同條件下，反應(yīng)歷程有所不同。同條件下，反應(yīng)歷程有所不同。RCOOR烷 - 氧 鍵 斷 裂酰 - 氧 鍵 斷 裂 （1 1）酸催化）酸催化 酰酰- -氧鍵斷裂雙分子歷程

19、氧鍵斷裂雙分子歷程 （A AACAC2 2）Acid catalysis,dimolecular acyl-oxygen cleavageAcid catalysis,dimolecular acyl-oxygen cleavage2021-11-2528RCOORH+RCOHORRCOHOR+H2ORCOHOROH2RCOHOROHHRCOOH+-ROHH+H+RCOOH-2021-11-2529對對A AACAC2 2而言，主要影響因素是四面體中間而言，主要影響因素是四面體中間體的空間張力作用。體的空間張力作用。CH3COORCH3COOHROHRCH3CH2CH3CH(CH3)2HCl2

20、5+k10.970.53RCOOHC2H5OHRCOOC2H5CH3CH3CH2CH(CH3)2C(CH3)3H2O+HCl25Rk10.830.270.0252021-11-2530（2 2）酸催化）酸催化 烷烷- -氧鍵斷裂單分子歷程氧鍵斷裂單分子歷程 （A AAlAl1 1）Acid catalysis,unimolecular alkyl-oxygen cleavageAcid catalysis,unimolecular alkyl-oxygen cleavageCH3COOCPh3CH3COOHH+OH2CH3COOHPh3COH+ H2O/二噁 烷 CH3COOCPh3H+CH3

21、COOCPh3H+CH3COOHCPh3+H+OH2CPh3OH2Ph3CPh3COH+-關(guān)鍵在于碳正離子的穩(wěn)定性關(guān)鍵在于碳正離子的穩(wěn)定性2021-11-2531（3 3）酸催化）酸催化 酰酰- -氧鍵斷裂單分子歷程氧鍵斷裂單分子歷程 （A AACAC1 1）CH3CH3CH3COOCH3H2SO4CH3CH3CH3COOHCH3OH1)2)H2O+CH3CH3CH3COOCH3H+CH3CH3CH3COO CH3H+-CH3OH2,6-2,6-位兩個甲基的位阻作用，不能生成正常的四面體加成產(chǎn)物。位兩個甲基的位阻作用，不能生成正常的四面體加成產(chǎn)物。H+CH3CH3CH3COCH3CH3CH3C

22、OOH2CH3CH3CH3COOH+H2O+-2021-11-2532（3 3）堿催化）堿催化 酰酰- -氧鍵斷裂雙分子歷程氧鍵斷裂雙分子歷程 （B BACAC2 2）(Base catalysis,bimolecular acyl-oxygen cleavage)(Base catalysis,bimolecular acyl-oxygen cleavage)CH3COOCH2C(CH3)3CH3COOHCH2C(CH3)3OHOH-H2O+RCO18ORRCO18OROH RCO18OHOH-+水 解OR-RCO18OHOR快 +氫氧根的親核性高于水分子。氫氧根的親核性高于水分子。2021

23、-11-2533第五節(jié)第五節(jié) 碳碳- -氮重鍵的親核加成反應(yīng)氮重鍵的親核加成反應(yīng)常見的碳常見的碳- -氮重鍵是氮重鍵是C=NC=N和和CNCN，既亞胺和腈。，既亞胺和腈。1 1、亞胺的親核加成反應(yīng)、亞胺的親核加成反應(yīng) 亞胺是醛酮的含氮衍生物，俗稱亞胺是醛酮的含氮衍生物，俗稱 SchiffSchiff堿。其性堿。其性質(zhì)與醛酮相似，能發(fā)生親核加成及縮合反應(yīng)。質(zhì)與醛酮相似，能發(fā)生親核加成及縮合反應(yīng)。CH3COCH3CH3NH2CH3CCH3NCH3H+C6H5CH2MgCl+甲 苯心血管藥物心血管藥物“恢壓敏恢壓敏”的合成：的合成：2021-11-2534C6H5CH2CCH3CH3NCH3MgCl

24、C6H5CH2CCH3CH3NCH3HH3O+2 2、醛（通常是甲醛）與氨或胺（以鹽的形式）和含有、醛（通常是甲醛）與氨或胺（以鹽的形式）和含有活潑氫的化合物所發(fā)生的縮合反應(yīng)，稱活潑氫的化合物所發(fā)生的縮合反應(yīng)，稱MannichMannich反應(yīng)。反應(yīng)。(CH3)2NHHCHOCH3COCH3H+(CH3)2NCH2CH2COCH3+2021-11-2535反應(yīng)機理：反應(yīng)機理：(CH3)2NHCH2OH+CH2O(CH3)2NHCH2OH+H+(CH3)2N=CH2-H2O+CH3COCH3H+CH3COHCH2(CH3)2NCH2CH2COHCH3(CH3)2N=CH2CH3COHCH2+(C

25、H3)2NCH2CH2COCH3H+2021-11-2536NHHCHO(CH3)2NHNHCH2N(CH3)2+HCHOCH3OOC CHC2H5COCHC2H5COOCH3NOC2H5COOCH3H5C2CH3OOCCH3CH3NH2+2021-11-25373、腈的親核加成反應(yīng)、腈的親核加成反應(yīng)RCNRCOH2NHH+RCNH +H2ORCOHNHH+RCONH2-互變異構(gòu) 腈與親核試劑腈與親核試劑H2O加成的最初產(chǎn)物是酰胺。加成的最初產(chǎn)物是酰胺。2021-11-2538RCNOHRCNOH+-RCNHOHRC NH2OH2O互變異構(gòu) 在在堿的存在下堿的存在下，腈首先與強親核試劑，腈首先

26、與強親核試劑OHOH- -作用，其歷程如下：作用，其歷程如下：2021-11-2539ThorpeThorpe反應(yīng)：兩分子腈發(fā)生的縮合反應(yīng)反應(yīng)：兩分子腈發(fā)生的縮合反應(yīng)CHCNCCNHCHCNHCCN+C2H5O-4 4、仲胺與醛酮在酸催化下的縮合得到烯胺的反應(yīng)、仲胺與醛酮在酸催化下的縮合得到烯胺的反應(yīng)NHOCH3CH3NCH3N+(90%)-2021-11-2540NCH2CHCOOC2H5N+CH2CH COOC2H5+N+CH2CH COOC2H5C2H5OHNCH2CH2COOC2H5CH2CHCOOC2H5NCH2CH2COOC2H5HCl H2O C2H5OHCH2CH2COOC2H

27、5OCH2CH2COOC2H51)2)2021-11-2541ONHH+NBrCH2COOC2H5H2ON+CH2COOC2H5CH2COOC2H5OH2O2021-11-2542【思考題思考題】1.完成反應(yīng)式完成反應(yīng)式CH2CH2COCH3ONaBH41.對 甲 苯 磺 酸（ ）（ ）CH3OCH2=CHCOCH3NaOC2H5NaOH（ ）（ ）2.2021-11-2543CH2CH CNOCOOC2H5(CH3)3NCH2C6H5 OH（ ）+-3.H+（ ）NaOH H2OCHCH CCH3OClCH2CO2C2H5C2H5ONa4.( )NaOHH2O 0-5oC( )2021-11-25442.寫出下列反應(yīng)的機理寫出下列反應(yīng)的機理CH3COOC2H5CH3COOHC2H5OHH2SO4+CHOKCNCHCOOH2021-11-25453 3 解釋題解釋題將將1mol1mol縮氨