學(xué)習(xí)-中級(jí)有機(jī)chpt5n第五章碳-氧雙鍵加成反應(yīng)

第十章醛第十章醛和酮的親核加成2(2)與HCN的加O+ROHHOCNHOCHRHOCH-hydroxyR-unsaturatedHCN++O+ROCHHOR1.HSOHOCNHOMeOH,COMeO+CH2. HCNHH HO +HH4第十章醛和酮的親核加成3(1)與氨及其衍生物反應(yīng)生成亞胺及其衍生-O+HN-N-NucleophilicNH-加成產(chǎn)物不穩(wěn)定,肼亞imineorSchiffbase亞胺或SchiffZ=NHCONH,semicarbazideZ=NHCSNH,thiosemicarbazideDeterminationofaldehydeand- N-Yellowneedlecrystalwithsharpmeltingpo6第十章醛和酮的親核加成1概述(4)不對(duì)稱醛酮親核加成的立體選擇性—Cram規(guī)則I和CramRuleO RStableOOMSM-RCramRuleHOX=NR,NH,FormingH-LSR2第五章碳-醛和酮的親核加成(一)1(1)無(wú)催化劑或堿催化OHNuorO+Nu-or酸催化O+醛酮的反應(yīng)活性:含碳親核試劑RMgX,RLi,RCuLi,NaCCR,HCN,碳負(fù)離子(烯醇和烯胺等含氮親核試劑:NH,RNH,RNH,HNOH,HNNHCONH,含氧親核試劑HO,ROH,HOCHCHOH,14)含硫親核試劑:NaSH,RSH,NaHSO,HSCHCHSH,HS(CH)第第十章醛和酮的親核加成2(1)與Grignard試劑的加 HOMgXRHOHR +HPhOHH空間位阻對(duì)反應(yīng)的影 OMeCH- e+ SterichindranceincreasedyielddecreasedOMeC-C-CMe+ noreactionduetotoo3第第十章醛和酮的親核加成2Strecker反O+NHCl HNCNHN -amino(3)與RCuLi的加O+HO(4)與炔化物的O+NaCNH(l)orCCR HOC5第十章醛第十章醛和酮的親核加成3(3)肟的構(gòu)型,肟和亞硝基化合物的互變異HNOHHClHNaNmphv,PhHPh HOHmpRCH-N=O HNRCH-N=O R RR第十章醛和酮的親核加成3(4)Beckmann重排(特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn):1酸催化2與羥基處于反位的基團(tuán)遷移3離去和遷移協(xié)同發(fā)生4遷移基應(yīng)用:酰胺酸和胺氨基酸4重排反應(yīng)小結(jié)(請(qǐng)自己比較總結(jié)1碳正離子重排:碳正離子重排(鹵代烷和醇消除等)和pinacol2氮正離子重排:Beckmann3氧正離子重排:第十章醛和酮的親核加成3(1)與氨及其衍生物反應(yīng)生成亞胺及其衍生物(實(shí)例和應(yīng)用PhCHO+PhCH=NPh+HOaromaticiminestable,aliphaticimineO+HN-N- -HOO+HN-N-HO+HN-HN-O+HN-N-應(yīng)用:12N- orO+HN-8第十章醛和酮的親核加成3(1)與氨及其衍生物反應(yīng)生成亞胺及其衍生物(機(jī)理反應(yīng)需在弱酸弱堿條件下進(jìn)行,在強(qiáng)酸條件下,氨及其衍生物會(huì)成鹽,而無(wú)親核性在強(qiáng)堿條件下,強(qiáng)堿會(huì)進(jìn)攻羰基7第第十章醛和酮的親核加成3(2)與二應(yīng)用:9第第十章醛和酮的親核加成3(4)Beckmann重第十章醛第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成(應(yīng)用:保護(hù)羥基1.BrCHCHCHCHOH MeCCHCHCHCHOHOOOOO2.CHOH CHOH CHOHMeOOOHOCHOCH第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成(應(yīng)用:保護(hù)羰基3.OBrOOOOOOBrBrFavorski重OCO第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成:醛酮與等摩爾醇反應(yīng)得到半縮醛或半縮酮,它們對(duì)酸堿均不穩(wěn)定半縮醛或半縮酮由于不穩(wěn)定通常很難分離出來醛酮與兩倍量(摩爾)醇反應(yīng)得到縮醛或縮酮,它們對(duì)堿穩(wěn)定,HO+R'HaldehydeRRketoneCatHCl(gas),ORHOR,R'R'+HOHR'R'ORR'R'+ORR'Base-catalyzed(nocatalyst)O+R'第十章醛和酮的親核加成41)與水加成:一般醛酮不利于形成水合物,有吸電子取代基時(shí)有利于形成水合物水合物在酸中不穩(wěn)定Me2C=O+CH3CH(OH)2Cl3CCH(OH)2mp51.7oCRno第第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成(特點(diǎn)特點(diǎn):1反應(yīng)需要分水器分水,2用原甲酸酯代替醇,O++EtHC+OR'OHCHC+R'3與1,2-或1,3-HClO+OOOO+RR第第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成(應(yīng)用:保護(hù)羰基OOOHHORHOOOBrMgOR2.TosynthesizeCHCHC CHCHCCH+CrO, HOCHCHOHBrOCHCHC CHCHCOOO第十章醛第十章醛和酮的親核加成5O+NaHSO(saturated) O+NaSO+HCN Acture(2)與硫醇的加成:縮硫醛和縮硫酮對(duì)酸堿均RX+RSH+RX+HNCSNHO+SO+HgCl,HgOMeOH,SRHgCl,HgOMeOH,第十章醛和酮的共軛加成(二),-不飽和醛酮的共軛加成(與親核試劑的親核共軛加成2鹵素和次鹵酸通常主要發(fā)生C=C雙鍵的1,2-RLi通常主要發(fā)生C=O雙鍵的1,2-HO,ROH,RSH,NH,RNH,RNH,HCN,HX,RCuLi以1,4-RMgX通常從空阻小處加成,位阻一樣時(shí)有利于1,4-加成;但有CuX1,4-有些親核試劑,當(dāng)其過量時(shí)可與1,4-加成產(chǎn)物的羰基繼續(xù)發(fā)生1,2-加成含有雙親核試劑的反應(yīng)物也可以發(fā)生1,4-加成后,再與1,4-加成產(chǎn)物的羰基繼續(xù)發(fā)生OHOHOOHO+5%第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成(含羥基醛酮的反應(yīng)—形成環(huán)狀或多環(huán)含氧化合物 OOHClOO OH+OOOHHOOHO 第十章醛和酮的親核加成4第第十章醛和酮的親核加成5(1)與亞硫酸氫鈉的加成:只有醛,O+NaHSO(saturated) OOO OOO >HYield(%) 5621reactiveMechanismSO+NaCl+OHOSOONa O+SO+NaCl+NaSO+CO+O+NaSO+CO+應(yīng)用:1純化醛酮2合成-羥基磺酸鈉3合成-第第十章醛和酮的共軛加成(二),-不飽和醛酮的共軛加成(與親核試劑的親核共軛加成1第十章第十章醛和酮-H的反應(yīng)1烯醇化和烯醇負(fù)離子a一般情況下酮式穩(wěn)定176-O99kJ/molH+orOH-O146->b-H的酸性越強(qiáng),c HCN HCNHNNN28第十章醛和酮-H的反應(yīng)1烯醇化和烯醇負(fù)離子(5)不對(duì)稱酮的烯醇化堿性弱位阻小的堿得多取代烯醇;Strong,bulkyOaproticWeak,lessbulkyproticoraproticKinetic Thermodynamicmoresubstitutedalkene:LessMore(5)烯醇化的應(yīng)用:a重氫交換;b外消旋化;c用于反應(yīng)(酮的-位鹵化,烷基化縮合反應(yīng)及甲基酮或乙醛的鹵仿第十章醛和酮-H的反應(yīng)1烯醇化和烯醇負(fù)離子(1)-H的酸HRCY+-HHRCY+H-BY=electron-withdrawing--H活性大小的判斷:a)測(cè)定pKa;b)測(cè)定同位素的交換速度;c)生成碳負(fù)離子穩(wěn)影響-H活性的因素Y的吸電子能力:吸電子能力越強(qiáng),-H吸電子能力:-NO>-COR>-SOR>-COR-CN>-CCR>-Ph>-CH=CHR>--H周圍的空間環(huán)境:空阻越小,第十章醛和酮的共軛加成(二),-不飽和醛酮的共軛加成(與親核試劑的親核共軛加成2PhCHCHCOCMe e+ CH=CHCH=OSS+ON第第十章醛和酮-H的反應(yīng)1烯醇化和烯醇負(fù)離子(2)酮式和烯醇式的互變異 HorOONaOD,DODDHOHOorO H+MeO HHO在絕對(duì)無(wú)酸,堿,并可于-70C第第十章醛和酮-H的反應(yīng)1烯醇化和烯醇負(fù)離子(3)烯醇負(fù)離子(兩位負(fù)離子 OCHRRONucleophilicity:strongbasicity:(4)醛酮OHCHHC+H-HCO:B,-OH3CHB,-HCHHCHC第十章第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反3應(yīng)用碘仿為黃色固體,可用于鑒別具有CHCO-,CHCHOH-結(jié)構(gòu)的化合物第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反4羥醛縮合反應(yīng)(Aldolreaction)第十2醛酮的-位鹵化O醛和酮-H的反應(yīng)OHHOorX堿性條件下O:B,-OBrOHC CHCH2-Br H堿用量要>1mol,因?yàn)榉磻?yīng)過程中會(huì)生成HX,不對(duì)稱酮的鹵化次序:-COCH>-COCHR>-COCHR>(堿性條件空阻起作用)c)控制鹵素的量,也不可以控制一,二元鹵化產(chǎn)物因?yàn)辂u素取代后,剩余的-活性增大,更易反應(yīng)鹵化的反應(yīng)速度:一元鹵化<二元鹵化<2醛酮的-位鹵化O醛和酮-H的反應(yīng)OHHOorX酸性條件下極少量H即可催化,因?yàn)榉磻?yīng)過程中會(huì)生成HX,無(wú)H不對(duì)稱酮的鹵化次序:-COCHR>-COCHR>-COCH(與形成烯醇的穩(wěn)定性一致)控制鹵素的量,可以控制一,二,三元鹵化產(chǎn)物因?yàn)辂u素可使羰基的活性降低,使其氧原子不易質(zhì)子化鹵化的反應(yīng)速度:一元鹵化>二元鹵化>三元3鹵化第第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反2醛酮的-OOCl+OBr,OCH69-OOOCHBrBr,HOOCHFe+OBr醛的-位鹵化:醛基需保護(hù),否則易被鹵素氧化成酸(X+HO生成OHClOOOOO第第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反3第十章第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反42)自身縮合(醛易,酮難(ii)分子內(nèi)縮合(成環(huán)速度:五元環(huán)>六元環(huán)>七元環(huán)1.OOHowto O?2.OOCatOZn,HOneutralOH O1,4-O第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反43)交叉縮合(醛酮一個(gè)有-氫,另一個(gè)無(wú)-氫 的羥甲基化反應(yīng)HCHO+ (HOCH)C+CHO+OHOcon.兩個(gè)醛酮均無(wú)-氫,發(fā)生什么反應(yīng)兩個(gè)醛酮均有-氫,反應(yīng)情況如何第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反4(3)ReversealdolOOHHO,-OHOOHOH,-HOOOH+HO,-OHCCHHCHHCReversealdolreactioncondition:refluxinNaOHaqueousAldolreactioncondition:relativelowtemperaturewith第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-4羥醛縮合反應(yīng)(Aldolreaction)第第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反42)自身縮合(醛易酮難)第第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反42)自身縮合(醛易,酮難(ii)縮合環(huán)化反應(yīng)(插烯系規(guī)則OHor3PhProposedOClSnMeClSnOMeOSnCl HOOCH OHCH-OMeO第十章第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反6Michael在質(zhì)子溶劑中,第十章醛和酮的反—Mannich反應(yīng)(胺甲基化反應(yīng))(應(yīng)用OOHC+HCHO+NCHOOONMe+ O-N+HCHO+N草綠第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)4羥醛縮合反4)定向縮合(兩個(gè)醛酮均有-氫)(i)對(duì)稱酮和醛的定向縮CHCHO+OHOH O(III)canbepreparedfromacetaldehyde.(IV)canbepreparedfromacetone.Only(I)and(II)arenecessarytobepreparedinthismanner.1.PreparationofKOH,15COHCHCHO+bpbp77C/28mmHg將乙醛氣體通入中2.Preparationof (MeCH)NHpKa40RCOMepKaNNNO(MeCH)NH+LiBu-N+O(MeCH)NLi(LithiumDiisopropylamide)strongandbuly第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-43)交叉縮合(醛酮一個(gè)有-氫,另一個(gè)無(wú)-氫(ii)Claisen- idt反應(yīng)(ArCHO,由于失水得共軛產(chǎn)物穩(wěn)定,很易得失水產(chǎn)物PhCHO+HO-HH88-93%,transPhCHO+MeCOCHPhCHO(excess)+OPhCHO+O第第十章醛和酮-H的反應(yīng)(五)醛酮-活潑氫的反應(yīng)4羥醛縮合4)定向縮合(兩個(gè)醛酮均有-氫)第第十章醛和酮—Mannich反應(yīng)(胺甲基化反應(yīng)OO+HCHO+RNRHCHO+R3H+,-HOHOCHNHCN+R4-OONR具有-H的醛酮,羧酸,酯,腈,硝基化合物,末端炔烴,酚的鄰對(duì)位,具有活潑氫的雜環(huán)化合物:吲哚的3位,吡啶的2,4,6-位甲基等氨和一級(jí)胺反應(yīng)產(chǎn)物的氮原子上還有氫,還可以進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng),因此產(chǎn)物復(fù)雜;三級(jí)胺不反應(yīng)只有二級(jí)胺合適iv)溶液,),其他醛也可以,但芳香第十章醛第十章醛和酮的反WittigWittig-Horner反應(yīng)3WittigRO+PhP-+RO RRC-PPhRC-RRRR+R低溫(-80C)可分離得到,0C(1)與醛反應(yīng)快,酮次之,酯最慢,活潑鹵代烷制得 也活潑,反應(yīng)時(shí)立體選擇性較穩(wěn)定 反應(yīng)時(shí),立體選擇性好,通常得E-型產(chǎn)有些穩(wěn)定的Wittig試劑反應(yīng)時(shí),還需用PhCOOH作催化第十章醛和酮的反WittigWittig-Horner反應(yīng)3Wittig(應(yīng)用O+PhP+--O+EtO+OHPhP+PhP+MeI- PhP+--CHOPhOPhPCHBrAddition-OOPh+P--CH第十章醛和酮二Robinson增環(huán)反應(yīng)(,-不飽和酮與環(huán)酮的共軛加成,再分子內(nèi)羥醛縮合應(yīng)用:1)合成,-不飽和環(huán)己酮衍生物,2)在兩個(gè)環(huán)相稠合的碳原子上引入角甲基或其他烷基等取代基用其他方法很難引入請(qǐng)總結(jié),-不飽和酮1:總結(jié)酮的烷基化(直接或經(jīng)烯胺烷基化-鹵代酮脫鹵化氫(注意Favorski重排Mannich堿熱烯烴的-位鹵化,水解,再氧化(烯丙醇的氧化由Wittig第十章醛和酮—Mannich反應(yīng)(胺甲基化反應(yīng))(應(yīng)用3)SynthesisofN-containing+MeNHONMeNH,NMepH5,4HOHO4)Synthesisof-unsaturatedOOHC+HCHO+-OOAgO+第第十章醛和酮Wittig反應(yīng)和Wittig-Horner反應(yīng) (Ylide)的結(jié)Ylide是在相鄰位置上帶有相反電荷的兩性離子最常見的是磷和硫PhPCHPhPOSCHOCHSCH(I)對(duì)雜化體的貢獻(xiàn)大于(II),磷ylide也稱為Wittig試劑(1953年發(fā)現(xiàn)因?yàn)?II)中2p與3d成鍵能量高,2 3PhH+PhPCHRPhPRX可以是任何含有-H的鹵代烷,如CHX,RR’CHX,PhCHX,XCHCOEt等無(wú)-H的鹵代烷只能形成四級(jí)鏻鹽不能形成磷堿需根據(jù)消除HX的難易來選擇,活潑鹵代烷形成的鏻鹽可以用弱堿消除常用的堿有RLi,NaH,NaNH,NaOEt,NaOH,NaCO大部分 對(duì)水和空氣均不穩(wěn)定,不分離,直接使 第第十章醛和酮Wittig反應(yīng)和Wittig-Horner反應(yīng)3WittigO+PhP-OOPhCHO+PhP+CHPhCl- NaOEt + OOMeCHClOOCHCHO+PhPHCOMe PhCH=CHCH=O+PhP+--第十章第十章醛和酮的反-鹵代酸酯的反應(yīng):1Darzen反應(yīng):(應(yīng)用)合成,-環(huán)氧酸醛t-O+0-15oC,3Ot-CHOOO第十章醛和酮的反六安息香縮合反應(yīng)和安息香酸重排1 EtOH-HOOaccepterdonatoracceptHgiveOOO1OHHtransferHOHOHArArHOHCN ArC3H4H5OArArCHOdonor,ArArCHOacceptor,ArOOCHO+EtOH-HO+ 第十章醛和酮WittigWittig-Horner:4Wittig-Horner反應(yīng)(應(yīng)用)O+CHCOEt67-O+COEt3.CO+NaHCCHCOEt4.(EtO)2(EtO)2第十章醛和酮WittigWittig-Horner:4Wittig-Horner反應(yīng)(EtO)P+EtO+OEt-EtBrEtOPEtONaHEtOOPEtOCHEtO+OPEtOCHR'CHOHHEtOCHROO+R'OPOEtHOPOEt RHCR'HHOH四元環(huán)過渡態(tài),R與R’與Wittig反應(yīng)不同,鹵代烷要活潑的,如P