第十三章羰基化合物的親核加成和取代反應(yīng)

本章主要內(nèi)容一、羰基的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性二、羰基的親核加成

1.

概述

2.

含O,S親核試劑

3.

含N親核試劑

4.

含C親核試劑

5.

a,

b–不飽和羰基的親核加成三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)目前一頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)一、羰基的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性1.羰基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)羰基是一個(gè)不飽和極性共價(jià)鍵，受氧的吸電子作用影響，羰基中碳原子帶部分正電荷，容易接受親核試劑的進(jìn)攻，發(fā)生親核加成反應(yīng)。目前二頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)一、羰基的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性2.

各種含羰基的化合物(1)ClassI---醛和酮主要發(fā)生親核加成反應(yīng)(2)ClassII---羧酸及其衍生物,主要發(fā)生親核取代反應(yīng)目前三頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)一、羰基的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性3.

發(fā)生在羰基上反應(yīng)的類型（親核反應(yīng)）1)

親核加成2)

羰基氧被N取代3)

羰基氧被C取代4)

親核取代反應(yīng)目前四頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)一、羰基的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性4.

親核反應(yīng)活性---醛和酮烷基給電子作用目前五頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)一、羰基的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性4.

親核反應(yīng)活性---醛和酮空間位阻影響目前六頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)一、羰基的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性4.

親核反應(yīng)活性---羧酸衍生物酰鹵>酸酐>醛>酮>羧酸~酯>酰胺取決于與羰基相連的基團(tuán)的電子效應(yīng)目前七頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成1.Introduction(1)Nucleophiles負(fù)離子親核試劑（堿性條件）：

ˉOH、ˉOR、ˉSR、ˉH、ˉC≡N、ˉC≡CR、

ˉCR3（M-R）中性分子親核試劑（中性或酸性條件）：

HOH、HOR、HSR、NH3、H2NR、HNR2目前八頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成1.Introduction(2)Mechanism

堿性條件下

酸性條件下+目前九頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成1.Introduction(3)Stereochemistry非手性條件下，得外消旋體目前十頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成1.Introduction(3)Stereochemistry手性條件下，有立體選擇性，遵循Cram法則：羰基上的R基團(tuán)與大的基團(tuán)(L)

呈重疊式構(gòu)象，羰基氧則處于中等基團(tuán)(M)

與較小基團(tuán)(S)

中間，親核試劑從小的基團(tuán)這一方進(jìn)攻為主要進(jìn)攻方向。目前十一頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成2.

含O,S親核試劑

包括H2O,ROH,RSH和NaHSO3?？赡娣磻?yīng)。(1)H2O（水合反應(yīng)）酸堿催化,加快反應(yīng)達(dá)到平衡,但不會(huì)影響平衡移動(dòng)。目前十二頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)(1)

H2OIR中無(wú)C=O吸收峰羰基連有吸電子基團(tuán)的容易形成水合物目前十三頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成2.

含O,S親核試劑(2)ROH酸催化:

固體酸，如TsOH（對(duì)甲基苯磺酸）無(wú)水酸，如干燥HCl氣體半縮醛半縮酮縮醛縮酮目前十四頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)(2)ROH可逆反應(yīng)，通過(guò)油水分離器不斷除去反應(yīng)過(guò)程中形成的水，使反應(yīng)完全?？s醛和縮酮在堿性條件下穩(wěn)定，酸性水溶液中加熱又回復(fù)到醛、酮。因此，可利用這一反應(yīng)保護(hù)醛酮的羰基。目前十五頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)(2)ROH羰基的保護(hù)，例1目前十六頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)2.

含O,S親核試劑(2)ROH羰基的保護(hù)，例2目前十七頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成2.

含O,S親核試劑(3)RSH目前十八頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)Summary:羰基還原成亞甲基的方法酸性條件堿性條件中性條件目前十九頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成2.

含O,S親核試劑(4)NaHSO3產(chǎn)物為鹽，溶于水，用于將醛酮與其他不溶于水的有機(jī)物分開(kāi)脂肪甲基酮和環(huán)酮易發(fā)生反應(yīng)(位阻影響活性)目前二十頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成3.

含N親核試劑(1)RNH2

andNH2Z相當(dāng)于羰基氧被氮所取代，形成亞胺(imine)目前二十一頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成3.

含N親核試劑(1)RNH2

andNH2Z經(jīng)歷親核加成和脫水兩個(gè)步驟。目前二十二頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成3.

含N親核試劑(1)RNH2

andNH2Z可逆，經(jīng)酸水解可得回醛酮。含N親核試劑不同，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和名稱也各不相同，見(jiàn)下表。目前二十三頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)(1)RNH2

andNH2Z表13-1氨基衍生物與醛酮加成反應(yīng)反應(yīng)物生成物NH2Z名稱結(jié)構(gòu)式名稱NH2R1°胺席夫堿（shiffbase）NH2OH羥胺肟（oxime）NH2NH2肼腙（hydrazone）NH2NHC6H5苯肼苯腙(phenylhydrazone)NH2NHCONH2氨基脲縮氨脲（semicarbazone）目前二十四頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成3.

含N親核試劑(2)R2NH經(jīng)歷親核加成和脫水兩個(gè)步驟脫水發(fā)生在羰基的a-C上，形成烯胺(enamine)目前二十五頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)(2)R2NH思考題：寫出2-甲基環(huán)己酮與仲胺反應(yīng)的產(chǎn)物目前二十六頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成3.

含N親核試劑(2)R2NH反應(yīng)可逆，經(jīng)酸水解可得回醛酮。醛酮可以通過(guò)烯胺進(jìn)行α-烷基化和α-?；磻?yīng)，合成上應(yīng)用廣泛（見(jiàn)第十四章）目前二十七頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成4.

含C親核試劑(1)ˉCN目前二十八頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成4.

含C親核試劑(2)ˉC≡CR目前二十九頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成4.

含C親核試劑(3)有機(jī)金屬試劑格氏試劑、有機(jī)鋰試劑等廣泛用于合成各級(jí)醇及羧酸等有機(jī)物格氏試劑的應(yīng)用---由醛酮合成各級(jí)醇目前三十頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)

格氏試劑的應(yīng)用---由羧酸衍生物合成醇

格氏試劑的應(yīng)用---其他目前三十一頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)格氏試劑的應(yīng)用總覽低溫和空間位阻作用以及使用不活潑的金屬試劑可能將反應(yīng)控制在酮的階段目前三十二頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)

格氏試劑的應(yīng)用---由醛酮合成各級(jí)醇目前三十三頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)目前三十四頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成4.

含C親核試劑(4)Ylide試劑Ylide試劑是一類化合物，其中兩個(gè)相鄰原子具有完整的八隅體電子構(gòu)型，而這兩個(gè)原子卻分別帶有不同的電荷，典型的ylide試劑有磷ylide試劑（phosphoniumylide）：目前三十五頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)磷Ylide試劑的形成二、羰基的親核加成4.

含C親核試劑(4)Ylide試劑目前三十六頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)Wittig反應(yīng)醛酮與磷ylide反應(yīng)形成烯烴

三苯基氧磷目前三十七頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)Wittig反應(yīng)

---雙鍵的形成位置是確定的，（與E2反應(yīng)不同）具有一定的立體選擇性

順?lè)聪N的生成受條件和Ylide試劑的結(jié)構(gòu)、活性等影響很大目前三十八頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)Wittigreaction

mechanism氧磷四員環(huán)中間體目前三十九頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)TheuseofWittigreactioninindustryb-胡蘿卜素目前四十頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)羰基親核加成小結(jié)2.

含O,S親核試劑4.

含C親核試劑----C-C鍵的形成(4)Ylide試劑(3)

有機(jī)金屬試劑(2)ˉC≡CR(1)ˉCN3.

含N親核試劑(1)RNH2andNH2Z包括H2O,ROH,RSH

和NaHSO31.

概述

----結(jié)構(gòu)、機(jī)理、反應(yīng)活性、立體化學(xué)(2)R2NH羰基的保護(hù)醛酮的分離純化亞胺及其衍生物的形成烯胺的形成α-羥基腈、α-羥基酸和β-氨基醇炔醇C=C各級(jí)醇、醛酮目前四十一頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)例題與習(xí)題反應(yīng)活性1.

下列化合物用氫化鋁鋰（LiAlH4）還原時(shí)活性最高的是A、丙酰胺B、丙酸酯C、丙酮2.

下列化合物發(fā)生水解反應(yīng)的速率最快的是CC目前四十二頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)例題與習(xí)題反應(yīng)活性3.

下列羰基化合物中最容易生成水合物的是A、乙醛B、三氟乙醛C、丙酮4.

下列化合物中-氫(紅色)

酸性最弱的是BB目前四十三頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)5.

下列化合物中-

氫(紅色)pKa值最小的是6.

Listingthefollowingestersinorderofdecreasingreactivitytowardshydrolysis(水解)A例題與習(xí)題反應(yīng)活性b>a>d>c目前四十四頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)Solutionofproblem6

Aciditydecreasinginthefollowingorder

Relativebasicitiesoftheconjugatedbasesincreasinginthefollowingorderandthereactivitydecreasing例題與習(xí)題反應(yīng)活性目前四十五頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)例題與習(xí)題試劑反應(yīng)特點(diǎn)1.

與化合物A主要發(fā)生1,2-親核加成的試劑是2.

可以將酮羰基還原成亞甲基的方法是

A、鋅汞齊—鹽酸

B、硼氫化鈉（NaBH4）

C、催化氫化CA目前四十六頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)例題與習(xí)題試劑反應(yīng)特點(diǎn)3.

能與化合物A發(fā)生親核加成的試劑有(多選)：4.

下列反應(yīng)可以在堿性條件下進(jìn)行的是

A、用羧酸和醇合成酯B、縮醛的水解

C、酯的水解CBCD目前四十七頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)例題與習(xí)題試劑反應(yīng)特點(diǎn)5、格氏試劑的制備和使用通常在以下哪種溶劑中進(jìn)行：

A.ethyletherB.THFC.DMSOD.DMFE.acetoneAB目前四十八頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成5.,–

不飽和羰基的親核加成Both1,2-additionand1,4-additioncanhappen,theyarealsocalledasdirectaddition(直接加成)andconjugatedaddition（共軛加成）12344目前四十九頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)1,2-addition1,4-addition目前五十頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成影響

1,2-

和

1,4-加成的因素:親核試劑的堿性和空間位阻。(1)

親核試劑的堿性Nucleophilesthatarestrongbases,suchasRLiandLiAlH4,tendtoformdirectadditionproducts.Nucleophilesthatarerelativelyweakbases,suchasˉCN,amines,thiols,andXˉ,usuallyformconjugatedadditionproducts.目前五十一頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)影響

1,2-

和

1,4-加成的因素:(1)

親核試劑的堿性Explanation:

---

Directadditionisirreversible(不可逆,

strongbase)orreversible(可逆,

weakbase).

---

Conjugatedadditionisirreversible.目前五十二頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)(1)

親核試劑的堿性強(qiáng)堿---1,2-加成目前五十三頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)(1)

親核試劑的堿性弱堿---1,4-加成目前五十四頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)影響

1,2-和1,4-加成的因素(2)

空間位阻二、羰基的親核加成目前五十五頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)二、羰基的親核加成影響

1,2-和1,4-加成的因素(2)

空間位阻目前五十六頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)1.Mechanismfornucleophilicsubstitution三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)堿性條件酸性條件目前五十七頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)2.ReactionactivityTheweakerthebase,thebetteritisasaleavinggroupThelessbasicthesubstituent(Y),themorereactivethecarboxylicacidderivative強(qiáng)堿容易取代弱堿目前五十八頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)2.Reactionactivity堿性強(qiáng)弱順序?yàn)椋?/p>

Xˉ<RCOOˉ<ROˉ~HOˉ<R2Nˉ

反應(yīng)活性順序?yàn)椋耗壳拔迨彭?yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)2.ReactionactivityForacarboxylicacidderivativetoundergoanucleophilicacylsubstitutionreaction,theincomingnucleophilemustnotbeamuchweakerbasethanthegroupthatistobereplaced.Acarboxylicacidderivativecanbeconvertedintoalessreactivecarboxylicacidderivative,butnotintoonethatismorereactive.強(qiáng)堿容易取代弱堿高活性的羧酸衍生物可以轉(zhuǎn)變成低活性的目前六十頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)TheR-andH-inaldehydesandketones,arethestrongestbase,so,theycannottakeplacethenucleophilicsubstitutionreaction.Acylhalideandacidanhydridesarenotfoundinnaturebecauseoftheirhighreactivity2.Reactionactivity目前六十一頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)3.Interconvertionofcarboxylicacidderivatives(1)hydrolysis(水解)有時(shí)水解反應(yīng)是要避免的反應(yīng)目前六十二頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)3.Interconvertionofcarboxylicacidderivatives(2)Alcoholysis(醇解)andaminolysis(氨解)H+目前六十三頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)4.Preparationofacylhalide三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)目前六十四頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)5.Preparationofacidanhydride目前六十五頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)羧酸衍生物的相互轉(zhuǎn)化***目前六十六頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)本章主要內(nèi)容一、羰基的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性二、羰基的親核加成

1.

概述

2.

含O,S親核試劑

3.

含N親核試劑

4.

含C親核試劑

5.

a,

b

–不飽和羰基的親核加成三、羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)目前六十七頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)例題與習(xí)題完成反應(yīng)請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中填上必要的試劑或反應(yīng)條件，或?qū)懗龇磻?yīng)的主要產(chǎn)物，必要時(shí)，請(qǐng)表示出產(chǎn)物的立體構(gòu)型。目前六十八頁(yè)\總數(shù)七十八頁(yè)\編于十點(diǎn)例題與習(xí)題