精細(xì)有機(jī)合成單元反應(yīng)與合成設(shè)計第八章詳解演示文稿

精細(xì)有機(jī)合成單元反應(yīng)與合成設(shè)計第八章詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有73頁\編于星期三\10點優(yōu)選精細(xì)有機(jī)合成單元反應(yīng)與合成設(shè)計第八章當(dāng)前第2頁\共有73頁\編于星期三\10點第八章縮合反應(yīng)縮合一般系指兩個或兩個以上分子間通過生成新的碳－碳、碳－雜原子或雜原子－雜原子鍵，從而形成較大的單一分子的反應(yīng)，縮合反應(yīng)通常伴隨脫去某一種簡單分子。1.按參與縮合反應(yīng)的分子異同；2.按縮合反應(yīng)發(fā)生于分子內(nèi)或分子間；3.按縮合反應(yīng)產(chǎn)物是否成環(huán)；4.按縮合反應(yīng)的歷程；5.按縮合反應(yīng)中脫去的小分子。當(dāng)前第3頁\共有73頁\編于星期三\10點8.1醛酮縮合反應(yīng)含有活潑α-氫的醛或酮在堿或酸的催化作用下生成β-羥基醛或β-羥基酮的反應(yīng)統(tǒng)稱為Aldol縮合反應(yīng)。Aldol縮合反應(yīng)一般都采用堿催化法。最常用的堿性催化劑是氫氧化鈉水溶液，有時也用到氫氧化鉀、碳酸鉀、氫氧化鋇、氧氧化鈣以及醇鈉和醇鋁等。8.1.1羥醛縮合反應(yīng)當(dāng)前第4頁\共有73頁\編于星期三\10點以乙醛的自身縮合為例，它在堿的作用下先脫質(zhì)子生成碳陰離子，后者再與另一分子乙醛中的羰基碳原子發(fā)生親核加成反應(yīng)而生成3-羥基丁醛(外文名Aldol)。當(dāng)前第5頁\共有73頁\編于星期三\10點在酸催化下縮合首先形成正碳離子，然后與另一分子發(fā)生親電加成。當(dāng)前第6頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第7頁\共有73頁\編于星期三\10點增塑劑2-乙基己醇當(dāng)前第8頁\共有73頁\編于星期三\10點兩種都具有α-氫的不同的醛，在稀堿催化下，除了同一種醛本身分子間發(fā)生醇醛縮合外，相互之間還可以反應(yīng)，共生成四種不同產(chǎn)物。例如在稀堿催化作用下乙醛與丙醛作用，生成下列四種產(chǎn)品：當(dāng)前第9頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第10頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第11頁\共有73頁\編于星期三\10點甲醛與含有活潑氫的化臺物以及胺進(jìn)行縮合反應(yīng)，結(jié)果活潑氫被胺甲基取代。該反應(yīng)稱為氨甲基化反應(yīng)，也叫邁尼許反應(yīng)。8.1.2胺甲基化這種反應(yīng)一般在水、醇或醋酸溶液中進(jìn)行，甲醛可由多聚甲醛在酸性催化下解聚提供；含活潑氫的化合物可以是醛、酮、羧酸、酯、酚等，甚至含有芳環(huán)體系的活潑氫化合物也可以；胺一般是用仲胺的鹽酸鹽，如二甲胺、六氫吡啶等。當(dāng)前第12頁\共有73頁\編于星期三\10點·當(dāng)前第13頁\共有73頁\編于星期三\10點通過此反應(yīng)可以制備β-氨基酮。如苯乙酮與甲醛及二甲胺鹽酸鹽反應(yīng)可得β-二甲胺基苯丙酮的鹽酸鹽。當(dāng)前第14頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第15頁\共有73頁\編于星期三\10點抗瘧疾藥常洛林當(dāng)前第16頁\共有73頁\編于星期三\10點8.2醛酮與羧酸縮合芳香醛與酸酐在堿性催化劑作用下縮臺，生成β-芳基丙烯酸類化合物的反應(yīng)稱為鉑金(Pekin)反應(yīng)。也稱肉桂酸合成。例如當(dāng)前第17頁\共有73頁\編于星期三\10點該反應(yīng)使用的堿性催化劑一般是與酸酐相應(yīng)的脂肪酸鹽，其堿性較弱，酸酐中的α-氫原子活性也較弱，所以肉桂酸合成反應(yīng)時間較長，溫度較高(150～200℃)，產(chǎn)率不夠理想。當(dāng)前第18頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第19頁\共有73頁\編于星期三\10點若采用芳醛和丙二酸在有機(jī)堿的催化作用下進(jìn)行縮合，則由于丙二酸中亞甲基上的氫原子較活潑，可以在較低溫度下順利進(jìn)行縮合，產(chǎn)率很高。例如，胡椒醛與丙二酸在吡啶及六氫吡啶的催化作用下生成胡椒丙烯酸，產(chǎn)率達(dá)85％～90％。當(dāng)前第20頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第21頁\共有73頁\編于星期三\10點盡管肉桂酸合成存在一定的缺點，但由于肉桂酸合成法原料便宜易得，所以在工業(yè)生產(chǎn)上還經(jīng)常使用。例如糠醛與乙酸酐在乙酸鈉的催化作用下，經(jīng)肉桂酸合成可制得呋喃丙烯酸，是醫(yī)治血吸蟲病的呋喃丙胺藥物的原料。當(dāng)前第22頁\共有73頁\編于星期三\10點又如香豆素，它是至要的香料，也是利用肉桂酸合成法制取的。水楊醛與乙酸酐在乙酸鈉的作用下，僅一步反應(yīng)得到香豆素，即香豆酸的內(nèi)酯。當(dāng)前第23頁\共有73頁\編于星期三\10點8.2.2醛酮與α-鹵代羧酸酯縮合醛或酮在強(qiáng)堿(如醇鈉、氨基鈉等)的作用下，和α-鹵代酸酯反應(yīng)，縮合生成α，β-環(huán)氧羧酸酯，這個反應(yīng)稱達(dá)村斯反應(yīng)。當(dāng)前第24頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第25頁\共有73頁\編于星期三\10點

α，β-環(huán)氧羧酸酯的酯基在很溫和的條件下便可水解除去，生成相應(yīng)的α，β-環(huán)氧羧酸。該酸很不穩(wěn)定，受熱后失去二氧化碳，變?yōu)槿┗蛲南┐?。因此，在制備醛酮時有一定的用途。當(dāng)前第26頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第27頁\共有73頁\編于星期三\10點8.3醛酮與醇縮合反應(yīng)醛或酮在酸性催化劑作用下，很容易和兩分子醇縮合，并失水變?yōu)榭s醛或縮酮類化合物。當(dāng)前第28頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第29頁\共有73頁\編于星期三\10點

環(huán)狀縮酮當(dāng)前第30頁\共有73頁\編于星期三\10點前列腺素E2前列腺素E2縮酮當(dāng)前第31頁\共有73頁\編于星期三\10點四、Witting反應(yīng)（維狄希反應(yīng)）葉立德（音譯Ylide）：就是正負(fù)電荷在相鄰原子的內(nèi)鹽。①磷葉立德——Witting試劑②Witting反應(yīng)：Witting試劑與醛、酮的反應(yīng)。特點：ⅰ具有高度選擇性而不發(fā)生重排。

ⅱC=O轉(zhuǎn)變?yōu)镃=C。

ⅲ烯烴中雙鍵的位置可由醛、酮分子中羰基位置確定。

ⅳ主要用途是合成烯烴類化合物。

ⅴ烯烴的立體化學(xué)即順、反異構(gòu)體不能準(zhǔn)確預(yù)測。當(dāng)前第32頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第33頁\共有73頁\編于星期三\10點魏悌希（Wittig）發(fā)現(xiàn)的此反應(yīng)對有機(jī)合成作出了巨大的貢獻(xiàn)，特別是在維生素類化合物的合成中具有重要的意義，為此他獲得了1979年的諾貝爾化學(xué)獎（1945年43歲發(fā)現(xiàn)，1953年系統(tǒng)的研究了魏悌希反應(yīng)，82歲獲獎）。當(dāng)前第34頁\共有73頁\編于星期三\10點8.4酯縮合反應(yīng)酯縮合反應(yīng)系指以羧酸酯為親電試劑，在堿性催化劑作用下，與含活潑甲基或亞甲基羰基化合物的負(fù)碳離子縮合而生成β-羰基類化合物的反應(yīng)，總稱為克萊森縮合反應(yīng)。當(dāng)前第35頁\共有73頁\編于星期三\10點典型實例是兩分子乙酸乙酯在無水乙醇鈉的催化作用下縮合，生成乙酰乙酸乙酯。酯酯縮合可分為同酯自身縮合和異酯交叉縮合兩類。（1）同酯自身縮合當(dāng)前第36頁\共有73頁\編于星期三\10點反應(yīng)機(jī)理當(dāng)前第37頁\共有73頁\編于星期三\10點

只有一個α-H，必須用強(qiáng)堿作催化劑，才能使反應(yīng)進(jìn)行。當(dāng)前第38頁\共有73頁\編于星期三\10點在強(qiáng)堿作用下酯縮合的反應(yīng)機(jī)理當(dāng)前第39頁\共有73頁\編于星期三\10點（2）異酯交叉縮合

兩種不同的酯，其中一個不含-H。當(dāng)前第40頁\共有73頁\編于星期三\10點（3）分子內(nèi)酯縮合（Dieckmann縮合）建立五、六元脂環(huán)系當(dāng)前第41頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第42頁\共有73頁\編于星期三\10點[環(huán)化方向]含兩種不同-H時,酸性較大的-H優(yōu)先被堿奪去。當(dāng)前第43頁\共有73頁\編于星期三\10點狄克曼酯縮合反應(yīng)

二元酸酯若分子中的酯基被四個以上的碳原子隔開時，就發(fā)生分子中的酯縮合反應(yīng)，形成五員環(huán)或更大環(huán)的酯，這種環(huán)化酯縮合反應(yīng)稱為狄克曼酯縮合。實例1當(dāng)前第44頁\共有73頁\編于星期三\10點實例2實例3當(dāng)前第45頁\共有73頁\編于星期三\10點（4）酮酯縮合從理論上分析，有可能生成四種化合物。當(dāng)前第46頁\共有73頁\編于星期三\10點1mol酮與1mol酯進(jìn)行混合縮合，就得到α-二酮類化合物。因為酮的α-活潑氫一般比酯的α-活潑氫活潑，故在堿性催化劑作用下，酮應(yīng)首先形成負(fù)碳離子，然后與酯的碳基進(jìn)行親核加成，縮合反應(yīng)的結(jié)果是酮的α-碳原子?；Ｍ?H比酯的-H活潑。當(dāng)前第47頁\共有73頁\編于星期三\10點NaHEtO-EtO-NaHH2OH2OH2OH2O-CO當(dāng)前第48頁\共有73頁\編于星期三\10點實例4實例5發(fā)生分子內(nèi)酮酯縮合時,總是傾向于形成五元環(huán)、六元環(huán)。當(dāng)前第49頁\共有73頁\編于星期三\10點凡有酯參與的縮合反應(yīng)統(tǒng)稱Claisen酯縮合反應(yīng)。兩分子酯在堿作用下失去一分子醇形成-羰基酯。酯縮合(Claisen酯縮合)反應(yīng)1)酯縮合當(dāng)前第50頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第51頁\共有73頁\編于星期三\10點2）交叉酯縮合

3）分子內(nèi)酯縮合（Dieckmann縮合）建立五、六元脂環(huán)系兩種不同的酯，其中一個不含-H。當(dāng)前第52頁\共有73頁\編于星期三\10點[環(huán)化方向]含兩種不同-H時,酸性較大的-H優(yōu)先被堿奪去。當(dāng)前第53頁\共有73頁\編于星期三\10點酮的-H比酯的-H活潑。4)酮酯縮合當(dāng)前第54頁\共有73頁\編于星期三\10點芳醛的α-羥烷基化（安息香縮合）：芳醛在含水乙醇中，以氰化鈉（鉀）為催化劑，加熱后發(fā)生雙分子縮合生成α-羥基酮。機(jī)理（關(guān)鍵：如何來制造一個碳負(fù)離子）一、安息香縮合8.5其他縮合當(dāng)前第55頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第56頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)R為吸電子基團(tuán)時有利于反應(yīng)但不能生成對稱的α-羥基酮,能與苯甲醛反應(yīng)生成不對稱的α-羥基酮.如：當(dāng)前第57頁\共有73頁\編于星期三\10點醛或酮與a-鹵代酸酯和鋅在惰性溶劑中反應(yīng)，水解后得到b-羥基酸酯。Reformatsky（雷福爾馬特斯基）反應(yīng)當(dāng)前第58頁\共有73頁\編于星期三\10點機(jī)理當(dāng)前第59頁\共有73頁\編于星期三\10點當(dāng)前第60頁\共有73頁\編于星期三\10點二、與格氏試劑加成

格氏試劑是較強(qiáng)的親核試劑，非常容易與醛、酮進(jìn)行加成反應(yīng)，加成的產(chǎn)物不必分離便可直接水解生成相應(yīng)的醇。這是實驗室制備醇常用的方法。當(dāng)前第61頁\共有73頁\編于星期三\10點制伯醇在格氏試劑烴基上增加一個碳原子

在格氏試劑烴基上一次增加兩個碳原子

當(dāng)前第62頁\共有73頁\編于星期三\10點制仲醇b.甲酸酯與格氏試劑反應(yīng)醛活性大于酯。甲酸酯∶格氏試劑=1∶2（mol)當(dāng)前第63頁\共有73頁\編于星期三\10點c.一取代環(huán)氧乙烷與格氏試劑反應(yīng)制叔醇a.格氏試劑與酮反應(yīng)b.格氏試劑與羧酸酯反應(yīng)當(dāng)前第64頁\共有73頁\編于星期三\10點例當(dāng)前第65頁\共有73頁\編于星期三\10點一氧化碳和氫與烯烴在催化劑的存在和壓力下生成比原來所用烯烴多一個碳原子的脂肪醛的過程，所以又稱“醛化（反應(yīng)）”或“氫甲?；磻?yīng)”hydroformylation）。

三、羰基合成當(dāng)前第66頁\共有73頁\編于星期三\10點有活潑亞甲基化合物形成的碳負(fù)離子，對α，β-不飽和羰基化合物的碳碳雙鍵的親核加成，是活潑亞甲基化物烷基化的一種重要方法，該反應(yīng)稱為Michael反應(yīng)。

四、Michael反應(yīng)——邁克爾加成反應(yīng)其中X、Y、Z為吸電子基，如一NO2、一CN、一COOR、一CHO、一COR等。當(dāng)前第67頁\共有73頁\編于星期三\10點機(jī)理當(dāng)前第68頁\共有73頁\編于星期三\10點甲醛(或其他醛)與烯烴在酸催化下縮合成1，3-