碳雜重鍵的加成反應(yīng)

碳雜重鍵的加成反應(yīng)第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三.羰基化合物的親核加成反應(yīng)實(shí)例(

)

1.Wittig反應(yīng)(

)

反應(yīng)機(jī)理 膦葉立德(Ylide)

硫葉立德

2.羥醛縮合反應(yīng)(

)

反應(yīng)機(jī)理四.羧酸衍生物與親核試劑的加成反應(yīng)(

)

1.反應(yīng)機(jī)理

2.反應(yīng)活性(

) Claisen酯縮合反應(yīng)及相關(guān)反應(yīng)(

)第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月五.金屬氫化物與羰基的加成反應(yīng)(

)

反應(yīng)機(jī)理 反應(yīng)的立體化學(xué)六.α,β-不飽和羰基化合物的加成反應(yīng)(

)

1.反應(yīng)機(jī)理

2.影響加成方式的因素七.碳－氮的親核加成反應(yīng)(

)

1.亞胺的親核加成

Mannich反應(yīng)

2.腈的親核加成反應(yīng)

Thorpe反應(yīng)第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月除了均可與親核試劑發(fā)生加成反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)一.反應(yīng)機(jī)理底物＋試劑底物的性質(zhì)E＋E－Nu親電性親電性：底物的中心碳原子帶有部分的正電荷。Nuδ-E－Nu親核性親核性：底物中心碳原子帶有部分負(fù)電荷。第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月羰基的親核加成反應(yīng)機(jī)理：堿催化：慢①試劑進(jìn)攻羰基上C原子，生成氧負(fù)離子的一步是決定反應(yīng)速率的一步。②為使親核試劑的負(fù)電荷裸露出來，增加親核性，常需堿催化：第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月酸催化：羰基質(zhì)子化，可以提高羰基的反應(yīng)活性，羰基質(zhì)子化后，氧上帶有負(fù)電荷，很不穩(wěn)定，π電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，使碳原子帶有正電荷。決定反應(yīng)速率的一步，是Nu-進(jìn)攻中心碳原子的一步。第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月酸除了活化羰基外，還能與羰基形成氫鍵：質(zhì)子性溶劑也起到同樣作用：都使羰基活化。二.羰基的活性1.底物反應(yīng)活性取決于羰基的中心碳原子帶有正電荷的多少。第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)電子效應(yīng)當(dāng)羰基與具有+I或+C的基團(tuán)直接相連時(shí)，由于增加了中心碳原子的電子云密度，故使反應(yīng)活性降低。當(dāng)Y:時(shí)，基團(tuán)具有+C效應(yīng)，羰基活性降低。第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月①Cl3C是強(qiáng)吸電子基團(tuán)，使羰基帶有更多的正電荷；②產(chǎn)物中形成分子內(nèi)氫鍵，使產(chǎn)物穩(wěn)定，平衡向右移動(dòng)。(2)空間效應(yīng)與羰基相連的基團(tuán)空間效應(yīng)越大，越不利于反應(yīng)進(jìn)行。第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月Nusp2雜化平面三角型sp3雜化四面體鍵角：120°109°28′產(chǎn)物中基團(tuán)擁擠程度增大。R越大，妨礙Nu:從背后進(jìn)攻C原子。第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月角張力緩解：sp2雜化，鍵角應(yīng)為120°,實(shí)際為60°,角張力較大；反應(yīng)中，鍵角由60°轉(zhuǎn)化為109°28′,角張力得到緩解。這里，角張力緩解程度不大。第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.試劑的親核性①對(duì)于同一羰基化合物，試劑的親核性越強(qiáng)，反應(yīng)的平衡常數(shù)越大。試劑的親核性依次減弱如：②試劑的可極化度越大，則利于親核加成反應(yīng)的進(jìn)行。第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月③空間效應(yīng)具有較小體積的親核試劑，利于反應(yīng)進(jìn)行。三.親核加成反應(yīng)的實(shí)例對(duì)于羰基的親核加成反應(yīng)，碳負(fù)離子作為進(jìn)攻試劑，親核性最強(qiáng)，這里予以著重介紹。第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1.Wittig反應(yīng)Wittig試劑：膦的內(nèi)鹽膦的葉立德(ylid)Wittig試劑與羰基發(fā)生親核加成反應(yīng)，生成烯烴：第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1)反應(yīng)機(jī)理甜菜堿氧膦環(huán)丁烷中間體三苯基氧膦是非常穩(wěn)定的。反應(yīng)向右進(jìn)行。第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月Wittig試劑是膦鹽在強(qiáng)堿的作用下制備的：Wittig反應(yīng)應(yīng)用范圍很廣。對(duì)于,試劑只與羰基作用。第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.羥醛縮合(AldolReaction)α－ 氫的醛或酮在酸或堿的催化下縮合反應(yīng)β-羥基醛或酮羥醛縮合反應(yīng)機(jī)理堿催化Step1烯醇負(fù)離子第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月Step2AnalkoxideionStep3StrongerbaseWeakerbase堿催化利于醛的縮合，而不利于酮的縮合。第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月酸催化：羰基質(zhì)子化及烯醇的生成烯醇進(jìn)攻質(zhì)子化的羰基酮的縮合反應(yīng)常在酸催化下進(jìn)行。第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月四.羧酸衍生物與親核試劑的反應(yīng)1.反應(yīng)機(jī)理L:離去基團(tuán)加成－消除反應(yīng)在Nu上引入?；姆磻?yīng)第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.反應(yīng)活性作為?；噭?，其活性為：X:具有-I效應(yīng)，C－Cl鍵的極性大。酯中烷氧基具有+C效應(yīng)，增大了?；c烷氧基間的電子云密度，使酰氧鍵難于斷裂。酰胺中的NH2的+C、+I效應(yīng)，使羰基的反應(yīng)活性降低。酸酐中的酰基是吸電子基團(tuán)，使酰氧鍵易于斷裂，酸酐的反應(yīng)活性比酯大。第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三.反應(yīng)實(shí)例1.酯的水解酰氧鍵的斷裂烷氧基的斷裂無論是酸催化還是堿催化，一般發(fā)生酰氧鍵斷裂。反應(yīng)機(jī)理：酸催化：第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)R’為：時(shí)，由于發(fā)生酰氧鍵斷裂，所以，得到構(gòu)型保留產(chǎn)物。RO-比ROH不易離去堿催化：羧酸根離子的生成，使堿催化下的酯水解反應(yīng)不可逆；但酸催化的酯水解反應(yīng)可逆。第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月若R’O－中的C原子是三級(jí)碳原子時(shí)，在酸催化時(shí)，發(fā)生烷氧鍵斷裂：由于含有三級(jí)碳原子基團(tuán)的空間效應(yīng)，使得水分子難于進(jìn)攻羰基，同時(shí)也不利于質(zhì)子轉(zhuǎn)移。第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.Claisen酯縮合反應(yīng)及相關(guān)反應(yīng)兩個(gè)酯分子至少有一個(gè)酯分子是含有α－氫在強(qiáng)堿的作用下，相互縮合成β－羰基酯反應(yīng)機(jī)理：第一步第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第二步：第三步：由于是可逆反應(yīng)，至少需要2分子的酯分子作為親核試劑，使平衡向右移動(dòng)。反應(yīng)需要過量的強(qiáng)堿第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月含一個(gè)α-氫原子的酯縮合反應(yīng)需在非常強(qiáng)的堿作用下兩種不同酯僅一個(gè)含α-氫Diethylmalonate第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月含α－氫的醛、酮、腈都能酯發(fā)生縮合反應(yīng)。一般選用無α－氫的酯作為底物：分子內(nèi)也能發(fā)生酯縮合反應(yīng)－Dieckmann反應(yīng)：第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月五.金屬氫化物與羰基的加成反應(yīng)絡(luò)合金屬氫化物：負(fù)氫的給予體LiAlH4不還原NaBH4還原不還原NaBH4的選擇性強(qiáng)還原LiAlH4的還原反應(yīng)通常在醚中進(jìn)行第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇性還原：立體化學(xué)遵循Cram規(guī)則75%92%當(dāng)3，5位上沒有取代基時(shí)，主要生成平伏鍵的醇：第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)3，5位上有取代基時(shí)，主要生成直立鍵的醇：83％六.α,β-不飽和羰基化合物的加成反應(yīng)1.反應(yīng)機(jī)理1,4－加成第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1,2－加成2.影響加成方式的因素羰基活性大，試劑的親核性強(qiáng)時(shí)，兩者空間位阻都小時(shí)，一般按1，2－加成；反之按1，4－加成：醛－1，2-加成，酮－1，4-加成