有机化学活泼亚甲基反应课件

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1、有机化学活泼亚甲基反应第第1212章章 活泼亚甲基反应活泼亚甲基反应 本章内容本章内容12.1 羰基化合物的-卤化12.2 酯缩合反应12.3 羟醛缩合反应12.4与羟醛缩合相关的反应12.5 烷基化反应12.6 磷和硫叶立德与醛、酮的缩合反应有机化学活泼亚甲基反应v醛、酮、酸酸及其衍生物的-亚甲基上的氢受到邻位羰基的活化而呈一定的酸性，因此常称为活泼亚甲基化合物活泼亚甲基化合物 v活泼亚甲基化合物烯醇化程度越高，-氢酸性越大，亚甲基越活泼 CCHOCCOH+-CCO-H+CCOH 1 1 2 23 3 4 4（酮式）（烯醇式）CH2CCOCH3OCH3CCH3CH3OCCHOH(8%)(92

2、%)有机化学活泼亚甲基反应v醛、酮、羧酸及其衍生物的羰基活化-氢的能力有以下次序：-CHO -COCO2R -COPh -COR -CN -COX -CO2R -CO2H有机化学活泼亚甲基反应12.1 12.1 羰基化合物的羰基化合物的-卤化卤化v12.1.1 醛和酮的卤化-位含有活泼氢的酮在酸或碱催化下可与卤素作用，发生-氢的卤代反应：CRCH3OX2X=Cl,Br or ICRCH2OX有机化学活泼亚甲基反应v酸催化机理CRCH3OCRCH2OHXH+CRCH2OHH+-H-CRCH2OHXX+X-CRCH2OX+HXCC6H5CH3OCC6H5CH2OBr+Br2AcOH+HBr66%对

3、于不对称的酮，-氢被卤素取代的优先次序是CH CH2 CH3，有机化学活泼亚甲基反应v醛类直接进行卤化，常被氧化成酸。如将醛转化成缩醛后再卤化，然后水解缩醛，也能得到-卤代醛 RCH2CHOCH3OH HClRCH2CHOCH3OCH3Br2RCHCHOCH3OCH3BrH3+ORCHCHOBr有机化学活泼亚甲基反应v碱催化机理CRCH3OCRCH2OXOH-CRCH2OCRCH2OXXOH-CRCHXOCRCHXOXXCRCX2OCRCX2OXXOH-CRCHX2OCRCX3O+X-+X-+X-有机化学活泼亚甲基反应v羰基的-碳上只有一个质子，碱催化的反应也可生成单卤代产物 C6H5CCHC

4、H2CH3OCH3 Br2NaOH/H2OC6H5CCBrCH2CH3OCH3有机化学活泼亚甲基反应12.1.2 12.1.2 卤仿反应卤仿反应 由于-CX3强拉电子作用，生成的三卤代产物中的羰基很容易受OH-的亲核进攻，OH-加成到羰基碳上，形成四面体过度态（I）；然后，（I）中的三卤甲基作为离去基团离去，生成羧酸（II）和三卤甲基负离子，后者再获取一个质子后生成卤仿。这个反应称为卤仿反应卤仿反应。OCRCX3HO加成OCRCX3OH消除OCROH+CX3OCRO-+HCX3 （I）（II）有机化学活泼亚甲基反应v当使用次碘酸钠溶液为卤化试剂时，乙醛和甲基酮能够迅速转化成羧酸和碘仿，其中碘仿

5、以黄色沉淀析出，很容易观察到，故碘仿反应被用于乙醛和甲基酮的鉴定 CH3CH2OHI2/KOHCH3CHOHCOOH+CHI3(黄色）CH3CHOORCH3有机化学活泼亚甲基反应CH3ONaOClCO2HCH3CCHCOCH3CH3KOClCH3CCHCO2HCH388%53%有机化学活泼亚甲基反应12.1.3 12.1.3 脂肪酸的卤化脂肪酸的卤化有机化学活泼亚甲基反应v羧酸的-H酸性比醛、酮小，故而羧酸的-H远比醛和酮的-H难以卤化，而且只限于氯化和溴化。-碘代酸需要间接的方法合成。与羧酸相反，酰氯和酸酐的-H都容易被卤化。脂肪酸在催化量的三氯化磷或三溴化磷存在下可进行氯化或溴化 2P +

6、3Br2 2PBr33RCH2CO2H +PBr3 3RCH2COBr +P(OH)3有机化学活泼亚甲基反应RCH2COBr +Br2 RCHCOBr +HBrBrRCHCOBr +RCH2CO2H RCHCO2H +RCH2COBrBrBr酰卤的卤化也要通过烯醇式，反应在酸催化下进行。RCH2CBrORCHCOBr BrH+RCHCBrOHBrBrRCHCBrBrOH+HBr-H+有机化学活泼亚甲基反应12.2 12.2 酯缩合反应酯缩合反应12.2.1 克莱森缩合反应含有-活性氢的酯在碱性条件下失去一分子醇生成-酮酸酯，这个反应称为酯缩合反应酯缩合反应，或者克莱森（克莱森（ClaisenC

7、laisen）缩合反应）缩合反应。CH3COC2H5O21.EtONa/EtOH2.H3+OCH3CCH2COC2H5OO有机化学活泼亚甲基反应v反应机理CH3COC2H5 +OC2H5 CH2COC2H5 +HOC2H5OO1CH3COC2H5 +CH2COC2H5 OOCH3COOC2H5CH2COC2H5O2有机化学活泼亚甲基反应CH3COOC2H5CH2COC2H5O+OC2H5CH3CCH2COC2H5OO3+OC2H5CH3CCH2COC2H5OO+HOC2H5CH3CCHCOC2H5OO4H+CH3CCH2COC2H5OO中间体（4 4）的生成是酯缩合反应的驱动力 有机化学活泼亚

8、甲基反应C6H5CH2CO2CH3 C6H5CH2CCHCO2CH3C6H5OMeONa(CH3)2CHCO2CH3 (CH3)2CHCCHCO2CH3CH3OMeONa有机化学活泼亚甲基反应v乙酰乙酸乙酯是一个由酮型（5 5）和烯醇型（6 6）互变异构体组成的混合物。在烯醇型异构体（6 6）中存在分子内氢键。CCH3COC2H5OOCCH3COC2H5OOH 5 6醛酮试剂反应形成肟、腙等 氨解形成酰胺 溴发生加成反应 酮酯烯醇有机化学活泼亚甲基反应12.2.2 12.2.2 迪克曼缩合反应迪克曼缩合反应v分子内的酯缩合称为迪克曼（迪克曼（DieckmannDieckmann）缩合）缩合。这

9、个反应特别适合于合成五元和六元环型-酮酸酯。CO2C2H5CO2C2H5CO2C2H5O1.C2H5ONa2.H3+OCO2C2H5CO2C2H5CO2C2H5O1.C2H5ONa2.H3+O有机化学活泼亚甲基反应12.2.3 12.2.3 交叉的酯缩合反应交叉的酯缩合反应两种不同的酯亦可发生缩合反应，称为交叉的酯缩合反应交叉的酯缩合反应 一种酯中没有-H，另一种酯中含有-H时，它们的缩合反应还是相当有用的 HCOC2H5O+CH3COC2H5O1.C2H5ONa2.H+3OHCCH2COC2H5OO79%有机化学活泼亚甲基反应C6H5CH2COC2H5O+C2H5OCOC2H5O1.C2H5

10、ONa2.H+3OC2H5OCCHCOC2H5OOC6H586%有机化学活泼亚甲基反应12.2.4 12.2.4 酮与酯的缩合酮与酯的缩合含有-H的酮与酯也可发生交叉缩合反应，生成-酮酸酯或-二酮 C6H5CCH3 +C6H5COC2H5OO1.C2H5ONa2.H3+OC6H5CCH2CC6H5OO62%-71%CH3CCH3O+CH3CO2C2H51.C2H5ONa2.H2SO4/H2OCH3CCHCCH3OO43%有机化学活泼亚甲基反应v戊二酮亦可通过丙酮与乙酸酐在三氟化硼催化下制备，产率比较高 CH3CCH3O+(CH3CO)2OCH3CCHCCH3OOBF3+CH3CO2H85%这个

11、反应的中间过程不是烯醇负离子，而是烯醇式本身(CH3CO)2OBF3+CH3CO+CH3CO2-BF3CH3CCHCCH3OOCH3CO+H2CCOHCH3+H+有机化学活泼亚甲基反应12.3 12.3 羟醛缩合反应羟醛缩合反应12.3.1 醛和酮的自身缩合在碱存在下，醛或酮也可发生类似于酯缩合的反应，称为羟醛缩合羟醛缩合（Aldol condensation）反应反应。OCHCH3+OHOCHCH2+H2O有机化学活泼亚甲基反应OCHCH2OCHCH3+OCHCH2CHCH3OOCHCH2CHCH3O+H2OOCHCH2CHCH3OH+OH有机化学活泼亚甲基反应v羟醛（沸点83oC/20mm

12、Hg）在直接蒸馏时，或在少量碘或氯化氢存在下加热，可顺利失水而形成巴豆醛 CH3CHCH2CHOOHI2CH3CHCHCHO +H2O脱水很容易进行有机化学活泼亚甲基反应v多数带有-H的醛或酮都可以缩合形成羟醛，易脱水得到，-不饱和醛或酮。v醛基和酮基活化亚甲基的能力比酯基和羧基强，羟醛缩合可以在比较弱的碱作用下发生，如碳酸盐、醋酸盐等，也可以使用少量的强碱如氢氧化钠、醇钠作为缩合剂。OCH3C2H5ONaCCH3OHCH2CO-H2OCCH3CHCO有机化学活泼亚甲基反应12.3.2 12.3.2 交叉羟醛缩合交叉羟醛缩合不含-氢的醛或酮与含有-氢的醛或酮可发生交叉羟交叉羟醛缩合反应醛缩合反

13、应 有机化学活泼亚甲基反应有机化学活泼亚甲基反应12.4 12.4 与羟醛缩合相关的反应与羟醛缩合相关的反应v12.4.1 瑞福马斯基反应由-溴代酸酯原位生成的有机锌化合物与醛或酮进行加成，形成-羟基酸酯的溴锌化物，经酸化得到-羟基酸酯（类似于格氏反应），这个反应被称为瑞福马斯基瑞福马斯基（ReformatskyReformatsky）反应）反应。R1CR2O+BrCHCO2EtR3ZnEt2OCR2R1OZnBrCHCO2EtR3H+CR2R1OHCHCO2EtR3有机化学活泼亚甲基反应CH3CH2CHO +BrCH2CO2Et CH3CH2CHCH2CO2EtOH1.Zn,Et2O2.H3

14、O+C6H5CCH3O+CH3CHCO2EtBr1.Zn,Et2O2.H3O+C6H5CCH3OHCHCH3CO2Et有机化学活泼亚甲基反应12.4.2 12.4.2 贝金反应贝金反应v贝金（贝金（PerkinPerkin）反应）反应是芳香醛与乙酸酐或取代的乙酸酐在相应的羧酸钠盐或钾盐存在下缩合，生成，-不饱和羧酸的反应。C6H5CHO +(CH3CO)2O C6H5CHCHCO2HAcONa175oCOCHOAc2O,AcONa 150oCOCHCHCO2H合成治疗吸血虫病药物呋喃丙胺 有机化学活泼亚甲基反应CHOOHAc2O,AcONaOO香豆素 有机化学活泼亚甲基反应12.4.3 12.

15、4.3 达森反应达森反应-卤代羧酸酯在强碱作用下能够与醛或酮反应生成，-环氧羧酸酯，这个反应被称为达森（达森（DarzenDarzen）反应）反应 O+ClCH2CO2C2H5(CH3)3COK(CH3)3COH0-10oC,3hCO2C2H5O90%有机化学活泼亚甲基反应CHCO2C2H5HCl(CH3)CO(CH3)COH CHCO2C2H5ClOCHCOCO2C2H5ClCCOC2H5O2CHSN2Cl-，-环氧羧酸酯经酯水解后得到的游离酸不稳定，受热容易失去二氧化碳生成烯醇，互变异构后转变为醛或酮 有机化学活泼亚甲基反应，-环氧羧酸酯经酯水解后得到的游离酸不稳定，受热容易失去二氧化碳生

16、成烯醇，互变异构后转变为醛或酮 R1R2O +ClCHCO2Et R3EtONaOR1R2R3CO2Et1.OH-2.H3O+OR1R2R3CHOOH-CO2R1R2R3OHR1R2R3O有机化学活泼亚甲基反应C6H5MeO +ClCH2CO2Et NaNH2OC6H5MeHCO2Et1.NaOEt2.H3O+C6H5CHOMe65%70%有机化学活泼亚甲基反应12.4.4 12.4.4 迈克尔反应迈克尔反应v由活泼亚甲基化合物形成的碳负离子与，-不饱和羰基化合物或腈进行1，4-共轭加成，称为迈克尔迈克尔（MichaelMichael）反应）反应 NuCH2CH CRO一些取代基对双键的活化能

17、力的大小次序为：-CHO -COR -CO2R -CN NO2。有机化学活泼亚甲基反应CH2(CO2Et)2 +CH3COCHCH2CH3COCH2CH2CH(CO2Et)2KOHEtOHCH3CCH2CCH3OO+CH2CHCNEt3Nt-BuOH(CH3C)2CHCH2CH2CNO77%C6H5CH2CN +CH2CHCN C6H5CHCH2CH2CNCNKOH94%有机化学活泼亚甲基反应v将迈克尔反应与分子内的羟醛缩合反应组合在一起，称为罗宾罗宾逊（逊（RobinsonRobinson）并环）并环 OMe+CH2CHCCH3OEtONaMichael加成MeOONaOH羟醛缩合54%Me

18、OHO草酸MeO86%有机化学活泼亚甲基反应12.5 12.5 烷基化反应烷基化反应v12.5.1 酮的烷基化在强碱作用下，一元酮所形成的碳负离子或烯醇负离子是强的亲核试剂，能够与卤代烷发生亲核取代，生成烷基化产物 ONaNH2 Et2OO-Na+OCH3CH3I有机化学活泼亚甲基反应v不对称的酮含有两个不同的活泼亚甲基，形成两种可能的烯醇负离子（包括热力学控制和动力学控制的烯醇负离子）的混合物 动力学控制产物 热力学控制产物有机化学活泼亚甲基反应12.5.2 12.5.2 乙酰乙酸乙酯的烷基化乙酰乙酸乙酯的烷基化v由乙酰乙酸乙酯形成碳负离子（或烯醇负离子）与卤代烷发生亲核取代反应，可在活泼亚

19、甲基上引入一个烷基 OCH3CH2OOEtEtONaOOEtOCH3CHOOEtCH3CHONa+RXOOEtOCH3CHRNaX+有机化学活泼亚甲基反应v使用的卤代烷主要为伯卤代烷，仲卤代烷常常伴随消除反应，而叔卤代烷主要发生消除生成烯烃。在弱碱性条件下，叔卤代烷也可以反应 CH3CCH2CO2Et +(CH3)3CBrOAg+ClO4-MeNO2CH3CCHCO2EtOC(CH3)3有机化学活泼亚甲基反应v由乙酰乙酸乙酯为原料合成甲基酮的一种重要方法，称为乙酰乙酰乙酸乙酯合成法乙酸乙酯合成法 OOEtOCH3CHROOHOCH3CHR1.NaOH,H2O2.H3O+-CO2CH3CCH2R

20、O有机化学活泼亚甲基反应v乙酰乙酸乙酯及其烷基化产物有两种可能的水解产物，即成酮水解（生成酮）和成酸水解（生成酸）。在冷的稀碱溶液中水解，一般发生成酮水解.但在浓碱溶液中加热，则一般发生成酸水解.OOEtOCH3CH21.KOH,MeOH2.H3O+CH3CO2H +EtOHOCH3CH2OOEt1.EtONa,EtOH2.n-C4H9BrOOEtOCH3CHC4H91.NaOH,H2O2.H3O+,25oCCH3CCH2(CH2)3CH3O61%有机化学活泼亚甲基反应v合成CH3COCHRR型的酮 OCH3CH2OOEt1.EtONa2.RXOOEtOCH3CHR1.EtONa2.R2XOO

21、EtOCH3CRR1.NaOH,H2O2.H3O+-CO2CH3CCHORROOHOCH3CRR有机化学活泼亚甲基反应OOC(CH3)3OCH3CHC4H9-n1.(CH3)3COK (CH3)3COH2.n-C4H9IOOC(CH3)3OCH3CH21.(CH3)3COK (CH3)3COH2.i-C4H9IOOC(CH3)3OCH3Cn-C4H9CH2CH(CH3)2TsOHOCH3CHCH2CH(CH3)2C4H9-nCH2C(CH3)2 +CO2+有机化学活泼亚甲基反应v12.5.3 丙二酸酯的烷基化CH2(CO2Et)21.EtONa2.RXRCH(CO2Et)21.OH-2.H3O

22、+,RCH2CO2H1.EtONa2.RXRRC(CO2Et)21.OH-2.H3O+,RRCHCO2H有机化学活泼亚甲基反应CH2(CO2Et)21.EtONa,EtOH2.BrCH2CH2CH2Br1.OH2.H3O+,CO2EtCO2EtCO2HCH2(CO2Et)21.EtONa,EtOH2.n-C5H11BrCH3(CH2)4CH(CO2Et)21.EtONa,EtOH2.CH3I1.OH-2.H3O+,CH3(CH2)4C(CO2Et)2CH3CH3(CH2)4CHCO2HCH380%99%有机化学活泼亚甲基反应12.6 12.6 磷和硫叶立德与醛、酮的缩合反应磷和硫叶立德与醛、酮

23、的缩合反应v12.6.1 维悌希反应由卤代烷与三苯基膦形成的烷基三苯基辚盐在强碱（如苯基锂、丁基锂等）作用下失去一分子卤化氢，形成的碳负离子称为磷叶立德（Ylide）Ph3P +CH3Br Ph3PCH3 BrPhLi,Et2OPh3P CH2-LiBr-PhHPh3P CH2磷叶立德 有机化学活泼亚甲基反应v磷叶立德的键具有很强的类似盐的极性，可与醛或酮发生亲核加成，生成烯烃 CHOPh3P CH2Et2O,65oC,12hCH CH267%由醛酮合成烯烃的重要方法，称为维悌希（维悌希（WittigWittig）反应反应，磷叶立德也被称为维悌希试剂维悌希试剂。有机化学活泼亚甲基反应Ph3P

24、CH2CORR+Ph3PCH2CORRPh3PCH2CORRPh3P OCRRCH2+反应机理维悌希反应维悌希反应所形成的C=C双键的位置总是相当于原来羰基C=O双键的位置，而不会生成其他双键位置不同的异构体；此外，原料分子中的酯基、烯键、炔键等不受影响 Ph3P CHCH3OEt2O,20oCCHCH370%有机化学活泼亚甲基反应BrCH2CCH3OPh3PBr Ph3PCH2CCH3O Na2CO3 MeOH-H2OCH2CCH3OPh3PC6H692%81%有机化学活泼亚甲基反应v12.6.2 维悌希-霍纳尔反应用亚磷酸酯代替三苯基膦制备的磷酰基稳定的碳负离子，要比相应的磷叶立德稳定，对

25、空气和水不很敏感，同时亲核性比磷叶立德更强，能在温和条件下与多种类型的醛或酮反应生成烯烃，称为维悌希维悌希-霍纳尔（霍纳尔（Wittig HornerWittig Horner）反应）反应 NaH-H2(EtO)2PCHCO2Et NaO BrCH2CO2Et(EtO)2PCH2CO2EtOEtBr-BrEt(EtO)2PCH2CO2EtO(EtO)3PR2C OCOCHPOOEtOEtRRCO2EtR2C CHCO2Et+(EtO)2POO膦酸酯有机化学活泼亚甲基反应v12.6.3 硫叶立德与醛、酮的缩合 由二甲硫醚或二甲基亚砜与碘甲烷反应生成的离子型晶体化合物称为锍盐，其甲基具有一定的酸性

26、，用强碱夺去一个质子，可形成类似于磷叶立德的离子型化合物，叫做硫叶立德硫叶立德。CH3SCH3 +CH3I (CH3)3S I NaOHH2O(CH3)2S CH2(CH3)2S CH2 锍盐 二甲基硫叶立德有机化学活泼亚甲基反应CH3SCH3 +CH3I (CH3)2SCH3 IOO NaNH2H2O(CH3)2S CH2O(CH3)2S CH2O锍盐 二甲亚砜叶立德 与磷叶立德相似，硫叶立德也能够对醛或酮进行亲核加成，然后发生分子内亲核取代反应，生成环氧化合物。PhCHO+(CH3)3S I NaOH,H2OCH2Cl2,55oC,60hOPhOCHPhCH2S(CH3)278%-Me2S有机化学活泼亚甲基反应OCH2S(CH3)OCH2S(CH3)2OOOCH2S(CH3)2O-Me2SO有机化学活泼亚甲基反应有机化学活泼亚甲基反应