第五章 羰基的亲核加成及相关反应[1]

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1、第五章羰基的亲核加成及相关反应羰基化合物包括醛、酮、羧酸及衍生物和CO2。5.1羰基的结构亲电中心羰基碳的活性较大，易被亲核试剂进攻而发生亲核加成反应和亲核取代反应。5.2亲核加成反应的历程及影响因素5.2.1HCN的加成反应为碱催化。反应的平衡位置受电子效应和空间效应的影响。化合物K原因CH3CHO>104PhCHO2´102位阻增大，+C效应p-NO2C6H4CHO1.4´103（-I,-C）p-CH3C6H4CHO32（+I，+C,+C’）酮正向反应的趋势较小（空阻大）。二、亲核加成反应的一般特点1．

2、反应可以被酸或碱催化酸催化可提高羰基的亲电活性。碱催化提高亲核试剂的亲核性。活性：2．多数醛酮的亲核加成为可逆反应，用于分离与提纯。5.2.2影响羰基亲核加成反应活性的因素一、羰基化合物的结构1．电子效应羰基碳的正电性越大，亲核加成速度越大，反应活性越大。羰基碳所连的吸电基（-I，-C）使其亲核加成反应的活性增加，而供电基（+I，+C）则使其活性降低。活泼顺序：（1）p-p共轭效应（增加其稳定性）；（2）+C效应（降低羰基碳的正电性）；（3）加成产物失去共轭能，反应活化能高；（4）产物的张力大幅增加。2．立

3、体效应活性：二、试剂的亲核性对同一羰基化合物，试剂的亲核性越大，平衡常数越大，亲核加成越容易。1．带负电荷的亲核试剂比起共轭酸（中性分子）的亲核性强。OH->H2O,RO->ROH。2．极性大的分子比极性小的分子亲核性强。HCN>H2O(极性与电负性)。3．同周期元素的负离子的亲核性与碱性大小一致；R3C->R2N->RO->F-4．同一主族元素的负离子的亲核性与可极化度大小一致。I->Br->Cl->F-5.2.3亲核加成反应的立体化学一、非手性的羰基化合物的加成前（潜）手性分子结果得外消旋化产物二、手性

4、羰基化合物的亲核加成方向遵守Cram规则，得立体选择性的非对称异构体产物。还原含a-手性碳的醛酮时，手性碳上两个体积较小的基团（S与M）分处于羰基两侧，体积最大的基团L则与羰基呈反位交叉构象，还原剂从体积的较小S与M之间进攻羰基占优势，这就是Cram规则。转位阻大（位阻增大）5.3醛酮的亲核加成5.3.1醛酮的简单加成一、与NaHSO3的加成亲核中心为硫原子HSO3-体积大，空间效应明显，只有醛、脂肪族甲基酮和碳原子少于8的环酮才能反应。好的离去基，避免用HCN二、与水加成水的亲核性较小，反应后空阻增大，故

5、不利于水化。若带吸电基时，有利于水化反应。三、与醇的加成半缩醛（酮）不稳定只被酸催化缩醛酮醛与一元醇易形成缩醛，而酮则不易，常用b-二醇形成环状缩酮。缩醛（酮）对碱、氧化剂、还原剂、碱金属等稳定，可用来保护醛基和酮基。四、与金属有机化合物的反应1、与炔钠加成2.与Grignard试剂反应可能停留到酮阶段原甲酸酯副反应：（1）还原反应，格利亚试剂作为还原剂，经过环状过渡态影响（当二试剂的空阻都很大时）转移b－H（2）烯醇化，不存在b-H，且位阻大时。烷基锂活性高，高位阻的酮仍然发生加成反应。而格氏试剂却不能反

6、应3．Reformatsky反应用此反应来合成b-羟基酸酯和a,b-不饱和酸酯，同时可使醛酮的碳键增加。5.3.2醛酮与含氮亲核试剂的加成—消除反应一、与胺衍生物的反应Z=R,Ar,OH,PhNH,NH2CONH仲胺与醛酮加成后不能形成亚胺，如果a－碳上有氢则可脱水得烯胺。烯胺的b碳原子具有较强的亲核性能与卤代烃,卤代酮，卤代酸酯等作用，在烯胺b碳上引入烃基或与酰卤作用在b碳上引入酰基，产物经水解及到相应的醛酮。增加醛酮a－碳活性二、Mannich反应具有α－H的醛酮或其他含活泼氢的化合物与甲醛及胺或氨作用

7、，生成胺甲基化产物的反应称胺甲基化反应或Mannich反应。含活泼氢的化合物有；RCH2COR,RCH2COOR,RCH2COOH,RCH2CN和RCH2NO2等。氨和1º胺可进一步发生Mannich反应区域选择性氨甲基化产物对热不稳定，易分解为α,β－不饱和羰基化合物托品酮的合成，1963年从环庚酮出发经十几步来合成。活泼氢托品酮（一步合成）3—氧代－1，4－戊二醇5.4.3Wittig反应二烃代亚甲基三苯基膦Wittig试剂1.Wittig试剂内鎓盐（主要贡献）d－p共轭ylide（盐，磷叶立德）yle

8、ne（烯，叶立因）(1)活泼的wittig试剂，此时R1,R2=H或烷基。与O2,H2O,HX或醇均能反应。(2)不活泼的Wittig试剂当等吸电子与带负电荷的α碳相连时，因-I,-C负电荷分散，Wittig试剂比较稳定。与醛反应活性低，与酮作用慢或不反应。（3）稳定的Wittig试剂a位连有苯基或乙烯基时，Wittig试剂不与醛酮反应。如:2.Wittig反应历程（非常稳定）3.立体化学活泼Wittig试剂的反