有机合成第三章稳定化碳负离子的烃基化和缩合反应

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1、有机合成主讲人：南光明第三章稳定化碳负离子的烃基化和酰基化主要内容：一、烯醇负离子的形成及其反应性二、缩合反应3.1原理烯醇负离子的形成及其反应性碳负离子是通过对烃类化合物进行活化进而用碱夺取酸性的α-氢而产生的3.1原理3.1.1稳定化的碳负离子极其反应性无机化学，酸碱平衡有机化学，酸性很弱为了促使这种异裂的发生：提高碳氢化合物的酸性或其共轭碱的稳定性（引入活化基以提高C-H氢的酸性）提高所用的碱的碱性（促使平衡向右进行）稳定化的碳负离子是活性中间体，作为亲核试剂，它们可以与正极化的碳中心反应。碳负离子.三类

2、具有同等重要的反应是：卤代烃的亲核取代反应；不饱和亲电试剂的亲核加成反应；3.1.2稳定碳负离子的因素3.1.2.1共振稳定作用3.1.2.2高共轭效应稳定化作用3.1.2.3吸电子诱导稳定作用3.1.2.4邻位正电荷稳定作用3.1.2.5d轨道的稳定化作用3.1.2.6杂化轨道效应的稳定化作用3.1.2.7符合休克尔规则的芳香性稳定作用3.1.2.8偶极稳定化作用3.1.2.9多取代基和多因素的稳定化作用3.1.2.1共振稳定作用碳负离子的α-位有重键，碳负离子的未共用电子对与重键的π电子体系的共轭而被稳定化

3、3.1.2.2高共轭效应稳定化作用当一个带有共轭基团的分子由于不含α-氢或由于结构上的限制无法通过轨道交盖稳定α-碳负离子，而非邻位如β-位碳负离子在角度和空间位置上可与该共轭基团的p轨道相互作用时，共轭基团可以稳定该β-碳负离子，此即高共轭效应3.1.2.3吸电子诱导稳定作用诱导效应是通过碳链传递的，当负碳中心与一个具有吸电子诱导作用的基团（-I基)连接时，也会导致碳负离子的稳定化，其作用不如吸电子的共轭效应强3.1.2.4邻位正电荷稳定作用碳亲核试剂是磷、硫、砷、锑、铋、硒和氮的内鎓盐-叶立德，它们是一些相

4、邻两原子带相反电荷，三种最重要的叶立德是磷叶立德、硫叶立德、砷叶立德3.1.2.5d轨道的稳定化作用处在周期表中第三周期的元素，特别是硫、磷、硅对α-碳负离子有特殊的稳定化作用，当与碳负离子连接时，它们的空的3d轨道与碳负离子σ*反键轨道相互作用，对负电荷起稳定作用3.1.2.6杂化轨道效应的稳定化作用由于S轨道的吸电子能力比P轨道强，负碳中心杂化轨道所含S轨道成分越高，越有利于稳定该碳负离子。炔基、烯基、烷基的负离子稳定性下降3.1.2.7符合休克尔规则的芳香性稳定作用闭合环状不饱和化合物去质子化，产生符合H

5、uckel规则的电子数，则产生的碳负离子可获得芳香性的稳定化作用3.2烯醇负离子的形成及其反应性3.2.1羰基化合物的切断及其合成的选择性问题3.2.1.1羰基化合物的切断3.2.1.2烯醇负离子烷基化的选择性问题3.2.1羰基化合物的切断及其合成的选择性问题3.2.1.1羰基化合物的切断4.2.1.2烯醇负离子烷基化的选择性问题羰基化合物的烃基化涉及两个步骤：用一个适当的碱进行羰基化合物α-氢的去质子化产生烯醇负离子；烯醇负离子作为碳亲核试剂与烃基化试剂（R-X）进行亲核取代反应形成烃基化产物对于不对称的酮产

6、物更复杂酮的烷基化所面临的问题包括：区域选择性问题：原料为非对称的酮时，烯醇负离子的形成就存在区域选择性问题，即羰基两侧不同的氢那一个被去质子化，形成哪一个烯醇负离子二烷基化和多烷基化问题：体系中的碱或烯醇负离子（它们既是碳亲核试剂、氧亲核试剂，也可以作为碱）可以夺取新生成的烷基化产物的α-氢，产生新的烯醇负离子，后者被烷基化后将生成二烷基化副产物，进一步的反应将导致生成多烷基化副产物自缩合反应：如果起始的酮不能被快速、完全的转变为，就存在着后者与尚未转变的原料酮发生羟醛加成的反应的可能性碳-烷基化和氧-烷基化

7、问题：烯醇负离子是具有碳和氧两个反应中心的两可亲核试剂，因此，存在着烷基化到底发生在碳上或氧上的化学选择性问题立体选择性问题：多取代酮的烷基化还可以产生不同的立体异构体其它问题：烷基化试剂的稳定性问题，碱与酮发生亲核加成的可能性3.2.2影响羰基烯醇负离子形成及反应性的因素碳氢化合物的酸性是由其结构所决定，外界因素（碱，反应介质）对羰基烯醇负离子形成、反应性、选择性也有重要的影响3.2.2.1碱3.2.2.2反应介质（溶剂）3.2.2.3O-烷基化与C-烷基化问题3.2.2.1碱酮烃基化的副反应之一是羟醛加成反

8、应，反应的成因是体系中同时存在着烯醇负离子和部分未反应的起始酮。为使碳负离子烷基化顺利的进行，首要条件是溶液中有足够浓度的碳负离子，以使烃基化可以足够快的速度进行。因此，为避免这一副反应的办法之一是使用适当的碱，快速、完全的把酮全部转化为烯醇负离子对于只有一个吸电子基团(pKa=20-25)稳定的碳负离子，为了满足完全去质子化的要求，必须使用比氢氧化钠（H2O/NaOH,pKa=15.