酸催化缩合与分子重排

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1、第三章酸催化缩合与分子重排3.1酸催化缩合反应缩合一般是指两个或两个以上分子经由失去某一简单分子(如H2O,HX,ROH,NH3,N2等)形成较大的单一分子的反应。酸催化缩合反应是指在无机酸或Lewis酸催化下,芳烃、烯烃、醛、酮和醇等形成正离子并与亲核试剂作用，从而生成C-C或C-N等键的反应。3.1.1Friedel－Crafts反应①.Friedel-Crafts烷基化反应◆芳烃的烷基化可以用卤代烃、烯烃、醇、醚、醛和酮等作烷基化试剂，常用催化剂是无机酸(如硫酸，盐酸等)和Lewis酸(如

2、无水AlCl3、BF3、FeCl3、ZnCl2、SnCl4等)，该反应即芳环上的亲电取代反应。◆特点：形成新的C-C键，在芳环上引入烃基并失去小分子；碳正离子重排；芳环被钝化时烷基化反应难于发生。◆分子内F－C烃基化反应可用于芳环稠合.◆类似于芳烃，烯烃也能发生F－C烃基化反应.反应机理可能为:◆通过烯烃的烷基化，提供了一种制备高辛烷值汽油的一个较便宜的方法。机理：反应首先经过异丁烯二聚，最后一步是碳正离子从叔丁烷夺取负氢离子②.Friedel-Crafts酰基化反应◆利用F－C酰基化反应在芳环

3、上引入羰基—芳香酮的合成。◆用腈或酰胺做酰化剂可在活泼芳环上进行酰化反应。◆分子内F－C酰基化反应也是芳环上的亲电取代反应，一般用于芳环稠合。◆烯烃的F－C酰基化反应是通过酰氯或酸酐在Lewis酸作用下发生的，酰基正离子作为亲电试剂。◆利用F－C酰基化反应在芳环上引入醛基—芳香醛的合成。一氧化碳和氯化氢的等摩尔混合物可由甲酸和氯磺酸作用制得（实质是甲酰氯作为酰化试剂）：◆酚、酚醚或活泼芳环上引入醛基的试剂：HCN/HCl;TiCl4体系;Zn(CN)2体系等。3.1.2醛或酮及其衍生物的反应1

4、).醛自身缩合----无机酸催化得到羟基醛，进一步脱水得不饱和醛。机理：2).酮自身缩合机理：3).交叉缩合◆含有α-H的羰基化合物与一个不含α-H的羰基化合物在无机酸催化作用下得到单一且高产率的氧鎓盐-花色素。过程：分别烯醇化和极化；加成；脱水◆醛与含有α-H的硝基、氰基化合物缩合，得到α,β-不饱和硝基、氰基化合物。X=CF3,MeO,F,ClX=CN,CONH24）.酮与酰卤或酸酐的缩合◆用做催化剂--避免水对酰卤或酸酐的水解。乙酰丙酮3.1.3Mannichreaction具有烯醇式或潜

5、在烯醇式结构的化合物(如某些炔类化合物)与醛(通常为甲醛)，在酸催化下，与第一、二胺反应，生成胺甲基化衍生物的反应，叫做Mannichreaction或曼氏反应。广泛用于有机合成。1).Mannichreaction定义:◆反应一般在水、乙醇等溶剂中、室温下进行，反应混合物经碱中和得到游离的酮胺，是重要的有机合成中间体。◆除有活泼氢（α-H）的醛酮可发生Mannich反应外，如β-二元酸、β-氰基酸、β-酮酸，β-萘酚、α-甲基吡啶、呋喃及吡咯衍生物等也能发生Mannich反应。◆Mannich

6、反应机理：烯醇酮胺☉产物酮胺的总体结果：酮、甲醛、仲胺共同脱一分子水:2).MannichReaction在合成上的应用(1)制备α，β－不饱和羰基化合物◆室温时Mannich碱（酮胺）及其盐酸盐是稳定的，加热消除氯化铵（叔胺加盐酸）得到末端含有双键的α,β－不饱和羰基化合物.◆原料为酮时，产物催化氢化得到增加一个碳原子的酮.(2)曼尼希碱或季铵盐的转换◆类烯醇式芳香族化合物得到的Mannich碱是苄基型化合物，易于发生亲核取代反应，进而实现基团转换。吲哚乙酸乙酰氨基丙二酸酯色氨酸(3)合成生物

7、碱◆丁二醛与甲胺、3-酮基-1.5-二羧酸钙作用经两次Mannich反应可一步合成颠茄酮（托品酮），再经羰基还原、酯化可得到颠茄碱【麻醉药、瞳孔放大药、抗有机磷中毒药】.颠茄碱90%颠茄酮3.1.4烯胺①烯胺的生成烯胺(enamines)是分子中氨基直接与双键碳原子相连的化合物。烯胺也叫α，β-不饱和胺，烯胺分子中氮原子上有氢原子时容易转变为亚胺，和烯醇容易转变为羰基化合物相似。◆烯胺易水解迅速生成醛或酮，合成与应用烯胺必须无水。◆制备烯胺常用醛或酮与仲胺在脱水剂(如无水碳酸钾)存在下反应，加苯

8、、或甲苯、二甲苯把生成的水带出，并加入对甲基苯磺酸等作催化剂加热，用共沸蒸馏法除去生成的水即可很容易的制得。近年来，在制备烯胺时，加一个强失水剂如四氯化钛，以迫使反应进行完全。在烯胺形成中，仲胺常为环状化合物，它们的反应活性降低次序为：吡咯烷、吗啉和哌啶。结构式如下。机理：②烯胺在有机合成中的应用◆烯胺应用于合成中在于其β-碳原子(即初始羰基化合物的α－碳原子)上带有部分负电荷，可作为亲核试剂与卤代烷、酰卤或亲电性的烯烃反应。◆烯胺在有机合成中的应用◆烯胺易与酰氯或酸酐作用，产物经水解可以得到β