碳负离子反应.ppt

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1、第二章.碳负离子反应2021/7/21碳负离子反应2C－C键的形成是有机合成中最重要的方面之一。最主要手段之一：碳负离子（C－）作为亲核中间体发生亲核反应。碳负离子（C－）定义：有机分子中的C－H键失去质子后生成的共轭碱。2021/7/21碳负离子反应3通常C－H键：解离度较小，为弱酸（sp3、sp2、sp杂化C）C－H键相邻C上或-位上有吸电子基，可借助诱导效应或共轭效应的作用稳定将会生成的C－时，C－H键的酸性增加，如2021/7/21碳负离子反应4一.碳氢键的酸度酸度表示：pKa(以该物质在水中的解离度Ka求得－logKa)2021/7/21碳负离子反应5活性亚甲基化合物

2、及其它一般试剂的酸性2021/7/21碳负离子反应6原C－H酸性愈弱，所需B－碱性越强。为判断某B－是否可将某C－H夺去形成C－，可将C－H的酸度与B－的共轭酸酸度比较（酸度必须C－H>B－H），估计出该酸碱反应的平衡倾向。2021/7/21碳负离子反应7例：在质子溶剂中以醇钠夺酮-位C－H2021/7/21碳负离子反应8平衡虽达成，但要平衡倾向右方，需更强碱如：NaH，NaNH2，Ph3CLi等2021/7/21碳负离子反应9所以利用此类化合物及试剂的酸性数据a.可判断C－是否可形成b.确定所需C－形成的条件、方法常用：强碱：2021/7/21碳负离子反应10大位阻的二级胺的

3、碱金属盐1.碱性很强（其共轭酸的pka>33)2.能溶解于非极性溶剂甚至烷烃中。3.位阻大，亲核性弱。2021/7/21碳负离子反应11常用的碱性试剂与溶剂：RONa(ROK)/ROH溶液RONa悬浮于惰性溶剂Et2O、苯，DME（乙二醇二甲醚）Na、K、NaH、Ph3CNa悬浮于Et2O，DMF，DMENaNH2、KNH2悬浮于惰性溶剂、液氨中二甲基亚砜钠/DMSO溶液碱性很强LDA/液氨溶液立体位阻碱2021/7/21碳负离子反应12二.C－形成的区域选择性多数有机化合物中存在不止一处被活化的C－H键2021/7/21碳负离子反应13如果二者酸度相差不大，则可能形成不同C－（

4、区域选择性）。合成需要单一部位的C－，就需要人为控制。一对区域选择性C－的相对组成受两种因素制约：a.形成C－部位C－H键被碱夺取质子的相对速率，即动力学控制b.两种能相互转化并达到平衡时，二者的相对热稳定性，即热力学控制2021/7/21碳负离子反应14通常动力学控制时，C－在位阻较小、H活性较强处形成，因为反应速度快，H易被夺取热力学控制时，C－在位阻较大，即取代基较多的C－H处形成，因为取代多的双键趋向稳定。2021/7/21碳负离子反应15我们如何得到单一部位C－？（不可能区域专一性，只可能区域选择性）通常：动力学控制条件：强碱，低温，无过量酮，非质子性溶剂（DMF，DM

5、E，DMSO等）热力学控制条件：较弱碱，过量酮，质子性溶剂2021/7/21碳负离子反应16例：p.4（1）p.5（2）p.5（3）例：2021/7/21碳负离子反应17三.C－的反应及在有机合成中的应用2021/7/21碳负离子反应182021/7/21碳负离子反应191.C－的烷基化a.单官能团化合物的烷基化区域选择性控制方法一2021/7/21碳负离子反应20热力学控制可能原因：环的张力及e、a键的构象能量差所导致的过渡态的能量差，使环趋于受结构稳定性控制。2021/7/21碳负离子反应21区域选择性控制方法二：烯醇硅醚化要点：首先制备得到动力学或热力学控制的烯醇硅醚中间产

6、物结构基础：Si－O键能2.22103kJmol－1Si－C键能1.33103kJmol－1因此R3SiCl与烯醇极易发生O－硅烷化，形成烯醇硅醚O－SiR32021/7/21碳负离子反应222021/7/21碳负离子反应23优点：因中间经过分离，可分别制得动力学或热力学控制的烯醇负离子2021/7/21碳负离子反应24b.双官能团化合物的烷基化双官能团化合物:-二酮、-酮酸酯、丙二酸酯(1,3-二羰基化合物)形成C－所需碱：RONa等不太强的碱2021/7/21碳负离子反应252021/7/21碳负离子反应26双官能团其中的一个对反应中心起活化作用，反应结束后可脱去

7、，则该基团称活化基2021/7/21碳负离子反应27c.双负离子的产生和烷基化2021/7/21碳负离子反应282021/7/21碳负离子反应29d.C－的两可反应性2021/7/21碳负离子反应30①结构因素2021/7/21碳负离子反应31②烃化试剂2021/7/21碳负离子反应32C－烃化程度：RI>RBr>RCl>ROTs原因：软硬酸碱理论亲核中心中，O－较C－硬离去基中，I－很软，OTs－较硬根据软－软、硬－硬作用原理，RI优先与C－反应，ROTs优先进攻O－。2021