有機(jī)合成化學(xué)第四章課件

1、 堿催化縮合反應(yīng)或堿催化烴基化反應(yīng)是指含活潑氫的 化合物在堿催化下奪去質(zhì)子形成碳負(fù)離子并與親電試 劑反應(yīng)。 此類反應(yīng)被用于增長(zhǎng)碳鏈和合成環(huán)狀化合物。第四章 堿催化縮合和烴基化反應(yīng) 4.1.1 羥醛縮合反應(yīng) 4.1.2 酯縮合反應(yīng) 4.1.3 Perkin反應(yīng) 4.1.4 Stobbe縮合 4.1.5 Knovenagel-Doebner縮合 4.1.6 Darzen反應(yīng) 4.1.7 Dieckmann縮合4.1 羰基化合物的縮合反應(yīng) 含有-H的醛或酮在稀堿催化下，生成-羥基醛或酮， 或經(jīng)脫水生成，-不飽和醛或酮的反應(yīng)。4.1.1 羥醛縮合反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理為：1.醛和酮的自身縮合反應(yīng) 酸催化的自身縮

2、合反應(yīng)機(jī)理注： -羥基醛或酮可以發(fā)生脫水反應(yīng)從而形成，-不飽 和醛或酮，若生成的是具有-氫原子的，-不飽和化合 物，則它能進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐钾?fù)離子，后者繼續(xù)縮合，最終 形成聚合物。 2.醛和酮的混合縮合反應(yīng) 一個(gè)芳香醛和一個(gè)脂肪醛或酮，在強(qiáng)堿作用下發(fā)生縮合反應(yīng)生成，-不飽和醛或酮的反應(yīng)稱為Claisen-Schmidt反應(yīng)。Claisen-Schmidt反應(yīng)在有機(jī)合成中的應(yīng)用這個(gè)反應(yīng)可以推廣為不含-H的醛酮與含-H的極性化合物在堿存在下發(fā)生縮合反應(yīng)。羥醛縮合是增長(zhǎng)碳鏈的有效方法。工業(yè)上的應(yīng)用主要是將縮合生成的，-不飽和羰基化合物加氫還原成醇。 酯和RCH2COR“型的羰基化合物在強(qiáng)堿作用下縮合，

3、 生成-羰基化合物的反應(yīng)稱為Claisen酯縮合反應(yīng)。4.1.2 酯縮合反應(yīng)常用的堿為RONa、NaNH2、NaH等。R、R可以是H、烴基、芳基或雜環(huán)基；R可以是任意基團(tuán)。 Claisen酯縮合反應(yīng)機(jī)理芳香醛與脂肪酸酐在堿催化下加熱，縮合生成-芳基丙烯酸的反應(yīng)。本反應(yīng)通常僅適用于芳醛和不含-H的脂肪醛。催化劑采用與脂肪酸酐相應(yīng)的鈉鹽或鉀鹽，有時(shí)也用三乙胺、碳酸鉀。4.1.3 Perkin反應(yīng)注: (1) 反應(yīng)往往需要較高溫度和較長(zhǎng)時(shí)間。 （2）如果芳醛環(huán)上連有吸電子基，反應(yīng)易于進(jìn)行，且產(chǎn)率較 高。如連有推電子基則反應(yīng)難于進(jìn)行，且產(chǎn)率較低。注: (3)取代苯甲醛和取代苯乙酸類化合物，在三乙胺、醋

4、酐存在下，縮合生成相應(yīng)的-苯基取代肉桂酸的雙鍵為E型構(gòu)型。堿存在下，酮與丁二酸酯的反應(yīng)，叫做Stobbe縮合。 常用的催化劑t-C4H9OK、RONa、NaH等。4.1.4 Stobbe反應(yīng) Stobbe縮合反應(yīng)機(jī)理 Stobbe縮合在合成上的應(yīng)用其羧酸酯產(chǎn)物在強(qiáng)酸中加熱水解可發(fā)生脫羧反應(yīng)，得到較原來酮或醛 增加三個(gè)碳原子的不飽和羧酸。若以芳醛或芳酮 為原料，生成的不飽和羧酸經(jīng)催化還原后，再經(jīng)分子 內(nèi)Friedel-Crafts反應(yīng)可合成環(huán)己酮的稠環(huán)衍物。 醛、酮與含活潑亞甲基的化合物在緩和條件下即可發(fā)生縮合反應(yīng)，生成，-不飽和化合物。常用氨或胺(如吡啶、哌啶、二乙胺等）作催化劑。4.1.5

5、Knoevenagel-Doebner縮合Knoevenagel-Doebner縮合反應(yīng)機(jī)理 以叔胺為例，用吡啶作催化劑，反應(yīng)機(jī)理如下：以伯、仲胺或銨鹽作催化劑，反應(yīng)機(jī)理如下：注： Doebner應(yīng)用吡啶-哌啶混合物代替Knoevenagel原來采用的氨、伯胺、仲胺，從而減少了脂肪醛在進(jìn)行縮合時(shí)生成的副產(chǎn)物，-不飽和酸，提高了，-不飽和酸的收率。 Darzen縮合在合成上的應(yīng)用 ，-環(huán)氧酸酯經(jīng)水解、脫羧可得到較原來的醛、酮增加至少一個(gè)碳的醛、酮。若用-鹵代酸酯與醛酮反應(yīng)，再水解、脫羧產(chǎn)物較原料醛酮只增加一個(gè)碳原子。 可視為分子內(nèi)的Claisen酯縮合，它可用于五元、六元、七元環(huán)的脂環(huán)酮類化合物

6、的和成，也可用于某些天然產(chǎn)物和甾體化合物的合成。4.1.7 Dieckman縮合 4.2.1 單官能團(tuán)化合物的烴基化 4.2.2 雙官能團(tuán)化合物的烴基化 4.2.3 共軛加成反應(yīng) 4.2.4 炔化合物的烴基化 4.2 碳原子上的烴基化反應(yīng) 酮、睛、酯單官能團(tuán)的烴基化要用比EtO-更強(qiáng)的堿才能 使其順利進(jìn)行。4.2.1 單官能團(tuán)化合物的烴基化 1 丙二酸二乙酯的烴基化 2 乙酰乙酸乙酯的烴基化 3 -二酮的烴基化 4.2.2 雙官能團(tuán)化合物的烴基化常用NaOEt作為堿性試劑，在無水乙醇溶液中進(jìn)行。利用烴基化丙二酸酯易水解、脫羧的特性 ，制備一取代或二取代乙酸。1. 丙二酸二乙酯的烴基化取代丙二酸

7、經(jīng)水解、脫羧后變成一元羧酸，用這個(gè)方法可以 使鹵代烴分子中的碳鏈增長(zhǎng)兩個(gè)碳原子。1. 丙二酸二乙酯的烴基化二次烴化得二取代丙二酸酯，經(jīng)水解、脫羧后生成-取代羧酸丙二酸酯同，-二溴化物作用，可得脂環(huán)型羧酸。1. 丙二酸二乙酯的烴基化在堿作用下，丙二酸酯同碘作用時(shí)，將發(fā)生雙分子偶聯(lián)反應(yīng)，得四元羧酸酯中間產(chǎn)物，經(jīng)水解、脫羧產(chǎn)生丁二酸或它的衍生物乙酰乙酸乙酯在乙醇溶液中與乙醇鈉作用生成烯醇鹽，烯醇 鹽再與鹵代烴反應(yīng)生成單烴基化產(chǎn)物。2. 乙酰乙酸乙酯的烴基化取代乙酰乙酸乙酯用稀堿水解，再酸化脫羧后生成甲基酮酮水解，產(chǎn)物比原料鹵代烴碳鏈增加了三個(gè)碳原子。乙酰乙酸乙酯及其單取代物用濃堿進(jìn)行水解時(shí)，發(fā)生乙酰

8、基與-碳之間鍵的斷裂，產(chǎn)物為乙酸或取代乙酸酸水解。2. 乙酰乙酸乙酯的烴基化取代乙酰乙酸乙酯用稀堿水解，再酸化脫羧后生成甲基酮酮水解，產(chǎn)物比原料鹵代烴碳鏈增加了三個(gè)碳原子。 一取代乙酰乙酸乙酯可以繼續(xù)烴化，生成二取代乙酰乙酸乙酯。如果兩個(gè)烴基不同，一般先引入大的烴基。 二取代的乙酰乙酸乙酯比較難水解，堿的濃度增大，會(huì)發(fā)生乙酰基與-碳之間的斷裂生成酸。為了得到酮，可在酸性溶液中水解。 乙酰乙酸乙酯或其衍生物也能同碘發(fā)生堿性縮合，產(chǎn)物經(jīng)水解，脫羧生成-二酮。 與丙二酸酯不同，乙酰乙酸乙酯與，-二溴丙烷作用不能生成環(huán)丁烷衍生物，而是進(jìn)行氧上的二次烴化，形成熱力學(xué)上更穩(wěn)定的六元環(huán)衍生物。-二酮的酸性比

9、較強(qiáng)（CH3COCH2COCH3的Pk=9),在乙醇加水 或丙酮溶液中，用堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽就可以使它們 變成烯醇鹽以進(jìn)行烴化。3. -二酮的烴基化強(qiáng)堿可以使-二酮轉(zhuǎn)變?yōu)槎┐见}，二烯醇鹽與鹵代烴作用時(shí)，烴化常在甲基上發(fā)生?；顫妬喖谆衔锏奶钾?fù)離子對(duì)，-不飽和化合物的親核加成是活潑亞甲基烴化的一種重要方法邁克爾反應(yīng)。4.2.3 共軛加成反應(yīng) 可能的反應(yīng)機(jī)理，-不飽和酮的邁克爾加成產(chǎn)物，可在過量催化劑、較長(zhǎng)時(shí)間或較高反應(yīng)溫度下進(jìn)一步發(fā)生分子內(nèi)Claisen縮合反應(yīng)形成環(huán)狀化合物，稱之為縮環(huán)反應(yīng)。 在有機(jī)合成上的應(yīng)用 雙甲酮中的亞甲基受鄰近兩個(gè)羰基的影響十分活潑，可進(jìn)一步發(fā)生邁克爾加成。 在有機(jī)合成上的應(yīng)用利用邁克爾反應(yīng)可在活潑亞甲基碳上引入-位具有吸電子基團(tuán)的烴基側(cè)鏈 在有機(jī)合成上的應(yīng)用在邁克爾反應(yīng)中，如果所用的活潑