酸催化縮合與分子重排

關于酸催化縮合與分子重排第1頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

一般來說，縮合系指兩個或兩個以上分子經由失去某一簡單分子(如H2O,HX,ROH,NH3,N2等)形成較大的單一分子的反應。酸催化縮合反應包括芳烴、烯烴、醛、酮和醇等在催化劑無機酸或路易士酸催化下，生成正離子并與親核試劑作用，從而生成碳碳或碳氮等鍵的反應。第2頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.1酸催化縮合反應

3.1.1Friedel－Crafts

反應復習《有機化學》關于：

“Friedel－Crafts反應”的反應機理第3頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六Friedel–Crafts烷基化反應

在AlCl3等催化下，苯與鹵代烷反應，生成烷基苯：異丙苯反應機理:第一步碳正離子的生成：第二步

碳正離子作為親電試劑進攻苯環(huán)，形成新的C－C鍵:決定反應速率的一步第4頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六第三步失去質子，生成烷基苯：

發(fā)生重排：(66%)第5頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

Friedel–Crafts烷基化反應可以通過醇和烯烴生成碳正離子烯烴和酸醇和Lewis酸(56%)環(huán)己基苯(65%)第6頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

Friedel–Crafts酰基化反應(acylation)

在AlCl3

等作用下，苯與酰鹵反應，在苯環(huán)上引入?；罕揭彝?97%)試劑:酰氯酸酐:(83%)第7頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.1酸催化縮合反應

1.Friedel-Crafts烷基化反應

芳烴的烷基化可以用鹵代烴、烯烴、醇、醚、醛和酮等作烷基化試劑，常用的催化劑是無機酸(如硫酸，鹽酸等)和Lewis酸(如無水AlCl3、BF3、FeCl3、ZnCl2、SnCl4等)，該反應常稱為芳環(huán)上的親電取代反應。

3.1.1Friedel－Crafts

反應第8頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1.Friedel-Crafts烷基化反應第9頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1Friedel-Crafts烷基化反應易生成多取代物。當所用的烷基化試劑的碳原子數(shù)為3個以上時，烷基往往發(fā)生異構化，其原因是碳正離子發(fā)生重排的結果。此外，當芳環(huán)上連有吸電子基團(如－NO2、－CN、－COCH3等)時，烷基化反應很難發(fā)生甚至不發(fā)生。1.Friedel-Crafts烷基化反應2第10頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六分子內F－C烴基化反應可用于芳環(huán)稠合

1.Friedel-Crafts烷基化反應第11頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六類似于芳烴，烯烴也能發(fā)生F－C烴基化反應

反應機理可能為1.Friedel-Crafts烷基化反應第12頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六類似于芳烴，烯烴也能發(fā)生F－C烴基化反應

制備高辛烷值汽油的一個較便宜的方法

反應首先經過異丁烯二聚，最后一步是碳正離子從叔丁烷奪取負氫離子1.Friedel-Crafts烷基化反應2第13頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2.F－C?；磻?)用Friedel－Crafts反應合成酮(酰氯或酸酐作為酰化劑)

3.1.1Friedel－Crafts

反應活性高的芳環(huán)可引入兩個?；c硝基苯不同，鄰硝基苯甲醚容易?；?4頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1)用Friedel－Crafts反應合成酮

2.F－C?；磻u代芳烴的?；磻缺剿俾事?，產率不夠高在活潑芳環(huán)上發(fā)生酰化反應還有用腈或酰胺作?；瘎┑乃岽呋磻帐┓磻?5頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1)用Friedel－Crafts反應合成酮（分子內F-C酰基化）2.F－C?；磻?6頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1)用Friedel－Crafts反應合成酮

2.F－C酰基化反應在非常稀的溶液中可以得到更大的環(huán)烯烴的F-C?；瘷C理：最終生成β-鹵代酮第17頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1)用Friedel－Crafts反應合成酮

2.F－C?；磻N?；€可以形成不飽和酮練習：合成（±）硫辛酸P.57習題3-1（2）第18頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2)Friedel－Crafts反應合成醛

一氧化碳和氯化氫的等摩爾混合物可由甲酸和氯磺酸作用制得

2.F－C?；磻?.1酸催化縮合反應

3.1.1Friedel－Crafts

反應加特曼—科赫反應第19頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2)Friedel－Crafts反應合成醛

2.F－C?；磻?0頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2)Friedel－Crafts反應合成醛

2.F－C?；磻?1頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2)Friedel－Crafts反應合成醛

2.F－C?；磻拘暂^小芳環(huán)上需有供電子取代基第22頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.1酸催化縮合反應

3.1.2醛或酮及其衍生物的反應

復習《有機化學》關于：

“醛、酮縮合反應”的內容第23頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六縮合反應(a)羥醛縮合

兩分子醛稀堿或稀酸縮合生成β–羥基醛3–羥基丁醛(b)Mannich反應活潑α–氫的化合物甲醛氨或伯胺、仲氨縮合反應氨甲基化反應HCl或堿稀堿或稀酸第24頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.1.2醛或酮及其衍生物的反應

1.自身縮合

1212＋第25頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

醛或酮及其衍生物的反應1.自身縮合

第26頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

醛或酮及其衍生物的反應1.自身縮合

第27頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2.

交叉縮合

醛或酮及其衍生物的反應第28頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六X:CF3,MeO,F,Cl（吸電子基）

X:CN,CONH22.

交叉縮合

醛或酮及其衍生物的反應芳香醛與丙酮含α-H硝基化合物、氰基化合物第29頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.酮與酰鹵或酸酐的縮合

醛或酮及其衍生物的反應第30頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1.Mannichreaction3.1.3Mannichreaction3.1酸催化縮合反應

具有烯醇式或潛在烯醇式結構的化合物(如某些炔類化合物)與醛(通常為甲醛)，在酸催化下，與第一、第二胺反應，生成胺甲基化衍生物的反應，叫做Mannichreaction或曼氏反應。該反應廣泛用于有機合成。第31頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1.Mannichreaction酮胺3.1.3Mannichreaction第32頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六曼尼希反應機理？β-二元酸α-甲基吡啶苯乙炔1.Mannichreaction第33頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六芳醛芳胺1.Mannichreaction3.1.3Mannichreaction第34頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2.MannichReaction在合成上的應用3.1.3Mannichreaction(1)制備α，β－不飽和羰基化合物第35頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2.MannichReaction在合成上的應用3.1.3Mannichreaction(2)曼尼希堿或季銨鹽的轉換取代水解第36頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六(2)曼尼希堿或季銨鹽的轉換2.MannichReaction在合成上的應用3.1.3Mannichreaction色氨酸①②③第37頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2.MannichReaction在合成上的應用3.1.3Mannichreaction(3)合成生物堿阿托品第38頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2.MannichReaction在合成上的應用3.1.3Mannichreaction(3)合成生物堿第39頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1.烯胺的生成3.1.4烯胺

3.1酸催化縮合反應

烯胺(enamines)是分子中氨基直接與雙鍵碳原子相連的化合物。烯胺也叫α，β-不飽和胺，烯胺分子中氮原子上有氫原子時容易轉變?yōu)閬啺罚c烯醇容易轉變?yōu)轸驶衔锵嗨?。?0頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1.烯胺的生成3.1.4烯胺

制備烯胺:①醛或酮

②仲胺

③脫水劑(如無水碳酸鉀)存在下，④加苯、或甲苯、二甲苯把生成的水帶出，⑤并加入對甲基苯磺酸等作催化劑加熱，用共沸蒸餾法除去生成的水即可很容易的制得。強失水劑如四氯化鈦，可迫使反應進行完全。仲胺常為環(huán)狀化合物，它們的反應活性降低次序為：吡咯烷、嗎啉和哌啶。它們的結構式如下第41頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六1.烯胺的生成3.1.4烯胺

第42頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2.烯胺在有機合成中的應用3.1.4烯胺

β-碳原子(即初始羰基化合物的α－碳原子)上帶有部分負電荷?？勺鳛橛H核試劑與鹵代烷、酰鹵或親電性的烯烴反應。第43頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2.烯胺在有機合成中的應用3.1.4烯胺

第44頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六2.烯胺在有機合成中的應用3.1.4烯胺

◆烯胺易與酰氯或酸酐作用，產物經水解可以得到β-二酮，是得到高產率C-?；a物的好方法。第45頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.1.5α-皮考啉反應（Picoline）3.1酸催化縮合反應

◆α-甲基吡啶在Lewis酸作用下形成類似烯醇的化合物，再與醛反應、失水得到α-取代乙烯吡啶。第46頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.1.6Prinsreaction

◆甲醛（或其它醛）經酸催化與烯烴加成得到1，3-二醇、縮醛化得到噁烷類1，3-二氧六環(huán)化合物。第47頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.1.6Prinsreaction

應用較原烯烴多一個碳原子的醇生產氯霉素第48頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.2酸催化分子重排

分子重排反應是分子中的一個基團或原子從一個原子轉移到另一個原子上，形成一個新的分子的反應。

在重排中，遷移原子或基團完全游離并脫離原來的分子，然后再與其它部分相連接，這種重排稱為分子間重排。

分子內重排則與其它分子無關，遷移基團自始至終沒能脫離原來的分子，僅從分子的一部分遷移至分子的另一部分。重排是一種復雜的有機化學現(xiàn)象。第49頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.2.1

頻哪醇－頻哪酮重排重排的動力是新形成的碳正離子更為穩(wěn)定叔烷基酮環(huán)狀頻哪醇，重排后可擴環(huán)第50頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

Beckmann重排酮肟變酰胺氮賓正離子水合應用生產尼龍-6的原料第51頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

烯丙基重排烯丙基正離子雙鍵移位稱為：烯丙基重排SN1機理SN2′機理SN2機理第52頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六自由基式離子3.2.4

聯(lián)苯胺重排聯(lián)苯胺重排是指氫化偶氮苯化合物重排成4，4′-二氨基聯(lián)苯的反應。反應速度=k[氫化偶氮苯][H+]2第53頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六3.2.4

聯(lián)苯胺重排兩種不同的氫化偶氮苯在同一體系中發(fā)生重排時，反應不發(fā)生交叉重排，這說明聯(lián)苯胺重排是分子內重排過程：

當對位有取代基封閉時，重排可以發(fā)生在氨基的鄰位。如果其中苯環(huán)只有一個對位被封閉，重排產物叫做對半聯(lián)苯胺，如果兩個對位都被封閉，產物叫做鄰半聯(lián)苯胺。第54頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

Schmidt重排

在強酸存在下，羧酸、酮、醛等與疊氮酸作用，生成伯胺、酰胺或腈反應稱為施密特（Schmidt）重排反應。第55頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

Schmidt重排3.2酸催化分子重排

Schmidt重排反應歷程（了解）：重排第56頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

Schmidt重排重排反應速率為：二烷基酮>烷基芳基酮>二芳基酮重排了解第57頁，共64頁，2022年，5月20日，11點14分，星期六

Schmidt重排芳基烷基酮重排，一般是芳基移位至氮原子上若HN