學習-中級有機chpt5n第五章碳-氧雙鍵加成反應

第十章醛第十章醛和酮的親核加成2(2)與HCN的加O+ROHHOCNHOCHRHOCH-hydroxyR-unsaturatedHCN++O+ROCHHOR1.HSOHOCNHOMeOH,COMeO+CH2. HCNHH HO +HH4第十章醛和酮的親核加成3(1)與氨及其衍生物反應生成亞胺及其衍生-O+HN-N-NucleophilicNH-加成產(chǎn)物不穩(wěn)定,肼亞imineorSchiffbase亞胺或SchiffZ=NHCONH,semicarbazideZ=NHCSNH,thiosemicarbazideDeterminationofaldehydeand- N-Yellowneedlecrystalwithsharpmeltingpo6第十章醛和酮的親核加成1概述(4)不對稱醛酮親核加成的立體選擇性—Cram規(guī)則I和CramRuleO RStableOOMSM-RCramRuleHOX=NR,NH,FormingH-LSR2第五章碳-醛和酮的親核加成(一)1(1)無催化劑或堿催化OHNuorO+Nu-or酸催化O+醛酮的反應活性:含碳親核試劑RMgX,RLi,RCuLi,NaCCR,HCN,碳負離子(烯醇和烯胺等含氮親核試劑:NH,RNH,RNH,HNOH,HNNHCONH,含氧親核試劑HO,ROH,HOCHCHOH,14)含硫親核試劑:NaSH,RSH,NaHSO,HSCHCHSH,HS(CH)第第十章醛和酮的親核加成2(1)與Grignard試劑的加 HOMgXRHOHR +HPhOHH空間位阻對反應的影 OMeCH- e+ SterichindranceincreasedyielddecreasedOMeC-C-CMe+ noreactionduetotoo3第第十章醛和酮的親核加成2Strecker反O+NHCl HNCNHN -amino(3)與RCuLi的加O+HO(4)與炔化物的O+NaCNH(l)orCCR HOC5第十章醛第十章醛和酮的親核加成3(3)肟的構(gòu)型,肟和亞硝基化合物的互變異HNOHHClHNaNmphv,PhHPh HOHmpRCH-N=O HNRCH-N=O R RR第十章醛和酮的親核加成3(4)Beckmann重排(特點和應用特點:1酸催化2與羥基處于反位的基團遷移3離去和遷移協(xié)同發(fā)生4遷移基應用:酰胺酸和胺氨基酸4重排反應小結(jié)(請自己比較總結(jié)1碳正離子重排:碳正離子重排(鹵代烷和醇消除等)和pinacol2氮正離子重排:Beckmann3氧正離子重排:第十章醛和酮的親核加成3(1)與氨及其衍生物反應生成亞胺及其衍生物(實例和應用PhCHO+PhCH=NPh+HOaromaticiminestable,aliphaticimineO+HN-N- -HOO+HN-N-HO+HN-HN-O+HN-N-應用:12N- orO+HN-8第十章醛和酮的親核加成3(1)與氨及其衍生物反應生成亞胺及其衍生物(機理反應需在弱酸弱堿條件下進行,在強酸條件下,氨及其衍生物會成鹽,而無親核性在強堿條件下,強堿會進攻羰基7第第十章醛和酮的親核加成3(2)與二應用:9第第十章醛和酮的親核加成3(4)Beckmann重第十章醛第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成(應用:保護羥基1.BrCHCHCHCHOH MeCCHCHCHCHOHOOOOO2.CHOH CHOH CHOHMeOOOHOCHOCH第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成(應用:保護羰基3.OBrOOOOOOBrBrFavorski重OCO第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成:醛酮與等摩爾醇反應得到半縮醛或半縮酮,它們對酸堿均不穩(wěn)定半縮醛或半縮酮由于不穩(wěn)定通常很難分離出來醛酮與兩倍量(摩爾)醇反應得到縮醛或縮酮,它們對堿穩(wěn)定,HO+R'HaldehydeRRketoneCatHCl(gas),ORHOR,R'R'+HOHR'R'ORR'R'+ORR'Base-catalyzed(nocatalyst)O+R'第十章醛和酮的親核加成41)與水加成:一般醛酮不利于形成水合物,有吸電子取代基時有利于形成水合物水合物在酸中不穩(wěn)定Me2C=O+CH3CH(OH)2Cl3CCH(OH)2mp51.7oCRno第第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成(特點特點:1反應需要分水器分水,2用原甲酸酯代替醇,O++EtHC+OR'OHCHC+R'3與1,2-或1,3-HClO+OOOO+RR第第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成(應用:保護羰基OOOHHORHOOOBrMgOR2.TosynthesizeCHCHC CHCHCCH+CrO, HOCHCHOHBrOCHCHC CHCHCOOO第十章醛第十章醛和酮的親核加成5O+NaHSO(saturated) O+NaSO+HCN Acture(2)與硫醇的加成:縮硫醛和縮硫酮對酸堿均RX+RSH+RX+HNCSNHO+SO+HgCl,HgOMeOH,SRHgCl,HgOMeOH,第十章醛和酮的共軛加成(二),-不飽和醛酮的共軛加成(與親核試劑的親核共軛加成2鹵素和次鹵酸通常主要發(fā)生C=C雙鍵的1,2-RLi通常主要發(fā)生C=O雙鍵的1,2-HO,ROH,RSH,NH,RNH,RNH,HCN,HX,RCuLi以1,4-RMgX通常從空阻小處加成,位阻一樣時有利于1,4-加成;但有CuX1,4-有些親核試劑,當其過量時可與1,4-加成產(chǎn)物的羰基繼續(xù)發(fā)生1,2-加成含有雙親核試劑的反應物也可以發(fā)生1,4-加成后,再與1,4-加成產(chǎn)物的羰基繼續(xù)發(fā)生OHOHOOHO+5%第十章醛和酮的親核加成4(2)與醇加成(含羥基醛酮的反應—形成環(huán)狀或多環(huán)含氧化合物 OOHClOO OH+OOOHHOOHO 第十章醛和酮的親核加成4第第十章醛和酮的親核加成5(1)與亞硫酸氫鈉的加成:只有醛,O+NaHSO(saturated) OOO OOO >HYield(%) 5621reactiveMechanismSO+NaCl+OHOSOONa O+SO+NaCl+NaSO+CO+O+NaSO+CO+應用:1純化醛酮2合成-羥基磺酸鈉3合成-第第十章醛和酮的共軛加成(二),-不飽和醛酮的共軛加成(與親核試劑的親核共軛加成1第十章第十章醛和酮-H的反應1烯醇化和烯醇負離子a一般情況下酮式穩(wěn)定176-O99kJ/molH+orOH-O146->b-H的酸性越強,c HCN HCNHNNN28第十章醛和酮-H的反應1烯醇化和烯醇負離子(5)不對稱酮的烯醇化堿性弱位阻小的堿得多取代烯醇;Strong,bulkyOaproticWeak,lessbulkyproticoraproticKinetic Thermodynamicmoresubstitutedalkene:LessMore(5)烯醇化的應用:a重氫交換;b外消旋化;c用于反應(酮的-位鹵化,烷基化縮合反應及甲基酮或乙醛的鹵仿第十章醛和酮-H的反應1烯醇化和烯醇負離子(1)-H的酸HRCY+-HHRCY+H-BY=electron-withdrawing--H活性大小的判斷:a)測定pKa;b)測定同位素的交換速度;c)生成碳負離子穩(wěn)影響-H活性的因素Y的吸電子能力:吸電子能力越強,-H吸電子能力:-NO>-COR>-SOR>-COR-CN>-CCR>-Ph>-CH=CHR>--H周圍的空間環(huán)境:空阻越小,第十章醛和酮的共軛加成(二),-不飽和醛酮的共軛加成(與親核試劑的親核共軛加成2PhCHCHCOCMe e+ CH=CHCH=OSS+ON第第十章醛和酮-H的反應1烯醇化和烯醇負離子(2)酮式和烯醇式的互變異 HorOONaOD,DODDHOHOorO H+MeO HHO在絕對無酸,堿,并可于-70C第第十章醛和酮-H的反應1烯醇化和烯醇負離子(3)烯醇負離子(兩位負離子 OCHRRONucleophilicity:strongbasicity:(4)醛酮OHCHHC+H-HCO:B,-OH3CHB,-HCHHCHC第十章第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反3應用碘仿為黃色固體,可用于鑒別具有CHCO-,CHCHOH-結(jié)構(gòu)的化合物第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反4羥醛縮合反應(Aldolreaction)第十2醛酮的-位鹵化O醛和酮-H的反應OHHOorX堿性條件下O:B,-OBrOHC CHCH2-Br H堿用量要>1mol,因為反應過程中會生成HX,不對稱酮的鹵化次序:-COCH>-COCHR>-COCHR>(堿性條件空阻起作用)c)控制鹵素的量,也不可以控制一,二元鹵化產(chǎn)物因為鹵素取代后,剩余的-活性增大,更易反應鹵化的反應速度:一元鹵化<二元鹵化<2醛酮的-位鹵化O醛和酮-H的反應OHHOorX酸性條件下極少量H即可催化,因為反應過程中會生成HX,無H不對稱酮的鹵化次序:-COCHR>-COCHR>-COCH(與形成烯醇的穩(wěn)定性一致)控制鹵素的量,可以控制一,二,三元鹵化產(chǎn)物因為鹵素可使羰基的活性降低,使其氧原子不易質(zhì)子化鹵化的反應速度:一元鹵化>二元鹵化>三元3鹵化第第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反2醛酮的-OOCl+OBr,OCH69-OOOCHBrBr,HOOCHFe+OBr醛的-位鹵化:醛基需保護,否則易被鹵素氧化成酸(X+HO生成OHClOOOOO第第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反3第十章第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反42)自身縮合(醛易,酮難(ii)分子內(nèi)縮合(成環(huán)速度:五元環(huán)>六元環(huán)>七元環(huán)1.OOHowto O?2.OOCatOZn,HOneutralOH O1,4-O第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反43)交叉縮合(醛酮一個有-氫,另一個無-氫 的羥甲基化反應HCHO+ (HOCH)C+CHO+OHOcon.兩個醛酮均無-氫,發(fā)生什么反應兩個醛酮均有-氫,反應情況如何第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反4(3)ReversealdolOOHHO,-OHOOHOH,-HOOOH+HO,-OHCCHHCHHCReversealdolreactioncondition:refluxinNaOHaqueousAldolreactioncondition:relativelowtemperaturewith第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-4羥醛縮合反應(Aldolreaction)第第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反42)自身縮合(醛易酮難)第第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反42)自身縮合(醛易,酮難(ii)縮合環(huán)化反應(插烯系規(guī)則OHor3PhProposedOClSnMeClSnOMeOSnCl HOOCH OHCH-OMeO第十章第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反6Michael在質(zhì)子溶劑中,第十章醛和酮的反—Mannich反應(胺甲基化反應)(應用OOHC+HCHO+NCHOOONMe+ O-N+HCHO+N草綠第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反應4羥醛縮合反4)定向縮合(兩個醛酮均有-氫)(i)對稱酮和醛的定向縮CHCHO+OHOH O(III)canbepreparedfromacetaldehyde.(IV)canbepreparedfromacetone.Only(I)and(II)arenecessarytobepreparedinthismanner.1.PreparationofKOH,15COHCHCHO+bpbp77C/28mmHg將乙醛氣體通入中2.Preparationof (MeCH)NHpKa40RCOMepKaNNNO(MeCH)NH+LiBu-N+O(MeCH)NLi(LithiumDiisopropylamide)strongandbuly第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-43)交叉縮合(醛酮一個有-氫,另一個無-氫(ii)Claisen- idt反應(ArCHO,由于失水得共軛產(chǎn)物穩(wěn)定,很易得失水產(chǎn)物PhCHO+HO-HH88-93%,transPhCHO+MeCOCHPhCHO(excess)+OPhCHO+O第第十章醛和酮-H的反應(五)醛酮-活潑氫的反應4羥醛縮合4)定向縮合(兩個醛酮均有-氫)第第十章醛和酮—Mannich反應(胺甲基化反應OO+HCHO+RNRHCHO+R3H+,-HOHOCHNHCN+R4-OONR具有-H的醛酮,羧酸,酯,腈,硝基化合物,末端炔烴,酚的鄰對位,具有活潑氫的雜環(huán)化合物:吲哚的3位,吡啶的2,4,6-位甲基等氨和一級胺反應產(chǎn)物的氮原子上還有氫,還可以進一步發(fā)生反應,因此產(chǎn)物復雜;三級胺不反應只有二級胺合適iv)溶液,),其他醛也可以,但芳香第十章醛第十章醛和酮的反WittigWittig-Horner反應3WittigRO+PhP-+RO RRC-PPhRC-RRRR+R低溫(-80C)可分離得到,0C(1)與醛反應快,酮次之,酯最慢,活潑鹵代烷制得 也活潑,反應時立體選擇性較穩(wěn)定 反應時,立體選擇性好,通常得E-型產(chǎn)有些穩(wěn)定的Wittig試劑反應時,還需用PhCOOH作催化第十章醛和酮的反WittigWittig-Horner反應3Wittig(應用O+PhP+--O+EtO+OHPhP+PhP+MeI- PhP+--CHOPhOPhPCHBrAddition-OOPh+P--CH第十章醛和酮二Robinson增環(huán)反應(,-不飽和酮與環(huán)酮的共軛加成,再分子內(nèi)羥醛縮合應用:1)合成,-不飽和環(huán)己酮衍生物,2)在兩個環(huán)相稠合的碳原子上引入角甲基或其他烷基等取代基用其他方法很難引入請總結(jié),-不飽和酮1:總結(jié)酮的烷基化(直接或經(jīng)烯胺烷基化-鹵代酮脫鹵化氫(注意Favorski重排Mannich堿熱烯烴的-位鹵化,水解,再氧化(烯丙醇的氧化由Wittig第十章醛和酮—Mannich反應(胺甲基化反應)(應用3)SynthesisofN-containing+MeNHONMeNH,NMepH5,4HOHO4)Synthesisof-unsaturatedOOHC+HCHO+-OOAgO+第第十章醛和酮Wittig反應和Wittig-Horner反應 (Ylide)的結(jié)Ylide是在相鄰位置上帶有相反電荷的兩性離子最常見的是磷和硫PhPCHPhPOSCHOCHSCH(I)對雜化體的貢獻大于(II),磷ylide也稱為Wittig試劑(1953年發(fā)現(xiàn)因為(II)中2p與3d成鍵能量高,2 3PhH+PhPCHRPhPRX可以是任何含有-H的鹵代烷,如CHX,RR’CHX,PhCHX,XCHCOEt等無-H的鹵代烷只能形成四級鏻鹽不能形成磷堿需根據(jù)消除HX的難易來選擇,活潑鹵代烷形成的鏻鹽可以用弱堿消除常用的堿有RLi,NaH,NaNH,NaOEt,NaOH,NaCO大部分 對水和空氣均不穩(wěn)定,不分離,直接使 第第十章醛和酮Wittig反應和Wittig-Horner反應3WittigO+PhP-OOPhCHO+PhP+CHPhCl- NaOEt + OOMeCHClOOCHCHO+PhPHCOMe PhCH=CHCH=O+PhP+--第十章第十章醛和酮的反-鹵代酸酯的反應:1Darzen反應:(應用)合成,-環(huán)氧酸醛t-O+0-15oC,3Ot-CHOOO第十章醛和酮的反六安息香縮合反應和安息香酸重排1 EtOH-HOOaccepterdonatoracceptHgiveOOO1OHHtransferHOHOHArArHOHCN ArC3H4H5OArArCHOdonor,ArArCHOacceptor,ArOOCHO+EtOH-HO+ 第十章醛和酮WittigWittig-Horner:4Wittig-Horner反應(應用)O+CHCOEt67-O+COEt3.CO+NaHCCHCOEt4.(EtO)2(EtO)2第十章醛和酮WittigWittig-Horner:4Wittig-Horner反應(EtO)P+EtO+OEt-EtBrEtOPEtONaHEtOOPEtOCHEtO+OPEtOCHR'CHOHHEtOCHROO+R'OPOEtHOPOEt RHCR'HHOH四元環(huán)過渡態(tài),R與R’與Wittig反應不同,鹵代烷要活潑的,如P