第15章-碳负离子-缩合反应课件.ppt

1、CH3CH3CH2=CH2HCCHCH3CCH3OpKa50382520一些常见基团的吸电子能力强弱次序如下：一些常见基团的吸电子能力强弱次序如下：烃可以看作是一个氢碳酸。烃可以看作是一个氢碳酸。NO2COSO2COORCNC CHC6H5HC CH2R 在一般条件下，对大多数醛酮来说，由于在一般条件下，对大多数醛酮来说，由于酮式的能量比烯醇式低，因此，在酮式和烯醇酮式的能量比烯醇式低，因此，在酮式和烯醇式的互变异构中，酮式占绝大多数。所以，一式的互变异构中，酮式占绝大多数。所以，一般条件下，烯醇式易重排为酮式。般条件下，烯醇式易重排为酮式。15.2 15.2 酮式和烯醇式的互变异构酮式和烯醇

2、式的互变异构酸催化：酸催化：碱催化碱催化：CHCH(R)OH-HCHCH(R)OHCCH(R)OH酮式烯醇式CHCH(R)OCCH(R)OH酮式烯醇式BH-BCCH(R)O15.2.2 烯醇化的反应机理烯醇化的反应机理15.3 缩合反应简述缩合反应简述将分子间或分子内不相连的两个碳原子连接将分子间或分子内不相连的两个碳原子连接起来的反应通称为起来的反应通称为缩合反应缩合反应无机酸、碱、盐或醇钠、醇钾是常用的缩合剂无机酸、碱、盐或醇钠、醇钾是常用的缩合剂缩合往往需要经过加成、消除、取代等过程。缩合往往需要经过加成、消除、取代等过程。有有-H的醛或酮在酸或碱的作用下，缩合生成的醛或酮在酸或碱的作用

3、下，缩合生成-羟基醛或羟基醛或-羟基酮的反应称为羟基酮的反应称为羟醛缩合。羟醛缩合。CH3CCH3OBa(OH)2OH(CH3)2CCH2CCH3O-H2O(CH3)2C=CHCCH3O（1）定义：）定义：15.4、羟醛缩合反应、羟醛缩合反应15.4.1 羟醛缩合反应的机理羟醛缩合反应的机理CH3CCH3OCH3C-CH2-H+OHCH3C=CH2OHCH3CCH3+OHOHCH3-C-CH2-C(CH3)2+OH-H+OHCH3-C-CH2-C(CH3)2O-H2OCH3-C-CH=C(CH3)2O酸催化下的反应机理酸催化下的反应机理烯醇化烯醇化亲核加成亲核加成酸碱反应酸碱反应H+-H+CH

4、3CH=O-CH2CH=OB:-CH3CH=OO-CH3CHCH2CHO-H2OCH3CH=CHCHO常用的碱性催化剂有：常用的碱性催化剂有：KOH，C2H5ONa，(t-BuO)3Al.催化剂用量应在催化剂用量应在0.5mol以上。以上。OHCH3CHCH2CHOH2O烯醇化烯醇化亲核加成亲核加成酸碱反应酸碱反应*1 在酸性及强碱性条件下易失水，一般的碱性条在酸性及强碱性条件下易失水，一般的碱性条件，加热时失水。所以，如要制备件，加热时失水。所以，如要制备-羟基醛、羟基醛、-羟羟基酮，通常采用弱基酮，通常采用弱碱性催化剂，温度较低的反应条碱性催化剂，温度较低的反应条件。件。*2 烯醇负离子是

5、一个两位负离子，在羟醛缩合反烯醇负离子是一个两位负离子，在羟醛缩合反应中，主要是烯醇负离子的应中，主要是烯醇负离子的C-端去进攻。端去进攻。*3 羟醛缩合反应是一个可逆反应，温度低有利于羟醛缩合反应是一个可逆反应，温度低有利于正向反应，而加热回流有利于逆向反应。正向反应，而加热回流有利于逆向反应。15.4.2 羟醛缩合反应的分类羟醛缩合反应的分类醛和酮的自身缩合醛和酮的自身缩合醛和酮的交叉缩合醛和酮的交叉缩合1自身缩合自身缩合-分子间缩合和分子内缩合分子间缩合和分子内缩合醛的自身缩合醛的自身缩合CH3CH2CH2CHO +CH2CHOCH3CH2CH2CHCHCHOCH2CH3-OHCH2CH

6、3OHI2CH3CH2CH2CH=CCHOCH2CH3酮的自身缩合酮的自身缩合CH3CCH3O2CH3CCH3OBa(OH)2-H2O(CH3)2C=CH C CH3OH+(CH3)2C=CH C CH=C(CH3)2OOHHCH3CH3CH3CH2-HHOCH3CH3CH31,4加成加成互变异构互变异构Soxhlex 提取器提取器I2分子内的羟醛缩合反应：分子内的羟醛缩合反应：KOH/H2OCH3CO(CH2)4COCH3100COCH3OHCH3COCH3CH3-H2OOOOOHONa2CO3-H2O2 醛和酮的交叉缩合醛和酮的交叉缩合两种不同的醛、酮之间发生的羟醛缩合两种不同的醛、酮之间

7、发生的羟醛缩合反应称为交叉的羟醛缩合反应。反应称为交叉的羟醛缩合反应。有两种情况有两种情况（1）一种醛或酮有）一种醛或酮有-H，另，另一种醛或酮无一种醛或酮无-H。（2）两种醛酮都有两种醛酮都有-H。（在定向。（在定向缩缩 合反应中讨论。）合反应中讨论。）(CH3)2CHCH2CHOHCHO(CH3)2CHCHCHOCH2OHK2CO3+CHOCH3CHOCHCH2CHOOHC=C-H2O+OHCHOHH克莱森克莱森-施密特反应：施密特反应：无无氢的芳香醛提供羰基，有氢的芳香醛提供羰基，有氢的脂肪醛提供烯醇氢的脂肪醛提供烯醇负离子，进行混合的缩合反应叫做负离子，进行混合的缩合反应叫做Clais

8、enClaisen-Schmidt-Schmidt反应反应练习题练习题：CHOOH-H2O+CH3COCH3CH=CHCOCH3应用：应用：羟醛缩合反应在有机合成上应用非常广羟醛缩合反应在有机合成上应用非常广泛，是一个增长碳链的有效方法。但反应是泛，是一个增长碳链的有效方法。但反应是由一个醛的由一个醛的-碳进攻另一醛的羰基碳，故产碳进攻另一醛的羰基碳，故产物的主链碳原子数实际只增加了两个物的主链碳原子数实际只增加了两个。一、一、酯缩合反应（酯缩合反应（Claisen缩合）缩合）二、二、混合酯缩合反应混合酯缩合反应 三、三、分子内酯缩合反应（分子内酯缩合反应（Dieckmann缩合）缩合）四、四

9、、酮与酯的缩合反应酮与酯的缩合反应酯中的酯中的氢显弱酸性，在醇钠作用下可与另一分子氢显弱酸性，在醇钠作用下可与另一分子酯发生类似于羟醛缩合的反应，结果一分子酯的酯发生类似于羟醛缩合的反应，结果一分子酯的氢被另一分子酯的酰基取代，生成氢被另一分子酯的酰基取代，生成酮酸酯，称酮酸酯，称为为酯缩合反应或克莱森缩合反应（酯缩合反应或克莱森缩合反应（Claisen condensation）。）。2 CH3COOC2H5(1)C2H5ONa(2)H3OCH3COCH2COOC2H5+C2H5OH15.7.1 酯缩合反应酯缩合反应 反应机理反应机理：(1)CH2COOC2H5C2H5OC2H5OHH+CH

10、2COOC2H5+(2)CH2COOC2H5CH3COOC2H5CH3COOC2H5+CH2COOC2H5CH3COOC2H5CH2COOC2H5(3)CH3COCH2COOC2H5C2H5O+CH3COCH2COOC2H5C2H5O+(4)CH3COCHCOOC2H5+C2H5OHH+CH3COCH2COOC2H5若一个酯若一个酯碳上只有一个碳上只有一个H，一方面由于增加，一方面由于增加了烃基的给电子的诱导效应，酸性减弱了，了烃基的给电子的诱导效应，酸性减弱了，在乙醇钠的作用下碳负离子很难形成；另在乙醇钠的作用下碳负离子很难形成；另一方面由于生成的一方面由于生成的酮酸酯中没有酮酸酯中没有-H

11、，不，不能成盐，即缺乏使平衡向右移动的推动力。能成盐，即缺乏使平衡向右移动的推动力。所以，只有一个所以，只有一个-H的酯在乙醇钠的作用的酯在乙醇钠的作用下很难发生酯缩合反应。下很难发生酯缩合反应。此时若采用一个很强的碱如此时若采用一个很强的碱如三苯甲基钠三苯甲基钠，使，使第（第（1）步平衡向右移动，产生大量的碳）步平衡向右移动，产生大量的碳负离子，酯缩合反应也能完成。负离子，酯缩合反应也能完成。当采用不同的具有当采用不同的具有-H的酯进行缩合时，可能的酯进行缩合时，可能有四种产物，在合成上无意义。有四种产物，在合成上无意义。+CH3CH2COOC2H5CH3COOC2H5四种产物15.7.2

12、混合酯缩合反应混合酯缩合反应 但若用含但若用含氢的酯与无氢的酯与无氢且羰基比较活泼的酯进氢且羰基比较活泼的酯进行酯缩合时，可得到单一产物。如：行酯缩合时，可得到单一产物。如：+CH3COOC2H5(1)C2H5ONa(2)H3OHCOC2H5OHCOCH2COOC2H5+C6H5CH2COOC2H5(1)C2H5ONa(2)H3OH5C2OCOC2H5OC6H5CH(COOC2H5)2+CH3CH2COOC2H5(1)C2H5ONa(2)H3OCOOC2H5COOC2H5CCHCOOC2H5COOC2H5OH3C(1)NaOH/H2O(2)H+/CH3CH2COCOOH+CO2+C2H5OH狄

13、克曼（狄克曼（Dieckmann）反应：）反应：己二酸酯或庚二酸酯发生分子内酯缩合反应，己二酸酯或庚二酸酯发生分子内酯缩合反应，形成五元或六元环形成五元或六元环酮酸酯：酮酸酯：(1)C2H5ONa(2)H3OCOOC2H5COOC2H5OCOOC2H5COOC2H5COOC2H5COOC2H5O(1)C2H5ONa(2)H3O15.7.3 分子内的酯缩合反应分子内的酯缩合反应丁二酸酯或戊二酸酯发生分子间的酯缩合或丁二酸酯或戊二酸酯发生分子间的酯缩合或与草酸酯缩合，生成相应的环酮酸酯。与草酸酯缩合，生成相应的环酮酸酯。(1)C2H5ONa(2)H3OCOOC2H5OOC2H5COOC2H5OC2

14、H5OOOCOOC2H5COOC2H5+(1)C2H5ONa(2)H3O+COOC2H5COOC2H5COOC2H5COOC2H5COOC2H5COOC2H5OO当用酮与酯或酮酸酯本身进行缩合时，主当用酮与酯或酮酸酯本身进行缩合时，主要产物是要产物是-二酮。二酮。酯缩合反应是形成酯缩合反应是形成C-C键的重要反应，它可以合键的重要反应，它可以合成成酮酸酯、酮酸酯、1，3-二酮、二酮、1，3-二酯等，而这些化二酯等，而这些化合物在有机合成上的应用及其广泛合物在有机合成上的应用及其广泛。(1)C2H5ONa(2)H3OC6H5COOC2H5 +CH3COC6H5C6H5COCH2COC6H5+C2

15、H5OH(1)C2H5ONa(2)H3OOCOOC2H5OO15.7.4酮与酯的缩合反应酮与酯的缩合反应 15.8.1 酯的烃基化、酰基化反应酯的烃基化、酰基化反应 15.8.2 酯的烃基化、酰基化反应酯的烃基化、酰基化反应 15.8.3 醛的烃基化反应醛的烃基化反应 15.8.4-二羰基化合物的烃基化、酰基化反二羰基化合物的烃基化、酰基化反应应 15.8.1 酯的烃基化、酰基化反应酯的烃基化、酰基化反应 H3CCOOCH3碱H2CCOOCH3H2CCOOCH3CH3COOC2H5CH3COXCH3COOCOCH3COH3CCH2COOC2H5COH3CCH2COOC2H5COH3CCH2CO

16、OC2H5RXRCH2COOC2H5SN2烷基化反应产物酰基化反应产物15.8.2 酮的烃基化、酰基化反应酮的烃基化、酰基化反应 H3CCOCH3碱H2CCOCH3H2CCOCH3CH3COCH3CH3COXCH3COOCOCH3COH3CCH2COCH3COH3CCH2COCH3COH3CCH2COCH3CH3CH2BrCH3COOC2H5CH3COCH2CH2CH3CH3COCH2CCH3OHCH3羟醛缩合产物烷基化反应产物酰基化反应产物15.8.3 醛的烃基化反应醛的烃基化反应 CHORNH2CHRCH2NRC2H5MgX或LDACHRCHNRRXCHRCHNRRH,H2ORCHCHOR

17、CH215.8.4 -二羰基化合物二羰基化合物的烃基化、酰基化反应的烃基化、酰基化反应 COH3CCH2COOC2H5COH3CCHCOOC2H5COH3CCHCOOC2H5-烷基化反应产物C2H5ONa-C2H5OHNaCH3ICOH3CCHCOOC2H5RCH3COOC2H5CH3COXCH3COOCOCH3酰基化反应产物NaHH2COH3CCHCOOC2H5COH3CCHCOOC2H5NaCOH3CCH2COOC2H5COH3CCHCOOC2H5COCH3乙酰乙酸乙酯是以酮式与烯醇式两种形式乙酰乙酸乙酯是以酮式与烯醇式两种形式存在，它们之间存在下列动态平衡：存在，它们之间存在下列动态平衡

18、：互变异构现象互变异构现象：由于同分异构体之间的相互转由于同分异构体之间的相互转变，并以一定比例呈动态平衡存在的现象。变，并以一定比例呈动态平衡存在的现象。OOCH3CCH2COCH2CH3OCH3C=CHCOCH2CH3OH7%93%15.9 15.9-二羰基化合物在有机合成中的应用二羰基化合物在有机合成中的应用乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯酮式分解酮式分解：乙酰乙酸乙酯在稀碱中水解生成乙酰乙乙酰乙酸乙酯在稀碱中水解生成乙酰乙酸盐，酸化后加热脱羧生成丙酮。酸盐，酸化后加热脱羧生成丙酮。酸式分解酸式分解：乙酰乙酸乙酯在浓碱中共热，不但酯基乙酰乙酸乙酯在浓碱中共热，不但酯基发生水解，而且酮羰基受亲核试

19、剂发生水解，而且酮羰基受亲核试剂OH进攻，发进攻，发生亲核加成，然后引起碳碳键的断裂，最后生成两生亲核加成，然后引起碳碳键的断裂，最后生成两分子的乙酸，叫酸式分解。分子的乙酸，叫酸式分解。CH3CCH2OCOOC2H5CH3COCH3稀NaOH-C2H5OHCH3CCH2OCOONaH+/-CO2(1)浓NaOH(2)H+2CH3COOH +C2H5OHabab“三乙三乙”在合成上的应用在合成上的应用 v烃基化反应时宜采用伯卤代烃。因叔卤烃在碱性烃基化反应时宜采用伯卤代烃。因叔卤烃在碱性条件下易发生消除反应，仲卤烃也因伴随有消除条件下易发生消除反应，仲卤烃也因伴随有消除反应而产率低，芳卤代烃则

20、由于很不活泼而难反反应而产率低，芳卤代烃则由于很不活泼而难反应。应。CH3CCH2OCOOC2H5C2H5ONaCH3CCHOCOOC2H5R-XCH3CHCOCOOC2H5RCH2COCH3(1)OH/H2O(2)H+/-CO2R(1)OH/H2O(2)H+/-CO2R-XCH3CCOCOOC2H5RC2H5ONaRCHCOCH3RR 在合成中常利用乙酰乙酸乙酯的酮式分解制备在合成中常利用乙酰乙酸乙酯的酮式分解制备甲基酮甲基酮：CH3CCH2OCOOC2H5(1)C2H5ONaCH3CHCOCOOC2H5C4H9-n(2)n-C4H9Br(1)OH/H2O(2)H+/-CO2CH3CCH2O

21、C4H9-n用用2mol的乙酰乙酸乙酯与的乙酰乙酸乙酯与1mol的二卤代烃的二卤代烃反应可制备反应可制备二酮二酮：(1)2C2H5ONa(2)ClCH2ClCH3CCH2OCOOC2H52CH3CCHOCOCH3COOC2H5CH2HCCOOC2H5(1)OH/H2O(2)H+/-CO2CH3CCH2OCOCH3CH2H2C由酯缩合反应生成的由酯缩合反应生成的其他其他-酮酸酯酮酸酯经水解和脱羧经水解和脱羧后，生成各种结构的酮及环酮等，在合成上也后，生成各种结构的酮及环酮等，在合成上也有广泛的用途。有广泛的用途。(2)H+CH2CH2COOC2H5CH2CH2COOC2H5(1)C2H5ONaO

22、COOC2H5C2H5ONaC2H5BrOCOOC2H5C2H5(1)OH/H2O(2)H+/-CO2OC2H5练习题练习题：由乙酰乙酸乙酯合成下列化合物：由乙酰乙酸乙酯合成下列化合物CH3CCH2OCOOC2H5C2H5ONaCOCH2Br(1)OH/H2O(2)H+/-CO2产物第（第（1）题解答：）题解答：CCH2CH2CCH3OO(1)CCH3O(2)(3)O第（第（2）题解答：）题解答：CH3CCH2OCOOC2H5(1)C2H5ONaBrBrCH3CCHOCOOC2H5CH2CH2CH2CH2Br(2)(1)OH/H2O(2)H+/-CO2产物C2H5ONaCH3CCO(CH2)3

23、CH2BrCOOC2H5COOC2H5COH3CCOH3CCOOC2H5COH3CBr第（第（3）题解答：）题解答：CH3CCH2OCOOC2H5OOO（麦克尔反应）CH2=CHCOCH3OCOOC2H5+CH3CCH2OCOOC2H5C2H5ONaCH3CCHOCOOC2H5CH(CH3)2(1)CH3CHCH3Br(2)(1)OH/H2OC2H5ONaCH2=CHCOCH3CCOOC2H5COCH3CH(CH3)2CH3COCH2CH2(2)脱水、脱羧产物C2H5ONaR-XH2CCOOC2H5COOC2H5HCCOOC2H5COOC2H5HCCOOC2H5COOC2H5RCH2COOH(

24、1)OH/H2O(2)H+/-CO2(1)OH/H2O(2)H+/-CO2RR-XC2H5ONaCHCOOHRRCCOOC2H5COOC2H5RR1、取代乙酸的制备、取代乙酸的制备 用一卤代烃为烃化剂，制备取代乙酸。例如用一卤代烃为烃化剂，制备取代乙酸。例如：(1)OH/H2O(2)H+/-CO2CH3CH2CH2CH2COOHC2H5ONaH2CCOOC2H5COOC2H5HCCOOC2H5COOC2H5C3H7CH3CH2CH2Br(1)(2)2、二元羧酸的制备、二元羧酸的制备 2mol的丙二酸二乙酯，的丙二酸二乙酯，2mol的醇钠和的醇钠和1mol的二卤的二卤代烃作用，可以制备二元酸。例

25、如代烃作用，可以制备二元酸。例如：(1)(2)C2H5ONaH2CCOOC2H5COOC2H5HCCOOC2H5COOC2H5BrCH2CH2BrCHC2H5OOCC2H5OOCCH2CH222(1)OH/H2O(2)H+/-CO2CH2CH2CH2COOHHOOCCH2用用卤代酸酯也可以制得二元羧酸。例如卤代酸酯也可以制得二元羧酸。例如：C2H5ONaH2CCOOC2H5COOC2H5CH3CHCOOC2H5BrC2H5OOCHCH(COOC2H5)2CH3(1)OH/H2O(2)H+/-CO2CH2COOHHOOCCHCH33、环烷酸的制备、环烷酸的制备 C2H5ONaH2CCOOC2H5

26、COOC2H5CCOOC2H5COOC2H5HBrH2CH2CH2CBrCH2CH2CH2BrC2H5ONaCCOOC2H5COOC2H5BrH2CH2CH2CCOOC2H5COOC2H5(1)OH/H2O(2)H+/-CO2COOH练习题：完成下列合成练习题：完成下列合成(1)(2)(3)H2CCOOC2H5COOC2H5COOHCOOHH2CCOOC2H5COOC2H5CH3CHCH2CHCOOHNH2CH3OHOO解答解答:（1 1）H2CCOOC2H5COOC2H5COOHCOOHH2CCOOC2H5COOC2H5BrCH2CH2Br+(1)4C2H5ONaH2CCOOC2H5COOC

27、2H5CCOOC2H5COOC2H5(2)2BrCH2CH2BrCC2H5OOCC2H5OOCCH2CH22CH2CH2(1)OH/H2O(2)H+/-CO2COOHCOOH（2）H2CCOOC2H5COOC2H5CH3CHCH2CHCOOHNH2CH3C2H5ONa(CH3)2CHCH2BrCHCOOC2H5COOC2H5(H3C)2HCH2C(1)OH/H2O(2)H+/-CO2CH3CHCH2CH2COOHCH3Br2/P(1)NH3(2)H+（3）OHOOOHOClCH2(COOH)2+OHCHOOHOHCHOCHCl3NaOH/H2O+OHOOH吡啶/哌啶 回流CH2(COOH)2O

28、OOHOCl-HClSOCl2在碱性催化剂的作用下，芳香醛与酸酐反应生成在碱性催化剂的作用下，芳香醛与酸酐反应生成芳芳基基、不饱和酸的反应称为不饱和酸的反应称为Perkin 反应反应ArCHORCH2COOCOCH2RHArCOOHRRCH2COOHC6H5CHO(CH3CO)2OCH3COONa175HC6H5COOHCH3肉肉桂桂酸酸RCH2COO一般在PerkinPerkin 反应中，产物中两个大的基团总是处于反应中，产物中两个大的基团总是处于反型的。反型的。在弱碱的催化作用下，醛、酮和含有活泼亚甲基的在弱碱的催化作用下，醛、酮和含有活泼亚甲基的化合物发生的失水缩合反应称为化合物发生的失

29、水缩合反应称为Knoevenagel反应反应(H3C)2HCH2CHCOH2C(COOC2H5)2NH.苯苯(H3C)2HCH2CHCC(COOC2H5)2H2OKnoevenagel反应反应在制备各类在制备各类、不饱和化合物不饱和化合物方面有比较广泛的应用方面有比较广泛的应用 卤代酸酯在醇钠或氨基钠等强碱作用下，与醛、卤代酸酯在醇钠或氨基钠等强碱作用下，与醛、酮发生反应，形成酮发生反应，形成、环氧酸酯，此反应叫环氧酸酯，此反应叫达参达参反应反应。例如：例如：RCR(H)OClCH2COOC2H5C2H5ONa+OCCHCOOC2H5R(H)RClCH2COOC2H5+OCHCOOC2H5(C

30、H3)3COKO反应机理反应机理：RCR(H)OCHCOOC2H5ROH+CHCOOC2H5ClClOCCHCOOC2H5R(H)ROCCHCOOC2H5R(H)RCl环氧酸酯水解后再酸化加热，可脱羧生成醛、酮。环氧酸酯水解后再酸化加热，可脱羧生成醛、酮。这是制备比原料多一个碳的醛、酮的方法。这是制备比原料多一个碳的醛、酮的方法。C6H5CCH3OBrCH2COOC2H5C2H5ONa+OCCHCOOC2H5C6H5H3C(1)OH/H2O(2)H+OCCHC6H5H3CCOOHOHCCHC6H5H3CCH CHOC6H5H3C 苯甲醛在氰离子的催化作用下，发生双分子缩合反应生成苯甲醛在氰离子的催化作用下，发生双分子缩合反应生成安息香，很多芳香醛也能发生这类反应，此类反应称为安息香，很多芳香醛也能发生这类反应，此类反应称为安安息香缩合反应息香缩合反应CHO2CNCOCHOH