第5章 縮合反應(yīng)

1、第五章第五章 縮合反應(yīng)縮合反應(yīng) 凡兩個(gè)分子通過(guò)反應(yīng)失去一個(gè)小分子而形成一 個(gè)新的較大分子的反應(yīng)。 A-a + B-b A-B + a-b 酯化反應(yīng)的通式： 酯化反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，反應(yīng)速度一般較慢，在 常溫下不易察覺(jué)，即使是在回流溫度也不快，不能用 于制備，因此必須加催化劑才能加速反應(yīng)進(jìn)行，具有 合成的意義。 5.1.1 5.1.1 用羧酸的酯化用羧酸的酯化 R-C-OH O + ROH -H2O R-C-OR O 催化劑 用羧酸和醇進(jìn)行酯化時(shí)，使羧酸盡可能反應(yīng)完全的方法有： 使醇大大過(guò)量，適用于批量小、產(chǎn)值高的甲酯化和乙酯化過(guò)程。 及時(shí)蒸出生成的酯，適用于在酯化反應(yīng)中酯的沸點(diǎn)最低的情況。 CO

2、OH COOHO2N + 2CH3OH H2SO4 COOCH3 COOCH3O2N HCOOH +CH3CH2OH 濃硫酸 -H2O HCOOCH2CH3 直接蒸出生成的水, 適用于所有的比水的沸點(diǎn)高很多、且與 水不形成共沸物的羧酸、醇和酯。 采用共沸精餾的方法蒸出水，適用于有機(jī)相與水形成共沸點(diǎn)低 于100的恒沸物，且有機(jī)相與水相的互溶度非常小的體系。 CH3 O 2 + CH2-CH2 OHOH CH2=C-C-OH CH3 CH2=C-C-O CH3 O CH2=C-C-O CH2 CH2 O 羧酸和不飽和烴在強(qiáng)酸催化下可以發(fā)生加成酯化: 羧酸也可以和環(huán)氧化合物在酸催化下可以發(fā)生加成酯化

3、: R1COOH + H+ R2CH=CH2 R2 CH-CH3OC O R1 O + O VCl3 對(duì)羥基苯甲醚 CH3 CH2=CH-C-OH O CH2=CH-C-OCHCH2OH CH3 5.1.2 用酰氯、酸酐、腈或酰胺進(jìn)行酯化用酰氯、酸酐、腈或酰胺進(jìn)行酯化 酰氯與醇或酚進(jìn)行反應(yīng)即可生成酯。常用的酰氯有脂酰氯、芳 羧酰氯、光氣、氯甲酸酯等有機(jī)酰氯和三氯化磷、三氯氧磷等 無(wú)機(jī)酰氯。 C O Cl + OH NaOH C O O OH C OCH3 O +(CH3CO)2O O C OCH3 O CCH3 O CH2CONH2 +C2H5OH H2SO4 CH2COOC2H5 5.1.3

4、 用酯交換法進(jìn)行酯化用酯交換法進(jìn)行酯化 酯交換指的是將一種容易制得的酯與醇反應(yīng)生成難以合成的 酯，也稱酯-醇交換法。酯-醇交換法是將一種低碳醇的酯與一種 高碳醇或酚反應(yīng)而生成高碳醇或酚的酯。 COOCH3 COOCH3 +2 OH COOPh COOPh + 2CH3OH 生物柴油為高級(jí)脂肪酸甲酯的混合物，具有可再生、可降解、 無(wú)毒、高閃點(diǎn)、高十六烷值、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，作為“綠色”替 代燃料，生物柴油的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。 H2C CH H2COOCR1 OOCR2 OOCR3 + 3CH3OH 堿性催化劑 R3COOCH3 R2COOCH3 R1COOCH3 生物柴油 CH2 H

5、C CH2 OH OH OH 5.2 羥醛縮合反應(yīng)羥醛縮合反應(yīng) 在稀堿或酸的催化下含有-H的醛或酮相互反應(yīng)生成-OH 醛或酮，進(jìn)一步脫水可生成具有共軛體系的,-不飽和醛或酮 的反應(yīng)，稱為羥醛縮合反應(yīng)。 5.2.1 自身羥醛縮合反應(yīng)自身羥醛縮合反應(yīng) RCH2CR O OH- RCHCR - RCH2CR O RCH2C O- R C CR R H OO RCH2C OH R C CR R H O -H2O RCH2C R C CR R O H2O 慢 or H+ 5.2.2 交叉羥醛縮合反應(yīng)交叉羥醛縮合反應(yīng) 不同醛或酮分子間的羥醛縮合反應(yīng)為交叉羥醛縮合反應(yīng)，當(dāng)兩 分子不同醛或酮都含有-H時(shí)可能生

6、成4種混合物，在有機(jī)合成中 意義不大，因此，合成上有意義的交叉羥醛縮合反應(yīng)通常是一分子 醛或酮含有-H，另一分子醛或酮不含-H。 CHO + CH3CHO 1%1.25%NaOH 20，苯 C H CHCHO CHO + NaOCH3 CH2CN C H CCN Ph 5.3 Knoevengel 反應(yīng)反應(yīng) 含活潑亞甲基的化合物（如丙二酸、氰乙酸、丙二酸酯、 氰乙酸酯等）在弱堿性催化劑有機(jī)堿的催化下與醛酮發(fā)生縮 合，脫去一分子水生成,-不飽和化合物的反應(yīng)， 稱為Knoevengel 反應(yīng)。 C R R O +H 2C X Y C R R C X Y -H2O X,Y為吸電子基團(tuán)：-CHO、-C

7、OR、-COOH、-COOR、-CN、-NO2 等。 PhCHO + CH2(COOH)2 NH3,乙醇 -H2O PhCHC(COOH)2 -CO2 PhCH CHCOOH 利用該反應(yīng)可以合成蜜蜂信息素9-氧代-2E-癸烯酸： MeMgBr H3O+ O KHSO4 HOMe O3 Zn,H2O Me CHO O CH2(COOH)2 O C(COOH)2 ,-CO2OCOOH 5.4 Claisen縮合縮合 含有-H的酯和含活潑亞甲基的羰基化合物在強(qiáng)堿作用下 縮合，生成-羰基化合物的反應(yīng)，稱為Claisen酯縮合反應(yīng)。 RCOOEt +CH2 RR 堿 -EtOH C O RCR R H

8、R和R可以是H、烷基、芳基、雜環(huán)基等，R為酯基、羰基、氰基等吸電子基團(tuán)。 5.4.1 酯酯縮合酯酯縮合 HCOOEtC6H5CH2COOEt + EtONa C6H5CHCOOEt CHO C6H5CH2COOEt+ COOEt COOEt EtONaC6H5CHCOOEt COCOOEt -CO C6H5CHCOOEt COOEt 5.4.2 酯酮縮合酯酮縮合 + COOEt COOEt EtONa CH3C O CH3CH3C O CH2COCOOEt + NaH O HCOOEt O CHO 5.5 Mannich 反應(yīng)反應(yīng) 含活潑-H的化合物（如醛、酮、酸、酯、酚、炔類(lèi)化合 物、雜環(huán)化

9、合物等）與醛（如甲醛）在酸的催化下，與伯、仲 胺反應(yīng)，-H被氨甲基取代生成氨甲基化衍生物的反應(yīng) 稱為Mannich 反應(yīng)，或氨甲基化反應(yīng)，氨甲基化衍生物被 稱為Mannich 堿。 RC O CH2 R + HCHO+HN(CH3)2 H+ RC O CH R CH2N(CH3)2 -H2O + HCHO + HN(CH3)2.HCl (CH3)2CHCHO CH2N(CH3)2 (CH3)2CCHO + HCHO +HN(CH3)2C O CH3 .HCl CH2N(CH3)2C O CH2 + HCHO + HN(CH3)2.HCl CH3CH(COOH)2 CH2N(CH3)2 CH3C

10、(COOH)2 利用Mannich反應(yīng)合成生物堿(如顛茄酮) : CHO CHO + NH2CH3+ COOH COOH pH=5 O O N CH3 COOH HOOC O N CH3 5.6 Perkin，Stobbe 和和Darzens反應(yīng)反應(yīng) 5.6.1 Perkin 反應(yīng)反應(yīng) 不含-H的芳香醛在強(qiáng)堿弱酸鹽（如醋酸鉀、碳酸鉀） 的催化下加熱與含-H的脂肪酸酐（如丙酸酐、乙酸酐）脫 水縮合，生成-芳基,-不飽和羧酸的反應(yīng)， 稱為Perkin 反應(yīng)。 O H + CH3COOCOCH3PhC CH3COONa CHCOOHPhCH CH3COONa CH2COOCOCH3 O CHO +

11、O COOH 5.6.2 Stobbe 反應(yīng)反應(yīng) 在強(qiáng)堿的催化下，丁二酸二酯與醛、酮羰基發(fā)生縮合反應(yīng)， 生成-亞烴基丁二酸單酯的反應(yīng)，稱為Stobbe 反應(yīng)。 CR1R2 + H 2C CH2COOEt COOEt R3CONa C R1 R2CCH2COONa COOEt +R3COH + EtOH O -萘滿酮是生產(chǎn)選礦阻浮劑和殺蟲(chóng)劑的重要中間體，以 苯甲醛為原料，通過(guò)Stobbe 反應(yīng)進(jìn)行合成。 CHO (CH2COOEt)2 EtONa CH=CCH2COO- COOEt H+, -CO2 CH=CHCH2COOH H2,Pd/C CH2CH2CH2COOH H+ O 5.6.3 Da

12、rzens反應(yīng)反應(yīng) 醛、酮與-鹵代羧酸酯在強(qiáng)堿的作用下，縮合生成,- 環(huán)氧羧酸酯的反應(yīng)。 R1 C R2 O +R3CHCOOEt X 強(qiáng)堿 R1 C R2 CCOOEt O R3 布洛芬，又稱芬必得，是一種解熱鎮(zhèn)痛藥物，利用Darzens反 應(yīng)來(lái)進(jìn)行合成。 CClCH2COOEtCH3 O i-C3H7ONa + OH- H+, C CH3 CHCOOEt O CH CH3 CHO NaClO H+ CH CH3 COOH 5.7 Dieckmann 反應(yīng)反應(yīng) COOEt COOEt 堿C C H O COOEt H3O + (H2C) n (H2C) n-1 二元羧酸酯在強(qiáng)堿的作用下發(fā)生分子內(nèi)酯縮合，生成五六元環(huán) 的環(huán)狀-酮酸酯的反應(yīng)。產(chǎn)物經(jīng)水解、脫羧可得脂環(huán)酮。