負碳離子反應(yīng)

第十五章負碳離子反應(yīng)-碳的鹵代及烷(酰)基化反應(yīng)

醛(酮)及酯的縮合反應(yīng)

生成碳碳雙鍵的反應(yīng)成環(huán)的反應(yīng)其他類型的負碳離子反應(yīng)負碳離子的產(chǎn)生方式酸性與堿性產(chǎn)生負碳離子的因果關(guān)系相反。15.1-碳的鹵代及烷(酰)基化反應(yīng)1．醛(酮)-碳的鹵代反應(yīng)

酸催化醛(酮)-碳的鹵代反應(yīng)機理：

-Br的吸電子作用使C=O中O的負電荷降低，無法再接受H+形成質(zhì)子化羰基，無法再次發(fā)生反應(yīng)。堿催化醛(酮)-碳的鹵代反應(yīng)機理：

2．醛(酮)-碳的烷(酰)基化反應(yīng)醛(酮)-碳的烷(酰)基化所用的鹵代烴為活潑鹵代烴，如：1RX、phCH2X、RCH=CHCH2X、RCOCH2X及-鹵代酸酯等。反應(yīng)可通過烯胺中間體或在強堿性介質(zhì)中進行。A.通過烯胺中間體的多烷(酰)基化B.在強堿介質(zhì)中的多烷(酰)基化3．乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在合成中的應(yīng)用A.

CH3COCH2COOC2H5a.成酮分解——合成取代丙酮合成2-乙基-2,4-戊二酮合成甲基環(huán)己基酮合成甲基二酮使用I2可直接聯(lián)結(jié)兩個乙酰乙酸乙酯：

合成環(huán)狀化合物

合成1,4-二酮寫出下述反應(yīng)機理b.成酸分解——合成取代乙酸合成環(huán)己基乙酸合成甲基丁二酸

B.CH2(COOC2H5)2合成2-甲基-3-羰基戊酸

合成取代乙酸合成環(huán)己基乙酸

合成二酸

合成環(huán)狀化合物

15.2醛(酮)及酯的縮合反應(yīng)4．羥醛縮合——負碳離子縮合反應(yīng)的基礎(chǔ)定義：在稀堿或稀酸作用下，醛(酮)的-C形成的負碳離子對另一個醛(酮)分子的羰基的親核加成反應(yīng)，生成-羥基醛(酮)。酸催化羥醛縮合反應(yīng)機理：堿催化羥醛縮合反應(yīng)機理：酮的羥醛縮合交叉羥醛縮合但是如果一種醛(酮)有-H，而另一種沒有，則使反應(yīng)專一，具備應(yīng)用價值：共軛效應(yīng)的影響芳香族醛(酮)的羥醛縮合分子內(nèi)羥醛縮合芳香族醛(酮)、加熱條件下的脂肪族醛(酮)、分子內(nèi)的羥醛縮合反應(yīng)要脫水生成,-不飽和醛(酮)；室溫下脂肪族醛(酮)的羥醛縮合反應(yīng)不脫水，生成-羥基醛(酮)。通過有機鋅試劑的羥醛縮合反應(yīng)

5．酯-酮縮合定義：在堿性條件下，醛(酮)的-C形成的負碳離子對酯羰基的親核加成-消除反應(yīng)，生成1,3-二酮。反應(yīng)歷程：寫出下列反應(yīng)的機理

寫出下列反應(yīng)的機理

6．酯的Claisen縮合定義：在強堿性條件下，酯的-C形成的負碳離子對另一個酯分子的羰基的親核加成-消除反應(yīng)，生成-羰基酯。

反應(yīng)歷程：該反應(yīng)與醛(酮)的羥醛縮合類似，不同之處在于酯的-H的酸性較弱，需要用強堿(如：RONa、NaH、ph3CNa等)方可使-C生成負碳離子，例如：異丁酸乙酯的縮合反應(yīng)就需要用到強堿ph3CNa才能產(chǎn)生-C-

二酯發(fā)生分子間縮合

交叉Claisen酯縮合一個酯沒有-H則反應(yīng)位置專一，在合成上具備應(yīng)用價值：

二酯發(fā)生分子間交叉縮合7．酯的Dieckmann縮合

——分子內(nèi)Claisen縮合定義：在強堿性條件下，二酯的一個-C形成的負碳離子對分子內(nèi)另一個酯羰基的親核加成-消除反應(yīng)，生成環(huán)狀-羰基酯。當(dāng)二酯不對稱時，要判斷哪個-C更容易生成負碳離子：

寫出反應(yīng)機理

8．酯的Darzen縮合定義：在強堿性條件下，-鹵代酸酯的-C形成的負碳離子對醛(酮)羰基的親核加成，然后再發(fā)生分子內(nèi)親核取代反應(yīng)，生成,-環(huán)氧酸酯。反應(yīng)歷程：

15.3生成碳碳雙鍵的反應(yīng)9．Reformatsky反應(yīng)定義：-溴代酸酯在Zn作用下形成有機鋅化合物醛(酮)羰基的親核加成-消除反應(yīng)，生成-羥基酸酯，如能進一步發(fā)生脫水，則生成,-不飽和酸酯。反應(yīng)歷程：

注意Reformatsky反應(yīng)和Darzen反應(yīng)的區(qū)別

有機鋅的反應(yīng)類型：

有機鋅反應(yīng)物產(chǎn)物CO2總結(jié)——有機金屬化合物的反應(yīng)

RLiRMgXBrZn(R)CHCOORR2CuLiR2CdHCHORCH2OHHOCH2CH(R)COORRCH2OH-環(huán)氧乙烷RCH2CH2OHHO(CH2)2CH(R)COOR--R’CHOR’CH(OH)RR’CH=C(R)COORR’COR-R’COR”R’R”RCOHR’R”C=C(R)COORRC-CH-C=O-C=C-C=O空阻小C=C-C(R)-OH空阻大RC-CH-C=O---RLiRMgXBrZn(R)CHCOORR2CuLiR2CdR’COX(R’CO)2O低溫R’COR室溫R’2COHR’CO(R)CHCOOR-R’COR(僅與酰氯)R’COOR”R’R2COHR’C(OH)(OR”)(R)CHCOOR--R’CONH2

R’COR(2mol)---R’CNR’COR(1mol)R’C(=NH)(R)CHCOOR--1

R’XR’-R-R’-R-2、3R’X消除反應(yīng)生成C=C-R’-R-R’COOHR’COR(僅與2molRLi)---10．Perkin反應(yīng)定義：酸酐在相應(yīng)的酸鹽作用下生成的-C-與芳香醛親核加成后再脫水，生成,-不飽和芳香酸。

反應(yīng)歷程：11．Knoevenagel反應(yīng)定義：含活潑亞甲基的化合物在弱酸(堿)作用下形成的負碳離子對醛(酮)羰基的親核加成-消除反應(yīng)，生成C=C。

反應(yīng)歷程：

Knoevenagel反應(yīng)中需要加入弱酸，如：乙酸，其目的在于質(zhì)子化醛(酮)的羰基，有利于弱堿的親核加成，如丁酮在乙酸、六氫吡啶體系中與氰基乙酸乙酯反應(yīng)的機理：反應(yīng)過程：寫出下列反應(yīng)機理：

12．Wittig反應(yīng)定義：1和2鹵代烴與三苯基膦(Pph3)生成的季膦鹽在極強堿(phLi、ph3CNa、NaH等)作用下消除鹵化氫生成具有負碳離子性質(zhì)的中間體ylide，ylide與醛(酮)C=O親核加成后，消除三苯氧膦(ph3P=O)，將C=O轉(zhuǎn)化為C=C。

反應(yīng)歷程：Horner的改進：用亞磷酸三乙酯((C2H5O)3P)代替ph3P與RX反應(yīng)得到中間產(chǎn)物(Arbuzov反應(yīng))后，采用一般的NaOC2H5即可促使下一步反應(yīng)，使操作大為簡化，反應(yīng)歷程如下：

二甲硫醚CH3SCH3二甲亞砜(DMSO)CH3SOCH3

總結(jié)：環(huán)氧化合物的合成1.烯烴過酸氧化(在Ag+催化下空氣氧化)；2.

-鹵代醇在NaOH存在下的消除HX；3.

-鹵代酸酯的Darzen縮合反應(yīng)；4.硫ylide與醛(酮)反應(yīng)。15.4成環(huán)的反應(yīng)13．Michael加成定義：負碳離子與,-不飽和醛(酮)的1,4-加成。

反應(yīng)歷程：14．Robinson成環(huán)定義：Michael加成后，再發(fā)生分子內(nèi)的羥醛縮合(或酯酮縮合)，形成六元環(huán)狀,-不飽和酮(或1,3-環(huán)己二酮)。

形成,-不飽和酮

C1’=C2’原為C=O；C1-C2原為C=C；C2-C3是Michael加成聯(lián)結(jié)形成的。通過烯胺中間體得到不同的,-不飽和酮：方框內(nèi)的反應(yīng)機理寫出下述反應(yīng)機理：形成1,3-環(huán)己二酮合成1,3-環(huán)己二酮的方法15.5其他類型的負碳離子反應(yīng)15．Cannizzarro反應(yīng)

定義：不含-H的醛在濃堿作用下一半被還原為醇，另一半被氧化為酸的反應(yīng)，也稱醛的歧化反應(yīng)。

反應(yīng)歷程：不含-H的連二酮類化合物可發(fā)生分子內(nèi)的歧化反應(yīng)：

16．安息香縮合定義：芳香醛在CN-催化下二聚為-羥基酮的反應(yīng)。

反應(yīng)歷程：吸電子基團和推電子基團對反應(yīng)的影響：如果一種芳香醛含有推電子基團，另一種含有吸電子基團，產(chǎn)物專一：

對安息香縮合反應(yīng)的重大改進：用維生素B1(硫胺素，thiamine)代替CN-：

17．Mannich反應(yīng)定義：甲醛與仲胺在弱酸性介質(zhì)中親核加成，再脫水形成的正碳離子與醛(酮)、羧酸、酯、硝基化合物、腈的-C，以及端炔、酚的鄰對位等具有負碳離子性質(zhì)的位置偶聯(lián)，也稱為Mannich胺甲基化反應(yīng)。目前，胺也包括伯胺，醛也不僅限于甲醛。反應(yīng)歷程：18．Favorskii反應(yīng)定義：在強堿介質(zhì)中，酮的-C形成的負碳離子對另一個被氯代或溴代的-C親核取代形成環(huán)丙酮中間體，該中間體與強堿反應(yīng)生成羧酸衍生物，也稱Favorskii重排。在此反應(yīng)中，強