高等有機(jī)第八章烯醇烯胺

高等有機(jī)第八章烯醇烯胺1第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二2第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二互變異構(gòu)體共振雜化體基團(tuán)對碳負(fù)離子的穩(wěn)定能力次序：NO2>COR>CN≈CO2R>SO2R>SOR>Ph3第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二+K<1+K≈1+K>1LDA堿 性 增 強(qiáng)4第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二二、生成烯醇負(fù)離子的區(qū)域選擇性和立體選擇性+當(dāng)產(chǎn)物的組成由脫質(zhì)子的速度控制時(shí)，烯醇的比例由動(dòng)力學(xué)控制。動(dòng)力學(xué)控制5第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二動(dòng)力學(xué)控制：強(qiáng)堿，非質(zhì)子性溶劑，沒有過量酮熱力學(xué)控制：弱堿，質(zhì)子溶劑，過量原料酮如烯醇負(fù)離子A與B能快速互變，兩者將建立平衡。烯醇的比例由熱力學(xué)控制。使用LDA或二(三甲基硅)胺[(CH3)3Si]2NH在非質(zhì)子溶劑中及無過量酮存在下脫質(zhì)子，是理想的動(dòng)力學(xué)控制條件。質(zhì)子性溶劑使烯醇負(fù)離子成烯醇，使反應(yīng)可逆化，有利于平衡控制。Li+與氧負(fù)離子結(jié)合比Na+,K+牢固，使反應(yīng)可逆性下降，有利于動(dòng)力學(xué)控制。6第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二例：烯醇負(fù)離子的組成+28%72%6%94%1+1%99%22%78%27第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二+對α,β－不飽和酮，動(dòng)力學(xué)控制有利于a－H消除，熱力學(xué)控制有利于g－H消除。3.－78oC唯一唯一動(dòng)力學(xué)控制有利于生成取代基較少的烯醇，而平衡控制則有利于生成取代基較多的烯醇。8第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二+消除α－H消除γ－H能生成順反兩種烯醇異構(gòu)體的酮，如雙鍵兩端基團(tuán)體積很大，則兩個(gè)較大基團(tuán)以反式為主。如基團(tuán)不大，則動(dòng)力學(xué)產(chǎn)物與熱力學(xué)產(chǎn)物不同。1.取代基較小：+13%87%16%84%/THF酮過量ZE在平衡條件下，脫g－氫為主。III動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)9第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二2取代基很大時(shí)：+98%2%三、產(chǎn)生烯醇式的其它方法用甲基鋰斷裂三甲基硅醚是專一地形成某種烯醇的途經(jīng)，烯醇酯也可用甲基鋰斷裂。10第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二四烷基氟化銨(R4N+F-)也可斷裂硅醚鍵，反應(yīng)的動(dòng)力是形成很強(qiáng)的硅氟鍵。Si－F鍵能142kcal/mol+11第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二LDA-78℃95%Et3N20℃

84%12第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二四、烯醇的烷基化烷基化為SN2歷程+EtONa活潑亞甲基可被二次烷基化，如使用二鹵代烷為烷基化試劑可生成環(huán)狀化合物，鹵代烷基丙二酸酯環(huán)化的相對速度為：三元環(huán)：四元環(huán)：五元環(huán)：六元環(huán)＝650000:1:6500:5影響烯醇分子內(nèi)烷基化的因素見：J.Org.Chem.45,p4892,(1980)13第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二烷基化的區(qū)域選擇性和立體選擇性:12314第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二4515第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二在a-碳上引入取代基可增加立體選擇性。為了減少與溶劑化的氧原子之間的空間作用，a-取代基與氧不完全平面，烯醇傾向從下方直立鍵進(jìn)攻；而從上方接近將加大空間作用，因?yàn)樗鼘⑵仁雇榛〈c烯醇氧成重疊式。當(dāng)另一個(gè)甲基處于C-3時(shí)，烷基化傾向與3-甲基處于反式。由于烯丙基張力（allylicstrain)，在烯醇式構(gòu)象中，3-甲基處于假直立鍵，因此，3-甲基屏蔽了烯醇的下方。RI16第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二烯丙基張力(allylicstrain)在亞烷基取代環(huán)己烷分子C-2上連有一個(gè)中等大小基團(tuán)時(shí)，為了減少C-2取代基與亞烷基上取代基之間的VanderWaals斥力(allylicstrain),C-2取代基傾向處于直立鍵。斥力大斥力小，有利構(gòu)象17第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二1-或2-萘烷酮烯醇式的烷基化立體選擇性：1－萘烷酮的1(9)-烯醇烷基化，R從下面進(jìn)攻，傾向生成順式稠環(huán)產(chǎn)物。反式2-萘烷酮的2(1)－烯醇傾向親電試劑從直立鍵進(jìn)攻。如在C-1有一個(gè)烷基R,立體選擇性將加大。反式萘烷酮的骨架是構(gòu)象固定的，從下面直立鍵方向進(jìn)攻直接形成椅式構(gòu)象產(chǎn)物。C-1R基團(tuán)與烯醇氧原子之間的空間作用使烯醇扭曲成有利于直立鍵進(jìn)攻的形式。18第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二在2(1)－萘烷酮的C-10有一個(gè)直立鍵甲基，對親電試劑有1-3a鍵作用。結(jié)果，烷基化有利于從甲基另一面進(jìn)攻。對烯醇烷基化立體化學(xué)的預(yù)測和解釋也需考慮烯醇的構(gòu)象因素。例如，6-叔丁基－1-萘烷酮的1(9)烯醇式烷基化傾向生成順式環(huán)稠環(huán)，即烷基化發(fā)生在與叔丁基順式一方。19第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二在分子內(nèi)烷基化反應(yīng)中，另一種立體電子效應(yīng)很重要，即在親電試劑接近烯醇方向的構(gòu)象限制。例如,下列化合物I分子內(nèi)環(huán)化給出唯一產(chǎn)物II，產(chǎn)物為順式并環(huán)。根據(jù)計(jì)算，上述烯醇式能量最低的構(gòu)象是一個(gè)扭船式構(gòu)象。因?yàn)橐问綐?gòu)象導(dǎo)致叔丁基在直立鍵取向。在此扭船式構(gòu)象中，第二個(gè)環(huán)遮蔽了烯醇的下方，烷基化從上方進(jìn)行。20第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二從下面進(jìn)攻，形成有利的過渡態(tài)，生成順式并聯(lián)產(chǎn)物。生成反式并聯(lián)產(chǎn)物需經(jīng)歷一個(gè)張力很大的過渡態(tài)。21第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二五、雙負(fù)離子的產(chǎn)生和烷基化在很強(qiáng)的堿（Rli,NaH,NaNH2,LDA)存在下，1,3-二羰基化合物能被連續(xù)兩次脫質(zhì)子成雙負(fù)離子。NaNH2NaNH2雙負(fù)離子烷基化發(fā)生在堿性更大的碳上。因此，利用雙負(fù)離子可使1,3-二羰基化合物的烷基化單一地發(fā)生在酸性較小的碳上。RXH+22第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二1,3-二羰基化合物在NaOH或NaOEt作用下，烷基化在兩個(gè)羰基之間。通過選擇堿的種類和用量可控制單烷基化的位置。23第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二六、烯醇烷基化的介質(zhì)效應(yīng)烯醇烷基化的速度與反應(yīng)溶劑有很大關(guān)系。溶劑苯THFDMEDMFDMSOV相11480970143747

DMF,DMSO,HMPA,N-甲基吡咯烷酮等極性非質(zhì)子溶劑對增加烯醇負(fù)離子活性特別有效。HMPAN-甲基吡咯烷酮24第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二+Solvent+烯醇的堿金屬鹽的反應(yīng)活性與它的聚集態(tài)有關(guān)，即受溶劑影響。裸露的未溶劑化的烯醇負(fù)離子活性最高，但在溶劑中只能接近不能完全達(dá)到此狀態(tài)。對在溶液中的烯醇負(fù)離子－金屬離子對，期望的最大反應(yīng)活性是在能夠強(qiáng)烈溶劑化正離子而烯醇負(fù)離子溶劑化很弱的溶劑中反應(yīng)。極性非質(zhì)子性溶劑是正離子的良溶劑，而對負(fù)離子是不利溶劑。DMSO,DMF等均有一個(gè)電負(fù)性的極化的氧原子與金屬正離子配位，而與負(fù)離子配位不太有利。因?yàn)槿軇┓肿与p鍵極化后，正電荷一端不如氧原子裸露。因此，在溶劑中烯醇金屬離子對解離給出更活潑的烯醇負(fù)離子。極性質(zhì)子溶劑也具有分離離子對的能力，但它們既和正離子也和負(fù)離子配位。與負(fù)離子配位是通過氫鍵進(jìn)行的，溶劑化的烯醇負(fù)離子相對不活潑，因溶劑化降低了它的能量。25第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二THF和DME的極性相對較小，它們對正離子的溶劑化作用屬中等，與金屬的配位利用了氧原子上孤對電子。由于介電常數(shù)較低，它們對離子對的分離效果不好，離子的聚集程度較高。盡管聚集的烯醇負(fù)離子反應(yīng)活性有所下降，THF和DME仍是最常用的烯醇烷基化溶劑，對產(chǎn)生動(dòng)力學(xué)控制的烯醇負(fù)離子尤為合適。它們最大優(yōu)點(diǎn)是后處理比極性非質(zhì)子溶劑方便。在THF中加入少量可與堿金屬離子絡(luò)合的試劑可增加烯醇負(fù)離子的反應(yīng)活性，如加入HMPA,冠醚，TMEDA（N,N-四甲基乙二胺〕。烯醇負(fù)離子的反應(yīng)活性也與金屬正離子有關(guān)，反應(yīng)活性K+>Na+>Li+>Mg2+體積較小，硬度較大的Mg2+

和Li+與烯醇負(fù)離子的結(jié)合更緊密。26第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二

七、烷基化反應(yīng)中氧與碳的競爭烯醇負(fù)離子是一種雙親核試劑，烷基化可發(fā)生在碳或氧原子上。+R1X+由于烯醇負(fù)離子的大部分負(fù)電荷集中在氧原子上，烯醇負(fù)離子游離程度越高，O-烷基化可能越大。例如，乙酰乙酸乙酯烯醇負(fù)離子的鉀鹽在HMPA中用Et2SO4處理，83%O-烷基化；在THF中離子聚集程度高，全部C-烷基化；在醇中，氧負(fù)離子與溶劑有氫鍵，也是C-烷基化。HMPA(非質(zhì)子，強(qiáng)極性) 83% 15%THF

(中等極性) 0% 94%t-BuOH(能形成氫鍵) 0% 94%還有極少量氧、碳均烷基化的產(chǎn)物27第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二+HMPA+離去基團(tuán)對烷基化位置的影響可參考軟硬酸堿理論解釋。當(dāng)親核試劑和離去基團(tuán)都硬或都軟時(shí)，反應(yīng)最易進(jìn)行。氧比碳“硬”，Cl，Br，I中，Cl最“硬”，I最軟,碘代烷反應(yīng)在碳上。含氧原子的離去基團(tuán)較硬，反應(yīng)在烯醇氧上。碳烷基化產(chǎn)物比氧烷基化產(chǎn)物穩(wěn)定，因鍵能C=O+C-C比C=C+C-O大。與鹵代烴反應(yīng)的C/O烷基化產(chǎn)物比例比與磺酸酯反應(yīng)產(chǎn)物比例高。最高的C/O烷基化比是和碘代烷反應(yīng)得到的。X=OTs 88% 11%X=Cl 60% 32%X=Br 39% 38%X=I 13% 71%其余為二烷基化產(chǎn)物28第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二由α,β－不飽和酮脫g－質(zhì)子形成的烯醇有三個(gè)位置可被親電試劑進(jìn)攻：O,a-C,g-C。動(dòng)力學(xué)控制的質(zhì)子化和烷基化位置是a-C。對烯醇負(fù)離子的質(zhì)子化，可將α,β－不飽和酮和酯轉(zhuǎn)化成較不穩(wěn)定的b,g-不飽和酮，酯。+87%13%29第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二①

②八、醛、酯、酰胺的烷基化①

②88%簡單酯的烷基化需要很強(qiáng)的堿，因?yàn)橄鄬θ醯膲A，如RO－促進(jìn)酯縮合反應(yīng)。氨基負(fù)離子可以比較成功的形成酯烯醇負(fù)離子，如用LDA在低溫下產(chǎn)生烯醇，可用RBr,RI烷基化。30第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二例LDATHF-70℃CH3(CH2)6IHMPA25℃2LDA31第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二R1X九、烯胺和亞胺亞胺imine烯胺enamine+RNH2H+很不穩(wěn)定32第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二H++33第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二34第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期二烯胺的活潑性不如碳負(fù)離子，應(yīng)使用活潑的鹵代烴。如：亞胺B-比烯醇更活潑EtMgBr35第35頁，共