第十一章缩合反应.ppt
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1、第十一章 缩合反应,1、缩合反应的定义 缩合反应的涵义很广,凡是两个分子互相作用失去一个小分子,生成一个较大分子的反应,以及两个分子通过加成作用生成一个较大分子的反应都可称作“缩合反应”。 本章着重讨论活性甲基、亚甲基所引起的缩合反应。所谓活性甲基、亚甲基是指-位具有某些吸电子的取代基,如羰基、酯基、硝基、氰基、砜基或苯基,由于这些取代基的存在,使该基团上的氢( -H)具有一定的酸性。,表11-1 各类代表化合物的PKa,不饱和基团对-H的致活效应如下:,在碱的作用下,这些活性甲基或者亚甲基化合物失去质子形成碳负离子或烯醇负离子。,烯醇负离子可以与醛、酮、羧酸酯、羧酸酐以及烯键和炔键发生亲核加
2、成反应或者与卤代烷发生亲核取代反应,形成新的碳-碳键而得到多种类型的产物。,对于不同的缩合反应需要使用不同的碱催化剂,而较少采用酸催化剂,常用的碱,按其碱性降低顺序如下:,11.1 活性亚甲基化合物的烃化,11.1.1 -位上连有两个吸电子基团的活性亚甲基的烷基化反应 1、含有两个吸电子基团的-H的烷基化反应可以在醇溶剂中,以醇钠为碱性缩合催化剂来进行。 (X、Y为:NO2,COR,COOR,CN) 含有两个吸电子基团的-H的一些重要烷基化反应如下:,2、溶剂性质的影响:在非质子性溶剂如DMF、DMSO中的反应比采用质子性溶剂要快。 3、烃化试剂中以卤代烃应用最为普遍,也可用磺酸酯、硫酸酯及环
3、氧化物作为烃化试剂,但不宜用第三卤代烃作烃化剂。,因为第三烃在碱性条件容易发生消除反应。 但在中性条件下进行反应,也能得到一定产率。,4、丙二酸酯、氰乙酸酯及-酮酸酯烃化反应的烃化产物能通过水解,脱羧生成酮或酸。 5、在一般条件下,1,3-二羰基化合物的烃化反应均发生在受两个羰基活化的亚甲基上,但-二酮在强碱,如NaNH2,PhLi试剂作用下,可以将-二羰基化合物转化成它们的双负离子,它在与卤代烃反应时,-位优先发生烃化。,11.1.2 酮的烃化 1、单一的羰基联结的-氢酸性较小,必须用强碱才能使酮生成相当数量的烯醇型负离子,常用的碱为NaNH2, NaH, Ph3CNa等,而DMF,DME,
4、HMPT等是常用的溶剂,使用氨基钠(钾)为碱时,液氨为常用的溶剂。 2、不对称的酮烃化时,反应发生在那边,与化合物的结构和反应条件有关。 而2-甲基环己酮烃化时常得到混合物,3、若欲获得单一的烃化产物,即烃基能定向的导入所需要的位置,常用的方法是: (1)引入活化基团 如乙氧甲酰基,乙氧草酰基,甲酰基等。,(2)导入阻塞基团 在不希望反应的一侧引入阻塞基团,烃化则在羰基的另一侧发生,然后除去阻塞基团。烯硫醚,烯胺均可作阻塞基团。,11.2 亲核碳与羰基化合物的反应,11.2.1 醇醛缩合 含有活泼-氢的醛或酮在碱或酸的催化作用下生成-羟基醛或-羟基酮的反应统称为Aldol缩合反应,中文译名为醇
5、醛缩合反应。它包括醛醛缩合、酮酮缩合和醛酮交叉缩合三种反应类型。 上述反应,在碱性介质中加热,即脱水成2-丁烯醛。,若用浓碱,能直接生成2-丁烯醛,且它进一步缩合成树脂状物。,1 、催化剂 醇醛缩合反应一般都采用碱催化法。最常用的碱催化剂是氢氧化钠水溶液,有时也用到氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钡、氢氧化钙以及醇钠和醇铝等。 2、反应历程,碱催化,Step 1,烯醇负离子,Step 2,Step 3,酸催化:,羰基质子化及烯醇的生成,Step 1,上述生成,-不饱和醛和,-不饱和酮的反应也叫醇醛缩合。,烯醇进攻质子化的羰基,Step 2,Step 3,(1)酮也能进行醇醛缩合,但反应速度比较慢。 (
6、2)两个不同的醛都含有-H原子,可以得到四种醇醛缩合产物,如果两个组分中有一个没有-H,则仅能生成两个缩合产物。若两个组分中有一个羰基活性较高,就能使一个产物成为优势产物。 如果用过量的甲醛,并长时加热,则可发生Cannizaro反应。,3、特点,(3)含有-H的醛和酮的混合醇醛缩合,理论上可以得到四种产物。但由于醛的羰基的活性比酮大,且可慢慢滴醛到酮和碱的混合物中,以降低醛的自身缩合,使交叉缩合为主反应。 (4)不含-H的醛和酮的混合醇醛缩合,基本上得到一种产物。,(5)一些二羰基化合物在碱催化下,发生分子内醇醛缩合,继之去水可行成环状,-不饱和羰基化合物。 分子内的醇醛缩合,往往比分子之间
7、的反应要顺利,它是形成五元、六元环的重要方法。,11.2.2 羧酸衍生物的活性甲基、亚甲基与羰基化合物的反应 1、Claisen反应 含有-H的酯和没有活性-H的醛之间的碱催化缩合反应。 2、Perkin反应 Perkin反应指的是脂肪族的酸酐在相应的脂肪酸碱金属盐的催化作用下与芳醛(或不合-氢的脂醛)进行缩合生成-芳基丙烯酸类化合物的反应。,3、Darzens反应 酮或醛(主要是芳醛)在醇钠、氨基钠、氢化钠、第三丁醇钾等碱性试剂存在下,与-卤代酸酯缩合,生成,-环氧丙酯的反应称为Darzens反应。 Darzens反应的重要性在于 除了它的一些产物可以直接用作香料、昆虫驱避剂外,生成的,-环
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