第十五章 缩合反应
DESCRIPTION
第十五章 缩合反应. exit. 本章提纲. 第一节 曼尼期反应 -- 氨甲基化反应 第二节 麦克尔加成反应 第三节 鲁宾逊缩环反应 第四节 魏悌息反应和魏悌息 -- 霍纳尔反应 第五节 浦尔金反应和脑文格反应 第六节 达参反应 第七节 安息香缩合反应和二苯乙醇酮重排. 缩合反应. 分子间或分子内不相连接的两个碳原子连接起来形成新的碳碳键,成为新的化合物,同时往往有比较简单的无机或有机小分子化合物生成。这样的反应统称为缩合反应。. 第一节 曼尼期反应 —— 氨甲基化反应. 一 定义. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第十五章 缩合反应第十五章 缩合反应第十五章 缩合反应第十五章 缩合反应
exit
第一节 曼尼期反应--氨甲基化反应
第二节 麦克尔加成反应
第三节 鲁宾逊缩环反应
第四节 魏悌息反应和魏悌息--霍纳尔反应
第五节 浦尔金反应和脑文格反应
第六节 达参反应
第七节 安息香缩合反应和二苯乙醇酮重排
本章提纲本章提纲
缩合反应 缩合反应
分子间或分子内不相连接的两个碳原子连接起来形成新的碳碳键,成为新的化合物,同时往往有比较简单的无机或有机小分子化合物生成。这样的反应统称为缩合反应。
第一节 曼尼期反应——氨甲基化反应
具有活泼氢的化合物、甲醛、胺同时缩合,活泼氢被氨甲基或取代氨甲基取代的反应,称为曼尼期 (Mannich, C.) 反应,生成的产物称为曼氏碱。
CH3-C-CH2-H + CH2O + HN
OR
R'
H+
CH3-C-CH2-CH2N
OR
R'
取代的氨甲基
一 定义
1. 具有 α-H 的醛、酮、酸、酯、硝基化合物、腈、末端炔烃、含有活泼氢的芳香环系化合物。
2. 二级胺。
N NH
H
HO HCH3
H
N NH
H
HO HCH3
H
使用原料的范围
CH2=ONH
R
R'R
R'
H+
H
CH2=OH N-CH2OH
R
R'
R
R'-H2O
N=CH2N-CH2-OH2
O OR
R'
CH2=NR
R'
H
O H
CH3-C=CH2 CH3-C-CH2-CH2-NCH3C-CH2 + H+
H+ 转移
活化的 C=N
二 反应机制
三 氨甲基化反应实例
eg 1
1 用来制备 β- 氨基酮
CH3CCHCH2NMe2 HCl
O
CH3
¦Á ¦Â
不对称酮反应时,亚甲基比甲基优先反应。
O
CH3CCH2CH3 + CH2O + Me2NH HCl
eg 2 :
OCH3
CH2O + (CH3)2NH+HCl, H2O
O
CH3
CH2N(CH3)2
O
CH3(CH3)2NCH2
67 %
+
33 %
OH O+ CH2O +
NH
H+
OH
CH2 N
eg 3
2 在芳、杂环上引入氨甲基
NH
N+ CH2O + HN(CH3)2
NH
CH2N(CH3)2H2O
HAc95 %
eg 4 :
草绿碱
3 制备杂环化合物
eg 5
CH2 CH CH2
CH2 CH CH2
NCH3 C=O
CH3
N
O
eg 6
R-C-CH2CH2NMe2
R-C-CH2CH2NMe3
CH3I
OH -
O O
O O
R-C-CH=CH2
R-C-CH=CH2¡÷ £¬ÕôÁó
¡÷
4 制 α,β- 不饱和酮、 α,β- 不饱和酯
O
OO
O
OH
H
O
OO
O
OH
H
O
OO
O
OH
HCH2-N(CH3)2
H2C
N(CH3)2
O
OO
O
OH
HCH2-N(CH3)3
H2C
N(CH3)3+
+
H2C=N+(CH3)2 I-
NaHCO3
LDA
CH3I
实 例实 例
第二节 麦克尔加成反应
一个能提供亲核碳负离子的化合物 ( 给体 ) 与一个能提供亲电共轭体系 ( 受体 ) 的化合物,在碱性催化剂作用下,发生亲核 1,4- 共轭加成反应,此类反应称为麦克尔加成 (Mi
chael, A.) 反应。 ( 反应产物为 1,5- 二官能团化合物,尤以 1,
5- 二羰基化合物为多 ) 。
一 定义
反应式反应式
常用碱性催化剂:
CH3CCH2CCH3 + CH2=CH-CH=OO O
¸ø Ìå ÊÜÌå
EtO-
EtOH
(CH3C)2CH CH2CH2CHOO
1,5-¶þôÊ»ù»¯ºÏ Îï12345
¦Á¦Â
, Et3N, KOH, EtONa, (CH3)3COK, R4N+OH-NH
(CH3C)2CH2 (CH3C)2CHCH2=CH-CH=OEtO-O O
(CH3C)2CH-CH2-CH=CH-O-O
EtOH(CH3C)2CH-CH2-CH=CH-OH
O»¥±äÒì¹¹
(CH3C)2CHCH2CH2CHOO
二 反应机制
1 不对称酮进行麦克尔加成时,反应总是在多取代的 -C 上发生。
OCH3 + CH2=CH-C-CH3
OEtO-
O
O
O
O+
64 % 36 %
三 麦克尔加成反应的规律
2 用 β- 卤代乙烯酮或 β- 卤代乙烯酸酯作为麦克尔 反应的受体时,反应后,双键保持原来的构型。
OCH3
O-
CH3
C CCl
H
H
COCH3
O
¦Á¦Â
C2H5O-
OCH3
CH-CH=C-OCH3Cl O-
O
C CH
H
COCH3O
95 %
3 若受体的共轭体系进一步扩大,也可以制备 1,7- 官能团化合物。
CH3CH=CH-CH=CH-COCH 3 +O
CH2(COOC2H5)2¼î
CH3-CH-CH=CH-CH2COOCH3
CH(COOC2H5)2
12345
6 7
+
CH3CH=CH-CHCH2COOCH3
CH(COOC2H5)2
12
3
4 5
1,6- 加成产物 (72 %)
1,4- 加成产物 (8 %)
(C2H5OOC)2CHCH-CH=CH-CH=C-O-
CH3 CH3
(C2H5OOC)2CH-CH-CH=CH-CH=C-OHCH3 CH3
»¥±äÒì¹¹
(C2H5OOC)2CH-CH-CH=CH-CH2CCH3CH3
O
(C2H5OOC)2CH2 (C2H5OOC)2CHCH3 CH3
CH=CH-CH=CH-C=O
¼î1,6-加成的反应机理如下
1,6-加成的反应机理如下
EtOH
1 曼尼希碱热消除法
四 制备 α,β- 不饱和醛酮的方法
CH3CCH3 + CH2O + Me2NH HClO
CH3CCH2CH2N(CH3)2 HClO
°· µÄ¼×»ù»¯·´ Ó¦CH3CCH2CH2N(CH3)3I -
O
CH3CCH2CH2N(CH3)3OH -O
曼尼希反应
+CH3I
»ô·ò ÂüÏû³ý
形成四级铵碱OH-
CH3CCH=CH2
O
α,β- 不饱和醛酮是麦克尔加成反应的重要原料,下面归纳了制备 α,β- 不饱和醛酮的几种方法。
2 醇醛缩合法
3 由 α- 卤代酮制备
O OBrBr2
HO OH
H+
O O OH+
O OBr
KOH C2H5OH
H+
4 由 α- 卤代烯制备
Br OH OhvBr2
NaOH CrO3
ßÁà¤
5 通过烯烃和酰卤的反应制备
+ RCClO Cl
CRO
CRO
AlCl3 Na2CO3, H2O
6 通过魏悌息反应来制备
R-CHO + Ph3P-CHCPhO
R-CH=CH-CPhO
环己酮及其衍生物在碱 ( 如氨基钠、醇钠等 ) 存在下,与曼尼期碱的季铵盐反应产生二并六元环的产物,该反应称为鲁宾逊 (Robinson, R.) 增环反应 .
第三节 鲁宾逊增环反应
O
G+ CH3CCH2CH2NR3I-
OH
G
OO¼î
G
O
G=H, R, Ar, COOR, OCRµÈO
一 定义
鲁宾逊增环反应实际上是分三步完成的:鲁宾逊增环反应实际上是分三步完成的:
O
G
G
OO
¢Ú ¢Û
Âó¿Ë¶û¼Ó³É ·Ö×ÓÄÚ́¼È©ËõºÏ
¼îOH
G
O
OCH3CCH2CH2NR3I- CH3CCH=CH2
O¼î
¢ÙÂüÊϼîÈÈÏû ³ý
碱
eg 1. 选用合适的原料合成 CH3
O
CH3
O+ CH2=CHCCH3
OC2H5O-
C2H5OH O
CH3
O
OH- -H2O
H+ or OH-
50 %
CH3
OOH
CH3
O
二 应用实例
合 成
Eg 2. 选用合适的原料合成 O
O
CH3CCH=CH2 + CH3COC2H5
CH3CCH3 + CH2=CHCOC2H5
CH3CCH2COC2H5 + CH2=CHCOC2H5
»î ÆâÙ
¢Ú
¢Û
*1
*2
O O
O O
O O O
O
O
CH3CCH2 CH2 CH2COC2H5
O O
剖 析
CH3CCH3 + CH2=CHCOC2H5
O ONaOEt
EtOH*1
O OCH3CCH2CH2CH2COC2H5
O
O
EtONa
合 成
*2 CH3CCH2COC2H5 + CH2=CHCOC2H5
O O O
EtOH
EtONa
OH- H+
CHCH2CH2COC2H5
CH3C
CH3OC
O
O
O OCH3CCH2CH2CH2COH
EtOH
H+
O OCH3CCH2CH2CH2COC2H5
EtONaO
O
CHCH2CH2COOHCH3C
HOC
O
O
-CO2
~160oC
合 成
O
eg 3. 选用合适的原料合成
COOH
O剖析一:
COOH
O
COOH
O
12
34
5
O+ CH3COOH
CH2=CH-CCH3 + CH2=CHCOHO O
α-H 不够活泼
产物为混合物
剖析二:通过添加适当基团,克服上述剖析中的问题
COOH
O
COOH
OCO2C2H5
COOH
CO2EtCO2Et CO2EtEtO2C
EtO2C CO2Et
CO2HHO2C
EtO2C CO2Et
CNNC
EtO2C CO2Et
Et2O2CCH2CO2Et
+
2 CH2=CH-CN
COOC2H5
OCOOC2H5
EtONa OH- H+ -CO2
COOH
O
EtOC CH2CH2CN
EtOC CH2CH2CN
O
O
OH- H+ -CO2
C2H5OCCH2COC2H5 + 2 CH2=CH-CNEtONa
EtOH
O O
C2H5OCCH(CH2CH2COOEt)2
OC2H5OH
H+
CO2Et
CO2EtCO2Et
HOCCH(CH2CH2COOH)2
O
合
成
路
线
合 成
eg 4. 选用合适的原料合成O
OH
O
OH
C=O
CH3
O
C=O
CH3
OC2H5OC
O
O
OH
C=O
CH3
O
C=O
CH3
OC2H5OC
O
COC2H5
C=O
CH3
O
C2H5OC
O
CH3CCH2COC2H5
OO
2CH2=CH-COOC2H5
+
COC2H5
C=O
CH3
O
C2H5OC
O
CH3CCH2COC2H5
OO
2CH2=CH-COOC2H5
+
剖 析
CH3CCH2COC2H5
OO+ CH2=CH-COOC2H5
CH2-CH-COOC2H5
CH3CCHCOC2H5
OO
CH2-CH-COOC2H5
CH3CCCOC2H5
OO
CH2-CH-COOC2H5
CH2=CH-COOC2H5
H+ H2OOH-
COC2H5
C=O
CH3
O
C2H5OC
O
C2H5OH H+
HOCH2CH2OH
HCl(g)
C2H5ONa
OC
O
O
COOC2H5
CH3
H+3O
CH3C
O
O
O
OH
HO-
O
O
CH3
合 成
C2H5ONa
C2H5ONa
eg 5. 选用合适的原料合成O
EtOOC
O
EtOOC
O
EtOOC
O
EtOOC
O
EtOOC
OHC O
EtOOC
OHC CHO
EtOOC
CHO
EtOOC
OO +
CHOCHO
EtOOCEtOOC
+
CH3CCH2CH2NR2 I-
O+
CH3
CH3CCH2CH2NR2
O
CH3CCH2CH2NR2
O
CH3CCH3 + CH2O + HNR2
O
CH3CCH3 + CH2O + HNR2
O
剖 析
(1) CH3CCH3 + HCHO + HNR2HCl
OCH3CCH2CH2NR2
CH3IO
CHO CH=NRH2NR LDA
COOEt
H+(2) CH=NRCOOEt
H+Ë®½â
CHOCOOEt NaOEt, CH2=CHCCH3
O
O
EtOOC
CHO
COOEtCOCH3
OH-
合 成
CH3CCH2CH2NR2 I-
O+
CH3
OH - CH3CCH=CH2 + R2NCH3 + I- + H+
o
eg 6. 选用合适的原料合成O
Ph
O
Ph
O
Ph
O
Ph
O
PhO
O
PhO
OO
OCH2NR3 I -+
OCH2NR3 I -+
O
+ CH2O + HNR2
O
+ CH2O + HNR2
O
PhCOOC2H5
O
PhCOOC2H5
+
COOC2H5
OCOOC2H5
O
+
ClCH2PhClCH2Ph
剖 析
一 魏悌息试剂:
Ph3P=CH2(I) (II)
Ph3P-CH2
第四节 魏悌息反应和魏悌息 - 霍纳尔反应
在相邻位置上带有相反电荷的两性离子称为叶利德(ylide) 。磷叶利德也称为魏悌息试剂 ( 德 1953,1973) 。
在相邻位置上带有相反电荷的两性离子称为叶利德(ylide) 。磷叶利德也称为魏悌息试剂 ( 德 1953,1973) 。
贡献大
Ph3+-CH2
-
3PhH + PCl3 Ph3P
Ph3P + CH3X Ph3P+-CH3X-
C6H5Li
Ph3P + XCH2COOC2H5 Ph3P+-CH2COOC2H5 X-
K2CO3
Na2CO3, NaOH, NaOR, NaNH2, NaH, RLiNa2CO3, NaOH, NaOR, NaNH2, NaH, RLi
魏悌息试剂制备
Ph3P CHCOOC2H5+ -
魏悌息试剂与醛、酮反应 , 生成烯烃 , 称为魏悌息 (Wittig, G.) 反应 .
C=O + [ Ph3P-CR2 Ph3P=CR2 ] C=CR2 + Ph3P=O
二 魏悌息反应
反应机理
反应机理
Ph3P-CR2+
-
O=C
Ph3P-CR2+
-O-C
Ph3P-CR2
O-C
Ph3P CR2
O CC=CR2 + Ph3P=O
H3CO CCH2CH2COCH3 + Ph3P-CH2
O O*1 ① 醛最快,酮次之。
酯最慢。所以可进行选择性反应。
H3CO CCH2CH2COCH3
CH2 O
*2 PhCHO + Ph3P-CH2C6H5Cl-NaOEt
EtOH, 25¡æC
PhH
CPhH
CPh
HC
HPh
41 % 35 %
+
CH3CH=O + (C6H5)3P-CCH3
COCH3*3
CH2Cl2 CH3C
HC
CH3COCH3
96 %
② 亲核性好的叶利德比较活泼 . 活泼叶利德反应时,常得 Z,
E- 烯烃的混合物 .稳定叶利德反应时, E型产物为主 .
反应规律反应规律
+
+
-
三 魏悌息 - 霍纳尔试剂和魏悌息 - 霍纳尔反应
魏悌息 - 霍纳尔试剂:(I) (II)
(EtO)2PO O
(EtO)2P-CHRCHR
(EtO)2P
O Et
CH2R Br-
(C2H5O)3P + RCH2Br
O(EtO)2P-CH2R
(EtO)2POO
(EtO)2P-CHR CHR
魏悌息
霍纳尔试
剂-EtBr
NaH
魏悌息 - 霍纳尔反应 魏悌息 - 霍纳尔试剂与醛、酮反应,制备烯烃,这一反应称为魏悌息 (Wittig, G.) - 霍纳尔 (Horner, L.) 反应。 ( 比魏悌息反应容易进行 )
反式烯烃 二乙磷酸钠(溶于水,后处理较易 )
RCH
O
+
(EtO)2PCHRNa+
O_
(EtO)2P CHRNa+
O-
_+
R
H
H
R'+ (EtO)PONa
O
反应规律:生成的烯烃以反式为主 .
C CCH
HCO2Et
CH2
C2H566 %
O
CH R
P
CH R'
OROR
O
CCHR'
RH
O PO
OROR
CCHR
R'H
+ (RO)2PO-O
反应机理
CH2=C-CH=O + (EtO)2PCH2CO2EtO
EtONaC2H5
四 魏悌息反应和魏悌息 - 霍纳尔反应的应用实例
1 用来制备环外烯烃
2 制备 α,β- 不饱和羰基化合物
CH3CCH3 + [ (EtO)2P+-CHCOOC2H5 ] Na+O O-
(CH3)2C=CHCOOC2H5 + (C2H5O)2P+-O- Na+O-
70 %
35%-40 %Et2O CH2+ Ph3P-CH2O 25oC
(C6H5)2C=C=O + [ (EtO)2P+-CHCOOC2H5 ] Na+O-
(C6H5)2C=C=CH-COOC2H532 %
4 合成多烯类天然产物
CH=OCH2OHPh3P+
(10 C) (10 C)
CH2OH
Vitamin A (20 C)
3 制备丙二烯衍生物3 制备丙二烯衍生物
R2S-CH2
O
R2S=CH2
O
+ -R2S-CH2 R2S=CH2
+ -
1 硫叶利德的结构
2 硫叶利德的制备
CH3-S-CH3 I -O
CH3
+CH3-S-CH3 + CH3I
O
R2S-CH2
O
R2S=CH2
O
+ --HI
NaH, (CH3)2SO
3d-p 共轭
CH3SCH3 + CH3I (CH3)3S+I-
NaNH2
-HClR2S-CH2 R2S=CH2
+ -
五 硫叶利德的反应
硫叶利德与醛、酮反应可制备环氧化合物或环丙烷衍生物。
与非共轭醛、酮反应可制备环氧化合物
R2C=O +
O+
CH2-S(CH3)2- O
+CH2-S(CH3)2
R2CO-
O
RR + (CH3)2S=O
O+
CH2-S(CH3)2-
(CH3)3C
O
(CH3)3C
O
3 硫叶利德的反应
与、不饱和醛、酮发生共轭加成反应时,可制备环丙烷衍生物
CCH3
OO
+CH2-S(CH3)2-
CCH3
OCCH3
O
O
+CH2-S(CH3)2
-
CCH3
O
O
+CH2-S(CH3)2
-
分子内亲核取代
共轭加成
分子内亲核取代
第五节 浦尔金反应和脑文格反应
1 定义:在碱性催化剂的作用下,芳香醛与酸酐反应生成 β-
芳基 -α,β- 不饱和酸的反应为浦尔金 (Perkin, W.) 反应 .
C=OArH
H2 CH(R)C O CCH2 H(R)O
+CH3COONa
180¡æ
O
CCHCOOH
ArH ¦Á¦Â
CH3COOH(RCH2COOH)
+
一 浦尔金反应
2 反应机理:
RCH2COCCH2R
O O-B:
RCH2COCCHR
O O- ArCH
O
RCH2COCCHCHAr
O O
R
O-
CRCH2
-O
O
O
CHCHR
CO
Ar
RCH2COCHCHCO-
O OAr
R
RCH2COCCH2R
O O
RCH2COCHCHCOCCH2R
O OAr
R
O
RCH2CO CH CCOCCH2R
O OAr
R
O-
Ar
H
R
COCCH2R
O OH2O Ar
H
R
COH
O
制备肉桂酸、呋喃丙烯酸、香豆素 .
3 应用实例:
在弱碱的催化作用下,醛、酮与含有活泼亚甲基的化
合物发生的失水缩合反应为脑文格 (Knoevenagel, E.) 反应。
C=OR'R
H2 CZ'Z
+ C=CR'R
Z'Z
Èõ¼î
±½, ·ÖË®
Z: CHO, CR, COOR, CN, NO2 µÈO
Èõ¼î: , RCH2NH2, R2NH µÈN N
H
,
二 脑文格反应1 定义:
2 反应机理2 反应机理
Z
Z'CH2
B Z
Z'CH
RR'
C=OZ
Z' CH-C RR'
O-
HB Z
Z' CH-C RR'
OHZ
Z' C C RR'
OH
Z
Z' C=C RR'
B
3 脑文格反应的实例
CHO + CH2(CO2H)2
O2N
ßÁà¤
CH=C(CO2H)2
O2N
CH=CHCO2H
O2N
-CO2
74-80 %
CH3CCH2CH3 + NCCH2CO2EtO
±û°±Ëá - HOAc
±½, ·ÖË®CH3CH2C = CCO2Et
CH3
CN85 %
(CH3)2CHCHO + CH2(COEt)2±½, ·ÖË®
NH
- HOAc
(CH3)2CHCH = C(CO2Et)2 90 %
eg 1.
eg 2.
eg 3.
制备各种类型的 α,β- 不饱和化合物 .
第六节 达参反应
一 定义:
C=O + BrCH2CO2Et CO
CH CO2EtNaNH2
or RO-* ¦Á¦Â
CHCHOOH- H+
α,β- 环氧酸酯
* CH2 生成醛 CHR 生成酮
醛、酮与 α- 卤代酸酯在强碱 (RONa, NaNH2, (CH3)3COK)
催化作用下互相作用,生成 α,β- 环氧酸酯的反应称为达参 (Darzen, G.) 反应 .
二 反应机理
BrCH2COOEtNaNH2 BrCHCOOEt
C=OCH3
C6H5
C CCH3C6H5
Br
O-
C CCH3C6H5
Br
O-
CO2Et
H CO2Et
H+
CH3C6H5
C
O
CH CO
OH
CH3C6H5
C=CH-OHCH3C6H5
CHCHO-CO2
产生碳负离子
OH-C
O
CHCO2EtC6H5
CH3-Br- H+
ORCO2Et
OCO2Et
OH- H+
CO
R
CHOOH- H+
实例:由环己酮转化成其他化合物
实例:由环己酮转化成其他化合物
O
RCHCO2Ett-BuOK, 0-15¡æ
ClCH2CO2Et
t-BuOK, 0-15¡æ, 3h
Cl
三 应用:合成环氧酸酯,合成比原料醛、酮多一个碳的醛、酮。
实例:由苯甲醛转化成其他化合物实例:由苯甲醛转化成其他化合物
O
H
COOEt
-OH H+CH2CHO
O
COOEt
-OH H+CH2C
O
C6H5CHCO2Et
ClCH2CO2Et
ClCHO
t-BuOK
t-BuOK
第七节 安息香缩合反应和二苯乙醇酮重排
1 定义:
2 ArCHOArCH-CAr
OH OKCN
´¼-Ë®
C CH
O OH
俗称安息香 (Benzoin)
一 安息香缩合反应
芳香醛在氰化钾的作用下,发生双分子缩合,生成 α-羟基酮的反应称为安息香缩合反应 .
2 反应机理
CH + CN-
O
C
O-
CN
H C-
CN
OH
CH
OC
O-
H
C
CN
OH
C
H
C
CN OH
O
C
H
C
OH
O-
H+~
N CHOCH3
CH3CHO+ KCN
´¼-Ë®
NCH3
CH3N C
CH3
CH3
OH
H
C
OCOH
H
C
O
+
受体 ( 给体 ) 给体 ( 受体 )
3 实 例
二 二苯乙醇酸重排1 定义:
2 反应机理:
C6H5C CC6H5
O OOH-
140 oCC6H5C C
O O-
OH
C6H5 CH5C6
H5C6
C
O- O
OH
(C6H5)2C
OH
C
O
O- H+(C6H5)2C
OH
C
O
OH
α- 二酮在浓碱作用下发生重排,生成安息香酸的重排反应称为二苯乙醇酸重排。
3 反应实例
HOOCCH2C-CCH2COOH (HOOCCH2)2C-COOHO O OH
OH- H+
O
O OC CO O
O C COOH2
OH- H+
Eg 1
Eg 2
Eg 3
Eg 4. 若用 C2H5ONa 代替 NaOH ,产物不是 α-羟基酸, 而是 α-羟基酯 .
C CO O
H3CO OCH3C2H5ONa H+
H3COOHC COOC2H5
2
O
O
OHCOOH
NaOH, H2O H+80 %
250¡æ