第十四章羰基a-取代反应和缩合反应(07)

第十四章羰基a-取代反应和缩合反应(07)

14.1烯醇和烯醇负离子的结构 14.2羰基化合物的a卤代 14.3羟醛缩合反应 14.4酮和酯的烷基化与酰基化反应 14.5几个重要的缩合反应 14.6β 二羰基化合物的反应与应用

第十四章羰基a-取代反应和缩合反应(07)

14.1烯醇和烯醇离子的结构 14.1.1羰基化合物α-氢的活泼性 P613O R C Cαβ

pKa C HO CH3CCH3 20

α H 16~20β H 40~50O CH3COCH3 25 O CH3CN(CH3)2 30

HO CH3CCl pKa 16 O CH3CH 17

a-H的活性与羰基的电子效应及烯醇负离子的稳定性有关。O CH3 C H OCH2 C H+ H+

第十四章羰基a-取代反应和缩合反应(07)

O CH3 CO CH3 C O CH3 C O CH3 C N(CH3)2 OCH3 Cl

OCH3 CH2 COCH2 C Cl+ H+ OCH2 C OCH2 C N(CH3)2+ H+ OCH3+ H+

CH3+ H+

酸或碱催化有助于a-H离解,形成烯醇或烯醇负离子。P617酸催化下形成烯醇:O CH3 C R H++

OH C R

OH CH2 C R+ H+

CH2 H

第十四章羰基a-取代反应和缩合反应(07)

碱催化下形成烯醇负离子/碳负离子:O B+ CH2 C H-

O R BH+ CH2-

OCH2 C R

C R

14.1.2酮式-烯醇式的互变异构与动力学/热力学的控制烯醇一般较不稳定。 P615O CH3 C~100%

OH H CH2 C H

O

OH

98.8%

1.2%

当两个羰基连在同一CH2上,烯醇含量增大。P615O O OH O CH3CCH2CCH3 24% CH3C CHCCH3 76%

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当同一碳上连三个 C=O时,主要以烯醇式存在。O CH3 C CH C CH3 O C O CH3 OH CH3 C C C CH3 O C O CH3

酮式(不稳定)

烯醇式(稳定)

α-氢越活泼、碳负离子越稳定,则烯醇的比例增加。O O O O CH3CCH2CCH2CH3 pKaO CH3 C CH-

CH3CCH2COCH2CH3 11O O CH-

9.0O C CH2CH3

CH3 C

C

OCH2CH3

第十四章羰基a-取代反应和缩合反应(07)

O

O

OH CH3C

O CHCOCH2CH3 7%

CH3CCH2COCH2CH3 93%

OH

O

O

O

OH CH3CO CH2 OH-

O CHCCH3

CH2 CCH2CCH3O CH3CCH2CH3 O CH3CCH2CH3 H+ B-

CH3CCH2CCH3O CH2CCH2CH3+

CCH2CH3 (动力学控制 )

OH

CH3CCH2CH3

-H+

CH3C

CHCH3 (热力学控制 )

受热力学或动力学控制的不同,烯醇/烯醇负离子的比例不同。P619

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CH3 OH热力学控制动力学控制 6% 72%

CH3 O

CH3 OH 94% 28%

受热力学控制主要形成取代较多的烯醇/烯醇负离子。受动力学控制主要形成取代较少的烯醇/烯醇负离子。CH3 CH3 CH3

OH A

O B

OH

14.1.3烯醇负离子形成的区域选择性 P618 620 LDA(Lithium diisopropylamide二异丙基胺锂)

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(i-C3H7)2NH+ n-BuLi

(i-C3H7)2N-Li++ CH3CH2CH2CH3

特点：碱性强、体积大.位阻碱.使反应具区域选择性。O CH3CCH2CH3+ (i-C3H7)2N-Li+ (pKa~20) CH2 O-Li+ CCH2CH3+ (i-C3H7)2NH (pKa~40)

CH3 O LDA THF, -78oC

CH3 OLi

O CH3CH2CCH3 O LDA, THF

O-Li+

-78oCO-

CH3CH2C

CH2 O

CH3CHO

OH

CH3CH2CCH2CHCH3

H2O

CH3CH2CCH2CHCH3

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14.1.4烯醇化的立体异构化 P623烯醇化使羰基a-碳的立体中心发生异构化.H5C6 C H H3C O C CH3 EtO-/ EtOH H5C6 H3C OC C CH3 H3C H烯醇离子 (非手性)

EtO-/ EtOH

H5C6 C

O C CH3

(S)-3-苯基-2-丁酮

(R)-3-苯基-2-丁酮

为什么在碱处理下,双环酮A能很快和另一个立体异构体形成平衡,而双环酮B却不会？O O

H

CH3

H A

H B

第十四章羰基a-取代反应和缩合反应(07)

14.2羰基化合物的a卤代反应 P623 14.2.1醛酮的a卤代反应 (

1)酸催化卤代H C O C+

(控制条件得一卤代产物) P624H+

H C

+

OH slow C C C

OH

X

X

OH C X C

-H

+

O C X C

生成烯醇决定反应速度COCH2Br

COCH3+ Br2 Br CH3COOH 20 Co

+ HBr

Br

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CH3+ Br2 (1mol) O

CH3COOH H2O

CH3 Br O

酸催化下,不对称酮α H卤代反应的活性：O C CH> O C CH2> O C CH3

(比较中间体烯醇的稳定性)

(2)碱催化卤代与卤仿反应(haloform reaction) P624碱催化α-卤代难停留在一元取代，一般得多卤代产物。H O H C C R+ H B-

slow

H C C R H

O

OH C C R H

X

X

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X H C H X H C X

O C R

:B

-

X H C -

O C R X X C X H

X C

OC R

X X

反应通过烯醇负离子进行O C R:BX X O C R

O C CX3+ OH-

OC OH CX3

COOH+

-CX

3

COO-+ HCX3 (Haloform)

O (CH3)3CCCH3 Br2,NaOH过量

(CH3)3CCOO-+ CHBr3

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用卤仿反应制少一个碳的羧酸：P624O CCH3 Cl2 NaOH H+ O COH+ CHCl3

用碘仿反应鉴别甲基酮结构O CH3 C OH CH3 CHC CI3+ 3I+ 3H2O O

C CH3+ 3I2+ 3OH O

C CI3+ OH O

C O-+ CHI3碘仿 O

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CHCH3+ I2+ 2OH OHOH CH3CH2CH2CHCH3

-

C CH3+ 2I+ 2H2O O

OI2, NaOH过量

?

CH3CH2CH2CO-+ CHI3

下列哪些化合物会发生碘仿反应？ a戊醛 b 2-戊酮 c 3-戊酮 d苯乙酮 e戊醇 f 2-丁醇碱条件下,不对称酮α H卤代反应的活性： P624O C CH3> O C CH2> O C CH

第十四章羰基a-取代反应和缩合反应(07)

14.2.2羧酸的a-卤代反应 P626羧酸α-H的活性小于醛酮；催化剂:PCl3 PBr3红磷(P)等CH3CH2CH2COOH+ Br2CH3CH2COOH

cat. PBr3

Br CH3CH2CHCOOHBr

Br2/ P

CH3CHCOOH

反应通过酰卤的烯醇与卤素反应,再经与羧酸的交换反应.O 3 RCH2COOH+ PBr3 O RCH2CBr -H++

3 RCH2CBr+ H3PO3 OH -H+

H+ O

OH RCH CBr

RCH2CBr

Br Br -BrO

RCHCBr Br

RCH2COOH

RCHCOOH+ RCH2CBr Br(循环使用)

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14.2.3 a-卤代羰基化合物的反应 P627 (1)在亲核取代和亲核加成反应中的应用Br CH3CH2CHCHO无水

N(CH3)2 CH3CH2CHCHOH3O+ N(CH3)2 HN(CH3)2 O O

HOCH2 HOCH2 Br O O

HCl

CH3CH2CHCH

-H+O

CH3CH2CHCH

O Br

CHCH3 OH