中山大学：《有机化学》课程教学资源（课件讲稿）第十四章 羰基α–取代反应和缩合反应 Reaction at the α - Carbon of Carbonyl Compounds

第十四章 羰基a-取代反应和缩合反应 Reaction at the a- carbon of Carbonyl Compounds

第十四章 羰基 α –取代反应和缩合反应 Reaction at the α - Carbon of Carbonyl Compounds

羰基化合物的结构与反应特征 急羰基化合物的结构特征之一: 羰基c=O,可以接受亲核试剂的进政,发 生亲核加成反应、亲核取代反应。 C=O Nu-E C-OE Nu H2NY C=0 C Nu RR(H) R C=O BP-CRAR2 c=C R 2 C=0N→ c=0+Y Nu

羰基化合物的结构与反应特征 羰基化合物的结构特征之一： ——羰基C=O，可以接受亲核试剂的进攻，发 生亲核加成反应、亲核取代反应。 C O C O E Nu Nu E δ δ C O H 2NY C N Y C O Ph 3 P C C R1 R 2 CR1R 2 C O Y Nu C O Nu + Y

羰基化合物的结构与反应特征 羰基化合物的结构特征之二 羰基c=O的吸电子作用使得aH具有明显 的酸性,在碱性条件下可以离解,生成烯醇 负离子,从而成为亲核试剂,进攻羰基碳或 卤代烃,发生亲核加成反应、亲核取代反 O O BH C-C C-C CC 烯醇负离子 烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定

羰基化合物的结构与反应特征 羰基化合物的结构特征之二： ——羰基C=O的吸电子作用使得 α-H具有明显 的酸性，在碱性条件下可以离解，生成烯醇 负离子，从而成为亲核试剂，进攻羰基碳或 卤代烃，发生亲核加成反应、亲核取代反 应。 烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定 C H C O BH 2 C C O C C O 烯醇负离子

羰基化合物的结构与反应特征 烯醇中的cC双键接受亲电试剂进攻,发生a-卤代反 应;醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应 ●烯醇负离子作为亲核试剂,进攻卤代烃的缺电子碳,则 发生亲核取代反应;进攻羰基碳则发生亲核加成反应; o"c c—c 烷基化反应 亲核取代R 烯醇负离子 c-C-C Ado反应 亲核加成 羟醛反应 X-X 亲电取代 β羟基酮 c-c-a-卤代反应 X

羰基化合物的结构与反应特征 ——烯醇中的C-C双键接受亲电试剂进攻，发生α –卤代反 应；醛酮、羧酸和酰卤可以发生该反应 ——烯醇负离子作为亲核试剂，进攻卤代烃的缺电子碳，则 发生亲核取代反应；进攻羰基碳则发生亲核加成反应； C C O C C O C O C OH C C O 烯醇负 离 子 R-Cl C C O 亲核取代 R 亲核加成 β-羟基酮 烷基化反 应 Aldol-反应 羟醛反应 X-X C C X O 亲电取代 α−卤代反应

羰基化合物的结构与反应特征 烯醇负离子作为亲核试剂,发生亲核加成的产 物可以脱水缩合形成a不饱和羰基化合物;烯醇 负离子还可以与a不饱和羰基化合物反应生成1, 5一羰基化合物。1,5-二羰基化合物进一步发生分 子内缩合就形成环状结构。 OH -H2O C-C-C C=C-C 加成-缩合 H 共轭加成 B羟基酮 a月不饱和酮 1,5-二羰基化合物 Ado-缩合 Michael加成 Robinson成环

羰基化合物的结构与反应特征 ——烯醇负离子作为亲核试剂，发生亲核加成的产 物可以脱水缩合形成 α, β-不饱和羰基化合物；烯醇 负离子还可以与 α, β-不饱和羰基化合物反应生成1, 5-二羰基化合物。 1, 5-二羰基化合物进一步发生分 子内缩合就形成环状结构。 C OH C Η C O β-羟基 酮 - H 2 O C C C O α, β-不饱和酮 C C O 共轭加成 O O 1, 5-二羰基 化合物 O 加成-缩合 Al d ol-缩合 Michael 加成 Robinson成环

本章主要内容 α-氢的酸性与烯醇、烯醇负离子的形成 二、a卤代反应 Ado加成和Ado缩合 四、酮和酯的烷基化反应 五、酮和酯的酰基化反应 六、a月-不饱和羰基化合物的亲核加成 七、B-二羰基化合物的反应与应用 八、其他缩合反应

本章主要内容 一、 α - 氢的酸性与烯醇、烯醇负离子的形成 二、 α-卤代反应 三、 Aldol加成和Aldol缩合 四、酮和酯的烷基化反应 五、酮和酯的酰基化反应 六、 α, β - 不饱和羰基化合物的亲核加成 七、 β - 二羰基化合物的反应与应用 八、其他缩合反应

、α-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成 1 Acidity of a-Hydrogens of Carbonyl Compounds 醇ROH的pK约为15-18, RC=CH的pK为25 想醛酮RC2COR羰基H的pKn约为16-20 酯RCH2COOR羰基a的pKn为2 可见在适当的碱作用下,醛酮羰基的aH可以 离解,而形成碳负离子 常用碱有: OH-, EtoNa, t-BuOK,(i-Pro)2NHLi (LDA) PhL浮等(RN2的pKn为35,PhH的pK为-44,水 的pK为-15)

一、α - 氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成 1、Acidity of α-Hydrogens of Carbonyl Compounds 醇ROH的pKa约为15~18， 的pKa 为25 醛酮RCH2COR’羰基α-H的pKa约为16~20 酯RCH2COOR’羰基α-H的pKa 为25 ——可见在适当的碱作用下，醛酮羰基的α-H可以 离解，而形成碳负离子 ——常用碱有： OH-，EtONa，t-BuOK，(i-Pro)2NHLi（LDA）， PhLi等（RNH2 的pKa 为35，PhH的pKa 为~44 ，水 的pKa 为~15 ） RC CH

、α-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成 2 Formation of enolate BH2 C—C C 烯醇负离子 烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定 弱碱如NaOH,RONa作用下,反应只能达到一定的平衡 强碱如LDA作用下,可以定量地转化为烯醇负离子 OLi oH二 H2O CH(CH3) CH(CH3)2 HN CH(CH3)2 TCH(CH3)2 pKa=17 <0.1%pK=15.7 pKa=17 100% pKa=35

一、α - 氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成 2、Formation of Enolate ——烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定 ——弱碱如NaOH，RONa作用下，反应只能达到一定的平衡 ——强碱如LDA作用下，可以定量地转化为烯醇负离子 C H C O BH2 C CO C CO 烯醇负离子 O + pKa=17 LiN CH(CH3)2 CH(CH3)2 OLi + ~100% HN CH(CH3)2 CH(CH3)2 pKa=35 O + OH O + H2O pKa=17 <0.1% pKa=15.7

、α-氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成 2 Formation of enolate LDA lithium diisopropylamide -a strong base but a poor nucleophile - all carbonyl compound is converted to enolate prepared by buli with(ch3)2CHNHCH(CH3) CH3 CH3 CH3 CH3 THF CH3 CHNHCHCH3 CH3 CH2CH2CH2Li 78°C CH3CHNCHCH3 CH3 CH2CH2CH diisopropylamine butyllithium lithium diisopropylamide butane pKa=35 LDA Ka-50

一、α - 氢酸性与烯醇、烯醇负离子形成 2、Formation of Enolate LDA —— lithium diisopropylamide —— a strong base but a poor nucleophile —— all carbonyl compound is converted to enolate —— prepared by BuLi with (CH3)2CHNHCH(CH3)2

LDA O6 OLi 叫 LDA 99:1 THF:78°c 动力学控制产物热力学控制产物 oLi OL LDA 80:20 THF -78oC low temperature, give kinetic enolate high temperature, give thermodynamic enolate

LDA O LDA THF -78oC + 99:1 OLi OLi 动力学控制产物 热力学控制产物 O LDA THF -78oC OLi OLi + 80:20 —— low temperature, give kinetic enolate —— high temperature, give thermodynamic enolate