天津大学：《高等有机化学》课程电子教案（PPT课件）第七章 碳杂重键的加成（Addition to Carbon - Hetero Multiple Bonds）

第七章碳杂重键的加成 (Addition to Carbon- Hetero Multiple Bonds) 反应机理 碱催化机理 酸催化机理 二.羰基活性 1.底物 电子效应 空间效应 2.亲核试剂 试剂的亲核性的强度 试剂的可极化度大小 空间效应

第七章 碳杂重键的加成 (Addition to Carbon - Hetero Multiple Bonds) 一. 反应机理( ) 碱催化机理 ( ) 酸催化机理 ( ) 二. 羰基活性 ( ) 1. 底物 ( ) 电子效应 空间效应 2. 亲核试剂 ( ) 试剂的亲核性的强度 试剂的可极化度大小 空间效应

三.羰基化合物的亲核加成反应实例() 1. Wittig反应 反应机理 膦叶立德(Yide) 硫叶立德 2.羟醛缩合反应 反应机理 四.羧酸衍生物与亲核试剂的加成反应) 1.反应机理 2.反应活性 Claisen酯缩合反应及相关反应

三. 羰基化合物的亲核加成反应实例 ( ) 1. Wittig 反应 ( ) 反应机理 膦叶立德 (Ylide) 硫叶立德 2. 羟醛缩合反应 ( ) 反应机理 四. 羧酸衍生物与亲核试剂的加成反应 ( ) 1. 反应机理 2. 反应活性 ( ) Claisen 酯缩合反应及相关反应 ( )

五.金属氢化物与羰基的加成反应() 反应机理 反应的立体化学 六.0,B-不饱和羰基化合物的加成反应 1.反应机理 2影响加成方式的因素 七.碳一氮的亲核加成反应 1.亚胺的亲核加成 Mannich反应 2.腈的亲核加成反应 Thorpe反应

五. 金属氢化物与羰基的加成反应 ( ) 反应机理 反应的立体化学 六. α ,β-不饱和羰基化合物的加成反应( ) 1. 反应机理 2.影响加成方式的因素 七. 碳－氮的亲核加成反应( ) 1.亚胺的亲核加成 Mannich 反应 2. 腈的亲核加成反应 Thorpe 反应

除了C=C C=0-C≡NC=N-AC=S 均可与亲核试剂发生加成反应。 可逆反应 反应机理 亲电性:底物的 底物+试剂底物的性质中心碳原子带有 E+ E-Nu 亲电性部分的正电荷。 亲核性:底物中心 Nu 8 E 碳原子带有部分负 N 亲核性电荷

除了 C C C O C N C N C S 均可与亲核试剂发生加成反应。 可逆反应 一 . 反应机理 底物 ＋ 试剂 底物的性质 E＋ E－Nu 亲电性 亲电性：底物的 中心碳原子带有 部分的正电荷。 Nuδ - E－Nu 亲核性 亲核性：底物中心 碳原子带有部分负 电荷

羰基的亲核加成反应机理: 碱催化: 慢 A-C-B→xA-CB Nu OH ACB、x A B 或E+ Nu u ①试剂进攻羰基上C原子,生成氧负离子的一步 是决定反应速率的一步。 ②为使亲核试剂的负电荷裸露出来,增加亲核性, 常需碱催化:HNu+:BNu+HB

羰基的亲核加成反应机理： 碱催化： C O Nu A B A C B O Nu H 或E A C B + O Nu A C B OH Nu 慢 ① 试剂进攻羰基上C原子，生成氧负离子的一步 是决定反应速率的一步。 ② 为使亲核试剂的负电荷裸露出来，增加亲核性， 常需碱催化：HNu + B Nu + HB

酸催化: A-C-B+H-AAA-C-B4-A-C-B OH OH Nu-H- B+1N61B6B+1 羰基质子化,可以提高羰基的反应活性, 羰基质子化后,氧上带有负电荷,很不稳定 π电子发生转移,使碳原子带有正电荷。 决定反应速率的一步,是Nu进攻中心碳原子的 步

+ H A C OH A C B OH B Nu Nu H A A C OH B Nu + HA 酸催化： A C B O H A C B OH A C B OH A - A 羰基质子化，可以提高羰基的反应活性， 羰基质子化后，氧上带有负电荷，很不稳定， π电子发生转移，使碳原子带有正电荷。 决定反应速率的一步，是Nu-进攻中心碳原子的 一步

酸除了活化羰基外,还能与羰基形成氢键: 6 C-0---H-CI 都使羰基活化 质子性溶剂也起到同样作用: c-=0---H-Sol 二.羰基的活性 1.底物 HCOH>RCHO>RCOCH>RCOR> CH-COR 反应活性取决于羰基的中心碳原子带有 正电荷的多少

酸除了活化羰基外，还能与羰基形成氢键： C O H Cl δ δ 质子性溶剂也起到同样作用： C O H Sol δ δ 都使羰基活化。 二. 羰基的活性 1. 底物 HCOH > RCHO > RCOCH3 > RCOR > C6 H5 COR 反应活性取决于羰基的中心碳原子带有 正电荷的多少

(1)电子效应 当羰基与具有+或+C的基团直接相连时, C=0 由于增加了中心碳原子的电子云密度,故 使反应活性降低 当Y:C=C,C≡C,Ph时,基团具有+C效应, 羰基活性降低 HCN H CHCHO CH5-Oy 0HA>0 CN PhCHO HCN H C OH K 210 CN

(1) 电子效应 当羰基与具有+I或+C的基团直接相连时， 由于增加了中心碳原子的电子云密度，故 使反应活性降低。 C O Y 当Y: C C, C C, Ph 时，基团具有+C效应， 羰基活性降低。 K>10 4 CH3 CHO HCN C H CH3 OH CN PhCHO K=210 HCN C H Ph OH CN

H20Cl3C OH CClcHO H OH ①C3C是强吸电子基团,使 羰基带有更多的正电荷; H H②产物中形成分子内氢键,使 H 产物稳定,平衡向右移动。 (2)空间效应 与羰基相连的基团空间效应越大,越不利于反应进行 CH3 CH OH C=0+ HCN C K>1 CH3CH2 CHrCH CN (CH3)3 (CH3)3-/OH C-O+ HCN K<<1 (CH3)3 (CH3)3 CN

Cl C Cl Cl C O O H H H CCl 3 CHO H2O C Cl 3 C H OH OH ① Cl3C 是强吸电子基团，使 羰基带有更多的正电荷； ② 产物中形成分子内氢键，使 产物稳定，平衡向右移动。 (2) 空间效应 与羰基相连的基团空间效应越大，越不利于反应进行。 C CH3 CH3 CH2 O HCN C CH3 CH3 CH2 OH CN K > 1 C (CH3 ) 3 (CH3 ) 3 O C K<<1 CN (CH3 ) 3 (CH3 ) 3 HCN OH

Nu R C=0 R R C oN u R Sp2杂化 sp3杂化 平面三角型 四面体 键角:120° 109°28′ 产物中基团拥挤程度增大, R越大,妨碍Nu:从背后进攻C原子

C R R' O Nu sp2杂化 平面三角型 C R R' O Nu sp3杂化 四面体 键角：120° 109°28 ′ 产物中基团拥挤程度增大。 R 越大，妨碍Nu:从背后进攻C原子