《高等有机化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第八章 碳一杂重键的亲核加成

第八章碳一杂重键的亲核加成 包括C=O、C=N、CN的碳一杂重键化合物是极为 重要的一大类有机化合物,亲核加成是碳杂重键的 主要反应,也是重要的有机反应,其中尤以C=O键的 亲核加成最为重要。 亲核试剂主要有:(1)亲核中心为N、O、S、X等 的杂原子亲核试剂;(2)负碳亲核试剂;(3)H亲核试 剂

第八章 碳—杂重键的亲核加成 ⚫ 包括C=O、C=N、C≡N的碳—杂重键化合物是极为 重要的一大类有机化合物，亲核加成是碳—杂重键的 主要反应，也是重要的有机反应，其中尤以C=O键的 亲核加成最为重要。 ⚫ 亲核试剂主要有：(1) 亲核中心为N、O、S、X等 的杂原子亲核试剂；(2) 负碳亲核试剂；(3) H-亲核试 剂

§81醛、酮的亲核加成反应 反应历程: O OH H C C-№u-—= C-Nu 碱的催化作用 碱可以使较弱的亲核试剂H-Nu转化为亲核性较强的亲核试剂Nu ,从而加速反应的进行。 [酸的催化作用] 使羰基质子化,质子化的羰基碳有更大的正电性、更容易接受亲 核试剂的进攻

§ 8.1 醛、酮的亲核加成反应 C O + Nu - C O - Nu H + C OH Nu 反应历程： [碱的催化作用] 碱可以使较弱的亲核试剂H―Nu转化为亲核性较强的亲核试剂Nu- ，从而加速反应的进行。 [酸的催化作用] 使羰基质子化，质子化的羰基碳有更大的正电性、更容易接受亲 核试剂的进攻

醛、酮的反应活性 表8-1醛、酮与KHSO3的反应产率 羰基化合物 小时后反应 产率% 羰基化合物 小时后反应 产率% HCHO 7090 CH3COCH(CH3h RCHO 7090 CHyCH, COCH, CH CH,COCH3 CH COC CH COCHCH 12 CH

醛、酮的反应活性 表8-1 醛、酮与KHSO3的反应产率 CH3COCH2CH2 CH3 羰基化合物 一小时后反应 产率% 羰基化合物 一小时后反应 产率% HCHO 70—90 CH3COCH(CH3 )2 3 RCHO 70—90 CH3CH2COCH2 CH3 2 CH3COCH3 22 C6H5COCH3 1 12 =O 35

空间效应 是影响醛、酮活性的主要因素。醛、酮羰基碳原 子所连的基团空间位阻或空间张力愈大,则羰基的反 应活性愈小。这一方面是由于大的位阻会阻碍亲核试 剂的进攻;另一方面醛、酮羰基碳原子为sp2杂化,键 角为1200,而加成产物原羰基碳原子变成了sp3杂化, 键角接近109028,基团体积大,加成后必然张力增加 也大,使亲核加成难以发生

空间效应 ⚫ 是影响醛、酮活性的主要因素。醛、酮羰基碳原 子所连的基团空间位阻或空间张力愈大，则羰基的反 应活性愈小。这一方面是由于大的位阻会阻碍亲核试 剂的进攻；另一方面醛、酮羰基碳原子为sp2杂化，键 角为1200，而加成产物原羰基碳原子变成了sp3杂化， 键角接近109028’，基团体积大，加成后必然张力增加 也大，使亲核加成难以发生

电子效应 CH2、R、CH、等基团具有+I +C效应,使羰基碳原子正电荷减少,降 低其反应活性。醛类中甲醛的活性最大。 I或-C效应的基团使羰基碳原子的正电 荷增加,反应活性增强,生成的水合物 稳定性也增加。如三氯乙醛和六氟丙酮 能和水形成稳定的水合物,能以晶体的 形式离析

电子效应 ⚫ CH3—、R—、C6H5—等基团具有+I、 +C效应，使羰基碳原子正电荷减少，降 低其反应活性。醛类中甲醛的活性最大。 ⚫ -I或-C效应的基团使羰基碳原子的正电 荷增加，反应活性增强，生成的水合物 稳定性也增加。如三氯乙醛和六氟丙酮 能和水形成稳定的水合物，能以晶体的 形式离析

三、醛、酮亲核加成反应的立体化学 ○

三、醛、酮亲核加成反应的立体化学 C O

EXample 1 羰基平面两边的空间条件不同时,亲核试剂主要从空同位阻小的一边进攻。 几率大

Example 1 羰基平面两边的空间条件不同时，亲核试剂主要从空间位阻小的一边进攻。 o 几率大 小

Example 2 开链型醛和酮中若羰基与一个不对称碳原子相连,当羰基发 生加成反应形成第二个不对称碳原子时,所生成的两个非对映体 率不相同-Cram规则 cram规则一:如果醛或酮的α-碳原子上连有三个大小不同的基 团(L、M、S分别代表大、中、小三个基团)时,其优势构象 为羰基键处在两个较小基团之间的构象,试剂优先从空间阻碍 较小的一边进攻羰基 Nu 次要产物 主要产物 LR

Example 2 开链型醛和酮中若羰基与一个不对称碳原子相连，当羰基发 生加成反应形成第二个不对称碳原子时，所生成的两个非对映体 产率不相同----Cram规则 Cram规则一：如果醛或酮的α-碳原子上连有三个大小不同的基 团（L、M、S分别代表大、中、小三个基团）时，其优势构象 为羰基键处在两个较小基团之间的构象，试剂优先从空间阻碍 较小的一边进攻羰基。 M S LR O Nu - 主要产物 次要产物

cram规则二:当醛或酮的α-碳原子上连有羟基或氨基等可以和羰 基氧原子形成氢键的基团时,试剂将从含氢键环的空间阻碍较小的 边对羰基进行加成。 H O NCH3 NCI 2 OH CAHECH3 6n5

Cram规则二：当醛或酮的α-碳原子上连有羟基或氨基等可以和羰 基氧原子形成氢键的基团时，试剂将从含氢键环的空间阻碍较小的 一边对羰基进行加成。 H NCH3 H C6H5 CH3 O H2 CH3 NCH3 H H C6H5 H OH

Cornforth规则:如果在羰基的α-碳原子上结合着一个卤原子,由 于卤原子和羰基氧原子的电负性都很大,两者互相排斥,这时羰基 化合物的优势构象是卤原子与羰基处于对位交叉位。反应时,试剂 也是从空间位阻较小的一边进攻羰基。 CaHg-n CH 1)n-C4HgMgBr CH3 2)H2O HO CH CICH3

Cornforth规则：如果在羰基的α-碳原子上结合着一个卤原子，由 于卤原子和羰基氧原子的电负性都很大，两者互相排斥，这时羰基 化合物的优势构象是卤原子与羰基处于对位交叉位。反应时，试剂 也是从空间位阻较小的一边进攻羰基。 O CH3 CH3 H Cl 1)n C4H9MgBr 2) H2O - Cl CH3 H CH3 C4H9 n HO -