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羰基的亲核加成及相关反应
羰基化合物包括醛、***、羧酸及衍生物和CO2。
羰基的结构
亲电中心羰基碳的活性较大,易被亲核试剂进攻而发生亲核加成反应和亲核取代反应。
亲核加成反应的历程及影响因素
HCN的加成
反应为碱催化。
反应的平衡位置受电子效应和空间效应的影响。
化合物
K
原因
CH3CHO
>104
PhCHO
2´102
位阻增大,+C效应
p-NO2C6H4CHO
´103
(-I, -C)
p-CH3C6H4CHO
32
(+I,+C, +C’)
***正向反应的趋势较小(空阻大)。
二、亲核加成反应的一般特点

酸催化可提高羰基的亲电活性。
碱催化提高亲核试剂的亲核性。
活性:
***的亲核加成为可逆反应,用于分离与提纯。
影响羰基亲核加成反应活性的因素
一、羰基化合物的结构

羰基碳的正电性越大,亲核加成速度越大,反应活性越大。羰基碳所连的吸电基(-I,-C)使其亲核加成反应的活性增加,而供电基(+I,+C)则使其活性降低。
活泼顺序:
(1)p-p共轭效应(增加其稳定性);(2)+C效应(降低羰基碳的正电性);(3)加成产物失去共轭能,反应活化能高;(4)产物的张力大幅增加。

活性:
二、试剂的亲核性
对同一羰基化合物,试剂的亲核性越大,平衡常数越大,亲核加成越容易。
(中性分子)的亲核性强。OH->H2O, RO->ROH。
。HCN>H2O(极性与电负性)。
;
R3C->R2N->RO->F-
。
I->Br->Cl->F-

一、非手性的羰基化合物的加成
前(潜)手性分子结果得外消旋化产物
二、手性羰基化合物的亲核加成方向遵守Cram规则,得立体选择性的非对称异构体产物。
还原含a-手性碳的醛***时,手性碳上两个体积较小的基团(S与M)分处于羰基两侧,体积最大的基团L则与羰基呈反位交叉构象,还原剂从体积的较小S与M之间进攻羰基占优势,这就是Cram规则。
转位阻大
(位阻增大)
***的亲核加成
***的简单加成
一、与NaHSO3的加成
亲核中心为硫原子
HSO3-体积大,空间效应明显,只有醛、脂肪族******和碳原子少于8的环***才能反应。
好的离去基,
二、与水加成
水的亲核性较小,反应后空阻增大,故不利于水化。若带吸电基时,有利于水化反应。
三、与醇的加成
半缩醛(***)不稳定
只被酸催化缩醛***
醛与一元醇易形成缩醛,而***则不易,常用b-二醇形成环状缩***。
缩醛(***)对碱、氧化剂、还原剂、碱金属等稳定,可用来保护醛基和***基。
四、与金属有机化合物的反应
1、与炔钠加成

反应可能停留到***阶段
原甲酸酯
副反应:(1)还原反应,格利亚试剂作为还原剂,经过环状过渡态影响(当二试剂的空阻都很大时)
转移b-H
(2)烯醇化,不存在b-H,且位阻大时。
烷基锂活性高,高位阻的***仍然发生加成反应。
而格氏试剂却不能反应

用此反应来合成b-羟基酸酯和a,b-不饱和酸酯,同时可使醛***的碳键增加。
***与含氮亲核试剂的加成—消除反应
一、与***衍生物的反应
Z=R, Ar, OH, PhNH, NH2CONH
仲***与醛***加成后不能形成亚***,如果a-碳上有氢则可脱水得烯***。
烯***的b碳原子具有较强的亲核性能与卤代烃,卤代***,卤代酸酯等作用,在烯***b碳上引入烃基或与酰卤作用在b碳上引入酰基,产物经水解及到相应的醛***。
增加醛***a-碳活性
二、Mannich反应
具有α-H的醛***或其他含活泼氢的化合物与甲醛及***或氨作用,生成******化产物的反应称******化反应或Mannich反应。
含活泼氢的化合物有;RCH2COR,RCH2COOR,RCH2COOH,和RCH2NO2等。
氨和1º***可进一步发生Mannich反应
区域选择性
氨***化产物对热不稳定,易分解为α,β-不饱和羰基化合物
托品***的合成,1963年从环庚***出发经十几步来合成。
活泼氢托品***(一步合成)
3—氧代-1,4-戊二醇
Wittig反应
二烃代亚***
三苯基膦
Wittig试剂
1. Wittig试剂
内鎓盐(主要贡献) d-p共轭
ylide(盐,磷叶立德) yl