C δ+ O 例1:书P.332上例 76 例2:比较下列化合物的亲核加成速率。 O CH3CH2 C (1) O C (3) O H CH3 C (2) O C (4) CH3 H CH3 解: 1 > 3 > 2 > 4 77 3. 电负性因素 因为亲核加成的第一步是Nu-进攻带正 电性的羰基C。羰基C正电性越大,则Nu-越 易进攻。如果R、R’基团的吸电子性增加,就 会增加羰基C的正电性,就有利于Nu-进攻。 78 分析: 芳香醛、酮由于反应前是很好的共轭体系, 发生反应后体系被破坏,所以不容易发生亲核加 成;如果苯环上有吸电子基影响,促使羰基碳上 电子云密度减小,这种取代芳醛的反应活性将略 大于苯甲醛。 79 二、复杂亲核加成反应 醛、酮和氨及其衍生物的加成反应,为加成-消除过程。 C O OH + H+ 快 C + O H + OH2 NHB H2NB 慢 -H2O 快 C 快 NH2B + + N H B -H+ 快 C C C N B 80 H+所催化的作用是使羰基C的正电性增加,有利 于Nu-进攻。但在醛、酮与氨及其衍生物的加成反 应中,有一个最适合的pH值的问题。因为pH太小, 酸度过大,也有可能使氨及其衍生物失活。 所以,在实际研究中要注意反应的pH值。 H + + NH2B + NH3B 81 三、羰基加成反应的立体化学 1. 对手性醛酮加成 对于下列反应: O CH3 C H + HCN OH CH3 OH ﹡ CN C H 由于羰基具有平面结构,所以CN-在进攻时由平面上 或下的取向是机会均等的。 82 一般产物是外消旋混合物。但是许多药物 中的有效成分都有旋光性,这就要求我们研究 不对称合成,即选择性、高产率的合成某一对 映体。 83 S ﹡ C M L O CH + HCN 产物中原羰基C也有旋光性,因为立体化学的要求使得CN -进攻时在平面上下两方几率不同。 84 Cram认为:羰基直接与手性碳原子相连时,Nu-的进 攻方向主要取决于α-手性碳原子上各原子(团)体积 的相对大小。也就是说: L R' R- S R- M R RMgX S OMgX 多 M S OMgX 少 M L R' R' L R O 85 羰基首先定位于小基团和中基团之间,然后进攻试剂 从S侧进攻最为有利,所以产物的优势构象是前者。这就 是克拉姆规则。 当进攻试剂是氢化铝锂等负氢还原剂时,第一步也是 其金属部分先与羰基氧配位,将羰基定位于S和M之间,然 后H-再从S侧加成。 86 中 CH3 O H 小 1)LiAlH4 2)H3O + OH CH3 H + H3C H C6H11 H CH3 OH H 大 CH3 C6H11 H3C C6H11 多 87 2. 对脂环酮 脂环酮的羰基嵌在环内,环上所连基团的空间位阻大小,明显影 响Nu-的进攻方向。 OH H O NaBH4 LiBH(S-Bu)3 樟脑 位阻小 - H 进攻几率大 80% 99.6% H + OH 14% 0.4% 88 第五节 醛、酮的制法 一、氧化 从石油或煤来源的化工原料主要是烃类。 从烷烃到醛、酮条件很难控制,没有合适的工业 制法。烯烃的氧化和炔烃的水解等反应。 89 CH2 CH2 + O2 CuCl2-PdCl2 CH3CHO O CH3CCH3 CH3CH CH CH CH2 + + O2 CuCl2-PdCl2 HgSO4 H2SO4 HgSO4 H2SO4 H2O CH3CHO O CH3C CH + H2O CH3CCH3 90 由于苯环对氧化剂稳定,所以芳烃侧链可以氧化,比较容易 控制。如: CH3 MnO 2 + H2SO4 苦杏仁油: CHO 工业上: C 6H 5CH 2CH 3 + O2 可自动氧化,可歧化,安息 香缩合。 Mn(OAc) 2 130℃ O C 6H 5CCH 3 91 凡邻位有C=C、芳核或羰基等影响的C-H键都易被氧化。如: O SeO2 O O O CH3CCH3 SeO2 O CH3CCHO PhCH CHPh SeO2 O PhC O CPh O CrO3 / Py O + 92 二、还原 羧酸还原一般不能停留在醛的阶段,所以最有价值的方 法是先将羧酸转变成比酸更易还原的衍生物(如酰卤),然 后再还原得醛。 RCOCl Pd-BaSO4 , H2 RCHO + HCl 此为罗斯曼得(Rosenmund)还原法,得率高, 有合成价值。 93 三、付-克酰化法 合成芳酮最好的方法是芳烃付-克酰化法。 四、芳环甲酰化法 1. Gattermann-Koch法,适用于苯、烷基苯 + CO + HCl AlCl3 CHO O H C Cl 94 2. 维路斯梅尔反应(Vilsmeier-Haack): 应用N,N-二取代甲酰胺和POCl3使芳环甲酰化。适用 于酚类、芳胺类。 CH3 N CH3 O CH3 N N CH3 CH3 CH3 + H C + POCl3 CHO DMF 95 第六节 重要的醛、酮 丙酮是一个重要的酮,也是一种优良的溶剂。 制法有多种:异丙醇氧化、淀粉发酵、异丙苯氧 化制酚时的副产物、丙烯氧化、丙炔水合等。 96 丙酮还原时条件不同,产物往往也不同。如双分子还原: O 2CH3CCH3 + Mg 苯 CH3 CH3 C OH CH3 C OH CH3 例: O 2 O Mg 二甲苯 H+ OH OH H+ Zn/Hg HCl 97 第七节 不饱和羰基化合物 不饱和羰基化合物是指:除含有羰基 之外,还含有不饱和烃基的化合物。根据 双键与羰基相对位置的不同,可分为下列 三类: 98 1. 双键与羰基直接相连的化合物叫烯酮。 C C O 2. 双键与羰基共轭,通常为α,β-不饱和醛(酮)。 C C C O 3. 双键与羰基相隔较远,分别具有烯烃和羰基的性质。 99 一、乙烯酮 乙烯酮是最简单且最重要的烯酮。无色气体,难闻, 毒性大。用乙酸或丙酮为原料,直接热解得到乙烯酮。 O CH3C OH O CH3CCH3 PO4 70℃ Cu 700-850℃ CH2 C O + H2O CH2 C O + CH4 100 乙烯酮非常不稳定,通常只能获得它的二聚体 —— 二乙烯酮。 H2C C H2C O C O H2C C H2C O C O 乙烯酮表现出很活泼的加成特性,特别是与带 有活泼氢的化合物的加成,通常在产物分子中引进 乙酰基,故在有机合成上具有重要意义。 101 + H2O + NH3 H2C C O + ROH + CH3COOH + HCl CH3COOH CH3CONH2 CH3COOR CH3COOCOCH3 CH3COCl 当人吸入乙烯酮后,由于人体内含有大量-NH2,-OH,-SH,- COOH等活泼氢,与之反应即中毒。所以使用时要小心。 102 二、 α,β-不饱和醛(酮) 孤立的烯烃是富电子体系,主要性质为亲电加 成。当双键与羰基共轭后,电子云分布发生了变化: ?+ C C C R(H) O ?- 氧原子电负性略大,使得整个共轭体系的电子 云向右偏移,双键C上略带正电荷,也可以亲核加 成了。 103 α,β-不饱和醛(酮)与共轭二烯烃相似,在 加成反应中既能生成1,2-加成产物,又能生成 1,4-加成产物。亲核试剂如HCN、RM(RLi、 RMgX、R2CuLi)等。 104 1. 加HCN: 4 C6H5CH O1 CHCC6H5 KCN, HOAc EtOH O C6H5CHCH2CC6H5 CN 在反应中CN-进攻β-C原子生成C-,由于羰基的影响,负电荷 分散,稳定性提高,使加成反应得以进行。 O C6H5CH - CHCC6H5 CN H 慢 O C6H5CH CHCC6H5 CN O C6H5CHCH2CC6H5 CN C6H5CHCH CN O CC6H5 + 105 例: O + CH3 HCN H+ O CN CH3 O COOH CH3 注意:加HCN时, 只生成1,4-加成产物。 而且, 1,4-加成即3,4-加成。 106 2. 迈克尔(Michael)反应 碳负离子对α,β-不饱和醛、酮、羧酸、酯、 腈、硝基化合物的共轭加成反应称为迈克尔反 应,为1,4 -加成。 107 例:Robinson扩环反应 O O CH3 H O + CH2 O CHCCH3 KOH CH3 O O CH3 O NH , C H 6 6 - Michael Addition O CH2CH2CCH3 O H2O O Aldol Reaction 108 3. 与RM反应 ①R2CuLi:只有1,4-加成,这是这类试剂的一个突出特点。 例: O (CH3)2C CHCCH3 + (CH2=CH)2 CH3 CH2 CH C CH3 CuLi O 1)Et2O 2)H2O CH2CCH3 O CH3 + (CH3)2CuLi 1) Et2O 2) H2O O CH3 CH3 109 ② RLi:只有1,2-加成 O (CH3)2C CHCCH3 + C6H5Li 1) Et2O 2) H2O OH (CH3)2C CH C CH3 C6H5 O C6H5CH CHCC6H5 1)C6H5Li 2)H2O C6H5CH CH OH C(C6H5)2 110 ③ RMgX:1,2-加成居多,也有1,4-加成。 C2H5 C6H5CH CHCHO + C2H5MgBr C6H5CH CHCHOH 100% C6H5CH CHCHO + C6H5MgBr C6H5CH CHCHOH C6H5 醛羰基旁的H体积小 ,故无1,4-加成产物 111 O C6H5HC CHCCH3 甲基酮 + C6H5MgBr 苯基 OH O C6H5CH CHCCH3 + C6H5CHCH2CC6H5 C6H5 C6H5 1,2-加成 88% 1,4-加成 12% OH O C6H5CH CHCCH3 + C6H5CHCH2CC6H5 C2H5 C2H5 1,2-加成 40% 1,4-加成 60% OH C6H5CH O + C2H5MgBr 乙基 例3: O C6H5CH CHCC6H5 + C6H5MgBr CHC(C6H5)2 + (C6H5)2CHCH2CC6H5 1,4-加成 94% 1,2-加成 6% O C6H5CH CHCC(CH3)3 + C2H5MgBr O C6H5CHCH2CC(CH3)3 C2H5 1,4-加成 100% 112 以上三组例子说明:对格氏试剂,一个共轭体系 到底发生1,2-加成,还是发生1,4-加成,这与羰基旁的 基团大小有关,即空间位阻对两种加成取向有一定的作 用,也与试剂的空间位阻大小有关。 113 习题:4,12,14,15,18,19 114