亲核性较弱, 不能与酯、 酸酐发生类似的亲核加成。 亲核活性: R Li> RMgX >RC CNa> BrZnCH2COOC2H5 (5) 与 Wittig 试剂加成 Wittig 试剂: (C6H5)3P C 内鏻盐 R'' R''' (C6H5)3P C R'' R''' 39 三苯基氧化膦 Wittig试剂对水、对空气不稳定,化学性质非常活泼,有 很强的亲核性。 Wittig反应: R'' R C O + (C6H5)3P C R''' R' 鏻叶立德 反应历程: R'' R + (C6H5)3P O C C R' R''' 三苯基氧化磷 R (R) H C=O O + (C6H5)3P + C R' R'' O 。 0 C R C (R)H - P(C6H5)3 C R' R'' + R C (R) H P(C6H5)3 C R' R'' R H C=C (R) O=P(C6H5)3 + R'' R' 40 Wittig 试剂的制备: Ph3P作为亲核试剂,与卤代烃反应,生成季鏻盐: (C6H5)3P + R''' CH X RX: 1°,2° 亲核取代反应 R'' (C6H5)3P R'' CH X R''' 季鏻盐 季鏻盐在强碱的作用下,生成Wittig试剂: R'' (C6H5)3P C H + PhLi R''' X R'' (C6H5)3P C R''' + C6H6 + LiX 碱:n–BuLi, PhLi 41 Ph3P的制备: 3C6H5MgBr + PCl3 (C6H5)3P + 3MgClBr 通过Wittig反应合成烯烃: 逆合成分析: CH2 HCHO + O + CH3Cl Cl O 合成: ①(C6H5)3P CH3Cl ② n–BuLi Ph3P CH2 CH2 42 维生素A的工业合成: CH P(C6H5)3 + OHC O OCCH3 O OCCH3 (C6H5)3PO OH (98%) 维生素A β–胡萝卜素 43 (6) 与氨及其衍生物的加成缩合反应 甲醛与氨的反应: H2C O + NH3 H2C NH 聚合 HN NH 3HCHO N H NH3 N N N N 醛和酮与氨的衍生物的加成缩合: C O + H N Y 六亚甲基四胺 (乌洛托品) C N Y + H2O H2N Y 反应机理: C O H+ H+ H C OH H C N Y OH2 H2O pH: 4~5 H C N Y OH C OH H C N Y C N Y H+ 44 C O + H2N OH C O + H2N NH2 肼 (hydrazine) C6H5 H C O + H2NNH O2N C N OH + H2O 羟胺 肟 (hydroxylamine) (oxime) C N NH2 + H2O 腙 (hydrazone) C6H5 H NO2 C NNH O2N NO2 + H2O 2,4–二硝基苯肼 2,4–二硝基苯腙 O O + H2NNHCNH2 氨基脲 缩氨基脲 (semicarbazine) (半卡巴腙) O NNHCNH2 + H2O 45 与氨衍生物的反应在定性、定量分析, 鉴别,分离, 提纯上的应用: 例: bp. 169 。 C NO2 CH3 + CH3 O + H2N NH NO2 H mp 155 。 C NO2 =N NH NO2 NO2 O + H2N NH CH3 bp. 169 。 C + H NO2 CH3 NO2 =N NH mp 130 。 C NO2 4’-甲基环己酮-2,4-二硝基苯腙 46 肟的立体异构: C6H5 H OH C N C6H5 H C N OH (Z)–苯甲醛肟 mp 35℃ (E)–苯甲醛肟 mp 132℃ H+ H+ 醛和酮与伯胺的加成缩合: C O + H2NR C NHR OH C NR + H2O pH: 4~5 CHO + CH3NH2 醇胺 N–取代亚胺 C NCH3 + H2O H N–甲基苯甲亚胺(70%) 47 醛和酮与仲胺的加成缩合: 亲核加成反应 脱水 生成烯胺 OH O RCH2CR' RCH2CR' + R''2NH RCH CR' + H2O NR''2 O + 苯 NR''2 N H △ N + H2O 环戊酮 吡咯烷 N–(1–环戊烯基)吡咯烷 (85%) 烯胺的双重亲核性: N N 48 烯胺碳原子上的亲核反应: O N H H3O+ N BrCH2COOC2H5 △ N CH2COOC2H5 O H2O CH2COOC2H5 α–酮酸酯(75%) 11.6.3 α–氢原子的反应 (1) α–氢的酸性 O R C CH3 pKa 乙醛 丙酮 17 20 甲烷 乙烷 O H+ + R C CH2 pKa 49 50 49 O R C CH2 (I) (2) 卤化反应 α–氢原子 O H C C H O R C CH2 (II) 卤代 O H Br2, AlCl3 H 乙醚,0℃ O R C CH2 α –卤代 醛或酮 δ δ 酸或碱的催化 C C H Br 反应机理: O CH3 C CH3 + OH 碱催化 -H2O 慢 O CH3 C CH2 O CH3 C CH2 O CH3 C CH2 + Br Br 快 O CH3 C CH2Br 50 酸催化: O + CH3 C CH3 + H OH 快 CH3 C CH2 OH -H + OH CH3 C CH2 OH CH3 C CH2Br + Br OH CH3 C CH2 + Br Br 快 H CH3 C CH2Br OH CH3 C CH2Br O 快 CH3 C CH2Br + H+ 卤仿反应 甲基酮和具有 X2 + NaOH O CH3C 结构的化合物 α,α,α–三卤代物 51 NaOH PhCCH3 X 2 O O NaOH PhCCH2X X 2 NaOH PhCCHX2 X 2 O O PhCCX3 α,α,α–三卤代醛、酮在OH―溶液中不稳定, 分解为羧酸盐、三卤甲烷(卤仿): O PhC CX3 + OH O PhC O O PhC OH + CHX3 CX3 O PhC OH + CX3 I2 + NaOH CHI3 黄色结晶 O 用于鉴定 OH , CH3 CH 结构的化合物 52 CH3 C 卤仿反应通式: O R C CH3 + 3NaOX ( X2 + NaOH ) O O R C ONa + HCX3 + 2NaOH O C ONa + HCI3 卤仿反应在鉴别甲基酮和降低碳链上的应用: O C CH3 + 3 I2 NaOH 3 KOBr C CI3 NaOH O CH=CH C CH3 O CH=CHC OK H+ CH=CHCOOH OH 甲基酮和具有 结构的化合物都能发生卤仿反应: CH CH3 O OH I2 I2/NaOH — R R CH CH3 C CH3 R COONa NaOH (H) (H) (H) + HCI3 53 (乙酸及衍生物不能发生卤仿反应) (3) 缩合反应 (a) 羟醛缩合 (aldol condensation) 两分子醛(酮)在稀碱或稀酸催化缩合生成β–羟基醛(酮) 的反应称为羟醛(酮)缩合 O 10% NaOH 2 CH3CH 5℃ OH O CH3CHCH2CH 3–羟基丁醛 1. 羟醛缩合的反应类型属于亲核加成反应; 2. 羟醛(酮)反应至少要有一个醛(或酮)含α-氢; 3. 产物β–羟基醛(酮)受热或在酸作用下易发生分子内脱 水生成α,β-不饱和醛(酮): OH O H2O/ CH3CH=CHCHO CH3CHCH2CH + 或H 54 O O CH3CH2C H + CH3CH2C H H2O/ 或 10% NaOH OH O CH3 。 5 C CH3CH2CH CHCH H + CH3CH2CH=CCHO CH3 反应机理 增长链的合成 O HO + CH3CH2C H O CHCH + H2O O O CH3CH2C H + CHCH CH3 H2O O CH3CH2CH—CHCHO OH — CH3 CH3 CH3CH2CHCHCHO + OH CH3 55 插烯反应——也是羟醛反应的另一形式 O OH O 2 CH3CH=CHCH OH CH3CH=CHCHCH2CH=CHCH CH3CH=CHCH=CHCH=CHCHO 两个都含α-H但结构不同的醛的缩合无意义: CH CHO CH CH CHO OH 四种产物 3 + 3 2 两个不同结构的醛中,其中只有一个醛含α-H 时, 羟醛缩合有应用意义: O O O 稀 OH CH2O + CH3CH2CH CH2=C CH + CH3CH2CH=C CH CH3 CH3 56 H 3 HCHO + H C H CH2OH Ca(OH)2 CHO 55℃ HOCH2 C CHO CH2OH 三羟甲基乙醛 两个醛都不含α-H时,不能发生羟醛缩合。 酮也能缩合反应, 但羟酮缩合比羟醛缩合难。 OH O O O Ba(OH)2 H2O 2CH3CCH3 CH3C=CHCCH3 CH3C CH2CCH3 CH3 CH3 使用Soxhlet 提取器,不断除去产物,使平衡向右移动。 57 分子内的羟醛、羟酮缩合——合成环状化合 物的重要方法: O OH CH3 O HO O OH 2 CH2CH2C O O OH Na2CO3, H2O 回流 O O O (b) Claisen–Schmidt 缩合反应 交错羟醛缩合: 芳醛与含α–氢醛或酮在碱性条件下脱水, 生成α,β–不饱和醛或酮 OH H CHO + CH3CHO H2O NaOH C C CHO H H 58 CH CH CHO (c) Perkin 反应 芳醛 脂肪族酸酐 缩合反应 CH3CH2C CH + CH CH C O 3 2 O O O CH3CH2COONa 135℃, 30h 碱金属盐 共热 CH CCOOH + CH3CH2COOH 70% CH3 (d) Mannich 反应 活泼 α–氢的化合物 甲醛 氨或伯胺、仲氨 缩合反应 氨甲基化 反应 O O H O CH3 C CH2 CH2 NHR + H2O 59 CH3 C CH3 + H C H + R N H 11.6.4 氧化和还原 (1) 氧化反应 醛氢的活泼性 (a) 与Tollens 试剂的反应 O 醛与酮的差别 弱氧化剂 氢氧化银的氨溶液 △ O RC ONH4 + 2Ag + H2O + 3NH3 RC H + 2 Ag(NH3)2OH 反应特点: 不氧化双键或三键 ①Ag(NH3)2OH CHCHO ②H3O+ CH3CH CH3CH CHCOOH 60 (b) Fehling 试剂——CuSO4和酒石酸钾钠碱溶液 RCHO + 2Cu (OH)2 + NaOH CHO RCOONa + Cu2O + 3H2O 苯甲醛及其衍生物不能被Fehling 试剂氧化 + Cu(OH)2 + NaOH Ag(NH3)2OH Ag(NH3)2OH 弱氧化在合成上的应用: RCH=CHCHO CH3 CH2CHO RCH=CHCOOH CH3 CH2COOH (c)与强氧化剂的作用 KMnO4、 CrO3 50% HNO3 O V2O5 CH2CH2COOH CH2CH2COOH 纤维尼龙–66的原料 61 (2) 还原反应 (a) 催化加氢 OH O Ni 或 Pd 或 Pt RCH H RC H + H2 / P.a. (R) (R) 上述还原条件可同时还原分子中的下列不饱和基团: C=C、C C、CN、NO2、COOR、COX、X等 例: H /Ni 2 BrCH2CH=CH CHO CH3CH2CH2CH2OH / P.a. 62 (b) 用金属氢化物还原 用Na/C2H5OH还原 ——是选择性很高的还原剂, 只能还原醛、酮 的羰基。对其它不饱和基团没有还原能力: O2N CH=CHCHO Na/C2H5OH O2N CH=CHCH2OH Na/C2H5OH不能还原下列基团: C=C、C C、CN、COOH、COOR、COX、NO2、X、等 63 用 H + NaBH4硼氢化钠 Na H B H H ——高选择性缓和还原剂,只能还原醛、酮的羰 基。不能还原: C=C、C C、CN、COOH、COOR、COX、NO2、X、等 NaBH4/C2H5OH NaBH4/H2O/OH 还原 例: O2N NaBH4/C2H5OH CH=CHCHO O2N 或 NaBH4/H2O/OH CH=CHCH2OH 64 用LiAlH4