醛、酮、羧羧酸及其衍生物的α-碳上的反应
羰基化合物的反应
O H3C
H
B
(过量 )
3．克诺文诺盖尔反应，醛酮与其它含活泼氢化合物的缩合。反应历程和羟醛缩
合相似，活泼氢化合物在碱催化下形成碳负离子，再向羰基发动亲核进攻，经加
成-消去过程而完成反应。
Z'
R' C O + CH2
..
B R' Z'
CC
+ H2O
R
Z
R
Z
Z 和 Z’为吸电基：-CN、-NO2、-CHO、-COR、-COOR、-SO2R 等。
H
86% 异冰片
H OH
14% 冰片
另外，亲核剂的体积大小对它的进攻方向及产物的生成也有影响。当 Nu 体积很
大时，3,5-位碳原子上的直立氢将阻碍其对羰基的进攻，Nu 只能从 3,5-位碳原子
上直立氢的反应接近羰基。
1, 3干扰
H H
t-Bu
O +
CH3 B(CH2CH2CH3)3Li
H 体积大
H3O t-Bu
攻；不过酸度太大，则可能抑制亲核剂的活性。
H3O + H2N-A
H2O + H3N-A
因此反应有一最佳 PH 值。此时介质既使羰基质子化，又能维持亲核剂有一定浓
度。
仲胺与含 α-H 的醛酮反应生成烯胺。仲胺的氮原子上只有一个氢原子，使 比亚胺还不稳定的烯胺得以生成。
O R1CH2CR2 + NHR2
R1CH H
OH
C NR2 R2
-H2O
R1CH C NR2 R2
R1CH C NR2 β R2
烯胺是重要的有机合成中间体，其 β-C 有很强的亲核性，具有碳负离子的性
第五章羰基亲核加成及相关反应
羟醛缩合反应历程
碱催化历程
至少要有两个α-氢才可失水，失水后形成共轭 体系α，β-不饱和酮稳定
亲核试剂：
含氧试剂：H2O、ROH、RO 含碳试剂：RC≡C-，C≡N-，R 含氮试剂：NH3，NH2，NH2NH2及NH2OH等
醛与酮：
醛与酮是较强的亲电试剂，易进行亲核加成，醛可与弱亲核 试剂反应（如NH3，CN-）
羧酸及其衍生物：
较弱的亲电试剂（+C） 只与强亲核试剂反应（如：R-，RO-等） 不与弱亲核试剂（如氨）反应
基本上不发生亲核取代反应
CH3 120o C CH3
O
HCN
CH3 C
CN CH3OH, H2SO4
71%~80% CH3109.5oOH
90%
CH3 CH2=C COOCH3
试剂的亲核性越强越易反应
带负电荷的亲核试剂，比其共轭酸亲核性强： OH-＞H2O
极性大的分子比极性小的分子亲核性强： HCN＞ H2O （pH）
亲核试剂可从醛（酮）所在平面的上面或下面进攻，新形 成一个手性中心，产物为外消旋体（对映异构体各占 50%）。
亲核试剂从空阻小的一边进攻羰基
换用仲丁基硼氢化锂，内侧进攻产物99.6%， 外侧产物0.4%
醛酮的简单亲核加成
强酸强碱
仅限醛、脂肪甲基酮及＜8个碳原子的环酮
可极化性及亲核性：
Wittig试剂（磷叶立德）：
内鎓（Onium）正盐（中性分子）R3P+
CHR'
（碳的电负性大于磷），具有相反的电荷在
相邻两个原子上。
硫叶立德：
磷酸 膦酸 氨 胺(C-N) 铵 磷 膦(C-P) 鏻
硫（ ）锍
醛酮反应
第12章 活泼亚甲基反应在醛、酮、羧酸及其衍生物中，与羰基相邻的α-亚甲基（1）也受羰基拉电子效应的影响，因此α-碳上的氢也表现出一定的酸性，并可离解出一个质子形成碳负离子（2）。
（2）经过共振成为烯醇负离子（3），得到一个质子形成烯醇式（4）。
（1）式和（4）式之间的互变称为烯醇互变异构。
（1）式称为酮式（keto form ），（4）式称为烯醇式（enol form ）。
H+C C O-H+34（酮式）（烯醇式）醛、酮、酸酸及其衍生物的α-亚甲基上的氢受到邻位羰基的活化而呈一定的酸性，因此常称为活泼亚甲基化合物。
活泼亚甲基化合物烯醇化程度越高，α-氢酸性越大，亚甲基越活泼。
而烯醇化程度与分子结构有关，例如，丙酮在液态时含有1.5×10-4%的烯醇(pK a 20)，而乙酰丙酮则由于其烯醇式可形成分子内氢键以及共轭效应，在己烷中的烯醇含量高达92%，酸性较丙酮大得多(pK a 9)，与苯酚相近(pK a 9.98)。
C H 2C C O C H 3O CH 3H 3(8%) (92%)与羧酸相比(pK a 4.76)，烯醇是较弱的酸。
一些活泼亚甲基化合物的酸性见表12.1。
除了含羰基化合物外，其它带有吸电子基团（如硝基、亚硝基、烷氧基等）的化合物均有不同程度的烯醇化作用。
表12.1 一些活泼亚甲基化合物的酸性 化合物 pK a 化合物pK a HCOCH 2CHO CH 3COCH 2COCH 3 RCH 2NO 2 CH 3COCH 2CO 2R NCCH 2CN 5 910 11 11CH 3SO 2CH 2SO 2CH 3EtO 2CH 2CO 2Et RCH 2CHO RCOCH 2R’ RO 2CCH 2R’ RCH 2CN 12.5 13 16 19-29 24.5 25醛、酮、羧酸及其衍生物的羰基活化α-氢的能力有以下次序： -CHO > -COCO 2R > -COPh > -COR > -CN > -COX > -CO 2R > -CO 2H 这些羰基化合物的许多重要反应与它们的α-活泼亚甲基有关。
第十六章 羧酸衍生物涉及碳负离子的反应及在合成中的应用
适当位置的开链双酯在醇钠存在下可进行分子 内酯缩合,该反应叫做狄克曼(Dieckmann)缩合,常用 来合成五、六元环化合物。
二、交叉酯缩合 两个相同酯缩合,产物较单一,若两个不同的
具有α氢的酯缩合,则会得到复杂产物。但无α氢 的酯与一个有α氢的酯缩合,又可得到较为单一的 产物。这种缩合称为交叉酯合 (crossedestercondensation)。
如无α氢的酯,像甲酸酯、苯甲酸酯、碳酸酯和 草酸酯,可与其他有α氢的酯缩合。它们在反应中提 供羰基,在另一酯的α位导入相应酰基。
具有氢的酮也可与酯在碱作用下发生交叉酯缩合, 由于酮的α 氢酸性较酯的强(酮pKa20~21,酯 pKa24.5),反应中酮生成α碳负离子,结果是酯酰基导 入酮的α位。
是一个卤代烃选择问题。
当采用单卤代烃时,该法可合成取代丙酮,如3甲基-2-己酮的合成,根据如下图示可知是由“三乙” 和卤代甲烷和卤代丙烷制备的。
当采用双卤代烃,且“三乙”钠盐与双卤代烃摩 尔比为2∶1时可制备二酮,如2,6-庚二酮是由 1molCH2Cl2 和2mol“三乙”制备的。
当采用1mol1,4-二卤代丁烷,1mol“三乙”和 2mol醇钠时,则得到环戊基甲基酮。
“三乙”不像丙二酸二乙酯那样,它不能生成 双钠盐,反应中是以两次单钠盐的生成并分别进行 亲核取代关环而成。由于“三乙”不能生成双钠盐, 因此不能合成三、四元环。
带有官能团的α卤代化合物与“三乙”反应, 与丙二酸二乙酯一样,可合成双官能团化合物,如 2,5-己二酮可由“三乙”和α卤代丙酮制备。
三、酯缩合产物和其他双重α 氢化合物的烃基化及 在合成中的应用
2.酯和腈α碳负离子生成及反应 与羧酸相同,酯和腈酸性α氢同样与二异丙基氨 基锂作用生成α碳负离子,继而与活泼卤代烃发生亲 核取代反应,在α位直接导入烃基,这也是形成C-C键 的重要反应。
醛酮的亲核加成反应
♪反应的决定速度步骤是CN¯向羰基碳原子的进攻 ♪羰基碳上连接的基团大小，对反应也有影响
综合电子效应和空间效应，醛、酮进行加成反应的难易顺 序可排列如下：
脂肪醛 > 芳香醛 > 脂肪甲基酮 > 环酮 > 芳香甲基酮 就芳香醛酮而言，主要考虑环上取代基的电子效应。例如：
1.与氢氰酸加成
C O + HCN
OH C
CN
α 羟基睛
在少量碱催化下，醛和脂肪族甲基酮与氢氰酸加成生成氰醇（或叫
羟基醇）。
应用范围：醛、甲基脂肪酮、C8以下环酮
(CH3)2CCN OH
练习：
H2O H2O/H
H
CH3 CH2=C-CN
(CH3)2CCOOH
CH3OH H
OH
(CH3)2CCH2NH2
缩醛化学性质与醚相似，对碱、氧化剂、还原剂都非常 稳定。但在稀酸中易水解生成原来的醛。
OC2H5 CH3CH
OC2H5
H2O H+
CH3CHO + 2C2H5OH
利用这一性质在有机合成中常用来保护羰基。
例题：
HOCH2
CHO O
HOOC
CHO
必须要先把醛基保护起来后再氧化。
HOCH2 在下，加水稀释，产物又可 分解成原来的醛或酮。
R OH C
H SO3Na
HCl R H2O H C=O + NaCl + SO2↑ + H2O
Na2 CO3 H2O
R H C=O + Na2SO3 + CO2↑ + H2O
鉴别醛酮。
醛酮羧酸及衍生物部分人名反应
关于醛、酮、羧酸及其衍生物部分学过的人名反应付玉状引文：熟记有机人名反应不仅是期末考试的要求，也是考研的重要内容，更是对化学先驱们的尊重与缅怀。
接下来，我将对有机化学课堂上讲解过的关于醛、酮、羧酸及其衍生物部分学过的人名反应进行总结。
摘要：按照首字母排列顺序，依次介绍相关人名反应的主要化学反应方程式，反应机理，应用以及发现过程中的一些小故事进行简介，醛、酮、羧酸及其衍生物部分学过的人名反应主要包括Baeyer-Villigery氧化、Beckmann重排、Cannizzaro反应、Claisen酯缩合、Clemmensen 还原、Dieckmann分子内缩合、Friedel-Crafts反应、Hofman降级反应、Mannich反应、Michael加成反应、Perkin反应、Reformatsky反应、Reimer-Timann反应、Witig反应和Wolff-Kishner-Huang还原反应。
关键词：有机反应人名醛酮羧酸及其衍生物正文：1．Baeyer-Villigery氧化重排反应——拜耳－维立格氧化重排反应Baeyer-Villigery氧化重排反应是酮在过氧化物氧化下，在羰基和一个邻近烃基之间引入一个氧原子，得到相应的酯的化学反应。
醛可以进行同样的反应，氧化的产物是相应的羧酸。
常用的氧化剂包括间氯过氧化苯甲酸、过氧化乙酸、过氧化三氟乙酸等，其中过氧化三氟乙酸是较好的催化剂，反应温度一般在10℃~40℃之间，产率高。
为避免生成的酯在酸性条件下发生酯交换反应，常在反应物中加入磷酸氢二钠，以保持溶液接近中性。
需要注意的是环酮发生反应得到的主要产物是内酯Baeyer-Villigery氧化重排反应机理：从表面上看来，该反应仅是一个氧原子对碳-碳键进行的插入反应。
事实上，该反应是一个典型的1,2-迁移反应，其机制与霍夫曼重排、频纳醇重排等是类似的。
首先，反应物的羰基被质子活化(反应1)，从而易于接受过氧酸的亲核进攻（反应2）。
醛酮,羧酸,及其衍生物
醛酮，羧酸，及其衍生物一．羰基的性质1.与HCN加成（可用于制取α-羟基羧酸）2.与胺和氨气反应（反应可用来保护羰基，H+可使还原成羰基）：与伯胺，氨气生成西弗碱与仲胺生成烯利用羰基和苯胺反应生成有色沉淀也可用于鉴别羰基3.与醇反应，生成缩醛，半缩醛，可用于羰基保护（酸性条件恢复）4.与亚硫酸氢钠的加成：得到α—羟基磺酸钠。
α—羟基磺酸钠是一种盐类化合物，亚硫酸氢钠水溶液与不溶于水的羰基化合物反应得到的α—羟基磺酸钠会溶入水中，使得反应进度大大加强。
（可用于鉴别醛，甲基酮，8碳以下环酮）5.α，β-不饱和醛酮的加成反应：l 与卤素的加成：加成位置是碳碳双键。
l 与质子酸的加成：加成位置是1,4-亲核加成。
l 与格氏试剂，烷基锂的加成：根据羰基附近的位阻效应来判定反应为1,4-加成还是1,2-加成。
可以加入卤化亚铜使得格氏试剂的反应的1,4-加成产物为主产物。
l 与二烷基铜锂的加成：1,4-加成为主要！l 对加成反应的要注意的三点：酸催化，碱催化，立体构型稳定。
酸和碱的催化过程虽然有一定的不同，但是反应的进行靠的是β-C的正电性得以让亲核试剂进攻！6.碘仿反应（甲基醛酮，α碳连着甲基的仲醇，α-羟基酸，用于鉴别及少一个碳的羧酸制备）7.羰基的还原a．羰基还原为亚甲基：Clemmensen还原法：Hg-Zn锌汞齐，HCl，加热。
Wolff-Kishner-Huang minlon 还原法：溶剂：高沸点的一缩二乙二醇，KOH。
还原剂：二氮烷。
加热！b．还原为醇：氢化催化：Pt催化LiAlH4还原：LiAlH4提供氢负离子，H2O提供氢离子。
可还原酯基。
三（叔丁基氧基）氢化铝锂可以保证还原羰基的同时不还原酯基。
NaBH4还原：不还原酯基，立体选择性，对水不敏感。
乙硼烷还原：B2H6还原羰基得到硼酸酯，水解得到醇。
羰基优先于碳碳双键被还原。
Meerwein-Ponndorf还原：Oppenauer氧化的逆反应，反应过程中硝基不受影响。
精细有机合成技术：醛酮与羧酸及其衍生物的缩合-诺文葛耳-多布纳缩合
2. 诺文葛耳-多布纳反应的应用
诺文葛耳-多布纳缩合在精细有机合成及中间体合成 中应用很多。主要用于制备α、β-不饱和酸及其衍生物， α、β-不饱和腈和硝基化合物等。其构型一般为E型。如 防腐防霉剂山梨酸的合成：
第三节 醛酮与羟酸及其衍生物的缩合
位阻小的酮 （如丙酮、பைடு நூலகம்乙酮、脂环酮等）与活性 较高的活泼亚甲基化合物（如丙二腈、氰乙酸、脂肪硝 化合物等）可顺利进行诺文葛耳-多布纳缩合，收率也较 高；但与丙二酸酯、β-酮酸酯及β-二酮的缩合收率不高。 而位阻大的酮反应较困难，收率也较低。如：
• 催化剂：氨-乙醇、丁胺、醋酸铵、吡啶、哌啶、甘氨 酸、β-氨基丙酸、碱性离子交换树脂羧酸盐、氢氧化 钠、碳酸钠等。对活性较大的反应物也可不用催化剂。
精细有机合成技术
邹静
醛酮与羟酸及其衍生物的缩合
Contents
目
录
1
2
3
铂金反应 诺文葛尔-多布纳缩合 达曾斯缩合
二、诺文葛耳-多布纳缩合
1．诺文葛耳-多布纳反应及其反应条件
定义：醛、酮与含活泼亚甲基的化合物在氨、胺或它们 的羧酸盐催化下，发生羟醛型缩合，脱水而形成α、β-不 饱和化合物的反应称为诺文葛耳-多布纳（KnoevenagelDoebner）反应。
• 反应结果在羰基α-碳上引入了亚甲基。其反应式如下：
➢ 诺文葛耳-多布纳缩合中，常见的亚甲基化合物有：丙 二酸及其酯类、乙酰二酰及其酯类，氰乙酰胺类，丙 二腈，丙二酰胺类，芳酮类，脂肪硝基化合物等。
➢ 其中所含吸电子基团的吸电子能力越强，反应活性越 高。
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NaOH C6H5CHO
CH3COCH3 C6H5COCH3
C6H5CH=CHCHO C6H5CH=CHCOCH3 C6H5CH=CHCOC6H5
C6H5CH=CHCOCH=CHC6H5
(2) 羧酸及其衍生物α-碳上的反应
脂肪酸α-卤化反应
• 羧酸的-H酸性比醛、酮小，故而羧酸的-H远比醛和酮的-
7.醛、酮、羧酸及其衍生物的α-碳上的反应
(1) 醛和酮α-碳上的反应 (2) 羧酸及其衍生物α-碳上的反应
(1)醛和酮α-碳上的反应
α-氢的酸性
受羰基吸电子效应的影响，其α-氢表现出一酸性。 解离出一个质子形成碳负离子。 经过共振成为烯醇负离子，得到一个质子并形成烯醇。 （1）和（4）相互转化称为互变异构。
O 2 CH3COC2H5
1. EtONa/EtOH 2. H3+O
OO CH3CCH2COC2H5
迪克曼缩合反应
分子内的酯缩合称为迪克曼（Dieckmann）缩合。这个反应特 别适合于合成五元和六元环型-酮酸酯。
CO2C2H5 1. C2H5ONa
CO2C2H5
2.H3+O
CO2C2H5 O
CO2C2H5 1. C2H5ONa
• 这个反应称为卤仿反应。
O
C
加成
R CX3
HO
O
消除
O
R C CX3 OH
C
+ CX3
R OH
（I）
（II）
O
R
C
+ O-
HCX3
酮的烷基化
-烷基化反应
在强碱作用下，一元酮所形成的碳负离子或烯醇负离子是强的亲核试剂，能够与卤代 烷发生亲核取代，生成烷基化产物
O
O - Na+
NaNH2 Et2O
CH3 I
HO
1 酮式
-O
2 碳负离子
OH+
3 烯醇负离子
OH
4 烯醇式
烯醇化程度越高，α-氢的酸性越强，
OO
H OO
8%
92%
pKa = 9
活化α-氢的能力有如下次序
丙酮
pKa = 20
CHO>COPh>COR>CN>COX>CO2R>CO2H
-卤化反应
-位含有活泼氢的醛、酮在酸或碱催化下可与卤素作用，发生-氢的卤代反应：
O X2
C R CH3 X=Cl, Br or I
O C R CH2 X
卤仿反应
• -CX3强拉电子作用，生成的三卤代产物中的羰基很容易受OH-的亲
核进攻，OH-加成到羰基碳上，形成四面体过度态（I).
• （I）中的三卤甲基作为离去基团离去，生成羧酸（II）和三卤甲
基负离子，后者再获取一个质子后生成卤仿。
含有-H的酮与酯也可发生交叉缩合反应，生成-酮酸酯或-二酮
O
O
C6H5CCH3
+
C6H5COC2H5
1. C2H5ONa 2. H3+O
OO C6H5CCH2CC6H5
62%-71%
O CH3CCH3 + CH3CO2C2H5
1. C2H5ONa 2.H2SO4/H2O
OO CH3CCHCCH3
43%
H难以卤化，而且只限于氯化和溴化。
• -碘代酸需要间接的方法合成。 • 与羧酸相反，酰氯和酸酐的-H都容易被卤化。
脂肪酸在催化量的三氯化磷或三溴化磷存在下可进行氯化或溴化
2P + 3Br2 3RCH2CO2H + PBr3
2PBr3 3RCH2COBr + P(OH)3
酯缩合反应
克莱森缩合反应
含有-活性氢的酯在碱性条件下失去一分子醇生成-酮酸酯， 这个反应称为酯缩合反应，或者克莱森（Claisen）缩合反应。
CO2C2H5
2.H3+O
CO2C2H5 O
交叉的酯缩合反应
两种不同的酯亦可发生缩合反应，称为交叉的酯缩合反应
一种酯中没有-H，另一种酯中含有-H时，它们的缩合反应还是相当 有用的
O
O
HCOC2H5 + CH3COC2H5
1. C2H5ONa 2. H+3O
OO HCCH2COC2H5
79%
酮与酯的缩合
贝金反应
贝金（Perkin）反应是芳香醛与乙酸酐或取代的乙酸酐在相应的 羧酸钠盐或钾盐存在下缩合，生成，-不饱和羧酸的反应。
C6H5CHO + (CH3CO)2O
AcONa 175oC
C6H5CH CHCO2H
Ac2O, AcONa
O
CHO
150oC
O
CH CHCO2H
合成治疗吸血虫病药物呋喃丙胺
O
OH
C
CH
+ OH
H CH2 CH3
羟醛（沸点83oC/20mmHg）在直接蒸馏时，或在少量碘或氯化 氢存在下加热，可顺利失水而形成巴豆醛
CH3CHCH2CHO OH
I2
CH3CH CHCHO + H2O
脱水很容易进行
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
交叉羟醛缩合
不含-氢的醛或酮与含有-氢的醛或酮可发生交叉羟醛缩合反应
CH3CHO
O CH3
羟醛缩合反应
（1）醛和酮的自身缩合
在碱存在下，醛或酮也可发生类似于酯缩合的反应，称为羟醛缩合（Aldol condensation）反应。
O
C
+ OH
H CH3
O C H CH2
+ H2O
O
O
C
+C
H
CH2
H
CH3
O
O
C CH H CH2 CH3
O
O
C CH
+ H2O
H CH2 CH3