2020年高中化学竞赛 有机化学 第15章缩合反应
有机化学缩合反应
醇醛缩合
缩合反应
本章将介绍的几类烯醇负离子的反应
O R C L O C C O C R
酰基化
O O C C O R X C C R
烷基化
醛、酮或酯
C C
加成)
缩合反应
一．酯的酰基化——酯缩合反应
1. Claisen （酯）缩合（两个相同酯之间的缩合）
缩合反应
练习：拟定合理的反应机理
缩合反应
解答 ：
≡
- EtO-
缩合反应
缩合反应
思考题：
O R" C O OEt + RCH C H OEt R' R" C CH R C R' O O + HOEt
（1）酮与酯的缩合是否也有可逆性？
（2）若存在可逆，还可能有什么产物生成？写出机理解释。
（3）如果反应有可逆性，如何使反应完全？
+
COOEt COOEt
EtO-
H+
O EtO 2C-CH-CCOOEt EtO 2C-CH2
OH-
H+
O HO 2C-CH-CCOOH HO 2C-CH 2
△
-CO2
O HO2C-CH 2CH2-CCOOH
缩合反应
eg 4. 选用合适的原料合成
O O
EtO 2C O O CO2Et
逆合成剖析：
O O
醛、酮
B
烯醇负离子
O R'O C CHR H R'O
O C CHR R'O
O C CHR
酯
B
缩合反应
复习：几类烯醇负离子的反应
O D2O R' C CHR D O X2 CHR O R' C CH2R R' O C CH R R' O C CHR X
【基础有机化学】第15章 碳负离子缩合反应
Na2CO3
O -H2O
OH O
2 醛和酮的交叉缩合 两种不同的醛、酮之间发生的羟醛缩合 反应称为交叉的羟醛缩合反应。
有两种情况 （1）一种醛或酮有-H，另一种醛或酮无-H。 （2）两种醛酮都有-H。（在定向缩 合反应中讨论。）
HCHO +
K2CO3 (CH3)2CHCH2CHO
(CH3)2CHCHCHO
R CH -CO 2
O C CH3
α烃基化反应时宜采用伯卤代烃。因叔卤烃在碱性 条件下易发生消除反应，仲卤烃也因伴随有消除 反应而产率低，芳卤代烃则由于很不活泼而难反 应。
• 在合成中常利用乙酰乙酸乙酯的酮式分解制备
甲基酮：
O
O
OO
(1)C2H5ONa
H
H3C C
CH2
C OC2H5 (2)n-C4H9Br
OH C CH(R) 烯醇式
O H-B C CH(R)
OH C CH(R) 烯醇式
缩合反应
15.3 缩合反应简述 将分子间或分子内不相连的两个碳原子连接 起来的反应通称为缩合反应
无机酸、碱、盐或醇钠、醇钾是常用的缩合剂 缩合往往需要经过加成、消除、取代等过程。
15.4、羟醛缩合反应
（1）定义： 有-H的醛或酮在酸或碱的作用下，缩合生成-
O
O
O
O
OO
C2H5ONa H3C C CH2 C OC2H5
H3C C CH
C OC2H5 R-X
H H3C C C
C OC2H5
R
O
(1)OH /H2O
(2)H+/ -CO2 R CH2 C CH3
R
C2H5ONa R-X
OR O
兰州大学化学化工学院有机化学课件 第15章 羧酸衍生物 酰基的亲核取代和酯缩合反应
NH O
KOH 酸碱反应
N -K+ + H2O O
丁二酰亚胺
丁二酰亚胺 钾盐
15.6 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应
O RCW + R'MgX OMgX
R'MgX
OMgX R C W R' OH
H2O -WM gX
O RCR'
R C R' R'
R C R' R'
例1:
MgX + CH3O O O O H2O
CH3COCCH3 + HCOH
O O CH3COCCH3
O 2C6H5COH
O O O C6H5COCC6H5 + 2 CH3COH
15.5 羧酸衍生物的氨解反应
O CH3CW + NH3 O CH3CNH2 + HW
(1) 反应只能碱催化，不能酸催化。 (2) 3o胺不能发生氨解反应。
O O CH3CCl + (C2H5)3N O CH3CN(C2H5)3ClROH
+
OH C(CH3)3
CH3C O18
CH3CO18OH + (CH3)3C+
H2O
(CH3)3COH + H
+
(CH3)C 3COH2
+
关 键 中 间 体
通过同位素跟踪可以证明上述反应机制
6. AAc1酸性水解
具体实例:
CH3 H3C O C OCH3 + H+ CH3 H3C CH3 O C OH + CH3OH CH3
3. 酸性水解（AAc2）
O CH3CO C2H5 + H2O
缩合反应
6 缩合反应缩合反应一般指两个或多个有机化合物分子形成较大的分子的反应，此外缩合反应也可以发生在分子内。
缩合过程常伴有小分子消除。
通过缩合反应可以形成碳碳键、碳杂键，进而达到增碳、引入官能团以及成环等目的，在药物合成中占有重要地位。
本章内容主要为含活泼氢化合物(醛、酮和酯)之间的缩合反应。
6.1alpha-羟烷化、alpha-卤烷化和alpha-氨(胺)烷化反应指在底物分子的某位置引入alpha-羟烷基、alpha-卤烷基和alpha-氨烷基的反应。
alpha是指羟基(卤素和氨(胺)基)直接与引入的烷基的碳相连。
6.1.1alpha-羟烷化(1)羰基alpha碳的alpha-羟烷化(羟醛缩合)具活泼氢的醛(酮)在碱(或酸)的催化下，自身或交叉缩合，生成beta-羟基醛或酮的反应。
最初是因为烯醇负离子对一个醛(aldehyde)加成得到醇(alcohol)而得名(aldol)。
反应机理为烯醇(负离子)对羰基的亲核加成。
①具活泼氢的醛或酮的自身缩合反应可以是碱催化的。
根据反应条件的不同，生成的beta-羟基醛或酮可以发生消除而生成烯，如丁醛的羟醛缩合反应。
也可以用酸催化，比如硫酸、盐酸以及离子交换树脂等。
碱能催化的原因在于碱可以夺取底物的质子，使其形成烯醇负离子；酸能催化的原因在于酸既能质子化羰基，使之更容易被亲核试剂进攻，也能帮助烯醇式的形成，又能催化脱水。
对称酮缩合产物单一。
对于不对称酮，不论碱催化或酸催化，反应主要发生在含氢较多的alpha碳原子上，得到beta羟基酮或其脱水物。
②芳醛与具活泼氢的醛或酮的缩合芳醛与具活泼氢的醛或酮的缩合可生成b羟基芳丙醛(酮)，并进一步消除生成更稳定的芳丙烯醛(酮)，即Claisen-Schmidt反应。
消除产物以反式构型为主，如苯甲醛与苯乙酮的缩合。
这与过渡态的稳定性有关(反式共平面消除)。
芳醛与两个alpha位都含活泼氢的酮反应时，酸催化倾向于在含氢较少的位置缩合，碱催化与此相反。
兰州大学化学化工学院有机化学课件 第15章 羧酸衍生物 酰基的亲核取代和酯缩合反应
15.1 酰基亲核取代反应活性及机理 15.2 羧酸衍生物的水解反应 15.3 羧酸衍生物的醇解反应 15.4 羧酸衍生物的酸解反应 15.5 羧酸衍生物的氨解反应 15.6 羧酸衍生物与有机金属化合物的反应 15.7 羧酸衍生物的还原反应 15.8 羧酸衍生物的制备 15.9 克莱森（Claisen）缩合反应 15.10 羧酸衍生物的光谱性质
H Nu R
OH C Nu W
RCW
-W -
H -H+
O RCNu
RCNu
这是一个可逆反应，要使反应向右方进行，其条件是： （1）羰基的活性 O O
RCW > RCNu
（2）离去基团的活性：W - > Nu （3）改变影响平衡移动的其它因素。
羧酸衍生物的活性比较
O O O O RCH2CH O RCH2CR' O RCH2COR' O RCH2CNH2
注意：3oROH的水解用新的机理来解释（AAl1）。
5. 3o醇酯的酸性水解历程（AAl1）
反应式
O CH3CO18-C(CH3)3 + H2O
O 反 H+ CH3C O18 C(CH3)3 应 OH 机 SN1 CH3C+ O18 C(CH3)3 理
H+
CH3CO18OH + (CH3)3C-OH
LiAlH4
加成
+ RCH=NR2
LiAlH4
RCH2NR2 (叔胺)
4. 酯的还原
(1) 酯的单分子还原：鲍维特-勃朗克(Bouveault-Blanc)还原。 定义：用金属钠和无水乙醇将酯还原成一级醇
的反应称为鲍维特-勃朗克还原。
化学竞赛PPT-第十五章 羧酸衍生物-第15章取代2
四、 醇酸
1、β-醇酸加热时容易脱水生成α, β-不饱和酸，往往还生成 β, γ-不饱和酸：
O
O
RCHCH2COH
RCH CHCOH + H2O
OH
2、γ-醇酸极易脱水而转变为内酯：
五元环内 酯相对稳
定
3、δ-醇酸生成内酯较难，生成的δ-内酯也容易开环。
4、α-醇酸的降解
与浓硫酸一起加热时，分解为醛酮，CO和水； 如与稀硫酸一起加热，分解为醛酮和甲酸：
2、在酸碱催化剂下，则迅速进行。
化合物
OO
OEt OO
OEt CH3 OO
OEt C2H5 OO
OEt CH(CH3)2 OO
OEt CF3
pKa 10.65 12.25 12.50 13.50
烯醇含量/%
8（液态） 0.39（水溶液）
5 （液态） 0.29（水溶液）
1（液态） 0.17（水溶液）
OH CO2H
苯酚钠
水杨酸钠
水杨酸
科尔伯将无水苯酚钠与CO2在180~200℃下加热， 除了水杨酸二钠外，还生成苯酚：
OH CO2Na C6H5ONa
ONa
OH
CO2Na +
施密特发现在较低温度下，苯酚钠吸收二氧化碳，生成碳
酸苯酯的钠盐，后者在120~145℃下加热即转变为水杨酸钠，
产率接近100%。
CO2CH3
+
CO2CH3
1,3-丁二烯 丙烯酸甲酯
3-环己烯基甲酸甲酯
三、卤代酸
1、α-卤代酸及其衍生物中卤原子在羰基的影响 下，活性增强，容易与各种亲核试剂起SN2反应，生 成α-取代羧酸。
2、β-卤代酸容易消去卤化氢得到α,β-不饱和羧酸。 3、γ-，δ- 和ε-卤代酸在碱的作用下，容易生成内酯：
石河子大学大学有机化学第十五章 缩合反应
O
O Br
H+
KOH C2H5OH
O
O
O H+
4 由α- 卤代烯制备
hv Br2
Br
NaOH
OH
CrO3 吡啶
O
5 通过烯烃和酰卤的反应制备
O + RCCl
AlCl 3
Cl CR O
Na 2CO 3, H 2O
O CR
6 通过魏悌息反应来制备
O R-CHO + Ph3P-CHCPh O R-CH=CH-CPh
互变异构
制备α,β-不饱和醛酮的方法 四 制备 不饱和醛酮的方法 α,β-不饱和醛酮是麦克尔加成反应的重要原料， 不饱和醛酮是麦克尔加成反应的重要原料， 不饱和醛酮是麦克尔加成反应的重要原料 下面归纳了制备α,β-不饱和醛酮的几种方法。 不饱和醛酮的几种方法。 下面归纳了制备 不饱和醛酮的几种方法 1 曼尼希碱热消除法
一个能提供亲核碳负离子的化合物 给体 一个能提供亲核碳负离子的化合物(给体 与一个能提 亲核碳负离子的化合物 给体) 亲电共轭体系(受体 的化合物， 碱性催化剂作用下 受体)的化合物 作用下， 供亲电共轭体系 受体 的化合物，在碱性催化剂作用下，发 生亲核1,4-共轭加成反应，此类反应称为麦克尔加成 共轭加成反应， 生亲核 共轭加成反应 此类反应称为麦克尔加成 (Michael, A.)反应。(反应产物为 反应。 反应产物为1,5-二官能团化合物，尤以 二官能团化合物， 反应 反应产物为 二官能团化合物 1,5-二羰基化合物为多 。 二羰基化合物为多)。 二羰基化合物为多
O
EtONa
O
合 成
O O O *2 CH3CCH2COC2H5 + CH2=CHCOC2H5
缩合反应——精选推荐
缩合反应第⼗五章缩合反应 C o n d e n s i t i o n r e a c t i o n本章⽬录15.1 Mannich 反应—胺甲基化反应 15.2 麦克尔加成反应和鲁宾逊缩环反应 15.3 酯的酰基化反应 15.4 酮的酰基化和烷基化反应15.5 1，3-⼆羰基化合物烷基化、酰基化及其应⽤ 15.6 魏悌息反应和魏悌息--霍纳尔反应 15.7 浦尔⾦反应和脑⽂格反应 15.8达参反应15.9 安息⾹缩合反应和⼆苯⼄醇酸重排分⼦间或分⼦内不相连接的两个碳原⼦连接起来形成新的碳碳键，成为新的化合物，同时往往有⽐较简单的⽆机或有机⼩分⼦化合物⽣成。
这样的反应统称为缩合反应。
15.1、 Mannich 反应—胺甲基化反应Mannich 反应（胺甲基化反应）——具有α－H 的醛、酮与甲醛及⼀级、⼆级的铵盐⽔溶液反应，⽣成β－氨基酮的反应。
H +R'COCH 2R +HCHO +NH(CH 3)2R'COCHRCH 2N(CH 3)2Mannich 碱反应机理：NH(CH 3)2+HCHO R'COCH 2RH+R'C=CHR OH HOCH 2N(CH 3)2H +CH 2=N +(CH 3)2活化2(CH 3)R'COCHRCH 2N(CH 3)2反应条件及适⽤范围：⼀般在⽔、醇或醋酸溶液中进⾏；最常⽤的是甲醛，其它醛也可⽤于缩合；羧酸、酯、硝基、腈的α－H 以及炔氢、芳⾹环系的活泼氢（如酚的邻、对位）均可发⽣此反应。
若含α－H 的酮为不对称酮，则产物为混合物。
应⽤实例：1 、制备β-氨基酮OCH 3CCH 2CH 3 + CH 2O + Me 2NH HClCH 3CCHCH 2NMe 2 HClOCH 3αβ不对称酮反应时，亚甲基⽐甲基优先反应。
OCH 3CH 2O + (CH 3)2NH+OCH 3CH 2N(CH 3)2OCH 3(CH 3)2NCH 267 %+33 %2、在芳、杂环上引⼊胺甲基含活泼氢的化合物也可发⽣该类反应：+ CH 2O +N H2N草绿碱的合成：N HN+ CH 2O + HN(CH )2NH CH 2N(CH 3)2H 2O 95 %草绿碱——合成⾊氨酸3、制备仿⽣及合成杂环化合物如：颠茄醇是1903年由极难得的原料环庚酮经过14步合成出来的，但后来巧妙地⽤胺甲基化反应，选⽤适当的原料，在仿⽣条件下，只⽤⼀步反应，就合成出来。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
O CH3CCH3
Ba(OH)2
OH O (CH3)2CCH2CCH3
O
-H2O
(CH3)2C=CHCCH 3
15.4.1 羟醛缩合反应的机理
酸催化下的反应机理
O CH3CCH3 H+
+OH
-H+
CH3C-CH2-H
OH CH3C=CH2
+OH CH3CCH3
烯醇化
亲核加成
+OH OH
-H+
CH3-C-CH2-C(CH3)2
第 15 章 碳负离子 缩合反应
15.1 氢碳酸的概念和-氢的酸性
15.2 酮式和烯醇式的互变异构
本
15.3 缩合反应简述 15.4 羟醛缩合反应
章
15.5 胺甲基化反应
提
15.6 Robinson增环反应
15.7 酯缩合反应
纲
15.8 碳负离子的烃基化、酰基化反应
15.9 - 二羰基化合物在有机合成中的应用
表15-1 一些氢碳酸的pKa值（在二甲亚砜中）
化合物 CH4 , CH3CH3 CH3CH CH2 CH2(C6H5)2 CH(C6H5)3 CH3C CH
pKa
≈50
35
34 31.5 25 16
表中的数据表明：烷烃的酸性是很弱的。烯丙位和苯甲位碳上的
氢的酸性比烷烃强。末端炔烃的酸性更强一些，环戊二烯亚甲基上的 氢相对更活泼一些。
热力学产物 动力学产物
O
Br2
R C CH2Br
15.2.4 不对称酮的烯醇化反应
OH CH3CH2 C CH2 动力学控制的产物
O CH3CH2CCH3
’
OH CH3 CH=C CH3
热力学控制的产物
15.3 缩合反应简述
分子间或分子内不相连接的两个 碳原子连接起来形成新的碳碳键，成 为新的化合物，同时往往有比较简单 的无机或有机小分子化合物生成。这 样的反应统称为缩合反应。
15.1.1 -氢的酸性
R-CH2-Y
R-CH-Y + H+
-H以正离子解离下来的能力称为-H的活性或-H的酸性
判断-H活性的方法：
1.pKa值 2.同位素交换的速率
影响-H活性的因素：
1. Y的吸电子能力。
2. 碳负离子的稳定性。 CH3CH=CH2 pKa = 35
pKa = 16
3. -H 周围的空间环境。
OO CH3CCH2CCH3
76.5
O
2.0 10-2
OO CH3CCH2CCF3
最多
15.2.2 烯醇化的反应机理
酸催化下的反应机理
O CH3CCH3 + H+
快
OH CH3C CH2 H
H+, 慢
OH CH3C CH2
碱催化下的反应机理
O CH3 C CH2 H &4 = 728kJ / mol
*3 在一般情况下，烯醇式在平衡体系中的含量是比较少的，
但随着-H活性 的增强，烯醇式也可能成为平衡体系中
的主要存在形式。
烯醇式含量/%
O CH3CCH3
1.5 10-4
OO C2H5OCCH2COC2H5
7.7 10-3
OO CH3CCH2COC2H5
7.3
O- O CH3C=CHCOC2H5
O OCH3CCH=COC2H5 Na+
(1)
>
(2)
>
(3)
O
O
CH3CCH2COC2H5 酮式（92.5%）
41oC/2.66bar
mp -39oC
OH O
CH3
CH3C=CHCOC2H5
CH
OC2H5
烯醇式（7.5%） 32oC/2.66bar
O
O
H
在极强碱的作用下，可以形成很不稳定的双负离子
O OH
-H2O
CH3-C-CH2-C(CH3)2
酸碱反应 O
消除反应
CH3-C-CH=C(CH3)2
首先是在酸催化下由酮式转变为烯醇式，然后烯醇对质子化的酮进行亲核加
9
烯醇式含量
1.5×10-4(痕量)
7.7×10-3 2.5×10-1
7.3(纯液态)，气态46.1%, 水0.4%
76.5 99
100
*表中的烯醇式含量均在纯净液态（无溶剂）下测定。
碳负离子可以写出三个共振式
OO CH3CCH2COC2H5 + C2H5ONa
C2H5OH
OO CH3CCHCOC2H5
碳负离子
O CH3 C CH2
烯醇负离子
O
CH3 C CH2
烯醇负离子
15.2.3 烯醇负离子的两位反应性能
*1 烯醇负离子是一个两位负离子，氧碱性强，碳亲核性强。
O R C CH3 -OH
}O
RC CH2
烯醇负离子
[O RC CH2
碳负离子
]O
RC CH2
烯醇负离子
O
OH
H+
R C CH3 + R C CH2
15.10 Perkin反应
15.11 Knoevenagel 反应
15.12 Darzen反应
15.13 安息香缩合反应
15.1 氢碳酸的概念和-氢的酸性
烃可以看作是一个氢碳酸（carbon acid），碳上的氢以正离子解离下 来的能力代表了氢碳酸的酸性强弱。可以用pKa值来表示，pKa值越小，酸 性越强。表15-1列出了一些氢碳酸的pKa值。
OO CH3CCH2CCH3 的酸性比
O CH3CCH3
H
O
O 的酸性与一元酮差不多。
强。
H
O
O
O
O
O
O
15.1.2羰基化合物-氢的活性分析
1. 羰基的-H是十分活泼的
O CH3 H+
O
O
CH3
D
CH3
NaOD D
D
D2O
2. 羰基的-H的活性是两个原因造成的： 羰基的吸电子诱导效应 -碳氢键对羰基的超共轭效应
3. 不同羰基化合物的-H活性是不同的
4.β-二羰基化合物的酸性及判别
化合物
CH3COCH3 H2O ROH EtO2CCH2CO2Et NCCH2CO2Et CH3COCH2CO2Et
CH3COCH2COCH3 C6H5COCH2COCH3
O CHO
pKa
20 16 15 13.3 11 10.3
15.4 羟醛缩合反应
15.4.1 羟醛缩合反应的机理
15.4.2 羟醛缩合反应的分类 1. 醛和酮的自身缩合 分子间缩合，分子内缩合 2. 醛和酮的交叉缩合 甲醛的羟甲基化反应 克莱森-斯密特反应 3. 醛和酮的定向缩合 4. 实例
15.4 羟醛缩合反应
定义：有-H的醛或酮在酸或碱的作用下，缩合生成 -羟基醛或-羟基酮的反应称为羟醛缩合反应。
OO CH3CCH2CCH3
2 NaNH2
O-
O-
CH2=C-CH=CCH3
15.2 酮式和烯醇式的互变异构
15.2.1 酮式和烯醇式的互变异构
O
CH3
2
C
CH21 H
O 4H
酸或碱
CH3 C 3CH2
*1 实验证明：酮式、烯醇式都是存在的。
*2 由键能数据可以判断，破坏酮式需要更多的能量。
1 + 2 = 791kJ / mol