13.2 羟醛缩合反应
羟醛缩合反应原理及运用
R －CH 2－CHO ＋ R 1－CH 2－CHO R －CH 2－CH －CH －CHOOH NaOH 溶液 R 1我对羟醛缩合反应的理解摘要：本文揭示了羟醛缩合反应的实质和原理，强调了羟醛缩合反应的使用和在高考试题中的体现。
关键词：羟醛缩合 原理 反应历程 使用一、羟醛缩合反应的概念：在稀碱或稀酸的作用下，两分子的醛或酮能够互相作用，其中一个醛（或酮）分子中的α-氢加到另一个醛（或酮）分子的羰基氧原子上，其余部分加到羰基碳原子上，生成一分子β-羟基醛或一分子β-羟基酮。
这个反应叫做羟醛缩合或醇醛缩合。
例如：通过醇醛缩合，在分子中形成新的碳碳键，并增长了碳链。
二、羟醛缩合反应历程：以乙醛为例说明如下：第一步，碱与乙醚中的α-氢结合，形成一个烯醇负离子或负碳离子：第二步是这个负离子作为亲核试剂，立即进攻另一个乙醛分子中的羰基碳原子，发生加成反应后生成一个中间负离子（烷氧负离子）。
第三步，烷氧负离子与水作用得到羟醛和OH 。
稀酸也能使醛生成羟醛，但反应历程不同。
酸催化时，首先因质子的作用增强了碳氧双键的极化，使它变成烯醇式，随后发生加成反应得到羟醛。
生成物分子中的α-氢原子同时被羰基和β-碳上羟基所活化，所以只需稍微受热或酸的作用即发生分子内脱水而生成，α，β-不饱和醛：凡是α-碳上有氢原子的β-羟基醛、酮都容易失去一分子水。
这是因为α-氢比较活泼，并且失水后的生成物具有共轭双键，所以比较稳定。
除乙醛外，由其他醛所得到的羟醛缩合产物，都是在α-碳原子上带有支链的羟醛或烯醛。
例如：三、羟醛缩合反应在有机合成上有的使用羟醛缩合反应在有机合成上有重要的用途，它能够用来增长碳链，并能产生支链。
具有α-氢的酮在稀碱作用下，虽然也能起这类缩合反应，但因为电子效应、空间效应的影响，反应难以实行，如用普通方法操作，基本上得不到产物。
一般需要在比较特殊的条件下实行反应。
例如：丙酮在碱的存有下，能够先生成二丙酮醇，但在平衡体系中，产率很低。
羟醛缩合反应及其区域选择性和立体选择性
羟醛缩合反应及其区域选择性和立体选择性【摘要】：介绍羟醛缩合反应的基本概念、性质、用途,以及近年来关于定向羟醛缩合反应的区域选择性和立体选择性方面研究的新动向。
并举例说明该反应在有机合成中的应用。
【abstract】：This article mainly talks about the basic concept，properties and uses of aldol condensation reactions, and new trends of the researches on the regioselectivity and stereo-selectivity of directional aldol condensation reactions in recent years. Several examples will be given to show the applications of this reaction in organic synthesis.一、羟醛缩合反应：羟醛缩合反应，是指两个羰基化合物，通过第一个化合物的羰基与第二个化合物的羰基α-H原子进行缩合，形成β-羟基醛（酮）的反应。
在一些情况下反应能继续进行，生成不饱和羰基化合物。
通式为：它包括醛-醛缩合，酮-酮缩合，醛酮缩合以及一些自缩合等，醛在反应中并不一定存在的，但为方面起见，仍把这类反应成为羟醛缩合，它是有机化学中比较重要的一个反应。
羟醛缩合的本质是失去α-H的碳负离子作为亲核试剂，进攻另一个羰基，形成氧负离子，再夺取水中质子的过程。
这是一种增长碳链的方法，在有机合成上有很多的应用。
通常利用同一种醛或酮自身缩合，合成之后可比原料碳原子增加一倍。
例如工业上以乙醛为原料合成正丁醇就是利用了羟醛缩合反应：若是两种含α-H的羰基化合物进行缩合，则除了两种反应物之间的缩合之外，同一种化合物自身也会进行反应，成为交错羟醛缩合，反应最后会生成多种不同产物的混合物，难以分离。
缩合反应实例
应用 1.天然产物的合成与结构修饰中。如：
CHO + CHO H H CO2H N CH3 + O CO2H NCH3 COOH O COOH CO2 NCH3 颠茄酮 O
90%
2.官能团转化
HNR2 O Ph C CH2CH2NR2 CN O Ph C CH CH2 O Ph C CH2CH2CN
O Ph C CH3 O + H C H + H3C H3C NH • HCl O Ph C CH2 CH2 N(CH3)2 • HCl 70%
O Ph C CH3 CO2Me O H O
+
O H C H +
H3C H3C
NH
O Ph C CH2 CH2 N(CH3)2 70% H CO2Me CH2N H O O OH
O 2 Ar C H CN H O Ar C C Ar OH
OH Ar C CN O Ar C H
反应历程:
O Ar C H + CN O Ar C CN H
OH O Ar C C Ar CN H
O OH Ar C C Ar CN H
O OH Ar C C Ar + CN H
CN–在该反应中主要有三个作用：
Knoevenagel—Doebner 反应
O C H OH
COOEt
+
CH2 COOEt
哌啶 乙酸哌啶 O
O C OEt 73~78% O
Cope缩合
（二）酸催化缩合
1.酸催化下的羟醛缩合反应 羟醛缩合反应除了在碱催化的条件下进行，还可以在酸 催化的条件下发生。如：
酸催化下的羟醛缩合反应与碱催化的历程不同：
高中羟醛缩合反应方程式
高中羟醛缩合反应方程式
羟醛缩合反应是一种重要的有机合成反应，常用于合成多种化合物，包括药物和工业原料。
在高中化学学习中，学生需要掌握羟醛缩合反应的反应机理和方程式。
一般而言，羟醛缩合反应是指由羰基化合物（如醛和酮）与醛缩合生成α-β-不饱和酮的一种反应。
该反应需要碱性催化剂的存在，常用的催化剂为氢氧化钠（NaOH）或氢氧化钾（KOH）。
以下是羟醛缩合反应的一般方程式：
RCHO + R'CHO → RCH=CHCHO + H2O
其中，R和R'分别代表不同的烷基或芳基基团。
需要注意的是，羟醛缩合反应通常会出现多种产物，其中包括α,β-不饱和酮和环状产物等。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况来选择最适合的反应条件和催化剂。
总之，掌握羟醛缩合反应的方程式和反应机理，对于高中化学学生来说是非常重要的一项知识，有助于他们更深入地理解有机化合物的结构和反应特性。
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生物体系中的羟醛加成反应和羟醛缩合反应
生物体系中的羟醛加成反应和羟醛缩合反应D-葡萄糖是自然界中含量最丰富的糖。
葡萄糖的生物合成是以两分子丙酮酸为原料，经过一系列复杂反应形成的，这个过程称为葡糖异生（gluconeogenesis）。
其中的一个关键反应就是在醛缩酶（aldolase）作用下的羟醛加成反应。
相反，由葡萄糖分解为丙酮酸的过程称为糖酵解（glycolysis）。
CH3C
O
C
O
O 2
葡糖异生
糖酵解
七步
CHO
CH2OH
另一个发生在生物体中的羟醛缩合反应例子是动物随着年龄的增长，胶原蛋白发生交联化过程。
胶原蛋白是一种广泛存在于动物体的骨骼、牙齿、皮肤、软管、肌腱中的蛋白质，动物肌肉随着年龄的增长变得粗糙就是因为胶原蛋白发生了交联。
羟醛缩合交联反应是其中的一种重要反应。
C
O
CH(CH2)2CH2CH2NH3 HN H3N CH2CH2(CH2)2CH
C O
NH
C O
CH(CH2)2CH2 HN
CH2(CH2)2CH
C O
NH
C
O
H
C
O
H
羟醛缩合
C O
CH(CH2)2CH2 HN CH C(CH2)2CH
C
O H
C
NH
O
交联化胶原蛋白。
精细有机合成技术：羟醛缩合
（1）羟醛缩合催化剂
• 碱 催 化 剂 ： 弱 碱 （ 如 Na3PO4、NaOAc、Na2CO3、K2CO3、 NaHCO3 等 ） ； 强 碱 （ 如 NaOH、KOH、NaOEt、Al(t-BuO)3 等 ） ， 以及碱性更强的NaH和NaNH2等。
• 碱催化的羟醛缩合中，转变为碳负离子的醛或酮称为亚 甲基组分；提供羰基的醛或酮称为羰基组分。
反应机理：碱催化（NaOH，Na2CO3，EtONa，NaH)
前三步反应均为平 衡反应，而碱催化 的脱水反应是反应 能够进行的关键步 骤。
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（2）羟第醛二缩合节反应醛的特酮点缩合
羟醛缩合反应：含活泼α-H的醛或酮在酸或碱催化下生成 β-羟基醛或酮（加成），并经脱水生成α、β-不饱和醛或 酮（消除）的反应。其通式如下：
• 在酸或碱催化下，羟醛缩合反应的加成阶段都是可逆的， 反应包括一系列平衡过程。如欲获得高收率的稳定加成 产物，需设法打破平衡。
• 强碱一般用于活性差，位阻大的反应物之间的缩合（如酮酮缩合）， 并在非质子溶剂中进行。
• 碱的用量和浓度对产物的收率及质量均有影响。浓度太 稀、反应速度很慢；浓度过大或用量太多，易引起副反 应（树脂化）。
• 酸催化剂：盐酸、硫酸、对甲苯磺酸、阳离子交换树脂、 三氟化硼等路易斯酸。但其应用不如碱应用广泛。
精细有机合成技术 邹静
目
录
羟醛缩合缩合反应的特点
2
醛酮缩合
• 醛或酮在一定条件下可发生缩合反应。 分类： • 相同的醛或酮分子间缩合——自身缩合。 • 不同的醛或分子间的缩合——交叉缩合。
羟醛缩合
• 定义：含有活泼α-H的醛或酮在碱或酸催化作用下生成 β-羟基醛（酮）的反应统称为羟醛缩合反应。
羟醛缩合反应在有机化学中的应用1
Aldol反应反应在有机化学中的应用摘要：Aldol反应是一个重要的有机化学反应，它在有机合成中有着广泛的应用。
Aldol反应是指含有活性α氢原子的化合物如醛、酮、羧酸和酯等，在催化剂的作用下与羰基化合物发生亲核加成，得到α-羟基醛酮或酸，或进一步脱水得到α，β-不饱和醛酮或酸酯的反应。
①分子间的羟醛缩合经常被用来合成一些β-羟基化合物，如1，3-丙二醇、l，3-丁二醇和新戊二醇等。
其可作为进一步生产香料、药物等多聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等高聚物的单体；缩合脱水产物α，β-不饱和醛氧化得到相应的可广泛用作精细化工生产原料的羧酸，如2，2-二羟甲基丙酸可用作水性氨脂扩链剂以及制备聚酯、光敏树脂和液晶，2-甲基-2-戊烯酸是具有水果香味的食用香料，可广泛用于食品加工业和其它日化香精产业；此外，α，β-不饱和醛完全氢化时得到饱和伯醛，可用作溶剂或制造洗涤剂、增塑剂。
②关键词：羟醛缩合有机反应应用Aldol反应的机理：Aldol反应是指含有活性α氢原子的化合物如醛、酮、羧酸和酯等，在催化剂的作用下与羰基化合物发生亲核加成，得到α-羟基醛或酸。
有α氢原子的化合物如醛、酮、羧酸和酯分子中，由于羰基的吸电子诱导作用以及碳氧双键和α碳上碳氢σ键之间的σ-π超共轭效应，使得α碳上氢上的电子云密度较低，具有较强的酸性和活性。
Aldol反应既可以在酸催化下反应，也可以在碱催化下反应。
在酸催化下，羰基转变成烯醇式，然后烯醇对质子化的羰基进行亲核加成，得到质子化的β-羟基化合物。
由于α氢同时受两个官能团的影响，其化学性质活泼，在经质子转移、消除可得α，β-不饱和醛酮或酸酯。
在碱性催化剂下，首先生成烯醇负离子，然后烯醇负离子再对羰基发生亲核加成，加成产物再从溶剂中夺取一个质子生成β-羟基化合物。
得到的β-羟基化合物在碱作用下可失水生成α，β-不饱和醛酮或酸酯。
羟醛缩合
使用铌酸（Nb2O5·nH2O）作为催化剂，进行丙酮气相羟醛缩合反应，发现反应产物种类与催化剂酸性中心 的酸强度和酸度密切相关。研究表明，铌酸催化剂表面的Brnsted酸性中心酸强度较强，在催化缩醛和缩酮的反 应中，具有很好的催化活性、选择性和稳定性。
羟醛缩合
化学反应
01 简介
目录
02 反应历程
03 反应机理
04 反应催化剂
05 有机化学中的应用
羟醛缩合，也叫做醇醛缩合，是指具有α-H的醛或酮，在酸或者碱催化下与另一分子的醛或酮进行亲核加成， 生成β-羟基醛或者β-羟基酮，β-羟基醛或者β-羟基酮可以受热脱水生成α,β-不饱和醛或酮。通过醇醛缩合， 可以在分子中形成新的碳碳键，并增长碳链。
碱金属化合物催化剂常用于羟醛缩合制备羟基醛的反应中，得到的产物经过加氢纯化可以得到二元醇乃至多 元醇，例如乙醛自缩合得到的3-羟基丁醛的反应，选择苛性钠水溶液作为催化剂，粗产品催化加氢可得到1,3-丁 二醇。同样的，甲醛和丁醛交叉缩合生成2,2-二羟甲基丁醛，选择碳酸钠和氢氧化钠混合溶液作为催化剂可以减 少副反应，提高反应选择性。
反应催化剂
酸性催化剂
碱性催化剂
常用的酸性催化剂有(VO)2P2O7、铌酸和MFI沸石等。在酸性催化剂的阳离子活性中心（Brnsted中心或 Lewis中心），醛羰基活化形成烯醇正碳离子从而发生缩合反应。酸催化的烯醇-酮平衡可表示为已有的研究发现， 催化剂表面酸性活性中心的种类、数目和分布都会影响其催化性能，适宜的酸强度能有效促进气相羟醛缩合反应 过程中碳正离子的形成，提高反应活性。
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13.2.2 醛醛缩合
同分子醛的自身缩合 异分子醛的交叉缩合 芳醛与脂醛的交叉缩合 醛的歧化（Cannizzaro反应） 醛的歧化（Cannizzaro反应） 反应 甲醛与其他醛的交叉缩合
13.2.3 酮酮缩合
13.2 羟醛缩合反应
含有活泼α 含有活泼α氢的醛或酮在碱或酸的催化 羟基酮的反应统 作用下生成β 羟基醛或 作用下生成β-羟基醛或β-羟基酮的反应统 称为Aldol缩合反应，即羟醛缩合反应。 Aldol缩合反应 称为Aldol缩合反应，即羟醛缩合反应。 醛醛缩合 酮酮缩合 醛酮交叉缩合
催化剂——碱 13.2.1 催化剂 碱
醛酮交叉缩合
产物既可以是β 羟基醛，又可以是β 产物既可以是β-羟基醛，又可以是β-羟基 酮，不易得到单一产物。 不易得到单一产物。