有机合成 第四章 酸性条件反应

H N H N H N
O
吡咯烷
王鹏
哌啶
吗啉
烯胺一般是仲胺与含α-氢的醛酮通过酸催化得
到的（常使用对甲苯磺酸或TiCl4） 烯胺的制备机理：

第一步是H+与羰基氧的结合，随之胺的加成和脱H+ 得到中间物M，最后脱水得到烯胺
M
王鹏
烯胺的一般应用过程：
醛酮
原料醛酮
烯胺
烷基化
水解成醛酮
烷基化的醛酮
皮考啉的实质是类似烯胺的N-C=C稳定结构
王鹏
六、Prins反应
Prins反应是甲醛在酸催化下与烯烃加成得到1，
3－二醇或1，3－二氧六环等的反应
产物的结构取决于烯烃的结构和反应条件
王鹏
Prins反应是制备多一个碳的醇的有效方法，如
氯霉素的合成：
王鹏
重排的概念：
4.2 酸催化分子重排
C H
C O
Ph
(B)
Ph CH C Ph
Ph Ph C C H
草酸
(C)
Ph
O
Ph O
(A)
Ph H C OH
A:B:C=88.3/11.7/0(条件:浓硫酸) A:B:C=42.1/45.3/12.6(条件:：草酸）
王鹏
C Ph
Ph
二、呐咵重排
类似于邻二醇，邻氨基醇在HNO2作用下也可
王鹏
一、嚬哪醇重排（邻二醇重排）
连二醇类化合物在酸催化下，失去一分子水重
排生成醛或酮的反应，称为Pinacol重排反应
R R R C C R OH OH H+ R R C C R O R
反应的动力是生成更稳定的碳正离子 R R R R R + H R C C R R C C R R C C R
H3C H3C OH H3C H3C OH H CH3C O OH H H3C H3C OH CH3 OH2

Pinacol重排迁移顺序：供电子苯环 > 烷基 > 氢
王鹏
① Ph
Ph H Ph C C Ph H+
C O
H C Ph H
Ph (少)(A)
Ph Ph
H
OH OH
② Ph C C Ph
Ph OHБайду номын сангаас
H+转移
R R'

N-CH2-OH 2
-H2O
活化的C=N，N R N=CH2 具有极大的活性 R'
第二步：结合物与活泼氢化合物的反应脱H+
O H CH3-C=CH 2
R CH2=N R'
O CH3C-CH 2 H
王鹏
O CH3-C-CH 2-CH 2-N
R R'
+ H+
Mannich反应的应用：
F-C反应， 醛酮的酸催化缩合反应， Mannich反应， 烯胺的反应， 皮考啉反应， Prins反应

王鹏
一、F-C反应（包括烷基化和酰基化两种）
1、F-C烷基化反应：
卤代烃、烯烃、环氧化合物、醇、醚、醛酮等都可 以作为烷基化试剂，最常用的是卤代烃、烯烃和环 氧化合物 常用的催化剂是Lewis酸，无机酸使用较少 AlCl3 CHCH3 + CH3CHCH3 + HCl CH3 Cl 氯甲基化反应可看作是特殊的F-C烷基化反应
R R'
取代的氨甲基
王鹏
具有活泼氢的化合物通常是指：

具有α-H的醛、酮、酸、酯、硝基化合物、腈、末 端炔烃和含活泼氢的芳香环系化合物，如：
胺：各种取代的二级胺和伯胺
王鹏
Mannich反应机理：

第一步：甲醛与胺的结合：
R H+
CH 2=O
CH 2=OH
R'
NH
R R' N-CH2OH H

δ＋
王鹏
三、Mannich反应
Mannich反应也称为氨甲基化反应，是具有活
泼氢的化合物与甲醛、胺同时缩合，发生活泼 氢被氨甲基（或取代氨甲基）取代的反应，产 物也称为Mannich碱 反应式如下：
O CH 3-C-CH 2-H + CH 2O + HN R' R H
+
O CH 3-C-CH 2-CH 2N
OH △
-
O R-C-CH=CH 2
王鹏
例子：
O O H O O OH
H2C=N+(CH3)2 ILDA
O O
OH CH2-N(CH3)2
H2 C H O N(CH3)2 O
O
CH3I
OH CH2-N(CH3)3 NaHCO3
+
O O H O
OH
O H2 C H O N(CH3)3 O
+
O
王鹏
O
CH3 C CH3 OH
Ph Ph C OH
CH3 C CH3
更稳定
王鹏
Pinacol重排中催化剂对产物有着重要的影响，
Lewis酸催化剂可能使产物完全相反。
Pinacol重排的应用：

常在扩环反应中使用
王鹏
该反应的机理：
原因是苯基为供电子基团，碳正离子更稳定
王鹏

也可以用于缩小环数
反应，得到β－羟基醛酮或不饱和醛酮 1、自身缩合反应：

醛的聚合：
醛的缩合脱水：

王鹏
酸催化下的羟醛缩合机理：
+
OH
O CH3CCH3
H+
+
OH
CH3C-CH2-H
-H+
OH CH3C=CH2
CH3CCH3
烯醇化
+
亲核加成
-H+
OH
OH
O
OH
CH3-C-CH2-C(CH3)2
CH 3-C-CH2-C(CH3)2
O
2 CH3CCH3
+ -OH
逆向羟醛缩合 正逆反应的控制 正反应的操作条件是：低温、弱碱性条件下缩合。 逆反应的操作条件是：加OH-后加热回流。
王鹏
2、交叉缩合
一般的交叉缩合没有合成上的意义，除非其中
一个醛酮不含有α－H 常用的不含α－H的醛酮：
甲醛——HCOH：活泼的羰基受体，引入一个碳的 常用试剂 苯甲醛——PhCOH：较活泼的羰基受体，芳香体系 的常用试剂 上述化合物的反应通常在碱性条件下反应，酸性条 件的产率和操作较差
1、烯醇是一个潜在的两位负离子（碳负电中心和氧 负电中心），在羟醛缩合反应中，主要是碳负中心 的反应。 2、羟醛缩合反应是一个可逆反应，低温有利于正向 反应，而加热回流有利于逆向反应。 3、在酸性及强碱性条件下， β－羟基醛酮产物易失 水，而一般碱性下需要加热才能失水，因此制备β－ 羟基醛、β－羟基酮，通常采用弱碱性催化剂，温度 较低的反应条件。
分子中的一个基团或原子（W）从一个原子
（A）转移到另一个原子（B）上形成新分子的 反应，按机理可分为离子型重排（亲核、亲 电），自由基重排和周环（σ-键迁移）重排
W A

W B A B
重排包括分子间和分子内重排两类
分子间重排是迁移基团先脱离后加入的过程，溶剂 等外界作用可影响重排过程 分子内重排是迁移基团不脱离仅转移的过程，与外 界因素关系不大
性中心，通常发生的是C－烷基化反应
王鹏
烯胺反应举例：
王鹏
由邻甲基环己酮制备2-甲基-6-苯甲基环己酮
合成的两种路线
HCO2 Et NaOEt
O CHO Bn-Br
O CHO Ph NaOH,aq
王鹏
五、α－皮考啉反应
甲基吡啶也称为皮考啉， α－皮考啉在Lewis
酸（ZnCl2）作用下可以得到类似烯醇化合物， 可以与醛作用脱水得到α－取代乙烯吡啶
第四章 酸催化缩 合和重排
H+存在下的反应
王鹏 山东科技大学化学与材料工程学院
碳正离子
碳正离子：
含有正电碳原子的活性中间体，中心碳为sp2杂
化，呈平面结构，存在一个空的p轨道
碳正离子周围存在供电子基团时更稳定
王鹏
4.1 酸催化缩合反应
缩合：两个以上分子失去一个小分子生成
较大单一分子的反应 酸催化缩合反应通常是以富电子基团结合 氢形成正离子为第一步历程，故常使用无 机酸或Lewis酸作为催化剂 常见的酸催化反应包括：
托品酮的一步合成：
取代胺 活泼氢化合物 醛
实际上，丁二醛起到了甲醛的作用，连接了同
一个氮原子
王鹏
四、烯胺
类似于烯醇结构，烯胺也是活泼体 R' R' N 若氮上没有氢，则 NH
RHC R RH2C R
烯胺含量高
烯胺的亲核性强于相应的烯醇，其中仲胺尤其
环仲胺形成的烯胺意义最大，环状仲胺如吡咯 烷、哌啶、吗啉是最常用的烯胺原料

王鹏
F-C烷基化反应的特点：
反应可逆，因此反应常发生重排
反应是亲电取代，因此苯环上有强吸电子基团
时反应不能发生
利用F-C烷基化进行合成时需要注意的问题：
催化剂和反应都应注意防止水分进入，催化剂
用量一般为烷基化试剂的10％ 反应结束通常需要酸解除去催化剂，防止产生 沉淀
王鹏
OH OH
OH
-H+
OH R
R
R C C R O R
王鹏
反应的催化剂
： 酸性物质是该反应的催化剂，最常用的是 硫酸。盐酸、草酸、醋酸、碘－醋酸、乙酰氯、 二氧化硅－磷酸、磺酸等也可得到相同结果 温度 ： 低温下用酸处理时，重排反应优先于单纯 的脱水反应；较高温度和强酸条件下，可以发 生脱水反应，生成二烯烃