酸催化的缩合反应
酸催化羟醛缩合
酸催化羟醛缩合酸催化羟醛缩合是一种重要的有机合成反应，常用于合成羟醛化合物。
在这个反应中，羟醛与酸催化剂发生缩合反应，形成烯醇或醛酮化合物。
这种反应具有高效、简便的特点，广泛应用于药物合成、天然产物合成等领域。
酸催化羟醛缩合反应的机理是通过酸催化下的亲核加成-脱水的方式进行的。
在酸性条件下，羟醛分子中的羟基被质子化，形成了更好的离去基团。
然后，另一个羟醛分子的羟基攻击质子化的羟醛分子，形成了一个稳定的中间体。
最后，中间体失去一个水分子，生成了烯醇或醛酮化合物。
酸催化羟醛缩合反应的条件可以根据具体的反应物和产物来选择。
常用的酸催化剂包括硫酸、磷酸、三氯乙酸等。
温度和溶剂的选择也会影响反应的效率和产物的选择。
通常情况下，反应在室温至加热条件下进行，常用的溶剂包括二甲基亚砜、二甲基甲酰胺等。
酸催化羟醛缩合反应在有机合成中具有重要的应用价值。
例如，可以利用这种反应合成具有生物活性的化合物，如药物分子、农药分子等。
另外，天然产物的合成也可以通过这种反应来实现，从而开发更多的天然产物衍生物。
在实际应用中，酸催化羟醛缩合反应需要注意一些问题。
首先，选择合适的酸催化剂和条件是保证反应顺利进行的关键。
其次，对于反应物的选择和纯度要求也需要严格控制，以避免副反应的发生。
最后，反应后的产物需要经过适当的提取和纯化步骤，以得到高纯度的产物。
总的来说，酸催化羟醛缩合是一种重要的有机合成反应，具有广泛的应用前景。
通过深入研究反应机理和条件优化，可以实现对各种化合物的高效合成，为有机化学领域的发展提供重要支持。
希望未来能够进一步探索这一领域，发现更多的新反应和新应用。
酸、碱催化Knoevenagel缩合反应机理的研究
第1期高文秀，等:酸、碱催化Kncvenagel 缩合反应机理的研究• 105 +酸、碱催化Knoevenagel 缩合反应机理的研究高文秀，吕杰琼，谢晖，孔长剑，王雪平，姚凯宁，郭胜男(吉林化工学院化学与制药工程学院，吉林吉林132022)摘要:Knoevenagel 缩化学 C -C 双键的重要 之一，所制备的化、化工、生科学等诸多领广泛的 。
文章综述了近年来酸、化Knoevenagel 缩 的机理，为新型催化剂的 和研究提供理论 。
关键词：Knoeven a gel 缩 ；酸性催化剂;碱性化剂； 理中图分类号！0643.31文献标识码：A文章编号：1008-021X (2021)01-0105-03The Acid/Basic Catalytic Mechanism of Knoevenagel Condensation ReactionGao Wenxin，Lyu Jieqiong，Xie Hui，Kong Changjian，Wang Xueping，Yao Kaining，Guo Shengnan(School of Chemical and Pharmaceutical Engineering，J i lin Institute of Chemical Technology，J i lin 132022, China )Abstract ：Knoevenagel condensation reaction i s oneoftheimportant reactions t oform C -C double bondschemistry . The prepared compounds have a wide application in many fields such as medicine ， fine chemicals ， biological sciences ，and so forth . In this paper ，the acid/basic catalytic mechanism of the Knoevenagel condensation reaction i s reviewed ，which provides the t heoretical reasons for the further study of newKnoevenagel condensation reaction catalysts .Ke y words ： Knoevenagel condensation reaction ； acid catalyst ； basic catalyst ； reaction mechanism不饱和化合物是一类重要的有机化合物及反应中间，在制备 化工品、 、生科学 程中均重要作用[1]。
甲醛与酚反应原理
甲醛与酚反应原理
甲醛与酚反应是一种酸催化的缩合反应，产生醇和酮的化学过程。
具体反应机理如下：
1. 首先，甲醛中的羰基（C=O）处于部分氧化态，能够发生亲电加成反应。
酚中的羟基（OH）具有亲核性，可以与甲醛中
羰基碳原子形成亲电加成中间体。
2. 在酸性条件下，酚分子中的羟基会被质子化，增加其亲核性。
质子化的酚可以进攻中间体中羰基碳上的部分阳电荷，形成一个氧正离子。
3. 随后，发生质子转移反应，中间体上的氧正离子上的质子转移到氧原子上，同时氧原子上的氢原子转移到质子化的酚上。
4. 转移后的质子化的酚分子失去质子，释放出水分子，生成酚-醇共轭碱。
5. 共轭碱再失去一分子水，再次生成负离离子。
负离离子通过质子转移，与另一分子甲醛发生加成反应。
6. 最后，负离离子失去质子，生成醇或酮产物。
甲醛与酚反应原理如上所述，在酸性条件下进行。
通过酸催化，甲醛和酚发生缩合反应，生成醇或酮产物。
烯醛缩合反应普林斯反应
普林斯反应(Priｎs rｅaction)Pｒｉｎs反应(Priｎs Cyclｉzaｔiｏn)最初就是指由烯烃在酸催化下对甲醛的缩合反应,后来泛指一系列历经氧鎓离子中间态的烯烃与羰基的加成。
在最初的Prinｓ反应中采用强质子酸的强烈条件,对反应的选择性、普适性以及环境友好方面都有不利的影响,限制了反应的实际应用。
后来发现采用不同的Lewｉs酸也可以有效、温与地参与或催化该反应,而且对反应的历程与选择性影响很大,从而可以通过另外一个途径对反应进行调控。
Prｉns反应(Priｎs rｅａction)醛或酮与烯烃或炔烃在酸催化下的缩合反应。
［1][２]［3］此反应可用于制取二恶烷(与过量甲醛、低温)、１,3-二醇(与甲醛、水与质子酸)、烯丙醇(无水情况下失水)、氯代醇(与氯离子)与酯(与乙酸)等化合物。
其中关键性的中间体就是质子化的羰基化合物对烯烃的亲电加成所生成的碳正离子中间体。
1９1９年,荷兰化学家Hendｒｉk ＪacobuｓＰrｉns 报道了以苯乙烯(下图)、蒎烯、莰烯、丁香酚、异黄樟素与茴香脑为原料的 Prinｓ反应。
1９37年,有人研究了利用甲醛与异丁烯的 Prins 反应并失水以制取异戊二烯(作为合成橡胶原料)的反应。
反应机理[编辑]质子化的羰基化合物——氧鎓离子作为亲电试剂与烯烃发生亲电加成,生成关键性的碳正离子中间体 (4),它受到分子内羟基氧的邻基参与作用而得到稳定。
该碳正离子接下来有多种转化方式,而这也就是反应产物多样性的来源。
•蓝色:碳正离子被水或其她亲核试剂捕获,最终生成１,3-加成物(6)。
•黑色:碳正离子的邻位碳质子被夺取,从而发生消除,生成不饱与化合物(7)。
当原料烯烃有未取代烯碳时,其与羰基化合物的加成以及其后的消除步骤可以协同进行,烯丙位的氢经羰基-ene反应而转变为产物中的羟基氢。
•绿色:碳正离子被另一分子羰基化合物所捕获,经正离子中间体(8)(其中正电荷分散在氧与碳原子上),再关环,去质子化,得到最终产物二氧六环(10)。
烯醛缩合反应--普林斯反应
1937年，有人研究了利用甲醛与异丁烯的 Prins 反应并失水以制取异戊二烯（作为合成橡胶原料）的反应。
反应机理[编辑]
质子化的羰基化合物——氧鎓离子作为亲电试剂与烯烃发生亲电加成，生成关键性的碳正离子中间体 (4)，它受到分子内羟基氧的邻基参与作用而得到稳定。
该碳正离子接下来有多种转化方式，而这也是反应产物多样性的来源。
•蓝色：碳正离子被水或其他亲核试剂捕获，最终生成1,3-加成物（6）。
•黑色：碳正离子的邻位碳质子被夺取，从而发生消除，生成不饱和化合物（7）。
当原料烯烃有未取代烯碳时，其与羰基化合物的加成以及其后的消除步骤可以协同进行，烯丙位的氢经羰基-ene反应而转变为产物中的羟基氢。
•绿色：碳正离子被另一分子羰基化合物所捕获，经正离子中间体（8）（其中正电荷分散在氧和碳原子上），再关环，去质子化，得到最终产物二氧六环（10）。
此路线的一个例子是从苯乙烯合成4-苯基-1,3-二氧六环。
水杨酸反应的名词解释
水杨酸反应的名词解释水杨酸反应是指对苯酚与酸酐（通常为乙酸酐）在酸性条件下进行酯化反应，生成对应的酯化产物的化学反应。
水杨酸反应是一种重要的有机合成反应，其产物广泛应用于制药工业、化妆品工业等领域。
水杨酸反应的主要步骤如下：1. 酸催化：苯酚与酸酐在酸性催化剂的作用下发生反应。
酸催化的主要目的是加快反应速度，降低反应温度和提高产率。
常用的酸催化剂包括硫酸、磷酸等。
2. 酚羟基与酸酰基结合：苯酚中的羟基与酸酐中的酰基结合，生成酯化产物。
在该步骤中，酸催化剂起到了促进酸酐的酰基与苯酚中羟基的结合的作用。
3. 脱水：在酸催化的条件下，生成的酯化产物与酸酐进一步反应，通过水的脱除反应生成水杨酸酯。
4. 紧缩反应：酸催化条件下，苯酚的羟基与酯化产物中的羟基发生缩合反应，生成内酯。
水杨酸反应的应用广泛，主要包括以下几个方面：1. 制药工业：水杨酸反应是合成阿司匹林（即乙酰水杨酸）的关键步骤。
阿司匹林是一种常用的非处方药，具有退热、镇痛、抗血栓等作用。
2. 化妆品工业：水杨酸反应也可以用于合成水杨酸酯类物质，如乙酰水杨酸丁酯（常用于护肤品中），具有抗炎、杀菌、去角质等作用。
3. 食品工业：水杨酸反应可以用于合成食品添加剂，如对羟基苯甲酸丁酯，常用作防霉剂。
4. 农药工业：水杨酸反应可以用于合成农药，如水杨酸甲酯，常用作除草剂。
水杨酸反应在有机合成领域具有重要的地位，其反应条件相对温和，易于操作，产率较高，并且可以通过调整反应条件和反应物的选择，合成出具有不同结构和功能的化合物，具有良好的应用前景。
但需要注意的是，在水杨酸反应中，由于酸催化剂的作用，反应过程中可能产生一些副产物，需要通过适当的工艺条件进行分离和纯化。
醇酸树脂合成反应方程式
醇酸树脂合成反应方程式
醇酸树脂合成反应方程式
醇酸树脂是由多元醇、多元酸和一元酸聚合而成的一种树脂。
其合成反应包括醇解反应、缩聚反应、醇-异氰酸反应和酸催化醇酸缩合反应。
1. 醇解反应
醇解反应是合成醇酸树脂的重要反应之一。
该反应通常在酸催化下进行，多元醇和多元酸在一定温度和压力下进行酯化反应，生成中间产物酯。
n ROH + n R'COOH → (R-O-R')n + n H2O
其中，R代表醇的烃基，R'代表酸的烃基，n表示聚合度。
2. 缩聚反应
缩聚反应是醇酸树脂合成的重要步骤之一。
在该反应中，多个单体分子通过缩合反应形成大分子链。
同时，脱去小分子化合物（如水、醇等）。
n R-OH + n R'-COOH → (R-O-R')n + n H2O
3. 醇-异氰酸反应
醇-异氰酸反应是合成高聚物的重要反应之一。
在该反应中，醇与异氰酸反应生成聚氨酯。
n ROH + n OCNHR' → (R-O-CNHR')n + n H2O
4. 酸催化醇酸缩合反应
酸催化醇酸缩合反应是合成醇酸树脂的经典反应之一。
在该反应中，多元醇和多元酸在酸性催化剂的作用下进行缩合反应，生成醇酸树脂。
n ROH + n R'COOH → (R-O-R')n + n H2O
其中，R代表醇的烃基，R'代表酸的烃基，n表示聚合度。
烯醛缩合反应--普林斯反应
Prins反应（Prins Cyclization）最初是指由烯烃在酸催化下对甲醛的缩合反
反应机理[编辑]
质子化的羰基化合物——氧鎓离子作为亲电试剂与烯烃发生亲电加成，生成关键性的碳正离子中间体 (4)，它受到分子内羟基氧的邻基参与作用而得到稳定。
该碳正离子接下来有多种转化方式，而这也是反应产物多样性的来源。
蓝色：碳正离子被水或其他亲核试剂捕获，最终生成1,3-加成物（6）。
黑色：碳正离子的邻位碳质子被夺取，从而发生消除，生成不饱和化合物（7）。
当原料烯烃有未取代烯碳时，其与羰基化合物的加成以及其后的
消除步骤可以协同进行，烯丙位的氢经羰基-ene反应而转变为产物中的
羟基氢。
绿色：碳正离子被另一分子羰基化合物所捕获，经正离子中间体（8）（其中正电荷分散在氧和碳原子上），再关环，去质子化，得到最终产物二氧六环（10）。
此路线的一个例子是从苯乙烯合成4-苯基-1,3-二氧六环。
[4]
灰色：特定条件下，非常稳定的碳正离子中间体可以发生分子内环化产生恶丁环衍生物（12），类似于Paterno-Büchi 光化学反应。
变体[编辑]
1、卤代 Prins 反应：用路易斯酸（如四氯化锡或三溴化硼）代替质子酸和水，以卤离子作为亲核试剂捕获反应中的碳正离子中间体，得到卤代醇。
例如，某些烯丙基胡薄荷酮在路易斯酸催化下在二氯甲烷中发生环化，可用于构建十氢萘环系。
以四氯化钛催化在−78°C环化，可生成三氯化钛-烷氧负离子中。
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相同卤素，不同烷基时： 叔卤代烷 > 仲卤代烷 > 伯卤代烷
相同烷基，不同卤素时： RF ＜RCl ＜RBr ＜RI
例1 1-溴代-1-苯基丙酮在三氯化铝催化下与苯 反应生成1,1-二苯基丙酮。
O C6H5CHCCH3
Br
C6H6 AlCl3 ,加热
Hale Waihona Puke O C6H5CHCCH3C6H5
C6H5CH(CH3)2
(3)醇作烷基化试剂 醇在酸催化下容易形成碳正离子，因此也常
用作烷基化试剂，用醇作烷基化试剂时，在很多 情况下，硫酸、三氟化硼和一些有机酸是较为常 用的催化剂。
（4）羰基化合物做烷基化试剂
OH
OH
OH
+ HCHO 催化剂
CH2OH +
CH2OH
酚醛树脂
CH3
HO
+C O+
O
CH3 + HCl
甲基苯基酮 苯乙酮 97%
CH3
O
+ CH3C O
CH3C
O
乙酸酐
AlCl3
O
CH3
CH3 + CH3COOH
甲基对甲苯基酮 对甲基苯乙酮 80%
COR Zn—Hg、HCl
CH2R
酰基化反应的特点：
①产物纯、产量高(因酰基不发生异构化，也不发生多元取代). ②反应限制：苯环上已有–NO2、-SO3H、-COOH、-COR等取
(3) (CH3)2NH + CH2 OH
(CH3-)H2N2O CH2 -H2O (CH3)2N CH2
(CH3)2N CH2
二、伯、仲、叔正碳离子的稳定性：
R3C+ > R2CH > RCH2 > CH3
碳正离子的反应： ①消去一个氢原子形成烯烃（如醇的E1消去）。 ②重排成较稳定的正碳离子。 ③与负离子及其它碱性分子结合(如SNI反应）。 ④和烯烃加成形成一个较大的碳正离子。 ⑤从烷烃夺走一个负氢离子。
§3.1.1 烯烃的自身缩合反应
例如：异丁烯用60%硫酸或磷酸处理，得到 2,2,4-三甲基戊烯-1和2,2,4-三甲基戊烯-2混合 物。
(CH3)2C CH2 + H
(CH3)3C (CH3)2C=CH2 (CH3)3C CH2C(CH3)2
- H (CH3)3C CH2 C CH2 + (CH3)3C CH2 C CH3
ArH 一、反应试剂
RH AlCl3 ArR
1、催化剂： （1）常用的路易斯酸催化剂的活性次序为：
A1C13＞FeCl3＞SbCl5＞SnCl4＞BF3＞TiCl4＞ZnCl2
（2）常用的质子酸的活性次序为： HF＞H2S04＞P2O5＞H3P04
2、常用的烷基化剂有卤化烃、烯、醇、醚、酯
（1）卤代烷作烷基化试剂
CH3 4份
CH3 1份
例2：目前工业上制备高级汽油2,2,4-三甲基 戊烷（异辛烷）就是在酸催化下，用异丁烯 和异丁烷反应。
H3C
CH3
C=CH2 + H C CH3
H3C
CH3
浓H2SO4或HF 0-10℃
CH3
CH3
CH3 CH CH2 C CH3
CH3
§3.1.2 芳烃的烷基化(Friedel-Crafts反应)
代基时，酰基化反应不再发生. ③酰基化反应所需催化剂的量比烷基化反应所需催化剂的量多.
γ或δ-芳基取代的羧酸可以进行分子内酰化，是制备 四氢萘酮衍生物的常用方法。
酸碱催化的缩合反应
一、形成碳正离子的方法：
1.化合物分子失去一个带负电荷的原子或基团。 例如:
(CH3)3C Cl + AlCl3
(CH3)3C + AlCl4
2. 不饱和化合物加上一个质子：
(1) (CH3)2C CH2 + H
(CH3)3C
(2) CH3CHO + H
H3C CH OH
CH3CH OH
OH H2SO4 HO
40℃
CH3
C
OH + H2O
CH3
CH3
双酚A
双酚A是制造环氧树脂、聚砜、聚碳酸酯等的重要原料。
返回
(5)其他试剂作烷基化试剂
环氧化 合物作
SnCl4
烷基化 试剂
CH2Cl2 O
OH
CH2Br +
CH2
AgClO4 CaCO3
CH2Br
CH2
对Lewis酸敏感的化合物可用高氯酸银做 催化剂，在碳酸钙存在下进行
53%~57%
(2)烯烃作烷基化试剂
工业上大量生产烷基苯时，常用烯烃作为烷 基化试剂。如在三氯化铝催化下，利用廉价易 得的乙烯、丙烯与苯反应，合成重要的工业原 料乙苯、异丙苯等。
C2H4 + C6H6
AlCl3 40~100 ℃
C6H5CH2CH3
C3H6 + C6H5
AlCl3 40~100 ℃
- +
CH3CH2CH2 + AlCl4
一级碳 正离子
CH3-CH-CH2 H
+ CH3CHCH3
CH3-CH-CH3
二级碳 正离子
CHCH3 CH3
②烷基化反应不易停留在一元阶段,通常在反应中有多烷基苯生成
+ CHCl3 AlCl3
CH3 +
CH3 CH3
AlCl3
CH3
所以，采用苯过量，可控制多取代而以一取代为主。
二、烷基化反应的特点
①当所用的烷基化剂的烷基含有三个或三个以上的碳原子 进行烷基化反应时，烷基往往发生异构化；
②烷基化反应不易停留在一元取代物的阶段，容易得到多 烷基取代苯；
③烷基化反应是一个可逆反应，因此在反应中常常发生歧 化反应；
④当环上连有强吸电子基时(如硝基、磺酸基、酰基和氰 基等)一般不发生反应；
③可逆反应，存在速度控制和平衡控制
AlCl3 + CHCl3 （过量） 25 C
AlCl3 73 C
O
O
间位在热力学 上是稳定的
④反应限制： 苯环上已有–NO2、-SO3H、-COOH、-COR等(拉电子)取代基时，
烷基化反应不再发生。 原因:
R+是弱亲电试剂，而这些取代基都是强吸电子基，降低了苯环 上的电子云密度，使亲电取代不易发生。
所以硝基苯可用作烷基化反应的溶剂。
三、芳烃的酰基化反应
• 试剂： RCOX 或 RCOOCOR • 催化剂： 无水AlCl3 等
CROCl + AlCl3
O RC
O + AlCl3 RC
O
R C O + AlCl4 R C O + AlCl3(OCOR)
• 例如：
O
+ CH3C
Cl
乙酰氯
AlCl3
返回
烷基化反应的特点分析：
①当引入的烷基为三个碳以上时,引入的烷基会发生碳链异构现象
+ CH3CH2CH2Cl AlCl3
CHCH3 CH3
+
CH2CH2CH3
异丙苯（65~69%） 正丙苯（35~31%）
原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重排，产生更稳定的碳
正离子后，再进攻苯环形成产物。
CH3CH2CH2Cl + AlCl3