羰基化合物缩合反应机理
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第8章羰基缩合反应
O H3C C OH
+
CX3
O H3 C C O
如果是CHI3,则出现黄色沉淀
二、a – 卤代反应
（1）Aldehyde and ketone
O H3C C CI3 O H3C C CI3 OH O H3C C O + O H3C C OH
OH
+ CI3
CHI3 (yellow)
碘仿反应：用于鉴别甲基酮和能氧化为甲基酮的醇
二、a – 卤代反应
（1）Aldehyde and ketone 酸催化机理：
H H H C C C C OH O Ⅰ 质子化相对容易 X C C OH H
慢
C C OH X C C O Ⅱ
ห้องสมุดไป่ตู้
X X 快
比较I和II，由于卤素的吸电子作用，II中羰基氧上的电 子云密度降低，因此质子化能力降低，反应多停留在 一卤代阶段
二、a – 卤代反应
（1）Aldehyde and ketone
O H OH H3C C CH2X Ⅱ O H3C C CHX2 Ⅲ O H3C C CX3 Ⅳ
OH OH
O H3C C CH2X
O H3C C CH2
X-X -X
O H3C C CX2
O H3C C CX2
X-X -X
O H3C C CX3 OH + CHX3
五、a, - 不饱和羰基的亲核加成
1. Michael addition
• It is the addition of a a, -unsaturated carbonyl compound with an enolate as a nucleophile • ——1, 4 – addition • ——to form 1, 5-dicarbonyl compounds
第六章羰基化合物的反应
此反应是制备结构复杂的醇的重要方法。
制备举例：
CH3CH2CH2CH2MgBr + (CH3)2C=O CH3
H3O+ CH3CH2CH2CH2COH CH3
2-甲基-2-己醇(92%)
CH3 干醚 CH3CH2CH2CH2COMgBr
CH3
只要选择适当原料，除 甲醇外，几乎任何醇都 可用此法合成。
空间效应 羰基相连基团越大 越不利于反应进行
H3C C O + HCN
H3CH2C
(H3C)3C C O + HCN
(H3C)3C
H3C OH
C H3CH2C CN
K>1
(H3C)3C OH
C (H3C)3C CN
K<<1
Nu
R CO
R'
sp2杂化 平面三角型
键角：120° 109°28 ′
产物中基团拥挤程度增大。
RCH2OH 增加一个C伯醇
R-MgX +
R'CHO
R'C=O R'
R'CHOMgX H2O R
R'CHOH R
R R'-C-OMgX H2O
R'
R R'-C-OH
R'
仲醇 叔醇
反应活性：
格式试剂可以同大多数醛、酮发生反应。但若酮分子中与羰基 相连的两个烃基及格式试剂中烃基体积都很大时，加成产物产 率降低或不起反应。 原因：空间阻碍效应
电性越强反C应O 越容易进Y行
有+I或+C基C团 O 反应活性Y降低
有-I或-C基团 反应活性增加
CH3CHO
HCN
有机化学：第十四章 羰基α-取代反应和缩合反应
?
?
Kinetic enolate
Thermodynamic enolate Generally:
低温有利于形成动力学产物 高温则主要得到热力学产物
强碱有利于形成动力学控制的少取代烯醇负离子。 酸性有利于形成热力学控制的多取代烯醇。 对于弱碱条件下则影响因素会更多，选择性不高。
O CH3
O
CH3
第十四章
羰基α-取代反应和缩合反应
Reaction at the α-Carbon of Carbonyl Compounds
一定的酸性
O
CC
H 带部分正电 被亲核试剂进攻 加成
羰基化合物的结构特征之一： 羰基C=O可以接受亲核试剂的进攻，发生亲核加成反应、亲 核取代反应。
Nucleophilic Addition to the Carbonyl Group
（PhH的pKa 为~44 ）
2、互变异构(Keto-Enol Tautomerism) 中性条件下，羰基化合物存在酮式和烯醇式互变 ——体现了α-H的活性
O C H3C CH3
OH C H2C CH3 0.00025%
[烯醇] 平衡常数： K＝
[醛或酮]
酸和碱均可催化这一互变异构过程 酸催化条件下，羰基氧首先质子化，吸电子作用进一步增强，促 进α-H的离去，加速达到平衡
OH O CH2=CCH2COC2H5
R CO
R'
NC H R'' MgX
3、先加成后消去－－酸或碱催化 如：胺、
HO H
氨及氨的衍生物
NaO3S H
注意：
以上反应除与有机金属化合物的反应之外， 均为平衡过程 讨论参数：平衡常数
羰醛缩合反应方程式
羰醛缩合反应方程式
羰醛缩合反应是一种有机化学反应，通过两个羰基化合物的反应生成一个醇或醛类化合物。
这种反应有多种机制和条件，下面将介绍其中两种常见的羰醛缩合反应方程式。
1. Aldol缩合反应：
Aldol缩合反应是一种碱催化的缩合反应，其中一个羰基化合物作为亲核试剂攻击另一个羰基化合物的羰基碳，生成一个具有α,β-不饱和酮或醛结构的化合物。
反应的方程式如下：
RCHO + R'CHO → RCH=CHC(O)R'
在此反应中，R和R'代表有机基团。
2. Claisen缩合反应：
Claisen缩合反应是一种碱催化的缩合反应，其中一个羰基化合物作为亲电试剂攻击另一个羰基化合物的羰基碳，生成一个具有酯结构的化合物。
反应的方程式如下：
RCOOR' + R'COOR'' → RCOOR'' + R'COOR'
在此反应中，R、R'和R''代表有机基团。
需要注意的是，羰醛缩合反应通常需要碱性条件作为催化剂，并且生成的产物通常需要经过酸性条件进行酸解。
此外，选择合适的反应条件和催化剂对于获得高产率和选择性的产物也是非常重要的。
除了上述两种常见的羰醛缩合反应，还有许多其他的羰醛缩合反应，如Knoevenagel缩合、Perkin反应等。
这些反应在有机合成中具有重要的应用价值，可用于构建复杂的有机分子。
酮和酮缩合机理
酮和酮缩合机理引言酮是有机化合物中重要的官能团之一，具有一个碳原子上有两个烷基或芳基取代基的结构。
酮缩合反应是一种常见的有机反应，常用于合成复杂有机化合物。
本文将介绍酮的结构特点、酮缩合反应的基本原理和机理。
一、酮的结构特点1.1 酮的命名规则根据IUPAC命名规则，酮的命名以根据主链中包含酮官能团的碳原子数来命名，末尾字母为“-one”。
如果存在多个酮官能团，需要用数字表示其位置。
1.2 酮的物理性质酮的物理性质受取代基的影响较大，但一般来说，酮是无色、挥发性的液体或固体，具有油脂状的质地。
酮的沸点和熔点通常较低，不溶于水但溶于有机溶剂。
1.3 酮的结构与电子构型酮分子中的碳原子上存在一个双键和两个取代基，其中一个取代基可视为羰基（C=O），另一个为烷基或芳基。
由于羰基中碳原子与氧原子之间的双键，酮的结构中存在一个电子云脱去能较高的羰基碳原子，使酮具有一定的反应活性。
二、酮缩合反应的基本原理酮缩合反应是一种亲核加成反应，通过一个亲核试剂与酮分子发生反应，形成一个新的碳-碳键，同时羰基被还原为羟基。
酮缩合反应可分为两类：1,2-酮缩合和1,4-酮缩合。
2.1 1,2-酮缩合1,2-酮缩合是指亲核试剂进攻酮分子上的碳原子和羰基碳原子之间的距离为1,2位置。
此类反应常由碱性条件下进行，如碱金属醇酸盐（如乙醇盐）作为亲核试剂。
1,2-酮缩合的机理分为三步：亲核试剂进攻羰基碳原子形成酮负离子，产生中间体；中间体与负电荷稳定剂反应，并经过质子化；最终，质子酮负离子脱质子而得到生成物。
2.2 1,4-酮缩合1,4-酮缩合是指亲核试剂进攻酮分子上的碳原子和羰基碳原子之间的距离为1,4位置。
此类反应常由强酸性条件下进行，如硫酸、硫酸酯或氯化亚砜等。
1,4-酮缩合的机理与1,2-酮缩合类似，但亲核试剂相对不稳定，需通过负电荷稳定剂来促进反应。
三、酮缩合反应的应用3.1 药物合成酮缩合反应在药物合成中得到广泛应用，可用于合成具有生物活性的分子结构。
高等有机 第六章 羰基化合物的反应
子效应。 子效应。如： (3) 应用： 应用：
O 2N
CHO ＞
CHO ＞ CH3
CHO
羰基与HCN加成，不仅是增加一个碳原子的增长碳 羰基与 加成， 加成 链方法，而且其加成产物 羟基腈又是一类较为活泼的 链方法，而且其加成产物α-羟基腈又是一类较为活泼的 化合物，在有机合成上有着重要的用处。 化合物，在有机合成上有着重要的用处。如：
R (R)H C =O R + HCN (R)H C CN OH
α - 羟基腈(又称氰醇) 又
实 验 事实 ： 2 min 完成反应
一滴 OH
HCN
H
+
H
+
+ CN
3~4 h 原料的50%起反应 起
加 H+，反应 υ↓， 大量 加 H+ 则难反应 ， 12
实验事实证明：该加成反应起决定性作用的是 实验事实证明：该加成反应起决定性作用的是CN ， CN ↑，有利于反应的进行。 ，有利于反应的进行。 (1) 反应机理： 反应机理：
CH3 C CX3 OH
CH3 C O 缩合反应: 1. 自身缩合: R RCH2CH =O + H CHCH=O
dil. OH
=
CH3 C OH + CX3 O + CHX3 卤仿
OH R RCH2CH CHCH=O R
△ H2O
=
O
O
O
β -羟基醛 羟
RCH2CH =CCH =O
α,β-不饱和醛 不
① NaBH4 或 LiAlH4 ② H3O +
RCH=CH (R')H
OH C H
B. Al[OCH(CH3)2]3 / (CH3)2CHOH还原法 还 RCH=CH (R')H (3) 金属还原法:
药物合成反应(第三版_闻韧)第四章 缩合反应总结
R
CH C OH
R'
R
-H
R' R R CH2 C OH
O R'
Hale Waihona Puke CH C- H2O
R'
O C C CR'
CH2R R
Organic Reactions for Drug Synthesis
1）自身缩合 （一般用碱性催化剂）
NaOH 25℃ 2CH3CH2CH2CHO NaOH 80℃ CH3CH2CH2CH OH CH3CH2CH2CH CH CHO CH2CH3 C CHO
试解释上述反应中为什么使用镁？
Organic Reactions for Drug Synthesis
1)
-卤代酸酯的活性顺序为：
R1 R1
ICH2COOC2H5>BrCH2COOC2H5 >ClCH2COOC2H5
X CCOOC2H5 > X CHCOOC H > X CH2COOC2H5 2 5 R2
2) 无水操作:Et2O、THF等。Zn需活化(用20%HCl 处理)
Organic Reactions for Drug Synthesis
Reformatsky反应的应用：
•合成-羟基羧酸酯 •合成-羟基羧酸
•醛、酮增长碳链的方法之一
Organic Reactions for Drug Synthesis
C O Y
Nu
C O Nu
+ Y
Organic Reactions for Drug Synthesis
羰基化合物的结构与反应特征
羰基化合物的结构特征之二： ——羰基C=O的吸电子作用使得a-H具有明显 的酸性，在碱性条件下可以离解，生成烯醇 负离子，从而成为亲核试剂，进攻羰基碳或 卤代烃，发生亲核加成反应、亲核取代反应。
第十一讲 羰基化合物a-取代反应和缩合反应 PPT课件
三、Aldol缩合(羟醛缩合)
3、分子内Aldol缩合(分子内羟醛缩合)—五、六元环
2020年6月17日
温州医学院药学院
三、Aldol缩合(羟醛缩合)
3、分子内Aldol缩合(分子内羟醛缩合)—五、六元环
2020年6月17日
温州医学院药学院
三、Aldol缩合(羟醛缩合)
3、分子内Aldol缩合(分子内羟醛缩合)—五、六元环
亲核试剂
底物——亲电
2020年6月17日
-羟基醛 -羟基酮 温州医学院药学院
三、Aldol缩合(羟醛缩合) (P286)
1、简单Aldol缩合(羟醛缩合) —— 反应机理
2020年6月17日
-羟基醛 温州医学院药学院
三、Aldol缩合(羟醛缩合)
1、简单Aldol缩合(羟醛缩合) —-羟基醛(酮)的脱水
2、丙二酸二乙酯（小结）
2020年6月17日
温州医学院药学院
近期复习预习
■ 复习巩固第 13、14章化学反应部分，完成 相应习题(见学习指导与习题集)
■ 预习第15章化学反应部分
2020年6月17日
温州医学院药学院
三、Aldol缩合(羟醛缩合)
3、Aldol缩合(羟醛缩合)——应用示例(合成2)
用不多于3个碳的有机原料
HCHO 浓-OH
1. NaClO 2. H+
稀-OH 稀-OH
2020年6月17日
温州医学院药学院
四、酮的烷基化和酰基化反应(P415)
1、酮的烷基化——通过烯醇负离子和烯胺两种方法
E = R-，RCO-
2020年6月17日
温州医学院药学院
1、乙酰乙酸乙酯
(2)反应——与溴的反应（可使溴水褪色）
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Conditions for Condensations
A small amount of base is used to generate a small amount of enolate in the presence of unreacted carbonyl compound After the condensation, the basic catalyst is regenerated
Successful when one of the two ester act as the electrophilic acceptor in reactions with other ester anions to give mixed β-keto esters
Esters and Ketones
Aldehydes and the Aldol Equilibrium
Ketones and the Aldol Equilibrium
Mechanism of Aldol Reactions
Aldol reactions, like all carbonyl condensations, occur by nucleophilic addition of the enolate ion of the donor molecule to the carbonyl group of the acceptor molecule The addition intermediate is protonated to give an alcohol product
Driving the Equilbrium
Removal of water from the aldol reaction mixture can be used to drive the reaction toward products Even if the initial aldol favors reactants, the subsequent dehydration step pushes the reaction to completion
23.7 Intramolecular Aldol Reactions
Treatment of certain dicarbonyl compounds with base produces cyclic products by intramolecular reaction
Mechanism of Intramolecular Aldol Reactions
Both the nucleophilic carbonyl anion donor and the electrophilic carbonyl acceptor are now in the same molecule. The least strained product is formed because the reaction is reversible
The Equilibrium of the Aldol
The aldol reaction is reversible, favoring the condensation product only for aldehydes with no α substituent Steric factors are increased in the Michael Reaction
Nucleophilic addition of a enolate ion donor to the β carbon of an α,β-unsaturated carbonyl acceptor
Generality of the Michael Reaction
羰基化合物缩合 反应机理
Based on McMurry’s Organic Chemistry, 6th edition
Condensation Reactions
Carbonyl compounds are both the electrophile and nucleophile in carbonyl condensation reactions
Occurs with a variety of α,β-unsaturated carbonyl compounds (aldehydes, esters, nitriles, amides, and nitro compounds) Donors include β-diketones, β-keto esters, malonic esters, β-keto nitriles, and nitro compounds See Table 23.1
23.12 The Stork Enamine Reaction
Enamines are equivalent to enolates in their reactions and can be used to accomplish the transformations under milder conditions Enamines are prepared from a ketone and a secondary amine
23.10 Intramolecular Claisen Condensations: The Dieckmann Cyclization
Intramolecular Claisen condensation Best with 1,6-diesters (product: 5-membered β-ketoester) and 1,7-diesters (product: 6-membered β-ketoester)
23.2 Condensations of Aldehydes and Ketones: The Aldol Reaction
Acetaldehyde reacts in basic solution (NaOEt, NaOH) with another molecule of acetaldhyde The β-hydroxy aldehyde product is aldol (aldehyde + alcohol) This is a general reaction of aldehydes and ketones
Mixed Aldols With Acidic Carbonyl Compounds
Ethyl acetoacetate is completely converted into its enolate ion under less basic conditions than monocarbonyl partners Aldol condensations with ethyl acetoacetate occur preferentially to give the mixed product
23.6 Mixed Aldol Reactions
A mixed aldol reaction between two similar aldehyde or ketone partners leads to a mixture of four possible products This is not useful
23.3 Carbonyl Condensation Reactions versus Alpha-Substitution Reactions
Carbonyl condensations and α substitutions both involve formation of enolate ion intermediates Alpha-substitution reactions are accomplished by converting all of the carbonyl compound to enolate form so it is not an electrophile Immediate addition of an alkyl halide to completes the alkylation reaction
Practical Mixed Aldols
If one of the carbonyl partners contains no α hydrogens and the carbonyl is unhindered (such as benzaldehyde and formaldehyde) it is a good electrophile and can react with enolates hen a mixed aldol reaction is likely to be successful 2-methylcyclohexanone gives the mixed aldol product on reaction with benzaldehyde
Mechanism of the Dieckmann Cyclization
23.11 The Michael Reaction
Enolates can add as nucleophiles to α,β-unsaturated aldehydes and ketones to give the conjugate addition product
Similar to aldol condensation: nucleophilic acyl substitution of an ester enolate ion on the carbonyl group of a second ester molecule
23.9 Mixed Claisen Condensations
23.1 Mechanism of Carbonyl Condensation Reactions