有机化学活泼亚甲基反应公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

第第1212章章 活泼亚甲基反应活泼亚甲基反应 本章内容本章内容12.1 羰基化合物-卤化12.2 酯缩合反应12.3 羟醛缩合反应12.4与羟醛缩合相关反应12.5 烷基化反应12.6 磷和硫叶立德与醛、酮缩合反应第1页第1页v醛、酮、酸酸及其衍生物-亚甲基上氢受到邻位羰基活化而呈一定酸性，因此常称为活泼亚甲基化合物活泼亚甲基化合物 v活泼亚甲基化合物烯醇化程度越高，-氢酸性越大，亚甲基越活泼 第2页第2页v醛、酮、羧酸及其衍生物羰基活化-氢能力有下列顺序：-CHO -COCO2R -COPh -COR -CN -COX -CO2R -CO2H第3页第3页12.1 12.1 羰基化合物羰基化合物-卤化卤化v12.1.1 醛和酮卤化-位含有活泼氢酮在酸或碱催化下可与卤素作用，发生-氢卤代反应：第4页第4页v酸催化机理66%对于不对称酮，-氢被卤素取代优先顺序是CH CH2 CH3，第5页第5页v醛类直接进行卤化，常被氧化成酸。如将醛转化成缩醛后再卤化，然后水解缩醛，也能得到-卤代醛 第6页第6页v碱催化机理第7页第7页v羰基-碳上只有一个质子，碱催化反应也可生成单卤代产物 第8页第8页12.1.2 12.1.2 卤仿反应卤仿反应 由于-CX3强拉电子作用，生成三卤代产物中羰基很容易受OH-亲核攻打，OH-加成到羰基碳上，形成四周体过度态（I）；然后，（I）中三卤甲基作为拜别基团拜别，生成羧酸（II）和三卤甲基负离子，后者再获取一个质子后生成卤仿。这个反应称为卤仿反应卤仿反应。（I）（II）第9页第9页v当使用次碘酸钠溶液为卤化试剂时，乙醛和甲基酮能够快速转化成羧酸和碘仿，其中碘仿以黄色沉淀析出，很容易观测到，故碘仿反应被用于乙醛和甲基酮鉴定 第10页第10页88%53%第11页第11页12.1.3 12.1.3 脂肪酸卤化脂肪酸卤化第12页第12页v羧酸-H酸性比醛、酮小，故而羧酸-H远比醛和酮-H难以卤化，并且只限于氯化和溴化。-碘代酸需要间接办法合成。与羧酸相反，酰氯和酸酐-H都容易被卤化。脂肪酸在催化量三氯化磷或三溴化磷存在下可进行氯化或溴化 第13页第13页酰卤卤化也要通过烯醇式，反应在酸催化下进行。第14页第14页12.2 12.2 酯缩合反应酯缩合反应12.2.1 克莱森缩合反应含有-活性氢酯在碱性条件下失去一分子醇生成-酮酸酯，这个反应称为酯缩合反应酯缩合反应，或者克莱森（克莱森（ClaisenClaisen）缩合反应）缩合反应。第15页第15页v反应机理12第16页第16页34中间体（4 4）生成是酯缩合反应驱动力 第17页第17页第18页第18页v乙酰乙酸乙酯是一个由酮型（5 5）和烯醇型（6 6）互变异构体构成混合物。在烯醇型异构体（6 6）中存在分子内氢键。5 6醛酮试剂反应形成肟、腙等 氨解形成酰胺 溴发生加成反应 酮酯烯醇第19页第19页12.2.2 12.2.2 迪克曼缩合反应迪克曼缩合反应v分子内酯缩合称为迪克曼（迪克曼（DieckmannDieckmann）缩合）缩合。这个反应尤其适合于合成五元和六元环型-酮酸酯。第20页第20页12.2.3 12.2.3 交叉酯缩合反应交叉酯缩合反应两种不同酯亦可发生缩合反应，称为交叉酯缩合反应 一个酯中没有-H，另一个酯中含有-H时，它们缩合反应还是相称有用 79%第21页第21页86%第22页第22页12.2.4 12.2.4 酮与酯缩合酮与酯缩合含有-H酮与酯也可发生交叉缩合反应，生成-酮酸酯或-二酮 62%-71%43%第23页第23页v戊二酮亦可通过丙酮与乙酸酐在三氟化硼催化下制备，产率比较高 85%这个反应中间过程不是烯醇负离子，而是烯醇式本身 第24页第24页12.3 12.3 羟醛缩合反应羟醛缩合反应12.3.1 醛和酮本身缩合在碱存在下，醛或酮也可发生类似于酯缩合反应，称为羟醛缩合羟醛缩合（Aldol condensation）反应反应。第25页第25页第26页第26页v羟醛（沸点83oC/20mmHg）在直接蒸馏时，或在少许碘或氯化氢存在下加热，可顺利失水而形成巴豆醛 脱水很容易进行第27页第27页v多数带有-H醛或酮都能够缩合形成羟醛，易脱水得到，-不饱和醛或酮。v醛基和酮基活化亚甲基能力比酯基和羧基强，羟醛缩合能够在比较弱碱作用下发生，如碳酸盐、醋酸盐等，也能够使用少许强碱如氢氧化钠、醇钠作为缩合剂。第28页第28页12.3.2 12.3.2 交叉羟醛缩合交叉羟醛缩合不含-氢醛或酮与含有-氢醛或酮可发生交叉羟醛缩合交叉羟醛缩合反应反应 第29页第29页第30页第30页12.4 12.4 与羟醛缩合相关反应与羟醛缩合相关反应v12.4.1 瑞福马斯基反应由-溴代酸酯原位生成有机锌化合物与醛或酮进行加成，形成-羟基酸酯溴锌化物，经酸化得到-羟基酸酯（类似于格氏反应），这个反应被称为瑞福马斯基瑞福马斯基（ReformatskyReformatsky）反应）反应。第31页第31页第32页第32页12.4.2 12.4.2 贝金反应贝金反应v贝金（贝金（PerkinPerkin）反应）反应是芳香醛与乙酸酐或取代乙酸酐在相应羧酸钠盐或钾盐存在下缩合，生成，-不饱和羧酸反应。合成治疗吸血虫病药物呋喃丙胺 第33页第33页香豆素 第34页第34页12.4.3 12.4.3 达森反应达森反应-卤代羧酸酯在强碱作用下能够与醛或酮反应生成，-环氧羧酸酯，这个反应被称为达森（达森（DarzenDarzen）反应）反应 90%第35页第35页，-环氧羧酸酯经酯水解后得到游离酸不稳定，受热容易失去二氧化碳生成烯醇，互变异构后转变为醛或酮 第36页第36页，-环氧羧酸酯经酯水解后得到游离酸不稳定，受热容易失去二氧化碳生成烯醇，互变异构后转变为醛或酮 第37页第37页第38页第38页12.4.4 12.4.4 迈克尔反应迈克尔反应v由活泼亚甲基化合物形成碳负离子与，-不饱和羰基化合物或腈进行1，4-共轭加成，称为迈克尔迈克尔（MichaelMichael）反应）反应 一些取代基对双键活化能力大小顺序为：-CHO -COR -CO2R -CN NO2。第39页第39页77%第40页第40页v将迈克尔反应与分子内羟醛缩合反应组合在一起，称为罗宾逊罗宾逊（RobinsonRobinson）并环）并环 第41页第41页12.5 12.5 烷基化反应烷基化反应v12.5.1 酮烷基化在强碱作用下，一元酮所形成碳负离子或烯醇负离子是强亲核试剂，能够与卤代烷发生亲核取代，生成烷基化产物 第42页第42页v不对称酮含有两个不同活泼亚甲基，形成两种可能烯醇负离子（包含热力学控制和动力学控制烯醇负离子）混合物 动力学控制产物 热力学控制产物第43页第43页12.5.2 12.5.2 乙酰乙酸乙酯烷基化乙酰乙酸乙酯烷基化v由乙酰乙酸乙酯形成碳负离子（或烯醇负离子）与卤代烷发生亲核取代反应，可在活泼亚甲基上引入一个烷基 第44页第44页v使用卤代烷主要为伯卤代烷，仲卤代烷经常伴随消除反应，而叔卤代烷主要发生消除生成烯烃。在弱碱性条件下，叔卤代烷也能够反应 第45页第45页v由乙酰乙酸乙酯为原料合成甲基酮一个主要办法，称为乙酰乙乙酰乙酸乙酯合成法酸乙酯合成法 第46页第46页v乙酰乙酸乙酯及其烷基化产物有两种也许水解产物，即成酮水解（生成酮）和成酸水解（生成酸）。在冷稀碱溶液中水解，普通发生成酮水解.但在浓碱溶液中加热，则普通发生成酸水解.第47页第47页v合成CH3COCHRR型酮 第48页第48页第49页第49页v12.5.3 丙二酸酯烷基化第50页第50页80%99%第51页第51页12.6 12.6 磷和硫叶立德与醛、酮缩合反应磷和硫叶立德与醛、酮缩合反应v12.6.1 维悌希反应由卤代烷与三苯基膦形成烷基三苯基辚盐在强碱（如苯基锂、丁基锂等）作用下失去一分子卤化氢，形成碳负离子称为磷叶立德（Ylide）磷叶立德 第52页第52页v磷叶立德键含有很强类似盐极性，可与醛或酮发生亲核加成，生成烯烃 由醛酮合成烯烃主要办法，称为维悌希（维悌希（WittigWittig）反）反应应，磷叶立德也被称为维悌希试剂维悌希试剂。第53页第53页反应机理维悌希反应所形成C=C双键位置总是相称于原来羰基C=O双键位置，而不会生成其它双键位置不同异构体；另外，原料分子中酯基、烯键、炔键等不受影响 第54页第54页第55页第55页v12.6.2 维悌希-霍纳尔反应用亚磷酸酯代替三苯基膦制备磷酰基稳定碳负离子，要比相应磷叶立德稳定，对空气和水不很敏感，同时亲核性比磷叶立德更强，能在温和条件下与各种类型醛或酮反应生成烯烃，称为维悌希维悌希-霍纳尔（霍纳尔（Wittig HornerWittig Horner）反应）反应 膦酸酯第56页第56页v12.6.3 硫叶立德与醛、酮缩合 由二甲硫醚或二甲基亚砜与碘甲烷反应生成离子型晶体化合物称为锍盐，其甲基含有一定酸性，用强碱夺去一个质子，可形成类似于磷叶立德离子型化合物，叫做硫叶立德硫叶立德。锍盐 二甲基硫叶立德第57页第57页锍盐 二甲亚砜叶立德 与磷叶立德相同，硫叶立德也能够对醛或酮进行亲核加成，然后发生分子内亲核取代反应，生成环氧化合物。第58页第58页第59页第59页第60页第60页第61页第61页