稳定化碳负离子的缩合反应.pptx

第四章第四章 稳定化碳负离子的缩合反应稳定化碳负离子的缩合反应 两羰基化合物间的缩合反应是有机合成中最有用的反两羰基化合物间的缩合反应是有机合成中最有用的反应类型之一，通式为应类型之一，通式为R R1 1-R-R4 4若为氢或烃基则为醛酮的羟醛缩合反应，若为氢或烃基则为醛酮的羟醛缩合反应，R R1 1-R R4 4之中若有杂原子基团（之中若有杂原子基团（Cl,OCl,O2 2CR,OR,NRCR,OR,NR2 2等），等），则为羧酸衍生物的缩合反应则为羧酸衍生物的缩合反应4.1 4.1 羟醛缩合反应羟醛缩合反应羟醛加成，四种可能的立体异构体羟醛加成，四种可能的立体异构体 羟醛缩合反应羟醛缩合反应 4.1.1 4.1.1 羟醛加成反应的区域选择性与化学选羟醛加成反应的区域选择性与化学选择性择性(亲核试剂与亲电试剂决定化学选择性亲核试剂与亲电试剂决定化学选择性 )交叉羟醛加成反应存在化学选择性（两组份谁是亲交叉羟醛加成反应存在化学选择性（两组份谁是亲核体与亲点体）；区域选择性（在非对称酮的哪核体与亲点体）；区域选择性（在非对称酮的哪一侧形成烯醇负离子）；立体选择性一侧形成烯醇负离子）；立体选择性4.1.1.1 4.1.1.1 利用分子自身特点的区域与化学选择性羟利用分子自身特点的区域与化学选择性羟醛加成反应醛加成反应羟醛加成反应是构建碳骨架的重要方法羟醛加成反应是构建碳骨架的重要方法4.1.1.1.1 4.1.1.1.1 不含不含-氢羰基化合物的利用（甲醛、芳氢羰基化合物的利用（甲醛、芳香醛），它只能作为亲电体，反应简单化香醛），它只能作为亲电体，反应简单化Claisen-Schmidt-Claisen-Schmidt-芳香醛的羟醛缩合。芳香醛的羟醛缩合。（反式烯烃，（反式烯烃，Claisen-SchmidtClaisen-Schmidt）4.1.1.1.2 4.1.1.1.2 通过热力学控制进行选择性羟醛加成反应通过热力学控制进行选择性羟醛加成反应-可逆反应的利用（平衡控制产物）可逆反应的利用（平衡控制产物）羟醛加成反应是一个可逆反应，在酸性条件下，一般羟醛加成反应是一个可逆反应，在酸性条件下，一般得到热力学稳定产物（形成的最终产物双键上取代基得到热力学稳定产物（形成的最终产物双键上取代基多）；碱性条件下，形成动力学控制产物（形成的最多）；碱性条件下，形成动力学控制产物（形成的最终产物双键上取代基终产物双键上取代基）分子内的羟醛缩合有利于热力学控制产物，二分子内的羟醛缩合有利于热力学控制产物，二羰基化合物的分子内羟醛缩合将导向环状化合羰基化合物的分子内羟醛缩合将导向环状化合物，环状化合物的稳定性如下：六元环物，环状化合物的稳定性如下：六元环五元五元环七元环四元环环七元环四元环4.1.1.2 4.1.1.2 引导的羟醛反应：提前制备亲核试剂引导的羟醛反应：提前制备亲核试剂（以烯醇盐、烯醇硅醚、亚胺负离子等形式存在）（以烯醇盐、烯醇硅醚、亚胺负离子等形式存在）MLn=Li,BRMLn=Li,BR2 2,SnX,TiX,SnX,TiX3 3,AlR,AlR2 2,MgX,ZnX,MgX,ZnX4.1.1.2.1 4.1.1.2.1 使用预制的烯醇负离子的方法使用预制的烯醇负离子的方法4.1.1.2.2 4.1.1.2.2 使用烯氧基乙硼烷的方法使用烯氧基乙硼烷的方法 4.1.1.2.3 Mukaiyama4.1.1.2.3 Mukaiyama反应：四氯化钛等反应：四氯化钛等lewislewis酸中催化烯酸中催化烯醇硅醚对羰基化合物的亲核加成，生成羟醛加成产物醇硅醚对羰基化合物的亲核加成，生成羟醛加成产物4.1.1.2.4 Morita-Baylis-Hillman4.1.1.2.4 Morita-Baylis-Hillman反应：反应：，-不饱和不饱和化合物在叔胺或三烃基膦催化下与醛的反应（催化剂对化合物在叔胺或三烃基膦催化下与醛的反应（催化剂对，-不饱和化合物的共轭加成形成烯醇负离子不饱和化合物的共轭加成形成烯醇负离子)4.1.1.3 4.1.1.3 类羟醛缩合反应类羟醛缩合反应羟醛反应是醛酮烯醇负离子与醛酮的反应，其它羟醛反应是醛酮烯醇负离子与醛酮的反应，其它稳定化的碳负离子与醛酮的加成有时统称类羟醛稳定化的碳负离子与醛酮的加成有时统称类羟醛反应反应M=Al,B,Cr,Si,Sn,Ti,ZrM=Al,B,Cr,Si,Sn,Ti,Zr4.1.1.3.2 Henry反应：硝基化合物的类羟醛反应反应：硝基化合物的类羟醛反应4.1.1.3.3 潜在的芳香体系潜在的芳香体系4.1.3 4.1.3 烯醇负离子的其它缩合反应烯醇负离子的其它缩合反应4.1.3.1 Robinson4.1.3.1 Robinson环合反应环合反应是酮与是酮与，-烯酮在碱性条件下进行去质子烯酮在碱性条件下进行去质子化化-Michael-Michael加成加成-质子转移质子转移-羟醛缩合羟醛缩合,最终形最终形成环己烯酮的反应成环己烯酮的反应 4.1.3.2 Mannich reactionMannich reaction 是含是含-氢的酮与醛氢的酮与醛(通常是甲醛通常是甲醛)和仲胺在酸性条和仲胺在酸性条件下生成件下生成-氨基酮的反应氨基酮的反应 MannichMannich碱常用做生成碱常用做生成，-烯酮烯酮:与碱作用发生与碱作用发生-消除反应消除反应 Mannich碱碱 4.2 4.2 不同类羰基化合物间的缩合反应不同类羰基化合物间的缩合反应羧酸衍生物的缩合是酮或酯以烯醇负离子或烯醇醚的羧酸衍生物的缩合是酮或酯以烯醇负离子或烯醇醚的形式与另一个作为亲电试剂的羧酸衍生物的亲核加成形式与另一个作为亲电试剂的羧酸衍生物的亲核加成-消除反应消除反应,结果是烯醇负离子的酰基化结果是烯醇负离子的酰基化4.2.1 4.2.1 醛、酮与酯及羧酸衍生物的缩合反应醛、酮与酯及羧酸衍生物的缩合反应4.2.2 4.2.2 羧酸衍生物与醛酮的缩合反应羧酸衍生物与醛酮的缩合反应预制的酯或酰胺烯醇负离子或烯醇硅醚与醛、酮加成，预制的酯或酰胺烯醇负离子或烯醇硅醚与醛、酮加成，生成生成-羟基酯或酰胺羟基酯或酰胺4.2.3 4.2.3 酯酯-酯缩合反应酯缩合反应4.2.3.1 4.2.3.1 分子之间的酯分子之间的酯-酯缩合反应：酯缩合反应：ClaisenClaisen缩合缩合自身的酯缩合自身的酯缩合 ,对不同酯之间的缩合反应对不同酯之间的缩合反应,产产物复杂物复杂,需要进行反应控制需要进行反应控制4.2.3.2 4.2.3.2 分子内的酯分子内的酯-酯缩合反应酯缩合反应DieckmannDieckmann缩合反应缩合反应,适用于适用于5,65,6元环的合成元环的合成4.2.3.3 4.2.3.3 分子内的腈分子内的腈-腈缩合腈缩合Thorpe reaction(5,6Thorpe reaction(5,6元合成元合成)4.3 4.3 烯烃合成法烯烃合成法:C=C:C=C的形成的形成4.3.1 Wittig4.3.1 Wittig反应及相关反应反应及相关反应碳负离子除了利用邻位的吸电子基团外，还可利用邻位正电荷，碳负离子除了利用邻位的吸电子基团外，还可利用邻位正电荷，WittigWittig试剂的制备正是利用了这一点试剂的制备正是利用了这一点4.3.1.1 Wittig4.3.1.1 Wittig反应反应 WittigWittig反应是合成烯烃最重要的方法，此法优点在于合成双键位反应是合成烯烃最重要的方法，此法优点在于合成双键位置是唯一确定（通过消除反应生成烯烃可能得到区域异构体的混置是唯一确定（通过消除反应生成烯烃可能得到区域异构体的混合物）合物）WittigWittig反应的立体化学取决于反应的立体化学取决于WittigWittig试剂和醛酮结构与反应条试剂和醛酮结构与反应条件：非稳定化的件：非稳定化的WittigWittig试剂主要产生试剂主要产生-(z)-(z)-烯烃，稳定化的烯烃，稳定化的WittigWittig试剂主要产生试剂主要产生-(E)-(E)-烯烃烯烃连接到负离子的是稳定负离子基团时（吸电子基团，连接到负离子的是稳定负离子基团时（吸电子基团，COOMe,COMe,CNCOOMe,COMe,CN），主要产生），主要产生-(E)-(E)-烯烃；烯烃；连接到负离子的是使负离子非稳定碳基团时（供电子基团，烷连接到负离子的是使负离子非稳定碳基团时（供电子基团，烷基），主要产生基），主要产生z-z-烯烃烯烃介于两者之间的为（介于两者之间的为（Ph,Ph,烯烃）烯烃）HWEHWE反应：应用最广泛的反应：应用最广泛的WittigWittig反应，全名为反应，全名为Horner-Horner-Wadsworth-Emmons,Wadsworth-Emmons,该法使用膦酸酯取代鏻盐，制备膦酸酯该法使用膦酸酯取代鏻盐，制备膦酸酯-碳负离子和醛的反应。优点：活性高，副产物易处理碳负离子和醛的反应。优点：活性高，副产物易处理4.3.1.3 Horner-wittig4.3.1.3 Horner-wittig反应反应使用膦氧化物代替鏻盐，用叔丁醇钾或叔丁醇锂去使用膦氧化物代替鏻盐，用叔丁醇钾或叔丁醇锂去-质子，与醛、酮反应质子，与醛、酮反应4.3.1.4 4.3.1.4 砷叶立德砷叶立德 4.3.2 Julia4.3.2 Julia烯烃合成法烯烃合成法苯砜的苯砜的-碳负离子与醛、酮反应合成烯烃的方法碳负离子与醛、酮反应合成烯烃的方法纳纳-汞齐脱砜基消除为反应的最后一步汞齐脱砜基消除为反应的最后一步反应的显著特点为立体选择性得到反式烯烃，原因为还原消除反应的显著特点为立体选择性得到反式烯烃，原因为还原消除反应的碳负离子中间体要有一个稳定的构象反应的碳负离子中间体要有一个稳定的构象JuliaJulia烯烃合成法的最近发展是用杂芳环取代基取代烯烃合成法的最近发展是用杂芳环取代基取代经典的经典的JuliaJulia方法中的苯环方法中的苯环使反应变得更易进行，反应的立体选择性得到提高使反应变得更易进行，反应的立体选择性得到提高4.3.3 Peterson4.3.3 Peterson反应反应通过硅基稳定的通过硅基稳定的-碳负离子对醛、酮加成碳负离子对醛、酮加成-消除合消除合成烯烃的方法成烯烃的方法4.3.4 Tebbe4.3.4 Tebbe试剂试剂由双环戊二烯基二氯化钛与三甲基铝反应制备由双环戊二烯基二氯化钛与三甲基铝反应制备主要用途是与羰基的反应，结果是亚甲基取代醛、主要用途是与羰基的反应，结果是亚甲基取代醛、酮、酯等的氧，也可以与烯烃进行环加成，还可以酮、酯等的氧，也可以与烯烃进行环加成，还可以催化烯烃复分解反应催化烯烃复分解反应TebbeTebbe反应优于反应优于WittigWittig表现在：当与可烯醇化的酮表现在：当与可烯醇化的酮羰基化合物反应时其立体化学不受影响；活性更高，羰基化合物反应时其立体化学不受影响；活性更高，与位阻大的羰基化合物和酯、酰胺这些不活泼的羰与位阻大的羰基化合物和酯、酰胺这些不活泼的羰基化合物也可顺利反应基化合物也可顺利反应4.3.5 烯烃复分解反应烯烃复分解反应是近年来发展的最有用的一个新反应，是继是近年来发展的最有用的一个新反应，是继Wittig反应反应之后烯烃合成方法的重大突破。之后烯烃合成方法的重大突破。两种烯烃在钼、钨、钌等卡宾型催化剂催化下，碳碳双两种烯烃在钼、钨、钌等卡宾型催化剂催化下，碳碳双键重组合成两个新的碳碳双键的方法键重组合成两个新的碳碳双键的方法与与Wittig反应比较，该法具有如下优点：反应的副产物反应比较，该法具有如下优点：反应的副产物是烯烃，选择合适的底物则反应副产物为乙烯，与是烯烃，选择合适的底物则反应副产物为乙烯，与Wittig反应相比，这是一个具备显著原子经济的反应；反应相比，这是一个具备显著原子经济的反应；反应在钌催化剂催化下，在中性的温和条件下进行，底反应在钌催化剂催化下，在中性的温和条件下进行，底物适应性广物适应性广特点：反应副产物为烯烃，具备原子经济的反特点：反应副产物为烯烃，具备原子经济的反 应；应；在钌催化剂催化下，中性温和条件下进行，底物适在钌催化剂催化下，中性温和条件下进行，底物适应性广应性广