有机化学_第12章_活泼亚甲基反应

第12章 活泼亚甲基反应本章内容12.1 羰基化合物的 -卤化

12.2 酯缩合反应12.3 羟醛缩合反应 12.4与羟醛缩合相关的反应 12.5 烷基化反应 12.6 磷和硫叶立德与醛、酮的缩合反应

醛、酮、酸酸及其衍生物的 -亚甲基上的氢受到邻位羰基的活 化而呈一定的酸性，因此常称为活泼亚甲基化合物 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H C C O C 2 O C H+

OC 3 C

H

+

OH C C

1 (酮式)

4(烯醇式)H CH

O CH3 C CH2 (8%)

O C CH3 CH3

O C

O C CH3

(92%)

醛、酮、羧酸及其衍生物的羰基活化 -氢的能力有以下次序： -CHO -COCO2R -COPh -COR -CN -COX -CO2R CO2H

12.1 羰基化合物的 -卤化

12.1.1 醛和酮的卤化 -位含有活泼氢的酮在酸或碱催化下可与卤素作用， 发生 -氢的卤代反应：O R C O R C CH2 X

X2 CH3 X=Cl, Br or I

酸催化机理O H+ CH3 R OH C CH2 H+

-HR

OH C CH2

X X R

OH C

+

XCH2 X R

O C + HX CH2 X

R

C

O C6H5 C CH3 + Br2 AcOH C6H5

O C CH2 Br + HBr

66% 对于不对称的酮， -氢被卤素取代的优先次序是 CH CH2 CH3,

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OCH3 RCH2CH OCH3 OCH3 RCHCH OCH3 Br H3+O Br RCHCHO

CH3OH RCH2CHO HCl

Br2

碱催化机理O R O R C CH3 R OHR O C CH2 O O R C + XCHX2 O R C CX2 OH-

C

X X CH2 O C + XCH2 X R OH-

O C CHX

X X

O R C CHX

R

C

X X CX2 R O C + XCX3

羰基的 -碳上只有一个质子，碱催化的反应也可生成单卤代产 物O C6H5CCHCH2CH3 CH3 Br2 NaOH/H2O O C6H5CCBrCH2CH3 CH3

12.1.2 卤仿反应

由于 -CX3 强拉电子作用，生成的三卤代产物中的羰基很容易受 OH-的亲核进攻，OH-加成到羰基碳上，形成四面体过度态(I); 然后，( I )中的三卤甲基作为离去基团离去，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。O R HO C CX3 加成 O R C CX3 OH 消除 R O C OH + CX3 R O C O-

+ HCX3

(I)

(II)

当使用次碘酸钠溶液为卤化试剂时，乙醛和甲基酮能够迅速转 化成羧酸和碘仿，其中碘仿以黄色沉淀析出，很容易观察到， 故碘仿反应被用于乙醛和甲基酮的鉴定CH3CH2OH I2/KOH CH3CHO HCOOH+

CHI3 (黄色)

CH3CHOO R CH3

O CH3 NaOCl CO2H

88%

CH3 CH3C CHCOCH3

KOCl

CH3 CH3C CHCO2H53%

12.1.3 脂肪酸的卤化

羧酸的 -H酸性比醛、酮小，故而羧酸的 -H远比醛和酮的 -H 难以卤化，而且只限于氯化和溴化。 -碘代酸需要间接的方法 合成。与羧酸相反，酰氯和酸酐的 -H都容易被卤化。 脂肪酸在催化量的三氯化磷或三溴化磷存在下可进行氯化 或溴化2P + 3Br2 3RCH2CO2H + PBr3 2PBr3 3RCH2COBr +

P(OH)3

RCH2COBr +

Br2

RCHCOBr + HBr Br RCHCO2H + Br RCH2COBr

RCHCOBr + RCH2CO2H Br

酰卤的卤化也要通过烯醇式，反应在酸催化下进行。O RCH2CBr H+ OH RCH CBr Br Br Br OH + HBr RCH CBr -H+ RCHCOBr Br

12.2 酯缩合反应12.2.1 克莱森缩合反应含有 -活性氢的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，或者克莱森(Claisen)缩合反应。O 2 CH3COC2H5 1. EtONa/EtOH 2. H3+O O O

CH3CCH2COC2H5

反应机理O CH3COC2H5 + OC2H5 O CH2COC2H5 + HOC2H5

1O CH3COC2H5 + O CH2COC2H5 CH3 O OC2H5 O C CH2COC2H5

2

O CH3 C OC2H5

O CH2COC2H5

O

O + OC2H5

CH3CCH2COC2H5

3O OC2H5 O + HOC2H5 CH3CCHCOC2H5H+

O

O

CH3CCH2COC2H5 +

4

中间体(4)的生成是酯 缩合反应的驱动力

O

O

CH3CCH2COC2H5

C6H5CH2CO2CH3

MeONa

O C6H5CH2CCHCO2CH3 C6H5

O (CH3)2CHCO2CH3 MeONa (CH3)2CHCCHCO2CH3 CH3

乙酰乙酸乙酯是一个由酮型(5)和烯醇型(6)互变异构体组 成的混合物。在烯醇型异构体(6)中存在分子内氢键。CH3 C O C O OC2H5 CH3 C O H C O OC2H5

5

酯氨解形成 酰胺

6 烯醇 溴发生加成 反应

酮

醛酮试剂反应形成 肟、腙等

12.2.2 迪克曼缩合反应

分子内的酯缩合称为迪克曼(Dieckmann)缩合。这个反应特 别适合于合成五元和六元环型 -酮酸酯。CO2C2H5 CO2C2H5 1. C2H5ONa 2.H3+O CO2C2H5 O

CO2C2H5 1. C2H5ONa 2.H3+O CO2C2H5 O

CO2C2H5

12.2.3 交叉的酯缩合反应两种不同的酯亦可发生缩合反应，称为交叉的酯缩合反应 一种酯中没有 -H,另一种酯中含有 -H时，它们的 缩合反应还是相当有用的O HCOC2H5 O + CH3COC2H5 1. C2H5ONa 2. H+3O O O

HCCH2COC2H5

79%