第六章碳雜重鍵的加成------羰基化合物的反應(yīng)+-+-+-+-酸催化機(jī)理：羰基質(zhì)子化，可以提高羰基的反應(yīng)活性，也可以用Lewis酸來活化羰基1羰基質(zhì)子化后，氧上帶有正電荷，很不穩(wěn)定，π電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，使碳原子帶有正電荷。2決定反應(yīng)速率的一步，是Nu-進(jìn)攻中心碳原子的一步。決速步驟一羰基的親核加成反應(yīng)機(jī)理：堿催化機(jī)理：慢①試劑進(jìn)攻羰基上C原子，生成氧負(fù)離子的一步是決定反應(yīng)速率的一步。②為使親核試劑的負(fù)電荷裸露出來，增加親核性，常需堿催化：產(chǎn)生高濃度的Nu-四面體決速步驟二.羰基的活性1.底物的性質(zhì)反應(yīng)活性取決于羰基的中心碳原子帶有正電荷的多少?；虮容^中間體的穩(wěn)定性角張力緩解：sp2雜化，鍵角應(yīng)為120°,實(shí)際為60°,角張力較大；反應(yīng)中，鍵角由60°轉(zhuǎn)化為109°28′,角張力得到緩解。這里，角張力緩解程度不大。2.試劑的親核性①對于同一羰基化合物，試劑的親核性越強(qiáng)，反應(yīng)的平衡常數(shù)越大。試劑的親核性依次減弱如：②試劑的可極化度越大，則利于親核加成反應(yīng)的進(jìn)行。R=烷基時(shí)，k以CH2O>RCH=O>R2C=O2.水對羰基加成反應(yīng)的平衡常數(shù)不利于水化方向，但醛或酮和它們的水化物之間的平衡能迅速地建立起來。

水合反應(yīng)和酸堿催化6.2羰基加成反應(yīng)及產(chǎn)物（1）與水的反應(yīng)堿和酸都能催化水化反應(yīng)

由半縮醛生成縮醛只能被酸催化

fastslowfastfast（2）與醇的反應(yīng)半縮醛(酮反應(yīng)歷程縮醛(酮反應(yīng)歷程決速步驟堿????（3）與其他親核試劑的反應(yīng)Cram規(guī)則一：如果醛或酮的α-碳原子上連有三個(gè)大小不同的基團(tuán)（L、M、S分別代表大、中、小三個(gè)基團(tuán)）時(shí)，其優(yōu)勢構(gòu)象為羰基鍵處在兩個(gè)較小基團(tuán)之間的構(gòu)象，試劑優(yōu)先從空間阻礙較小的一邊進(jìn)攻羰基。6.4羰基加成反應(yīng)中的立體選擇性Cram規(guī)則二：當(dāng)醛或酮的α-碳原子上連有羥基或氨基等可以和羰基氧原子形成氫鍵的基團(tuán)時(shí)，試劑將從含氫鍵環(huán)的空間阻礙較小的一邊對羰基進(jìn)行加成。

取代基環(huán)己酮類的親核加成反應(yīng)，

Dauben提出不是受立體接近控制就是受產(chǎn)物進(jìn)展控制。

立體控制產(chǎn)物控制a-氫酸性與烯醇、烯醇負(fù)離子形成1、Acidityofa-HydrogensofCarbonylCompounds醇ROH的pKa約為15~18，的pKa為25醛酮RCH2COR’羰基a-H的pKa約為16~20酯RCH2COOR’羰基a-H的pKa為25——可見在適當(dāng)?shù)膲A作用下，醛酮羰基的a-H可以離解，而形成碳負(fù)離子——常用堿有：OH-，EtONa，t-BuOK，(i-Pro)2NHLi（LDA），PhLi等（RNH2的pKa為35，PhH的pKa為~44，水的pKa為~15）6.5碳負(fù)離子2、FormationofEnolate——烯醇負(fù)離子由于羰基的共軛作用得以穩(wěn)定——弱堿如NaOH，RONa作用下，反應(yīng)只能達(dá)到一定的平衡——強(qiáng)堿如LDA作用下，可以定量地轉(zhuǎn)化為烯醇負(fù)離子LDA

——lithiumdiisopropylamide——astrongbasebutapoornucleophile——allcarbonylcompoundisconvertedtoenolate——preparedbyBuLiwith(CH3)2CHNHCH(CH3)2LDA——lowtemperature,givekineticenolate——hightemperature,givethermodynamicenolate動(dòng)力學(xué)控制產(chǎn)物熱力學(xué)控制產(chǎn)物例如強(qiáng)堿有利于形成動(dòng)力學(xué)控制的少取代烯醇負(fù)離子。酸性條件則有利于形成熱力學(xué)控制的多取代烯醇弱堿條件下，影響因素會更多，選擇性不高。酸性條件下將形成烯醇，而不是烯醇負(fù)離子3、Keto－EnolTautomerism

(互變異構(gòu))中性條件下，羰基化合物存在酮式和烯醇式互變——體現(xiàn)了a-H的活性酸和堿均可催化這一互變異構(gòu)平衡的達(dá)到——堿性條件下，堿奪取a-H形成烯醇負(fù)離子酸催化條件下，羰基氧首先質(zhì)子化，吸電子作用進(jìn)一步增強(qiáng)，然后脫去a–H形成烯醇例題與習(xí)題1.預(yù)測下列每組化合物，哪一個(gè)烯醇負(fù)離子是主要的（動(dòng)力學(xué)控制產(chǎn)物）2.預(yù)測下列每組化合物中，哪一個(gè)烯醇結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，即為熱力學(xué)控制烯醇？4、烯醇硅醚的形成LDA作用下形成的負(fù)離子與三甲基氯硅烷反應(yīng)生成烯醇硅醚（1）羥醛縮合(AldolCondensation)α－氫的醛或酮,在酸或堿的催化下,縮合反應(yīng),β-羥基醛或酮,α,β-不飽和羰基化合物反應(yīng)機(jī)理堿催化Step1烯醇負(fù)離子6.6各種重要的縮合反應(yīng)Step2AnalkoxideionStep3StrongerbaseWeakerbase酸催化：羰基質(zhì)子化及烯醇的生成烯醇進(jìn)攻質(zhì)子化的羰基酮的縮合反應(yīng)常在酸催化下進(jìn)行。ThemixedaldoladditionC6H5CHO+CH3COCH3NaOHC6H5CH=CHCOCH377%

C6H5（E-式）69%C6H5CHO+C6H5CH2CHONaOHC6H5CH=CCHO醛與不對稱酮發(fā)生的Claisen-Schmidt縮合在堿性條件與酸性條件下會得到不同的產(chǎn)物。例如2-丁酮與苯甲醛的反應(yīng)，堿催化主要得到直鏈縮合物，而酸催化則主要得到支鏈縮合物。

CH3C6H5CHO+CH3COCH2CH3OH-C6H5CH=CH2COCH2CH3C6H5CHO+CH3COCH2CH3H+C6H5CH=CCOCH3機(jī)理baseacid例題與習(xí)題請寫出下列反應(yīng)的產(chǎn)物

(2)Perkin反應(yīng)由于酸酐的α-氫比羧酸鹽的α-氫要活潑，更容易被堿奪去形成碳負(fù)離子，所以一般地認(rèn)為在Perkin反應(yīng)中與芳醛作用的是酸酐而不是羧酸鹽。用碳酸鉀、三乙胺、吡啶等代替乙酸鈉時(shí)，苯甲醛與乙酸酐照樣能發(fā)生Perkin反應(yīng)；但在同樣的堿性催化條件下，苯甲醛與乙酸鈉卻不發(fā)生縮合反應(yīng)，表明確實(shí)是酸酐與芳醛發(fā)生作用。PhCHO+(CH3CO)2OPhCH=CH—COOH55%—60%CH3COOK1700C

(3)Knoevenagel反應(yīng)

CH3CHO+CH2(COOH)2CH3CH=C―COOH60%吡啶六氫吡啶PhCHO+CH2(COOCH2CH3)2六氫吡啶PhCH=C(COOCH2CH3)291%

CH3CHO+CH2(COOH)2CH3CH=C―COOH60%吡啶六氫吡啶PhCHO+CH2(COOCH2CH3)2六氫吡啶PhCH=C(COOCH2CH3)291%(4)Reformastskyreaction（a-鹵代酸酯的縮合）——在鋅粉的還原作用下，α-鹵代酸酯可以優(yōu)先形成烯醇鹽，并進(jìn)攻醛或酮羰基而得到β-羥基酯

(5)Darzenreaction（a-鹵代酸酯的縮合）——在堿作用下，α-鹵代酸酯優(yōu)先形成烯醇鹽，并進(jìn)攻醛或酮羰基，伴隨著X-的消去，得到a,β-環(huán)氧酯

實(shí)例：由環(huán)己酮轉(zhuǎn)化成其他化合物合成環(huán)氧酸酯，合成比原料醛、酮多一個(gè)碳的醛、酮。(6)安息香縮合反應(yīng)從安息香縮合歷程可知，CN在這里起了三種作用。(1)

CN首先作為親核試劑，進(jìn)攻一分子醛；由于—CN的吸電子作用，質(zhì)子發(fā)生交換，生成碳負(fù)離子，使醛基成為親核基團(tuán)，即羰基發(fā)生極性反轉(zhuǎn)；(3)CN同時(shí)也是一個(gè)較好的離去基團(tuán)，因而最后可以離去。

受體(給體)給體(受體)實(shí)例(7).Dieckmanncondensation——intramolecularcondensation——toformacyclicb-ketoester——a1,7-diestermayformasix-memberringb-ketoester(8).Michaeladdition(9)Claisen酯縮合反應(yīng)及相關(guān)反應(yīng)兩個(gè)酯分子至少有一個(gè)酯分子是含有α－氫,在強(qiáng)堿的作用下，相互縮合成β－羰基酯反應(yīng)機(jī)理：第一步第二步：第三步：由于是可逆反應(yīng)，至少需要2分子的酯分子作為親核試劑，使平衡向右移動(dòng)。反應(yīng)需要過量的強(qiáng)堿含一個(gè)α-氫原子的酯縮合反應(yīng)需在非常強(qiáng)的堿作用下兩種不同酯僅一個(gè)含α-氫Diethylmalonate含α－氫的醛、酮、腈都能酯發(fā)生縮合反應(yīng)。一般選用無α－氫的酯作為底物：分子內(nèi)也能發(fā)生酯縮合反應(yīng)－Dieckmann反應(yīng)：——例題與習(xí)題——完成下列反應(yīng)，寫出主要產(chǎn)物：3個(gè)不同的a-H6.6加成－消除反應(yīng)與胺類的反應(yīng)醛和酮與氨基加成-消除生成亞胺（西夫堿）或烯胺堿酸NH2NH2,NH2OH,伯氨：胺衍生物若使用羥胺NH2OH、肼NH2NHR、氨基脲NH2NHCONH2所得的亞胺衍生物也較穩(wěn)定，分別稱為R’R”C=NOH、腙R’R”C=N-NHR和縮胺R’R”C=NNHCONH2。它們的穩(wěn)定性是由于與氮相鄰的原子上為共用電子對與C=N雙鍵的p-π共軛穩(wěn)定作用的結(jié)果。這些亞胺衍生物都具有一定的熔點(diǎn)、顏色、晶型，過去常用來鑒別醛、酮。仲胺只能生成烯胺

亞胺和烯胺均不穩(wěn)定，遇酸即水解：

Scheme1.Reagentsandconditions:(i)pyrrolidine,C6H6,(ii)MethylVinylketone,C6H6,(iii)(a)Li,NH2CH2CH2NH2,(b)CrO3,H2SO4,H2O,CH3COCH3,(iv)dryTHF,LiAlH4.Mannich反應(yīng)Mannich反應(yīng)的適用范圍：醛，胺：氨、伯胺、仲胺至少含一個(gè)活潑氫的化合物：含有a-活潑氫的醛、酮與甲醛及胺(伯胺、仲胺或氨)反應(yīng)，結(jié)果一個(gè)a-活潑氫被胺甲基取代，此反應(yīng)又稱為胺甲基化反應(yīng)，所得產(chǎn)物稱為Mannich堿。例叔氨離子型化合物

6.7Wittig反應(yīng)醛或酮與磷葉立德(phosphorousylide)作用生成烯的反應(yīng)稱為Wittig反應(yīng)。由于Witting反應(yīng)產(chǎn)率高，立體選擇性好，并且反應(yīng)條件溫和，是合成碳-碳雙鍵的重要方法。磷葉立德是一種內(nèi)鎓鹽，其結(jié)構(gòu)為：

磷葉立德是強(qiáng)堿奪去季鏻鹽中的質(zhì)子而制得。磷葉立德和醛、酮反應(yīng)的通式為：

R3P=CHR’+R2C=OR2C=CHR’+R3P=OPh3+-CH2-3PhH+PCl3Ph3PPh3P+CH3XPh3P+-CH3X-C6H5LiPh3P+XCH2COOC2H5Ph3P+-CH2COOC2H5X-K2CO3Na2CO3,NaOH,NaOR,NaNH2,NaH,RLiWittig試劑制備反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)實(shí)例不穩(wěn)定的Yield試劑穩(wěn)定的Yield試劑main1硫葉利德的結(jié)構(gòu)2硫葉利德的制備