第十一章碳氧重鍵的反應(yīng)羰基化合物的結(jié)構(gòu)特征之一：——羰基C=O，鍵具有強極性可以接受親核試劑的進攻，發(fā)生親核加成反應(yīng)、親核取代反應(yīng)。一、羰基的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性一、羰基的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性發(fā)生在羰基上的反應(yīng)的類型（親核反應(yīng)）1)親核加成2)羰基氧被N取代3)羰基氧被C取代4)親核取代反應(yīng)一、羰基化合物的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)特征羰基化合物的結(jié)構(gòu)特征之二：——羰基C=O的吸電子作用使得a-H具有明顯的酸性，在堿性條件下可以離解，生成烯醇負離子，從而成為親核試劑，進攻羰基碳或鹵代烴，發(fā)生親核加成反應(yīng)、親核取代反應(yīng)。烯醇負離子由于羰基的共軛作用得以穩(wěn)定一、羰基化合物的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)特征烯醇中的C-C雙鍵接受親電試劑進攻，發(fā)生a–鹵代反應(yīng)；醛酮、羧酸和酰鹵可以發(fā)生該反應(yīng)——烯醇負離子作為親核試劑，進攻鹵代烴的缺電子碳，則發(fā)生親核取代反應(yīng)；進攻羰基碳則發(fā)生親核加成反應(yīng)；一、羰基化合物的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)特征

所以，含有α活潑H的羰基化合物既是親核反應(yīng)中心，接受親核試劑進攻，同時又是親核試劑，可以進攻親核反應(yīng)中心。既可以與別的化合物發(fā)生交錯縮合反應(yīng)，也可以發(fā)生自身縮合反應(yīng)。產(chǎn)物非常復(fù)雜。二、羰基親核加成-1、概述

（1.）基本反應(yīng)歷程

動力學(xué)二級反應(yīng)V=k[R2CO][Nu]

1、羰基的親核加成概述-（1）基本反應(yīng)歷程堿催化：慢①試劑進攻羰基上C原子，生成氧負離子的一步是決定反應(yīng)速率的一步。②為使親核試劑的負電荷裸露出來，增加親核性，常需堿催化：酸催化：羰基質(zhì)子化后，氧上帶有負電荷，很不穩(wěn)定，π電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，使碳原子帶有正電荷。決定反應(yīng)速率的一步，是Nu-進攻中心碳原子的一步。1、羰基的親核加成概述-（1）基本反應(yīng)歷程酸除了活化羰基外，還能與羰基形成氫鍵：質(zhì)子性溶劑也起到同樣作用：都使羰基活化。羰基質(zhì)子化，可以提高羰基的反應(yīng)活性。1、羰基的親核加成概述-（1）基本反應(yīng)歷程1、羰基的親核加成概述-（2）親核反應(yīng)活性

親核反應(yīng)活性烷基給電子作用1、羰基的親核加成概述-（2）親核反應(yīng)活性親核反應(yīng)活性空間位阻影響1、羰基的親核加成概述-（2）親核反應(yīng)活性

親核反應(yīng)活性酰鹵>酸酐>醛>酮>羧酸~酯>酰胺取決于與羰基相連的基團的電子效應(yīng)1、羰基的親核加成概述-（3）立體化學(xué)(3)Stereochemistry非手性條件下，得外消旋體1、羰基的親核加成概述-（3）立體化學(xué)(3)Stereochemistry手性條件下，有立體選擇性，Cram法則：羰基上的R基團與大的基團(L)呈重疊式構(gòu)象，羰基氧則處于中等基團(M)與較小基團(S)中間，親核試劑從小的基團這一方進攻為主要進攻方向。

LMSNuIIIEtMeHLiAlH40.951EtMeHMeMgI1.51phMeHMeMgI21phMeHEtMgI31

III1、羰基的親核加成概述-（3）立體化學(xué)二、羰基的親核加成-2.含O,S親核試劑2.含O,S親核試劑包括H2O,ROH,和NaHSO3(1)H2O酸堿催化，加快平衡的達到，但不影響平衡移動。水合物與水加成

二、羰基的親核加成-2.含O,S親核試劑(2)ROH酸催化：固體酸，如TsOH

無水酸，如干燥HCl氣體二、羰基的親核加成-2.含O,S親核試劑

醛酮與醇在酸催化下發(fā)生加成反應(yīng)，形成縮醛或縮酮。

醇的光學(xué)活性不變；同位素標記證實；

CRHOR'OHOR'HHCRHOR'OHHH2OCORHR'

二、羰基的親核加成-2.含O,S親核試劑二、羰基的親核加成-2.含O,S親核試劑2.含O,S親核試劑(3)NaHSO3產(chǎn)物為鹽，溶于水,但不溶于飽和NaHSO3溶液。用于將醛酮同不溶于水的有機物分開二、羰基的親核加成-3.含N親核試劑

(1)RNH2andYNH2經(jīng)歷親核加成和脫水兩個步驟。相當于羰基氧被氮所取代，形成亞胺(imine)。可逆，經(jīng)酸水解可得醛酮。二、羰基的親核加成-3.含N親核試劑

胺的衍生物（NH2Z）容易發(fā)生消去

Z=OH，NHph，NHCONH2，NH2二、羰基的親核加成-3.含N親核試劑反應(yīng)要在弱酸性條件下進行

加速反應(yīng)

減緩反應(yīng)

酸在反應(yīng)中起積極和消極兩重作用RNH2andYNH2表13-1氨基衍生物與醛酮加成反應(yīng)反應(yīng)物YNH2生成物基團Y名稱結(jié)構(gòu)式名稱R1°胺席夫堿（shiffbase）OH羥胺肟（oxime）NH2肼腙（hydrazone）NHC6H5苯肼苯腙（phenylhydrazone）NHCONH2氨基脲縮氨脲（semicarbazone）二、羰基的親核加成-4.含C親核試劑Grignard試劑

有機鋰試劑炔鈉加成水解醇（1）與金屬有機化合物反應(yīng)二、羰基的親核加成-4.含C親核試劑格氏試劑的應(yīng)用低溫和空間位阻作用使用不活潑的金屬試劑可能將反應(yīng)控制在酮的階段二、羰基的親核加成-4.含C親核試劑

（2)Wittig反應(yīng)：

醛酮與磷翁內(nèi)鹽作用得到高純烯烴

ylide二、羰基的親核加成-4.含C親核試劑Wittig反應(yīng)機理：關(guān)于親核加成的小結(jié)2.含O,S親核試劑4.含C親核試劑(4)Ylide試劑(3)有機金屬試劑(2)ˉC≡CR(1)ˉCN3.含N親核試劑(1)RNH2andYNH2包括H2O,ROH,RSH,和NaHSO31.概述

——結(jié)構(gòu)、機理、反應(yīng)活性、立體化學(xué)(2)R2NH——C-C鍵的形成羰基的保護醛酮的分離純化亞胺及其衍生物的形成烯胺的形成α-羥基腈、α-羥基酸和β-氨基醇炔醇的合成C=C的形成各級醇的合成、醛酮的合成

三、羧酸衍生物與親核試劑的反應(yīng)1.反應(yīng)機理L:離去基團加成－消除反應(yīng)在Nu上引入?；姆磻?yīng)2.反應(yīng)活性作為酰基化試劑，其活性為：X:具有-I效應(yīng)，C－Cl鍵的極性大。酯中烷氧基具有+C效應(yīng)，增大了?；c烷氧基間的電子云密度，使酰氧鍵難于斷裂。酰胺中的NH2的+C、+I效應(yīng)，使羰基的反應(yīng)活性降低。酸酐中的?；俏娮踊鶊F，使酰氧鍵易于斷裂，酸酐的反應(yīng)活性比酯大。羧酸醇

酯酯化反應(yīng)機理：第一步羰基質(zhì)子化：第二步醇分子對質(zhì)子化羰基的親核進攻：四面體中間體3.反應(yīng)實例：酯化反應(yīng)第三步質(zhì)子轉(zhuǎn)移與脫水：第四步脫質(zhì)子：叔醇的酯化反應(yīng)是斷裂醇中的C―O鍵：3.反應(yīng)實例：酯化反應(yīng)酯化反應(yīng)機理：第一步：羰基質(zhì)子化步驟示意圖

3.反應(yīng)實例：酯化反應(yīng)第二步：醇分子親核進攻步驟示意圖3.反應(yīng)實例：酯化反應(yīng)第三步：質(zhì)子轉(zhuǎn)移與脫水步驟示意圖3.反應(yīng)實例：酯化反應(yīng)第四步：脫質(zhì)子步驟示意圖3.反應(yīng)實例：酯化反應(yīng)

皂化反應(yīng)：

堿催化下酰氧鍵斷裂的雙分子反應(yīng)

同位素標記，手性保持，二級反應(yīng)V=[RCOOH][ROH]3.反應(yīng)實例：皂化反應(yīng)若R’O－中的C原子是三級碳原子時，在酸催化時，

發(fā)生烷氧鍵斷裂：由于含有三級碳原子基團的空間效應(yīng)，使得水分子難于進攻羰基，同時也不利于質(zhì)子轉(zhuǎn)移。3.反應(yīng)實例：酯化和皂化反應(yīng)四、縮合反應(yīng)-1、Aldolcondensation

兩分子醛稀堿或稀酸縮合生成β–羥基醛3–羥基丁醛反應(yīng)機理:第一步：堿奪取α–氫，生成烯醇負離子第二步：烯醇負離子對羰基的親核加成第三步：烷氧負離子從水中奪取質(zhì)子，生成β–羥基醛反應(yīng)特點：生成新的C―C單鍵，同時引入兩個官能團除乙醛外，均生成α–碳原子上帶有支鏈的化合物:2–乙基–1–己醇

加成產(chǎn)物在微熱或酸催化下，發(fā)生分子內(nèi)脫水,生成α,β–不飽和醛：2–乙基–2–己烯醛2.ThemixedaldoladditionAldol加成和Aldol縮合如果兩個反應(yīng)物都具有a-H，則將得到四個產(chǎn)物

交錯羥醛縮合不含α–H的醛與含α–H的醛反應(yīng)：三羥甲基乙醛

酮的縮合反應(yīng)，平衡不利于產(chǎn)物生成。使用Soxhlet

提取器，不斷除去產(chǎn)物，使平衡向右移動。4–甲基–4-羥基–2–戊酮(二丙酮醇)(70%)Claisen–Schmidt縮合反應(yīng)

交錯羥醛縮合芳醛含α–氫醛或酮堿性條件脫水生成α,β–不飽和醛或酮

交錯羥醛縮合(1)定義：在堿性催化劑的作用下，芳香醛與酸酐反應(yīng)生成β-

芳基-α,β-不飽和酸的反應(yīng)為浦爾金(Perkin,W.)反應(yīng).

交錯羥醛縮合Perkin反應(yīng)(2)反應(yīng)機理：強堿縮合酸化乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯(三乙)(75%)(3-氧代丁酸乙酯)Claisen

酯縮合反應(yīng)Claisen

酯縮合反應(yīng)機理：第一步堿進攻α–H，產(chǎn)生烯醇負離子：四、縮合反應(yīng)-2、Claisen

酯縮合反應(yīng)

第二步烯醇負離子對另一酯分子的親核加成：四面體中間體

第三步離去基團的消除，恢復(fù)羰基結(jié)構(gòu)：四、縮合反應(yīng)-2、Claisen

酯縮合反應(yīng)

第四步β–酮酸酯脫質(zhì)子：第五步碳負離子的質(zhì)子化(酸化)：反應(yīng)特點：底物：含有兩個α–氫的酯

β–酮酸酯的去質(zhì)子與酸化

C―C鍵的生成生成含兩個官能團的產(chǎn)物分子四、縮合反應(yīng)-2、Claisen

酯縮合反應(yīng)

含一個α–氫原子的酯縮合反應(yīng)交錯

Claisen酯縮合反應(yīng)RCH2COOR'甲酸酯碳酸酯草酸酯苯甲酸酯四、縮合反應(yīng)-2、Claisen

酯縮合反應(yīng)

分子內(nèi)酯縮合——Dieckmanncondensation二酯五元或六元環(huán)狀β–酮酸酯己二酸乙酯2–氧代環(huán)戊甲酸乙酯四、縮合反應(yīng)-2、Claisen

酯縮合反應(yīng)

具有活潑氫的化合物、甲醛、胺同時縮合，活潑氫被氨甲基或取代氨甲基取代的反應(yīng)，稱為曼尼期(Mannich,C.)反應(yīng)，生成的產(chǎn)物稱為曼氏堿。四、縮合反應(yīng)-3、其他縮合反應(yīng)

（1）Mannichreaction（氨甲基化反應(yīng)）1.具有α-H的醛、酮、酸、酯、硝基化合物、腈、末端炔烴、含有活潑氫的芳香環(huán)系化合物。2.二級胺(氨或伯胺、仲胺都可以，但仲胺活性高）使用原料的范圍四、縮合反應(yīng)-3、其他縮合反應(yīng)

H+轉(zhuǎn)移活化的C=N反應(yīng)機制——在鋅粉的還原作用下，α-鹵代酸酯可以優(yōu)先形成烯醇鹽，并進攻醛或酮羰基而得到β-羥基酯。四、縮合反應(yīng)-3、其他縮合反應(yīng)

（2）Reformastskyreaction（a-鹵代酸酯的縮合）（3）、BenzoinCondensation（安息香縮合）——無a-H的芳香醛在CN-的作用下生成a-羥基酮四、縮合反應(yīng)-3、其他縮合反應(yīng)

π,π–共軛

1、親電加成五、α,β–不飽和醛、酮的特性與反應(yīng)α,β–不飽和醛和酮的結(jié)構(gòu)：(I)(II)(III)1234反應(yīng)機理：1,4–加成親電加成五、α,β–不飽和醛、酮的特性與反應(yīng)1,2–加成1,4–加成2、親核加成1,4–加成反應(yīng)機理五、α,β–不飽和醛、酮的特性與反應(yīng)影響加成方式的因素:

底物中取代基的空間位阻醛利于1,2–加成；酮利于1,4–加成。

親核試劑的堿性強堿性試劑1,2–加成，進攻羰基如：RMgX、LiAlH4

弱堿性試劑及R2