1、第八章 碳-雜重鍵的親核加成 (Addition to Carbon - Hetero Multiple Bonds) 一. 反應(yīng)機(jī)理( ) 堿催化機(jī)理 ( ) 酸催化機(jī)理 ( ) 二. 羰基活性 ( ) 1. 底物 ( ) 電子效應(yīng) 空間效應(yīng) 2. 親核試劑 ( ) 試劑的親核性的強(qiáng)度 試劑的可極化度大小 空間效應(yīng),三. 羰基化合物的親核加成反應(yīng)實(shí)例 ( ) 1. Wittig 反應(yīng) ( ) 反應(yīng)機(jī)理 膦葉立德 (Ylide) 硫葉立德 2. 羥醛縮合反應(yīng) ( ) 反應(yīng)機(jī)理 四. 羧酸衍生物與親核試劑的加成反應(yīng) ( ) 1. 反應(yīng)機(jī)理 2. 反應(yīng)活性 ( ) Claisen 酯縮合反應(yīng)及相關(guān)

2、反應(yīng) ( ),五. 金屬氫化物與羰基的加成反應(yīng) ( ) 反應(yīng)機(jī)理 反應(yīng)的立體化學(xué) 六. ,-不飽和羰基化合物的加成反應(yīng) ( ) 1. 反應(yīng)機(jī)理 2.影響加成方式的因素 七. 碳氮的親核加成反應(yīng) ( ) 1.亞胺的親核加成 Mannich 反應(yīng) 2. 腈的親核加成反應(yīng) Thorpe 反應(yīng),除了,均可與親核試劑發(fā)生加成反應(yīng)。,可逆反應(yīng),一. 反應(yīng)機(jī)理,底物 試劑,底物的性質(zhì),E,ENu,親電性,親電性：底物的 中心碳原子帶有 部分的正電荷。,ENu,親核性,親核性：底物中心 碳原子帶有部分負(fù) 電荷。,羰基的親核加成反應(yīng)機(jī)理：,堿催化：,慢, 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

3、的一步。, 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：,酸催化：,羰基質(zhì)子化，可以提高羰基的反應(yīng)活性，,羰基質(zhì)子化后，氧上帶有負(fù)電荷，很不穩(wěn)定， 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(jìn)攻中心碳原子的 一步。,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。,二. 羰基的活性,1. 底物,反應(yīng)活性取決于羰基的中心碳原子帶有 正電荷的多少。,(1) 電子效應(yīng),當(dāng)羰基與具有+I或+C的基團(tuán)直接相連時(shí)， 由于增加了中心碳原子的電子云密度，故 使反應(yīng)活性降低。, Cl3C 是強(qiáng)吸電子基團(tuán)，使羰基帶有更多的正電荷； 產(chǎn)物中形成分

4、子內(nèi)氫鍵，使產(chǎn)物穩(wěn)定，平衡向右移動(dòng)。,(2) 空間效應(yīng),與羰基相連的基團(tuán)空間效應(yīng)越大，越不利于反應(yīng)進(jìn)行。,Nu,sp2雜化 平面三角型,sp3雜化 四面體,產(chǎn)物中基團(tuán)擁擠程度增大。,R 越大，妨礙Nu:從背后進(jìn)攻C原子。,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10928 , 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, 對(duì)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：, 試劑的可極化度越大，則利于親核加成 反應(yīng)的進(jìn)行。, 空間效應(yīng),具有較小體積的親核試劑，利于反應(yīng)進(jìn)行。,三

5、. 親核加成反應(yīng)的實(shí)例,對(duì)于羰基的親核加成反應(yīng)， 碳負(fù)離子作為進(jìn)攻 試劑，親核性最強(qiáng)，這里予以著重介紹。,1. Wittig 反應(yīng),Wittig 試劑：,膦的內(nèi) 鹽,膦的葉立德 (ylid),Wittig 試劑與羰基發(fā)生親核加成反應(yīng)，生成烯烴：,1) 反應(yīng)機(jī)理,甜菜堿,氧膦環(huán)丁烷中間體,三苯基氧膦是非常穩(wěn)定的。,反應(yīng)向右進(jìn)行。,Wittig 試劑是膦鹽在強(qiáng)堿的作用下制備的：,Wittig 反應(yīng)應(yīng)用范圍很廣。,對(duì)于, 試劑只與羰基作用。,2. 羥醛縮合 (Aldol Reaction),氫的醛或酮,在酸或堿的催化下,縮合反應(yīng),- 羥基醛或酮,羥醛縮合,反應(yīng)機(jī)理,堿催化,Step 1,烯醇負(fù)離子,

6、Step 2,An alkoxide ion,Step 3,堿催化利于醛的縮合，而不利于酮的縮合。,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。,四. 羧酸衍生物與親核試劑的反應(yīng),1. 反應(yīng)機(jī)理,L: 離去基團(tuán),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)，CCl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(tuán)，使酰氧鍵易于斷裂， 酸酐的反應(yīng)活性比酯大。,三. 反應(yīng)實(shí)例

7、,1. 酯的水解,無論是酸催化還是 堿催化，一般發(fā)生酰氧 鍵斷裂。,反應(yīng)機(jī)理：,酸催化：,當(dāng)R為：,時(shí)，由于發(fā)生酰氧鍵斷裂， 所以，得到構(gòu)型保留產(chǎn)物。,堿催化：,羧酸根離子的生成，使堿催化下 的酯水解反應(yīng)不可逆；但酸催化 的酯水解反應(yīng)可逆。,若RO 中的C原子是三級(jí)碳原子時(shí)，在酸催化時(shí)， 發(fā)生烷氧鍵斷裂：,由于含有三級(jí)碳原子基團(tuán)的空間效應(yīng)，使得水分子難于進(jìn)攻羰基，同時(shí)也不利于質(zhì)子轉(zhuǎn)移。,2. 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)酯分子是含有氫,在強(qiáng)堿的作用下，相互縮合成羰基酯,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，

8、使平衡向右移動(dòng)。,反應(yīng)需要 過量的強(qiáng)堿,含一個(gè)-氫原子的酯縮合反應(yīng),兩種,不同,酯,僅一個(gè)含 -氫,Diethyl malonate,含氫的醛、酮、腈都能酯發(fā)生縮合反應(yīng)。,一般選用無氫的酯作為底物：,分子內(nèi)也能發(fā)生酯縮合反應(yīng)Dieckmann反應(yīng)：,五. 金屬氫化物與羰基的加成反應(yīng),絡(luò)合金屬氫化物：,LiAlH4,NaBH4,NaBH4 的選擇 性強(qiáng),選擇性還原：,立體化學(xué),遵循Cram規(guī)則,75%,92%,當(dāng)3，5位上沒有取代基時(shí)，主要生成平伏鍵的醇：,當(dāng)3，5位上有取代基時(shí)，主要生成直立鍵的醇：,83,六. ,-不飽和羰基化合物的加成反應(yīng),1. 反應(yīng)機(jī)理,1,4加成,1,2加成,2. 影響加成方式的因素,羰基活性大，試劑的親核性強(qiáng)時(shí)，兩者空間位阻 都小時(shí)，一般按