12缩合反应ppt课件

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1、第十二章第十二章 缩合反应缩合反应12.1 醛酮缩合反应 12.2 醛、酮与羧酸及其衍生物的缩合 12.3 Diels-Alder 反应 12.4 成环缩合反应 1 缩合反应是精细有机合成中一类重要的单元反应，凡两个及两个以上有机化合物通过反应，失去一个小的分子（水、醇、盐、卤化氢等）而形成一个新的较大分子化合物的反应称为缩合反应。如：醛醇缩合、Claisen缩合、Mannich反应、 Perkin反应、 Knoevenagel反应、Dieckman缩合、 Darzens反应、Prins缩合、Diels-Alder反应等。 该类反应需在缩合剂或催化剂酸、碱、盐、金属、醇钠等存在下才能顺利进行，

2、这里我们选择一些重要的缩合反应进行讨论。12.1 醛酮缩合反应醛酮缩合反应12.1.1 羟醛缩合（羟醛缩合（ Aldol缩合、醇醛缩合） 含有活泼氢的醛或酮在碱或酸的催化下生成-羟基酮的反应称为Aldol缩合反应，即醛醇缩合反应，包括醛-醛缩合、酮-酮缩合、醛-酮交叉缩合三大类。12催化剂催化剂 一般采用碱催化剂。最常用的碱催化剂是NaOH水溶液，有时也用KOH、K2CO3、Ba(OH)2、Ca(OH)2以及醇钠和醇铝等。反应历程反应历程以乙醛为例：23 如果醛分子中含有两个以上活泼-氢，而且缩合反应温度较高，催化剂的碱性较强，则-羟基醛可以进一步发生消除反应，脱去一分子水而生成不饱和醛，如：

3、1）醛醛缩合醛醛缩合同种醛分子的自身缩合34不同种醛分子间的交叉缩合 不同种醛分子间在碱催化下的交叉缩合，一般是-碳原子上含活性氢较少(即取代基较多)的醛生成碳负离子，然后与-碳原子上含氢较多的醛的羰基碳原子发生亲核加成反应。如丁醛和乙醛通过交叉缩合、消除脱水、加氢还原主要得到2-乙基丁醛：45芳醛与脂醛的交叉缩合 芳醛本身没有-氢，不能生成碳负离子，它不能自身缩合，但可与含-氢的脂醛发生交叉缩合，如苯甲醛与乙醛作用可生成肉桂醛一种合成香料：甲醛与其他醛的交叉缩合 甲醛分子中没有-氢，易与其他含活泼-氢的脂醛反应生成-羟甲基醛。如甲醛与异丁醛缩合，生成2,2-二甲基-3-羟基丙醛，将后者进行加

4、氢还原得2,2-二甲基1,3-丙二醇（新戊二醇），收率为98.0%（以甲醛计）：56 利用甲醛向醛（酮）分子中羰基-碳原子上引入一个或多个羟甲基的反应叫作羟甲基化。利用这个反应可制备多羟基化合物。如67醛的歧化 (Cannizzaro反应) 无-氢的醛，如甲醛、2,2-二甲基丙醛、苯甲醛和呋喃醛等，在碱的催化下，可以发生歧化反应，生成等摩尔的羧酸和醇。其反应历程是一分子醛作为氢供给体，被氧化成羧酸，另一分子醛则作为氢受体，被还原成醇，如甲醛与甲醛分子间：Cannizzaro反应也可发生在两个不同的无-氢的醛分子间，当其中之一为甲醛时，总是甲醛被氧化，而另一醛被还原成醇。78例如：这些醛包括：苯

5、甲醛、糠醛、2，2-甲基丙醛、甲醛等。892） 酮酮缩合酮酮缩合对称酮的自身缩合对称酮的自身缩合 含-氢的对称酮自身缩合的产物比较单一，只生成一种-羟基酮。如： 工业上所用催化剂是固体NaOH，Ca(OH)2或阴离子交换树脂。为避免进一步交叉缩合，或消除脱水等副反应，缩合温度一般为-1020。不对称酮的交叉缩合不对称酮的交叉缩合 含有-氢的不对称酮，特别是两个不同结构的不对称酮在碱性催化剂存在下可发生交叉缩合反应，它可能生成四种产物，但是通过可逆平衡可以主要生成一种产物。如：9103）醛酮缩合醛酮缩合 醛酮交叉缩合既可以得到-羟基醛，又可以得到-羟基酮，不易得到单一产物，因此主产物的收率都不太

6、高，如：1011 另外，在碱的催化下，芳醛与含-H醛酮缩合时，可以得到收率很高的，-不饱和醛酮的反应，称为Claisen-Schimidt 反应。(85%)过量过量1112(60%)(反式构型反式构型)121312.1.2 氨甲基化反应氨甲基化反应 具有活泼氢的化合物、甲醛、胺同时缩合，活泼氢被氨甲基或取代氨甲基取代的反应，称为曼尼许 (Mannich)反应，生成的产物称为曼氏碱。含活泼氢原子的化合物有：酮、醛、酸、酯、腈、硝基烷、炔、酚及杂环化合物醛可以是：甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛胺可以是：仲胺、伯胺及氨取代的氨甲基取代的氨甲基1314反应机理H+转移转移活化的活化的C=N实际就是与活泼氢发

7、生亲电取代反应1415不对称酮反应时，亚甲基比甲基优先反应。15161617 另外， Mannich碱收热易分解放出胺，其盐酸盐（季铵盐）更易分解生成,-不饱和羰基化合物。171812.2 醛、酮与羧酸及其衍生物的缩合醛、酮与羧酸及其衍生物的缩合 一个酯基对-氢的活化作用比一个酮基或一个醛基对-氢的活化作用低。但是，若亚甲基上除了连一个酯基外，还连另一个吸电子基时，则亚甲基上的氢的酸性明显增强，在碱性条件下，这个-氢比酮基或醛基的-氢更易脱质子形成碳负离子，然后再与酮、醛、羧酸酯、羧酰胺、腈或卤烷等发生缩合反应。12.2.1 Perkin反应反应 Perkin反应是指脂肪族的酸酐在相应的脂肪酸

8、的碱金属盐的催化作用下与芳醛（或不含-氢的脂醛）进行缩合生成-芳基丙烯酸类化合物的反应。这也是一个亲核加成反应，其反应式如下：1819反应历程：1920 羧酸酐是-氢活性较弱的亚甲基化合物，而羧酸盐催化剂又是弱碱，所以要求较高的反应温度（150200）。催化剂一般用无水羧羧钠，但有时钾盐的效果比钠盐好，反应温度快，收率也较高。例如， 2021Perkin反应收率与芳醛上的取代基的性质有关，环上带有吸电子基时，亲核加成反应较易进行，收率较高。反之，芳环上有供电子基时，亲核加成反应较难进行，收率低。芳环上有强供电子基时，Perkin反应较难进行，此时可改用Knoevenagel-Doebner反应

9、来制备肉桂酸衍生物。12.2.2 Knoevenagel反应反应 是指含有强活泼亚甲基的化合物在碱的催化作用下，脱质子以碳负离子亲核试剂的形式与醛或酮羰基碳原子发生亲核加成-消除脱水反应，生成,-不饱和化合物的反应。2122活泼的亚甲基化合物活泼的亚甲基化合物有：氰乙酸酯、乙酰乙酸乙酯、丙二酸酯、丙二酸、氰乙酰胺、丙二酸单酯酰胺或丙二氰等。常用的催化剂有：吡啶、哌啶、乙酸-哌啶、乙二胺等有机碱，以及氨和乙酸铵等。这类弱碱的特点是：它们只能使含有强活泼亚甲基的化合物脱质子变成碳负离子，而对于亚甲基不够活泼的醛或酮，则不易使它们脱质子变为碳负离子，因此可以避免Aldol缩合等副反应。反应历程：22

10、23反应实例反应实例 : 丙二酸在吡啶介质中在哌啶催化下与醛脱水缩合时，还同时发生脱羧反应生成-取代丙烯酸。如：丙二酸2324该反应称为Knoevenagel-Doebner反应。用该反应制备取代肉桂酸的优点是：可适用于与有各种取代基的芳醛或脂醛的缩合，反应条件温和、时间短、收率高、产品质量好。但丙二酸价格比乙酐贵得多。12.2.3 Darzens 缩合缩合 Darzens缩合反应指的是-卤代羧酸酯在强碱 (RONa, NaNH2, (CH3)3COK)作用下，活泼亚甲基脱质子变成碳负离子，然后与醛或酮的羰基碳原子进行亲核加成，再脱卤素负离子而生成,-环氧羧酸酯的反应。,-环氧酸酯环氧酸酯*

11、CH2 生成醛生成醛 CHR 生成酮生成酮2425反应机理：-CO2产生碳负离产生碳负离子子H+2526所用的卤代羧酸酯一般都是氯代羧酸酯。另外，这个反应也可用于-卤代酮的缩合。这个反应除用于脂醛收率不高外，用于芳醛、脂肪酮、脂环酮以及,-不饱和酮时，都可得到良好结果。当用氯乙酸酯时，由Darzens缩合制得,-环氧羧酸酯用碱性溶液使酯基水解，再酸化得游离羧酸，然后加热脱羧和开环，可制得比原料酮（或醛）多一个碳原子的酮（或醛）。2627实例：由环己酮转化成其实例：由环己酮转化成其他化合物他化合物合成环氧酸酯，合成比原料醛、酮多一个碳的醛、酮。2728实例：由苯甲醛转化成其他化合物实例：由苯甲醛

12、转化成其他化合物282912.2.4 酯酯-酯酯Claisen缩合缩合 具有-活泼氢的酯，在碱的作用下，两分子酯相互作用，生成-酮酸酯，同时失去一分子醇的反应，称为Claisen缩合反应。反应机理：2930 该类反应中，如酯不同，且都含有-H时，可生成四种不同的产物，难以分离，无实用价值，可用于自身缩合及其中一个无-H酯的缩合。 常用无-H酯：HCOOEt，ArCOOR，EtOCOOEt，(COOR)2 30313132 另外，二元酸酯可以发生分子间与分子内的酯-酯缩合，形成五元或六元环的酮酸酯，也称为Dieckmann缩合。32333334含两种不同-H时, 酸性较大的-H优先被碱夺去。34

13、3512.2.5 酮、腈和酯的缩合酮、腈和酯的缩合 含 -H的酮再碱的作用下，可与酯进行缩合反应，得到-二酮或1，3-羰基化合物（酮的酮的 -H比酯的比酯的 -H活泼活泼）。353612.2.6 Prins（普林斯普林斯 ）反应反应 在无机酸催化剂存在的条件下，甲醛和烯烃加成得到1,3-二醇，进一步和甲醛反应生成环状缩醛的反应称为Prins甲醛-烯加成反应。3637反应机理 ： 该反应常用的催化剂：H2SO4、HCl、H3PO4与Lewis酸等。373812.2.7 Michael（麦克尔）加成反应麦克尔）加成反应 活泼的亚甲基化合物在碱催化作用下，和，-不饱和酮、酯或腈的活泼碳-碳双键的加成

14、反应称为Michael亲核亚甲基加成反应。 (反应产物为1,5-二官能团化合物，尤以1,5-二羰基化合物为多)。 反应通式：3839反应历程：3940 注意：不对称酮进行麦克尔加成时，反应总是在多取代的 -C上发生。1,6-加成产物加成产物 (72 %)1,4-加成产物加成产物 (8 %)q若受体的共轭体系进一步扩大，也可以制备若受体的共轭体系进一步扩大，也可以制备1,7-官能团化合物。官能团化合物。CH3CH=CHCH=CHCOOCH3 + CH2(COOC2H5)2 base404112.2.8 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二酯在合成上的应用乙酰乙酸乙酯和丙二酸二酯在合成上的应用 它们的两个羰基中

15、间为一个亚甲基（CH2）隔开的化合物，两个羰基的作用使亚甲基很活泼，所以又叫活泼亚甲基化合物。在碱的作用下，易消去一个质子形成碳负离子（强亲核试剂），与卤烷发生亲核取代反应，使亚甲基氢被一个或两个烷基所取代。形成甲基酮（丙酮衍生物)，二元酮，酮酸酯，环酮，环状二元酮；各种类型的羧酸（一取代乙酸，二取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧酸等）Robinson增环反应增环反应往往Michael加成与酯缩合相联系。4142乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯在合成上的应用在合成上的应用CH3COOC2H5C2H5ONa-C2H5OHNa+CH3INaH-H2Na+CH3COCl丙酮衍生物丙酮衍生物二元酮衍生物二元酮衍生物

16、4243CH3COOC2H5RONa (1mol)C6H5CH2Cl1 稀稀OH -2 H+-CO22 CH3COOC2H5C2H5ONaC2H5ONaBr(CH2)4Br分子内的亲核取分子内的亲核取代代 稀稀-OHH+-CO2合成丙酮衍生物合成丙酮衍生物4344合成二元酮衍生物合成二元酮衍生物4445丙二酸二酯在合成上的应用丙二酸二酯在合成上的应用 丙二酸二乙酯在有机合成上广泛用于合成各种类型的羧酸（一取代乙酸，二取代乙酸，环烷基甲酸，二元羧酸等）4546水解脱羧水解脱羧 4647474812.3 Diels-Alder反应反应 含有一个活泼的双键或叁键的烯或炔类和二烯或多烯共轭体系在光或热

17、的作用下，发生1,4-加成，形成六员环状化合物的反应称为Diels- Alder反应。该反应易进行且反应速度快，应用范围广，是合成环状化合物的一个非常重要的方法。R1为吸电子基有利：为吸电子基有利： 如如R1 =-CHO, -COR, -COOR, -CN等等R为供电子基有利：为供电子基有利： 如如R =-CH3, -OCH3等等48494950505112.4 成环缩合反应成环缩合反应 环合反应是指在有机化合物分子中形成新的碳环或杂环的反应。有时也称为闭环或“成环缩合”。概括起来，环合反应可分为两大类：分子内环合和分子间环合。分子内环合：即在一个分子内部的适当位置发生环合反应。如：分子间环合

18、：两个分子在两个适当位置同时发生反应形成新环。如：5152 利用环合反应形成新环的关键是选择价廉易得的起始原料，能在适当的反应条件下形成新环，而且收率良好，产品易于分离精制。它具有以下特点： 具有芳香性的六元环和五元环都比较稳定，而且也比较容易形成。 除了少数以双键加成方式形成环状结构外，大多数环合反应在形成环状结构时，总是脱落某些简单的小分子，如水、氨、醇、卤化氢、氢分子等。 为了促进上述小分子的脱落，常常需要使用环合促进剂。如脱水环合在浓硫酸介质中进行；脱氨和脱醇环合在酸和碱的催化作用下完成；脱卤化氢环合常常在缚酸剂的存在下进行等。 为了形成杂环，起始反应物之一必须含有杂原子。 5253

19、喹啉又名喹啉又名1-氮杂萘，氮杂萘，它是重要的医药它是重要的医药原料，合成方法：原料，合成方法：5354吲哚又名苯并吡咯，为重要的有机是间体和香料： 对苯二酚比较活泼，只要将它与苯酐在浓硫酸中，在硼酸的保护下，于160反应，即可同时完成C-酰化和脱水环合两步反应： 苯绕蒽酮是以蒽醌和甘油为主要原料制备的，其主要反应历程包括三步：甘油在浓硫酸作用下脱水生成丙烯醛；蒽醌在浓硫酸中被锌粉或铁粉还原成蒽酮酚；蒽酮酚和丙烯醛在浓硫酸中脱水，同时环合得苯绕蒽酮。反应式如下：54553-氰基氰基-4-甲基甲基-6-羟基羟基(1-H)吡啶吡啶-2-酮是重要酮是重要的染料中间体，其制备的染料中间体，其制备方法如下：方法如下：555656575758诺氟沙星中间体：诺氟沙星中间体：5859