13.2 羟醛缩合反应
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R -CH 2-CHO + R 1-CH 2-CHO R -CH 2-CH -CH -CHOOH NaOH 溶液 R 1我对羟醛缩合反应的理解摘要:本文揭示了羟醛缩合反应的实质和原理,强调了羟醛缩合反应的使用和在高考试题中的体现。
关键词:羟醛缩合 原理 反应历程 使用一、羟醛缩合反应的概念:在稀碱或稀酸的作用下,两分子的醛或酮能够互相作用,其中一个醛(或酮)分子中的α-氢加到另一个醛(或酮)分子的羰基氧原子上,其余部分加到羰基碳原子上,生成一分子β-羟基醛或一分子β-羟基酮。
这个反应叫做羟醛缩合或醇醛缩合。
例如:通过醇醛缩合,在分子中形成新的碳碳键,并增长了碳链。
二、羟醛缩合反应历程:以乙醛为例说明如下:第一步,碱与乙醚中的α-氢结合,形成一个烯醇负离子或负碳离子:第二步是这个负离子作为亲核试剂,立即进攻另一个乙醛分子中的羰基碳原子,发生加成反应后生成一个中间负离子(烷氧负离子)。
第三步,烷氧负离子与水作用得到羟醛和OH 。
稀酸也能使醛生成羟醛,但反应历程不同。
酸催化时,首先因质子的作用增强了碳氧双键的极化,使它变成烯醇式,随后发生加成反应得到羟醛。
生成物分子中的α-氢原子同时被羰基和β-碳上羟基所活化,所以只需稍微受热或酸的作用即发生分子内脱水而生成,α,β-不饱和醛:凡是α-碳上有氢原子的β-羟基醛、酮都容易失去一分子水。
这是因为α-氢比较活泼,并且失水后的生成物具有共轭双键,所以比较稳定。
除乙醛外,由其他醛所得到的羟醛缩合产物,都是在α-碳原子上带有支链的羟醛或烯醛。
例如:三、羟醛缩合反应在有机合成上有的使用羟醛缩合反应在有机合成上有重要的用途,它能够用来增长碳链,并能产生支链。
具有α-氢的酮在稀碱作用下,虽然也能起这类缩合反应,但因为电子效应、空间效应的影响,反应难以实行,如用普通方法操作,基本上得不到产物。
一般需要在比较特殊的条件下实行反应。
例如:丙酮在碱的存有下,能够先生成二丙酮醇,但在平衡体系中,产率很低。
羟醛缩合反应及其区域选择性和立体选择性【摘要】:介绍羟醛缩合反应的基本概念、性质、用途,以及近年来关于定向羟醛缩合反应的区域选择性和立体选择性方面研究的新动向。
并举例说明该反应在有机合成中的应用。
【abstract】:This article mainly talks about the basic concept,properties and uses of aldol condensation reactions, and new trends of the researches on the regioselectivity and stereo-selectivity of directional aldol condensation reactions in recent years. Several examples will be given to show the applications of this reaction in organic synthesis.一、羟醛缩合反应:羟醛缩合反应,是指两个羰基化合物,通过第一个化合物的羰基与第二个化合物的羰基α-H原子进行缩合,形成β-羟基醛(酮)的反应。
在一些情况下反应能继续进行,生成不饱和羰基化合物。
通式为:它包括醛-醛缩合,酮-酮缩合,醛酮缩合以及一些自缩合等,醛在反应中并不一定存在的,但为方面起见,仍把这类反应成为羟醛缩合,它是有机化学中比较重要的一个反应。
羟醛缩合的本质是失去α-H的碳负离子作为亲核试剂,进攻另一个羰基,形成氧负离子,再夺取水中质子的过程。
这是一种增长碳链的方法,在有机合成上有很多的应用。
通常利用同一种醛或酮自身缩合,合成之后可比原料碳原子增加一倍。
例如工业上以乙醛为原料合成正丁醇就是利用了羟醛缩合反应:若是两种含α-H的羰基化合物进行缩合,则除了两种反应物之间的缩合之外,同一种化合物自身也会进行反应,成为交错羟醛缩合,反应最后会生成多种不同产物的混合物,难以分离。
高中羟醛缩合反应方程式
羟醛缩合反应是一种重要的有机合成反应,常用于合成多种化合物,包括药物和工业原料。
在高中化学学习中,学生需要掌握羟醛缩合反应的反应机理和方程式。
一般而言,羟醛缩合反应是指由羰基化合物(如醛和酮)与醛缩合生成α-β-不饱和酮的一种反应。
该反应需要碱性催化剂的存在,常用的催化剂为氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)。
以下是羟醛缩合反应的一般方程式:
RCHO + R'CHO → RCH=CHCHO + H2O
其中,R和R'分别代表不同的烷基或芳基基团。
需要注意的是,羟醛缩合反应通常会出现多种产物,其中包括α,β-不饱和酮和环状产物等。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况来选择最适合的反应条件和催化剂。
总之,掌握羟醛缩合反应的方程式和反应机理,对于高中化学学生来说是非常重要的一项知识,有助于他们更深入地理解有机化合物的结构和反应特性。
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生物体系中的羟醛加成反应和羟醛缩合反应D-葡萄糖是自然界中含量最丰富的糖。
葡萄糖的生物合成是以两分子丙酮酸为原料,经过一系列复杂反应形成的,这个过程称为葡糖异生(gluconeogenesis)。
其中的一个关键反应就是在醛缩酶(aldolase)作用下的羟醛加成反应。
相反,由葡萄糖分解为丙酮酸的过程称为糖酵解(glycolysis)。
CH3C
O
C
O
O 2
葡糖异生
糖酵解
七步
CHO
CH2OH
另一个发生在生物体中的羟醛缩合反应例子是动物随着年龄的增长,胶原蛋白发生交联化过程。
胶原蛋白是一种广泛存在于动物体的骨骼、牙齿、皮肤、软管、肌腱中的蛋白质,动物肌肉随着年龄的增长变得粗糙就是因为胶原蛋白发生了交联。
羟醛缩合交联反应是其中的一种重要反应。
C
O
CH(CH2)2CH2CH2NH3 HN H3N CH2CH2(CH2)2CH
C O
NH
C O
CH(CH2)2CH2 HN
CH2(CH2)2CH
C O
NH
C
O
H
C
O
H
羟醛缩合
C O
CH(CH2)2CH2 HN CH C(CH2)2CH
C
O H
C
NH
O
交联化胶原蛋白。
Aldol反应反应在有机化学中的应用摘要:Aldol反应是一个重要的有机化学反应,它在有机合成中有着广泛的应用。
Aldol反应是指含有活性α氢原子的化合物如醛、酮、羧酸和酯等,在催化剂的作用下与羰基化合物发生亲核加成,得到α-羟基醛酮或酸,或进一步脱水得到α,β-不饱和醛酮或酸酯的反应。
①分子间的羟醛缩合经常被用来合成一些β-羟基化合物,如1,3-丙二醇、l,3-丁二醇和新戊二醇等。
其可作为进一步生产香料、药物等多聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等高聚物的单体;缩合脱水产物α,β-不饱和醛氧化得到相应的可广泛用作精细化工生产原料的羧酸,如2,2-二羟甲基丙酸可用作水性氨脂扩链剂以及制备聚酯、光敏树脂和液晶,2-甲基-2-戊烯酸是具有水果香味的食用香料,可广泛用于食品加工业和其它日化香精产业;此外,α,β-不饱和醛完全氢化时得到饱和伯醛,可用作溶剂或制造洗涤剂、增塑剂。
②关键词:羟醛缩合有机反应应用Aldol反应的机理:Aldol反应是指含有活性α氢原子的化合物如醛、酮、羧酸和酯等,在催化剂的作用下与羰基化合物发生亲核加成,得到α-羟基醛或酸。
有α氢原子的化合物如醛、酮、羧酸和酯分子中,由于羰基的吸电子诱导作用以及碳氧双键和α碳上碳氢σ键之间的σ-π超共轭效应,使得α碳上氢上的电子云密度较低,具有较强的酸性和活性。
Aldol反应既可以在酸催化下反应,也可以在碱催化下反应。
在酸催化下,羰基转变成烯醇式,然后烯醇对质子化的羰基进行亲核加成,得到质子化的β-羟基化合物。
由于α氢同时受两个官能团的影响,其化学性质活泼,在经质子转移、消除可得α,β-不饱和醛酮或酸酯。
在碱性催化剂下,首先生成烯醇负离子,然后烯醇负离子再对羰基发生亲核加成,加成产物再从溶剂中夺取一个质子生成β-羟基化合物。
得到的β-羟基化合物在碱作用下可失水生成α,β-不饱和醛酮或酸酯。
羟醛缩合具有α-H的醛,在碱催化下生成碳负离子,然后碳负离子作为亲核试剂对醛酮进行亲核加成,生成β-羟基醛,β-羟基醛受热脱水成不饱和醛。
在稀碱或稀酸的作用下,两分子的醛或酮可以互相作用,其中一个醛(或酮)分子中的α-氢加到另一个醛(或酮)分子的羰基氧原子上,其余部分加到羰基碳原子上,生成一分子β-羟基醛或一分子β-羟基酮。
这个反应叫做羟醛缩合或醇醛缩合。
通过醇醛缩合,可以在分子中形成新的碳碳键,并增长碳链。
羟醛缩合反应历程以乙醛为例说明如下:第一步,碱与乙醛中的α-氢结合,形成一个烯醇负离子或负碳离子:第二步是这个负离子作为亲核试剂,立即进攻另一个乙醛分子中的羰基碳原子,发生加成反应后生成一个中间负离子(烷氧负离子)。
第三步,烷氧负离子与水作用得到羟醛和OH。
稀酸也能使醛生成羟醛,但反应历程不同。
酸催化时,首先因质子的作用增强了碳氧双键的极化,使它变成烯醇式,随后发生加成反应得到羟醛。
生成物分子中的α-氢原子同时被羰基和β-碳上羟基所活化,因此只需稍微受热或酸的作用即发生分子内脱水而生成,α,β-不饱和醛。
凡是α-碳上有氢原子的β-羟基醛、酮都容易失去一分子水。
这是因为α-氢比较活泼,并且失水后的生成物具有共轭双键,因此比较稳定。
除乙醛外,由其他醛所得到的羟醛缩合产物,都是在α-碳原子上带有支链的羟醛或烯醛。
羟醛缩合反应在有机合成上有重要的用途,它可以用来增长碳链,并能产生支链。
具有α-氢的酮在稀碱作用下,虽然也能起这类缩合反应,但由于电子效应、空间效应的影响,反应难以进行,如用普通方法操作,基本上得不到产物。
一般需要在比较特殊的条件下进行反应。
例如:丙酮在碱的存在下,可以先生成二丙酮醇,但在平衡体系中,产率很低。
如果能使产物在生成后,立即脱离碱催化剂,也就是使产物脱离平衡体系,最后就可使更多的丙酮转化为二丙酮醇,产率可达70%~80%。
二丙酮醇在碘的催化作用下,受热失水后可生成α,β-不饱和酮。