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碳负离子缩合反应

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有机合成 第五章 稳定化碳负离子1

有机合成 第五章 稳定化碳负离子1
2.反应介质的影响：
反应介质可分为质子性或非质子性溶剂，还可以分 为极性或非极性溶剂 只有pKa大于碳氢化合物的溶剂才能在碳负离子的 反应中使用，质子性溶剂一般难以满足要求，故反 应时一般选择非质子性溶剂，如苯、THF、DMF等 极性大的溶剂促进离子的溶剂化，利于离子型反应

综上，反应一般选合适的碱在非质子性的
-OH
CH2O + H-CH2CHO
HOCH2-CH2CHO
-OH
2CH2O
浓-OH
(HOCH2)3CCHO
CH2O
(HOCH2)4C + HCOOH
Cannizzaro 反应 甲醛的羰基碳极为活泼，在所有醛酮中优先反应

2、苯甲醛可以作为单纯的羰基参与羟醛缩合反应， 比如Claisen-Schimdt缩合、Perkin反应等
（i-C3H7)2NLi + C4H10
5.1 稳定化碳负离子形成的原理
六、影响负离子形成及反应的因素：
1.碱（B-）的影响：

有机原料酸性越弱，则应使用越强的碱，如：

强碱带来正向反应的增加，但也带来副反应，如：
交叉羟醛缩合反应时需防止强碱带来的自身缩合
王鹏
5.1 稳定化碳负离子形成的原理
王鹏
5.2 碳负离子的缩合反应
交叉羟醛缩合反应：
两种不同的醛、酮之间发生的羟醛缩 合反应称为交叉的羟醛缩合反应。
有两种情况 （1）只有一种醛或酮有-H，常见于甲醛和苯甲醛的反应 （2）原料醛酮有不同的-H。需控制碱性进行定向反应
王鹏
5.2 碳负离子的缩合反应
第一种情况：

1、甲醛的缩合反应大多属于此类情况，如
-OH

碳负离子-缩合反应

碳负离子-缩合反应

研究背景和意义
随着生物医药和材料科学的发展，对具有特定结构和功能的有机化合物的需求不断 增加。
碳负离子-缩合反应作为合成这些化合物的重要手段，其研究具有重要的实际意义和 应用价值。
目前，尽管已有许多关于碳负离子-缩合反应的研究，但仍存在许多挑战和未解决的 问题，需要进一步探讨和深入研究。
02 碳负离子
碳负离子作为反应物
碳负离子是一种重要的有机反应 中间体，在缩合反应中常被用作
反应物。
碳负离子可以与多种亲电试剂如 醇、硫醇、酚等发生缩合反应， 生成相应的醚、硫醚、酚醚等化
合物。
碳负离子作为反应物的优点在于 其反应活性高，选择性好，可以
有效地避免副反应的发生。
碳负离子在有机合成中的应用
碳负离子在有机合成中有着广泛的应 用，可以用于合成多种有机化合物。
对未来研究的建议
加强机理研究的深度和广度，深入了解反应过 程中的电子转移和键合变化等微观机制。
将碳负离子-缩合反应与其他有机合成方法相结合， 探索其在复杂分子合成和天然产物全合成等领域的应
用潜力。
进一步探索碳负离子-缩合反应在不同底物和反 应条件下的应用范围，以拓展其在有机合成领 域的应用。
结合计算化学和实验手段，研究反应过程中的动 态行为和过渡态结构，为优化反应条件和提高反 应效率提供理论指导。
碳负离子的定义
碳负离子是一种具有负电荷的碳原子，通常与一个或多个正 电荷共享。
碳负离子是许多有机化学反应的重要中间体，尤其在缩合反 应中。
碳负离子的性质
碳负离子具有很强的反应活性，容易与其它分子或离子发 生反应。
由于碳负离子具有不稳定性，通常需要在特定的条件下保 存和操作。
碳负离子的形成
碳负离子可以通过多种方式形成，如 取代反应、氧化反应、还原反应等。

碳负离子的反应

碳负离子的反应

官能团转化反应
卤代烃的水解反应
卤代烃在碱性条件下生成碳负离 子，与水发生亲核取代反应生成 醇。
酯的水解反应
酯在碱性条件下生成碳负离子， 与水发生亲核取代反应生成羧酸 和醇。
立体选择性反应
烯烃的顺反异构化反应
在光照或加热条件下，烯烃与卤素发生 加成反应生成卤代烷，卤代烷在碱性条 件下生成碳负离子，再与另一分子烯烃 发生亲核加成反应，生成具有立体选择 性的顺反异构体。
碳负离子的反应
汇报人：XX
• 碳负离子概述 • 碳负离子的反应类型 • 碳负离子在有机合成中的应用 • 碳负离子的反应机理与动力学 • 碳负离子的实验方法与检测技术 • 碳负离子的应用前景与挑战
01
碳负离子概述
定义与性质
定义
碳负离子是指带有负电荷的碳原子， 通常表示为$C^-$。它是许多有机化 学反应中的重要中间体。
自由基反应
自由基引发
在某些条件下，如高温或过氧化物存在下，碳负离子可以引发自由基链式反应。通过均裂产生自由基，进而引发 后续的自由基传递和终止步骤。
自由基加成
碳负离子可以作为自由基受体，与自由基发生加成反应。例如，在烯烃的自由基加成反应中，碳负离子与烯烃中 的双键发生加成，生成新的自由基中间体。
电化学反应
性质
碳负离子具有亲核性，可以与亲电试 剂发生反应。它的稳定性取决于其所 处的化学环境，如溶剂、温度、pH值 等。
结构与稳定性
结构
碳负离子的结构通常是一个或多个碳 原子通过共价键与其他原子或基团相 连，并带有一个负电荷。这个负电荷 可以通过共振结构进行分散，从而提 高其稳定性。
稳定性
碳负离子的稳定性与其结构密切相关 。一般来说，具有较大共轭体系或能 够通过共振稳定化的碳负离子更稳定 。例如，苯基负离子比甲基负离子更 稳定。

有机化学II14二羰基化合物

有机化学II14二羰基化合物
共振杂化体
OO CH3C C- H C OC2H5
电子的分布不同
CH3 C CH2COOC2H5 O 互变异构
CH3 C CHCOOC2H5 OH
质子的转移
共振杂化体与互变异构本质区别！
酯缩合反应 Claisen 酯缩合
-酮酸酯
2 CH3COOCH2CH3
NaOC2H5
CH3COCH2COOC2H5 + C2H5OH
C CH2
C
O
O CH3 C
H O
C CH2 O
H O
O
CH3 C CH2 C O
CH3COCH3
（乙）酸式分解
O
O
CH3C CH2COOC2H5
40%NaOH
Δ
2CH3CONa + C2H5OH
酸式分解的机理：
O
O
CH3 C CH2 C OC2H5
OH
O-
O
CH3 C CH2 C OC2H5
OH
CO2C2H5
CO2C2H5
+
CO2C2H5 +
O NaOC2H5
OO C CO2C2H5
O C CH3
NaOC2H5
O
O
C CH2 C
O CH3CH2CO2C2H5 + H3C C CH3
NaOC2H5
O
O
H3C C CH2 C CH2CH3
β-二羰基化合物碳负离子的反应
1、与卤烷反应
OO CH3CCH2COC2H5
CH3COCHCOOC2H5 (CH2)nCOOC2H5
1）稀OH -,2）H+,3）Δ
酮 式 ·分 解

第一章碳负离子反应ppt

第一章碳负离子反应ppt
反应用乙醇钠作为碱性试剂在乙醇溶液中进行chrxrchcooc乙酰乙酸乙酯的烃化烃化产物经碱进一步发生酮式分解或酸式分解得到含有chcoetchbrchcoccchhcbrccchbrchchbretoetochet15碳负离子对活泼烯烃的加成反应michael不和一般的cc加成如果烯烃双键和一个z基团共轭zchocorcoorconh则发生加成反应通式如下
酮羰基反应（Stobbe反应），机理：
E tO 2C C H 2C H 2 C O 2E t
E tO E tO H
E tO 2C
C H C H 2 C O O E t
E tO 2C
C H
C H 2
C O 2E t +R 2C O
C R Stobbe缩 合 O
CR
闭 环
C CO2EtFriedel-Crafts反 应
第一章碳负离子反应ppt
1.1 基本原理
1.1.1碳负离子的形成
碳负离子：是以一个带有负电荷的三价碳为中心原子的中间体，是有机化学反应中常见的活性中
间体。如甲基负离子
、烯丙基负离子
苄基负离子
、三苯甲基负离子
制备：金属有机化合物 异裂
RLi，RMgX，RC CNa
碳负离子是有机分子中的碳氢键失去质子后所形成的共轭碱 ：
水解
COCOOEt
COOH
C6H5CH COCOOEt
C6H5CH
CO2Et
175℃
COCOOEt -CO
-CO2
C6H5CH2COCOOH a-酮 酸
C6H5CH(COOEt)2
80-83%
1.3.3分子内酯缩合-狄克曼（Dieckmann）缩合 是一种含有二元酯分子内的Claisen缩合，得到五元或六元环状β-酮酸酯，脱羧后即可制得环

碳正离子、碳负离子、自由基参与的化学反应 王竹青 29号 应化09-2

碳正离子、碳负离子、自由基参与的化学反应 王竹青 29号 应化09-2

碳正离子、碳负离子、自由基参与的化学反应应用化学09-2班 王竹青 29号一 碳正离子参加的反应含有一个外层只有 6 个电子的碳原子作为中心碳原子的正离子。

常见的碳正离子如下:（一）碳正离子的形成一般有三种方法产生碳正离子。

1 .由反应物直接生成 ：RXRX与碳原子直接相连的原子或原子团带着一对成键电子裂解，产生碳正离子。

极性溶剂、Lewis 酸常有促进效果。

1.1 X=H 。

烃很少自动失去氢负离子，只有在强亲电试剂如Lewis 酸或其它稳定正离子的因素存在下才能发生这一反应。

CHCH 3CH 3H 3C3C CH 3CH 3H 3C+HAlCl 31.2 X=F 、Cl 、Br 或I 。

这是SN1异裂反应。

Lewis酸可加速这种电离作用。

CClCH 3CH 3H 3CAlCl 3C CH 3CH 3H 3C+HAlCl 4CH 3CH 3CH 2(CH 3)3C1.3 X=OTs 酯类衍生物。

OTs 是一个很好的离去基团，这类酯很易 解离。

1.4 X=OCOZ ，其中Z= Cl 、Br 或I ，其推动力是由于形成二氧化碳。

氯亚磺酸酯，X=OSOCl 也属于这一类。

其推动力是由于排除SO2。

COSOClRR R3C RRR+Cl+SO 21.5 X=H2O 或ROH 。

断裂是由醚ROR 中氧原子的质子化引起的。

1.6 X= N 2。

亚硝酸和伯胺的反应生成的重氮离子很容易分解成碳正离子，推动力是由于生成了氮气。

1.7 X=CO 。

当相应的正离子稳定的时候，某些羧酸先质子化，然后脱去羰基。

C CH 3CH 3H 3CAlCl 3C CH 3CH 3H 3C+OTs -+C OCOClR RRC R RR+Cl -CO2+OR'RH OR'RR +R'OH+N 2H +N 2+COH 2OCOH 2O++CO 1.8 X=CO2。

羧酸氧化脱羧，生成碳正离子和CO2。

RCOOAgBr 2R+Br+AgBr+CO 22 质子或其它阳离子与不饱和体系加成质子或其它阳离子与不饱和体系加成，留下的临碳原子带正电。

碳负离子的经典反应.

碳负离子的经典反应.
碳负离子
DESIGN BY2014.12
经典反应
碳负离子 碳原子的性质 在有机化合物中, 碳原子常采取SP、SP2和SP3三种杂化形式。我们知道与P轨道 相比较S轨道更靠近原子核, 所以S轨道中的电子离核较近,受原子核束缚的较紧, 因此当杂化轨道S 成份增加时, 其吸电子的能力增强, 电负性增大, 接纳负离子中的电子的能力增加, 从而导致负离子 的稳定性增大。
O
O
该反应的净结果是二甲氨甲基取代了α-H ，故又称为氨甲基化反应，产物 为β-氨基酮。
=
=
C C H3 + HC HO + (C H3)2NH
HCl
C C H2 C H2N(C H 3)2 HC l
Mannich反应机理
(i)
R O C H CHR' H R OH C CHR' H R OH C CHR'
O
-
ClCH2CH2COEt
CH3C-CH-COOEt CH2CH2COOC2H5 O
OH H2O
-
H
+
- CO2
O
CH3CCH2CH2CH2COH
O O CH3CCH2CH2CH2CCH3
O EtO O
O
CH3CCH2COEt
-
ClCH2CH2CCH3
O CH3C-CH-COOEt CH2CH2CCH3 O
OH H2O
-
H
+
- CO2
O
O
CH3CCH2CH2CH2CCH3 + CH3COOH
用乙酰乙酸乙酯合成二羰基化合物
O O O CH3CCH2COC2H5 NaOC2H5 O O

碳负离子缩合反应

碳负离子缩合反应

共轭不饱和醛酮
反应特征：
(1) 烯醇负离子是一种两位负离子，在羟醛缩合反 应中，主要是烯醇负离子旳C-端去攻打。
(2) 在酸性及强碱性条件下易失水，一般旳碱性 条件，加热时失水。所以，如要制备-羟基醛、 -羟基酮，一般采用弱碱性催化剂，温度较低旳反 应条件。
三、羟醛缩合反应旳分类
*1 本身缩合 分子间缩合，分子内缩合
碱
共轭酸
pKa
O
O
[C2H5CCH2]-
C2H5CCH3
~20
[(CH3)2CH]2NLi [(CH3)2CH]2NH
40
② 制烯醇盐: 总是中和取代至少旳碳上旳H
O
CH3CCH2CH3 + LDA OLi
THF, -78oC CH2=C-CH2CH3 + (i-Pr)2NH
醛不能直接制成烯醇锂盐，因为醛羰基太活泼， 制成旳锂盐会与它反应。所以，在制锂盐时，必 须先加以保护。
第十五章 碳负离子 缩合反应
exit
第一节 氢碳酸旳概念和α氢旳酸性
烃(CH4, R-H)能够看作是一种氢碳酸，类似于 NH3, H2O, HX。
CH4
CH3- + H+ Ka 或 pKa
按电离出H+旳能力旳大小，他们 酸性强弱顺 序应该是：
CH4 < NH3 < H2O < HX
强无机酸 > 羧酸 > 碳酸 > 酚 > 水 > 醇 > 炔
O CH3-C-CH2-H + CH2O + HN
R R'
H+
O
CH3-C-CH2-CH2N
R R'

碳负离子的反应-文档资料

碳负离子的反应-文档资料

Y
ArCHO + CH2
N
Ar
Z or
N H
Y、Z 为吸电子集团如：
COOH CH2
COOH
COOEt CH2
COOEt
O
CCH3 CH2
CCH3 O
Y CH C
Z
CN CH2
COOEt
O O
例如：
COOH
CHO + CH2
N
COOH
CH C(COOH)2
CH3O
CHO + CH2(COOH)2 N CH3O
C6H5CH
CHCOOH
+ CH3COOH
通式：
O
肉桂酸
R ArCHO +
R
CH2 CH2
C O
C
O
RCH2COOK or K2CO3
ArCH C COOH R
α,β-不饱和酸
+ RCH2COOH
反应机理：
OO
OO
OO
H2C H
O CH3
H2C
O
CH3
Ph CH O
O CH3Ac
O
O O
乙酰乙酸乙酯是以酮式—烯醇式平衡混合物的形式同时共存。
OO
CH3-C-CH2-C-OC2H5
酮式
能与： NaHSO3 HCN 苯肼等加成
OH O CH3-C=CH-C-OC2H5
烯醇式
又可: Na作用 H2↑ 使Br2/CCl4退色 与FeCl显色3
乙酰乙酸乙酯的制备(-羰基酯类化合物的制 备)---酯缩合反应
碳负离子的反应
-氢与碳负离子的关系
X
RX CH2Y

有机合成化学：第六章 缩合反应

有机合成化学：第六章 缩合反应

上述反应至少要8步完成，总产率提高2-5%，理论上讲非常可能。
第六章 缩合反应
一、碳负离子历程的缩合反应
这类反应很多，如羟醛(酮) 缩合，酯缩合等反应，其历程为:
C-H 碱
C + C= O
O CC
水解 产物
1、醇醛缩合:
O
CH3CHO
NaOH
CH3CHO CH2-C-H
-H2O CH3CH=CH-CHO
颠茄酮 设计其它合成路线？
第六章 缩合反应
上例是由于选择不同的起始原料，而选择不同的合成路线，使 产品成本大大降低。如果没有很好的路线选择时，可以通过优化 反应条件，提高产物的收率，降低成本。从产品收率上讲，能提 高1-5%。我们可能认为没什么意义，可对企业讲，产品成本会降 低2-8%左右。如果一个产品产值上亿时，可估算一下其价值了。 所以，一个化工产品刚上市时价格较高，随着生产时间延长，价 格逐渐降低，很大可能是由于生产工艺和生产条件的改变所致。
碳负离子也可以与α,β-不饱和酮(酯)发生1,4-加成反应。如：
第六章 缩合反应
Michael反应过程如下：
这类反应常用XCH2CO2C2H5 (X = CN 、CH3CO、CO2C2H5)、乙 酰丙酮、硝基甲烷等，一般有机胺或NaOH和KOH即可。这类 反应为放热反应，应采取冷却措施。同时这类反应还常伴随 着进一步的缩合。如:
RX + NaCN
RCN
LDA
H3C
CH3
第六章 缩合反应
羰基化合物烷基化最大负反应是O-烷基化产物。如：
副产物
第六章 缩合反应
LDA CH3(CH2)3CO2CH3 BrCH2CH
CH2
CH3CH2CH2CH CO2CH3 CH2CH CH2

邢其毅《基础有机化学》配套题库名校考研真题碳负离子缩合反应【圣才出品】

邢其毅《基础有机化学》配套题库名校考研真题碳负离子缩合反应【圣才出品】

第15章碳负离子缩合反应一、选择题1．下列碳负离子中最稳定的是（）。

[大连理工大学2004研]【答案】B【解析】连在碳负离子上的基团的吸电子能力越强，则碳负离子越稳定。

2．下列碳负离子最稳定的是（）。

[中国科学院-中国科学技术大学2001研]【答案】D【解析】氯原子既有吸电子的诱导效应，又有给电子的超共轭效应，总的结果是吸电子的诱导效应大于给电子的超共轭效应，故（D）项的碳负离子最稳定。

3．与稀NaOH溶液反应得到（）。

[武汉大学2002研]【答案】C【解析】在碱性条件下，醛的α-C形成碳负离子，与另一分子醛的羰基发生亲核加成反应，形成β-羟基醛。

4．按亲核性从强到弱的次序排列，哪一个是对的?（）。

[上海大学2004研]【答案】B【解析】由于（d）的性质大家不熟悉，所以本题用排除法做较好。

比较有机锂化合物的亲核性关键在于比较碳负离子的碱性，碳负离子的碱性越强，其亲核性一般越强；而氮元素电负性较强，较之碳负离子，氮负离子的亲核性较弱。

二、填空题1．。

[大连理工大学2004研]【答案】【解析】在强碱作用下，活泼亚甲基变成碳负离子，与α，β-不饱和酮发生l，4加成反应。

2．按碱性增强的顺序排列以下各化合物：。

[武汉大学2002研]【答案】（B）＞（A）＞（C）【解析】碳负离子越不稳定，则碱性越强。

双键碳为sp2杂化，叁键碳为sp杂化，而饱和碳为sp3杂化，杂化轨道中含s成分越多，则吸引电子能力越强，其碳负离子越稳定，碱性越弱。

3．。

[浙江大学2003研]【答案】【解析】卤代烃与亚磷酸酯反应生成烷基亚磷酸酯，后者在NaH的作用下放出一分子氢气后生成烷基亚磷酸酯碳负离子：，该碳负离子具有很强的亲核性。

4．。

[浙江大学2003研]【答案】【解析】在碱作用下具有α-H的酮形成碳负离子，与苯甲醛发生羟醛缩合反应，生成α，β-不饱和酮。

5．。

[南京大学2003研]【答案】【解析】乙酰乙酸乙酯中的α氢先与碱作用生成碳负离子，碳负离子再与醛发生缩合反应生成产物。

有机合成课件第4章稳定化碳负离子的缩合反应

有机合成课件第4章稳定化碳负离子的缩合反应
有机合成课件第4章稳 定化碳负离子的缩合 反应
REPORTING
• 引言 • 稳定化碳负离子 • 缩合反应 • 稳定化碳负离子的缩合反应 • 实验操作与注意事项 • 课程总结与展望目录源自PART 01引言
REPORTING
课程背景
有机合成是化学领域中的重要分 支，涉及到复杂有机化合物的合
成和制备。
酯化反应
羧酸中的羧基与醇中的羟基发生质子转移，生成酯和水。
烯醇化反应
烯醇中的碳碳双键与另一分子醇中的羟基发生加成反应， 生成β-羟基酮。
PART 04
稳定化碳负离子的缩合反 应
REPORTING
稳定化碳负离子在缩合反应中的应用
碳负离子作为重要的中间体， 在有机合成中广泛应用于缩合 反应。
稳定化碳负离子能够降低碳负 离子的反应活性，使其在缩合 反应中更加可控，提高反应的 选择性和产率。
步骤一
在干燥的烧杯中加入稳定化碳 负离子和适量的溶剂，搅拌均
匀。
步骤二
缓慢滴加催化剂，观察反应变 化。
步骤三
在恒温水浴中加热反应混合物 ，保持温度恒定。
步骤四
反应结束后，冷却至室温，进 行后处理。
实验注意事项与安全
安全警示
避免直接接触化学试剂，穿戴实验服和化学 防护眼镜。
环境保护
废液应妥善处理，避免对环境造成污染。
稳定化碳负离子的形成通常涉及离去基团（如卤素、烷基等）的离去， 这有助于提高碳负离子的稳定性。
PART 05
实验操作与注意事项
REPORTING
实验前的准备
实验材料
稳定化碳负离子、反应溶剂、催 化剂等。
实验设备
搅拌器、恒温水浴、滴定管、称量 纸等。

碳正离子、碳负离子、自由基参与的化学反应 王竹青 29号 应化09-2

碳正离子、碳负离子、自由基参与的化学反应 王竹青 29号 应化09-2

碳正离子、碳负离子、自由基参与的化学反应应用化学09-2班 王竹青 29号一 碳正离子参加的反应含有一个外层只有 6 个电子的碳原子作为中心碳原子的正离子。

常见的碳正离子如下:（一）碳正离子的形成一般有三种方法产生碳正离子。

1 .由反应物直接生成 ：RXRX与碳原子直接相连的原子或原子团带着一对成键电子裂解，产生碳正离子。

极性溶剂、Lewis 酸常有促进效果。

1.1 X=H 。

烃很少自动失去氢负离子，只有在强亲电试剂如Lewis 酸或其它稳定正离子的因素存在下才能发生这一反应。

CHCH 3CH 3H 3C3C CH 3CH 3H 3C+HAlCl 31.2 X=F 、Cl 、Br 或I 。

这是SN1异裂反应。

Lewis酸可加速这种电离作用。

CClCH 3CH 3H 3CAlCl 3C CH 3CH 3H 3C+HAlCl 4CH 3CH 3CH 2(CH 3)3C1.3 X=OTs 酯类衍生物。

OTs 是一个很好的离去基团，这类酯很易 解离。

1.4 X=OCOZ ，其中Z= Cl 、Br 或I ，其推动力是由于形成二氧化碳。

氯亚磺酸酯，X=OSOCl 也属于这一类。

其推动力是由于排除SO2。

COSOClRR R3C RRR+Cl+SO 21.5 X=H2O 或ROH 。

断裂是由醚ROR 中氧原子的质子化引起的。

1.6 X= N 2。

亚硝酸和伯胺的反应生成的重氮离子很容易分解成碳正离子，推动力是由于生成了氮气。

1.7 X=CO 。

当相应的正离子稳定的时候，某些羧酸先质子化，然后脱去羰基。

C CH 3CH 3H 3CAlCl 3C CH 3CH 3H 3C+OTs -+C OCOClR RRC R RR+Cl -CO2+OR'RH OR'RR +R'OH+N 2H +N 2+COH 2OCOH 2O++CO 1.8 X=CO2。

羧酸氧化脱羧，生成碳正离子和CO2。

RCOOAgBr 2R+Br+AgBr+CO 22 质子或其它阳离子与不饱和体系加成质子或其它阳离子与不饱和体系加成，留下的临碳原子带正电。

邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(碳负离子 缩合反应)

邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(碳负离子 缩合反应)

第15章碳负离子缩合反应15.1 复习笔记一、氢碳酸的概念和α氢的酸性氢碳酸的酸性强弱可用碳上的氢以正离子解离下来的能力表示，用pK a值来表示，值越小，酸性越强。

烷烃的酸性很弱。

烯丙位和苯甲位碳上的氢的酸性比烷烃强。

末端炔烃的酸性更强一些，环戊二烯亚甲基上的氢相对更活泼一些。

1.α氢的酸性与官能团直接相连的碳称为α碳，α碳上的氢称为α氢。

α氢以正离子解离下来的能力即为α氢的活性（酸性）。

通过测定α氢的pK a值或其与重氢的交换速率可以确定α氢的酸性强弱。

（1）α氢的酸性强弱取决于与α碳相连的官能团及其它基团的吸电子能力。

总的吸电子能力越强，α氢的酸性就越强。

一些常见基团的吸电子能力强弱次序排列如下：（2）α氢的酸性还取决于氢解离后的碳负离子（carbanion）结构的稳定性。

碳负离子的离域范围越大越稳定。

（3）分子的几何形状会影响α氢的酸性。

（4）与α氢的解离和介质的介电常数及溶剂化有关。

2．羰基化合物α氢的活性分析羰基的吸电子能力很强，因此羰基化合物的α氢都很活泼。

例如在NaOD—D20中，2-甲基环己酮的α氢均可被氘取代。

（1）羰基使α碳原子上的氢具有活泼性，是因为：①羰基的吸电子诱导效应；②羰基α碳上的碳氢键与羰基有超共轭作用。

（2）羰基旁所连的基团的不同导致了它们的α氢的活性也有差异。

可以从这些化合物本身的结构以及它们形成烯醇式后的结构来认识：含羰基化合物的α氢的酸性从大到小顺序：酰氯＞醛＞酮＞酯＞酰胺①在酰氯中，氯的存在增强了羰基对α碳的吸电子能力，从而也增强了α氢的活性。

同时氯的吸电子效应也使形成的烯醇负离子因负电荷分散而趋于稳定。

②在酯和酰胺中，烷氧基氧的孤电子对和氨基氮的孤电子对均可与羰基共轭而使体系变得稳定。

③酰胺氮上的孤电子对碱性较强，使共轭体系更加稳定，要解离α氢，形成烯醇负离子需要的能量更多，故酸性比酯还弱。

④当醛基中的氢被烷基代替后，由于烷基的空阻比氢大，从某种程度上讲阻碍了碱和氢的反应；另外，由于烷基对羰基具有给电子的超共轭作用，因此醛的α氢比酮的α氢活泼。

Knoevenagel缩合反应

Knoevenagel缩合反应

Knoevenagel缩合反应文献综述1.摘要Knoevenagel缩合反应是有机化学中较常见的一个反应。

本文在综合大量文献的成果基础上，简述了这一反应，分析了其可能的反应机理和影响反应进行的动力学、热力学因素，列举了此反应在有机合成方面的广泛应用，对Knoevenagel缩合反应的研究提出了新的展望。

2.正文2.1反应简述Knoevenagel缩合反应（脑文格反应；克诺维纳盖尔缩合反应；柯诺瓦诺格缩合反应；克脑文盖尔缩合反应），又称Knoevenagel反应：含有活泼亚甲基的化合物与醛或酮在弱碱催化下，发生失水缩合生成α,β-不饱和羰基化合物及其类似物。

图1 Knoevenagel缩合反应通式Z 基是吸电子基团，一般为 -CHO、-COR、-COOR、-COOH、-CN、-NO2等基团。

两个 Z 基团可以相同，也可以不同。

-NO2基团的吸电子能力很强，有一个就足以产生活泼氢。

常用的碱性催化剂有哌啶、吡啶、喹啉和其他一级胺、二级胺等。

常用的活泼亚甲基化合物有丙二酸二乙酯、米氏酸、乙酰乙酸乙酯、硝基甲烷和丙二酸等，但事实上任何含有能被碱除去氢原子的 C-H 键化合物都能发生此反应。

反应一般在苯或甲苯中进行，同时将产生的水分离出去，此法所用温度较低，产率高。

Knoevenagel 反应是对Perkin反应的改进，将酸酐改为活泼亚甲基化合物。

由于活泼氢的存在，使得弱碱作用下，能产生足够浓度的碳负离子进行亲核加成。

弱碱的使用避免了醛酮的自身缩合，因此除芳香醛外，酮和脂肪醛均能进行反应，扩大了适用范围。

Knoevenagel 反应是制备α,β-不饱和化合物的常用方法之一。

2.2 发现历史这个反应最早是由德国化学家亚瑟·汉斯（Arthur Hantzsch）发现的，1885年，他用乙酰乙酸乙酯、苯甲醛和氨反应，发现生成了对称的缩合产物 2,6-二甲基-4-苯基-1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸二乙酯，也生成了少量的 2,4-二乙酰基-3-苯基戊二酸二乙酯，这是有关 Knoevenagel 反应的最早纪录。

邢其毅《基础有机化学》配套题库章节题库碳负离子 缩合反应【圣才出品】

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第 15 章 碳负离子 缩合反应 一、填空题
。 【答案】 【解析】第一步从产物的结构得知在α-C 上发生了亲核取代反应（碳负离子的反应）， 第二步为分子内的羟醛缩合反应。
二、简答题 1．通过酯缩合反应合成下列化合物。
答：
答：从原料到目标分子碳骨架发生了变化，反应经过了碳负离子的亲核加成和分子内酮 酯缩合两种机理。
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2．完成反应历程。
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答：此反应为碳负离子历程，即为醛酯缩合反应。
3．写出下列反应历程。 答：此反应为碳负离子历程。源自4．给出合理、分步的反应机理。
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碳负离子缩合反应

碳负离子缩合反应
醛、酮、酯
O C CHR
烯醇负离子 (enolate)
（较稳定的共振式）
OH C CHR
烯醇 (ol)
O C CHR
碳负离子
一些 典型有机化合物C—H的酸性比较
化合物
H C H 2C H 3
H C H 2C H C H 2
H CH2 O
H CH2 SCH3 O
H C H 2C N
pKa
~50 35 34 29
( 2 ) C lS i( C H 3 ) 3
( 2 ) H 2 O , H
烯醇硅醚 可将异构体分去
思考题
1. 写出下列转变的机理
O
HO O
b- 羟基醇
OH
2. 完成下列合成
O CH3
有参考答案
O O
a, b-不饱和酮
O CH3
CH3
本次课要求:
掌握烯醇负离子及其生成条件 掌握酸或碱催化的醛酮a位的氢-氘交换及其机理 掌握醛酮a位的卤代反应及其卤代机理 掌握羰基化合物a位的烷基化 掌握醛酮的羟醛缩合反应，掌握羟醛缩合反应机理
如 ： N a N H 2 , L D A , N a H , P h 3 C N a 等
第一步若不采用强碱和低温，酮将不能完全烯 醇负离子化，会发生醇醛缩合等副反应。
例2：
CO2Et
EtO OLi
C
LDA/-78oC
CH3I
EtO2C CH3
例3：
O CH3 碱
不对称酮
O CH3 +
O CH3
热力学控制 RX
H-D交换机理
O CC
- HOD
H DO
O CC
D OD
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第三节 缩合反应的概念
分子间或分子内不相连接的两个碳原子连接起来 形成新的碳碳键，成为新的化合物，同时往往有比 较简单的无机或有机小分子化合物生成。这样的反 应统称为缩合反应。
第四节 羟醛缩合
一、 什么是羟醛缩合反应
有-H的醛或酮在酸或碱的作用下，缩合生成 -羟基醛或-羟基酮的反应称为羟醛缩合。
NaOH H2O-C2H5OH
H E 构型为主 H C = C C C ( C H 3 ) 3
O
88 % -93%
(5) 羟醛缩合的取向
解决两个问题： ①不对称酮发生羟醛缩合反应时，提供哪一側的 -H参与反应？
②两个反应物都有-H时，到底哪个出-H，哪个 出羰基？－－－－LDA的应用
不对称酮发生羟醛缩合反应时，提供哪一側的 -H参与反应？
C3H CH C 3 C3H CC -2H -H
烯醇化
+OH OHC3H CH C 3 C3H CC =2H
亲核加成
+ O O O H O H C 3 - - H 2 - C H 3 C ) 2 C -H+ C H 3 - - H 2 - C ( H 3 ) 2 C C C
-H2O
O C 3 - - H = C C C H H 3 ) 2(
CH2 CH CH2
3. -H 周围的空间环境：
O
O
O
CH 3 C H 2 C CH 3 的酸性比 CH 3 C H 3 强。
但是，下面的负电荷就不能被共轭
O
H O
－H+
O
O
二、羰基-H的活性分析
羰基的-H是十分活泼的。
O
O
CH3 D2O
D
CH3
NaOD D
D
O
H
CH3
H
H
不同羰基结构的-H的活性的差异：
O CH3 CPh
16
CH3 NO2
10.2
常见基团的吸电子能力的相对强弱：
NR3 ＞ NO2 , CF3 , CCl3 ＞ SO3H , CN
O
O
O
O
＞ CR , CH ＞ COH , COR
2. 共轭效应对碳负离子负电荷的稳定作用：
pka=16
H Na H
+ H2
H
CH3CH=CH2
pka=35
R-CH2-Y
R-CH-Y + H+
-H以正离子离解下来的能力称为 -H的活性或-H的酸性。
判断-H活性的方法：
pKa值 同位素交换的速率
影响-H活性的因素： Y的吸电子能力。 -H 周围的空间环境。 负碳离子的稳定性。
1. 吸电子基的影响：
化合物 pKa
O CH3 SCH3
29
CH3 C N
25
CH3
H
H
O
D
CH3
H
H
O
D
CH3
D
D
缩合反应
1. 缩合反应的概念 2. 羟醛缩合 3. 曼尼希反应——氨甲基化反应
复习、麦克尔加成反应 4. 鲁宾逊(Robinson)增环反应 5. 酯缩合反应 6. 碳负离子的烃基化和酰基化 7. 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯
在有机合成上的应用 8. 浦尔金(Perkin)反应 9. 脑文格反应 10.达参反应 11.安息香缩合反应
~ ~~
O 2CH3CCH3
Ba(OH)2
-H2O
Soxhlex 提取器 I2
( 3 ) 2 3
O
O
CH 3CC H3 H+
( H 3 ) 2 C C C ( C 3 ) 2
分子内羟醛缩合：
O
O
CH3 C CH2CH2CH2CH2 C CH3
KOH / H2O
O
O
CH3 C CH2CH2CH2CH2 CH
O -L i+ O -L i+
C H 3+ C H 3
(CH3)3SiCl -LiCl
O S i ( C H 3 ) 3 O S i ( C H 3 ) 3
C H 3+ C H 3
99%
1%
蒸馏分离
O S i ( C H 3 ) 3 C H 3 纯净
3 在一般情况下，烯醇式在平衡体系中的含量是比 较少的，但随着-H活性 的增强，烯醇式也可能成 为平衡体系中的主要存在形式。
O
+ PhCH O CH3CCH2CH3
OH- PhCH
O CHCCH2CH3
O
+ PhCH O CH3CCH2CH3 O H+ PhCH CCCH3 CH3
3. 交叉羟醛缩合的定向缩合 (1) LDA在定向羟醛缩合中的应用
LDA: LiN[CH(CH3)2]2 二异丙胺的锂盐
① 制备：（i-C3H7)2NH + n-BuLi (i-C3H7)2NLi + C4H10
康尼查罗反应
C H O + CH2O（过量） -OH H C C 2 2 O O H H H H
(2) 其他无-H的醛
PhCH O (CH3)3C CH O
CHO O
O CHO + CH3CH O
NaOH
H2O, C2H5OH
O CH CHCH O
(3) 无-H的醛和其他活泼含-H化合物的缩合
CHO + CH3NO2 OH-
H OO H 3C CC HC C H 3
H OO H 3C CCC C H 3
H
下列重氢交换关系的解释：
O
O
CH3 D2O
D
CH3
NaOD D
D
O
1.H通过碳负C离H子3 直接和重氢交换
H
H
OH
CH3
H
D2O
O
D
CH3
H
H
O
D
CH3
D
D
2. 通过烯醇负离子和重氢交换
O
CH3
H
H
O
OD
H
CH3 D2O H
第十五章 碳负离子 缩合反应
exit
第一节 氢碳酸的概念和α氢的酸性
烃(CH4, R-H)可以看作是一种氢碳酸，类似于 NH3, H2O, HX。
CH4
CH3- + H+ Ka 或 pKa
按电离出H+的能力的大小，他们 酸性强弱顺 序应该是：
CH4 < NH3 < H2O < HX
强无机酸 > 羧酸 > 碳酸 > 酚 > 水 > 醇 > 炔
碱
共轭酸
pKa
O
O
[ 2 H 5 C C 2 ] - H C 2 H 5 C H 3 ~2C 0
[(CH3)2CH]2NLi [(CH3)2CH]2NH
40
② 制烯醇盐: 总是中和取代最少的碳上的H
O
C H 3 C C H 2 C H 3 + LDA O i
THF, -78oC C 2 = - 2 C 3 ( C i - r ) 2 N + C H P
有两种情况 （1）一种醛或酮有-H，另一种醛或酮无-H。 （2）两种醛酮都有-H。
（在定向羟醛缩 合反应中讨论。）
(1) 甲醛的羟甲基化反应
CH2O + H-CH2CHO -OH HOCH2-CH2CHO
-OH 2CH2O
(HOCH2)3CCHO
浓-OH CH2O
(HOCH2)4C + HCOOH
-70-25oC
P h 2 C H 2 C H O O
-H2O Ph2C=CHCHO
78 % -85%
O 制备 C H 3 C H C H C C H 2 C H 3
O
THF
O i
C H 3 C C H 2 C H 3 + LDA -78oC C 2 = - 2 C 3 (
CH3CH＝O
O L iO C H 3 C H C H 2 C C H 2 C H 3
CH CHNO2
CHO + CH3CN OH-
CH CHCN
(4) 克莱森-斯密特反应
一种无-H的芳香醛和一种有-H的脂肪醛或酮 ， 在NaOH和乙醇的混合体系内，进行混合的缩合反 应，得到产率很高的、-不饱和醛酮，这一反应 称为克莱森-斯密特反应。
O
C H O + C H 3 C C ( C H 3 ) 3
RMgX + HOH
RH + HOMgX
RLi + H2O
RH + LiOH
2. 亲核性：
和正电性的碳结合(向正电性的C进攻)，发生
亲核取代：RMgX + R’X R-R’ +
亲核反应 亲核加成: 羟醛缩合反应
MgX2
CH3CH O + CH3 CHO OH
OH- CH3CH CH2 CHO
CH3CH CH2 CHO
共轭不饱和醛酮
反应特性：
(1) 烯醇负离子是一个两位负离子，在羟醛缩合反 应中，主要是烯醇负离子的C-端去进攻。
(2) 在酸性及强碱性条件下易失水，一般的碱性 条件，加热时失水。所以，如要制备-羟基醛、 -羟基酮，通常采用弱碱性催化剂，温度较低的反 应条件。
三、羟醛缩合反应的分类
*1 自身缩合 分子间缩合，分子内缩合
常用的酸催化剂：磺酸、硫酸、路易斯酸
二、反应机理
碱催化下的反应机理
-B： CH3CH=O
-：CH2CH=O
烯醇化
CH3CH=O 亲核加成
O - O O O C 3 C 2 C H2O C 3 C 2 C H