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1,3-二羰基化合物的碳-氢键活化反应

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高等有机第二章-溶剂化效应

高等有机第二章-溶剂化效应
＋ － ＋ ＋－ ＋ －
C、偶极－诱导偶极力 具有永久偶极矩的分子或离子能诱导邻近分子，产 生诱导偶极矩，分子在被诱导的瞬间总是处于诱导 偶极的方向，两者之间有吸引力。非极性分子可极 化率越大，诱导偶极矩也越大。这对偶极分子和离 子在非极性溶剂中的体系最重要。
D、瞬间偶极－诱导偶极力（色散力〕 非极性分子由于电子不断运动，会瞬间产生小的偶极 矩，它使邻近分子产生脉冲性极化，从而产生分子间 的相互吸引力，这称为色散力。
环烷-1,3-二酮与反式烯醇结构存在平衡，由于不存在 分子内氢键，溶剂极性对平衡的影响与前面顺式烯醇 时相反。如，5,5-二甲基-1,3-环己二酮在水中95%烯醇 化，在环己烷稀溶液中烯醇化含量<2%.
O
O
HO
O
四、溶剂对均相化学反应速度的影响
溶剂 V
(C2H5)3N + C2H5I 己烷 乙醚 1 4
2、溶剂和溶质分子间的相互作用 第一类包括定向诱导力和色散力，这些力是非特异性 的，不可能完全饱和。 第二类包括氢键力和电荷转移力，或称电子对授受力。 这类作用有方向并且可以饱和生成化学计量的分子化 合物。
(1)定向诱导和色散力 A、离子－偶极力 中性偶极分子具有永久偶极矩。当偶极分子处于离子 产生的电场中时，将进行定向排列，带有和离子电荷 相反电荷的一端指向离子，这种作用称离子－偶极力， 这种作用对离子化合物在极性溶剂种最重要。作用能 可用下式表述：E= - Z u Cos a/r2 Z 离子电荷。 u永久偶极矩， r 离子到偶极分子中心距 离， a= 0 o 时，偶极分子和离子在一条直线上。 B、偶极－偶极力 两个偶极分子在一定距离内相互吸引时，可按下列二 种方式排列。 －
例：
1. (CH3)3CCl 溶剂 K相对 C2H5OH 1 CH3OH 9

8 碳氧双键化合物(2)

8 碳氧双键化合物(2)

O
工业上乙烯酮可由乙酸或丙酮热解制备。
CH3 C OH CH3 C CH3 O O
700℃ AlPO4
CH2 C
O
+ H2O
800℃ Fe
CH2 C
O
+ CH4
较好的制备方法是由 CO 和 H2 合成乙烯酮。
2
ZnO
3 CO + H2
250℃,压力
CH2 C
O
+ CO2
在α,β-不饱和羰基化合物中，C=C 双键与羰基共轭，所以它们除了具有与烯烃和简 单羰基化合物相类似的化学性质外，还有一些特殊的化学性能。 1、 1,2- 和 1,4- 加成反应 α,β-不饱和羰基化合物与亲核试剂 NuH 能发生 1,2- 加成和 1,4- 加成反应。
9
O
O
室温
OH CH3C
O CHCOC2H5
7%
CH3CCH2COC2H5
93%
烯醇式乙酰乙酸乙酯
烯醇式中存在顺反异构，占多数的是 Z-式构型。这是由于 Z-式构型有利于形成分子 内六员环氢键。 酮的结构对烯醇含量影响很大。若烯醇式中共轭体系越大，则烯醇式含量越高。
O O C CH2 C CH3 OH C CH
O CH3 CH3 + CH3 CH3MgBr
1) CuCl 2) H /H2O
O CH3 CH3 CH3 CH3
Michael 加成中，常用的共轭体系有：
O C C C ， C C O C OR ， C C C N ， C C C N O 等
产生碳负离子的体系有： CH2(COOEt)2, CH3COCH2COOR , CH 3NO2 , NCCH2COOR , PhCH 2CN , RMgX , R 2CuLi Michael 加成产物的结构为：

教学课件：第十四章-1-3-二羰基化合物

教学课件：第十四章-1-3-二羰基化合物

要点二
详细描述
二羰基化合物可以通过一系列的反应，如氧化、还原、取 代等，合成出多种药物，如抗生素、抗癌药物、抗病毒药 物等。这些药物在医疗领域中发挥着重要的作用，对于治 疗各种疾病、保障人类健康具有重要意义。
在香料合成中的应用
总结词
二羰基化合物在香料合成中也有着广泛的应用，能够 合成出多种具有特殊香味的化合物。
究。
新应用探索
鼓励寻找二羰基化合物的新用 途，特别是在绿色化学和可持 续发展方面的应用。
教学改进
提出了一些关于如何改进二羰基 化合物教学的建议，以帮助学生 更好地理解和掌握这一主题。
跨学科整合
提倡将二羰基化合物与其他化 学主题进行跨学科整合，以提
供一个更全面的学习视角。
THANKS
感谢观看
羧酸酯的脱羧
总结词
羧酸酯的脱羧是制备二羰基化合物的另一种常用方法，通过加热或使用催化剂可以将羧酸酯脱羧生成 二羰基化合物。
详细描述
在加热或催化剂的作用下，羧酸酯中的酯基会发生脱羧反应，生成一个碳碳双键和二氧化碳，再通过 氧化等手段将碳碳双键转化为羰基，从而得到二羰基化合物。该方法条件温和，适用于大多数羧酸酯 的转化，但反应过程中可能伴随有副反应的发生。
详细描述
香料工业中，二羰基化合物可以通过一系列的反应， 如酯化、取代等，合成出各种香料，如香豆素、香兰 素等。这些香料在食品、化妆品等领域中广泛应用， 能够为人们的生活带来美好的体验。
在染料合成中的应用
总结词
二羰基化合物在染料合成中也有着重要的应用，能够合 成出多种具有优良性能的染料。
详细描述
染料工业中，二羰基化合物可以通过一系列的反应，如 偶联、氧化等，合成出各种染料，如偶氮染料、蒽醌染 料等。这些染料在纺织、皮革等领域中广泛应用，能够 为纺织品和皮革制品带来鲜艳的色彩和优良的性能。

第十三章-+羧酸衍生物

第十三章-+羧酸衍生物
保护基团
Ac2O
H2N CH3
KMnO4 / H+ AcHN CH3
AcHN
COOH
H+ / H2O
H2N
COOH
降低反应活性，制备酚、芳胺的单卤代化合物
OH
Ac2O
OAc
Br2 / Fe
OAc
H+ / H2O
OH
Br
Br
23
五、格氏反应
O Ph C Cl CH3MgBr Et2O OMgBr Ph C Cl CH3 -MgBrCl O Ph C CH3 CH3MgBr OMgBr Ph C CH3 CH3 H3O+ OH Ph C CH3 CH3
R CO2C2H5 O NaOC2H5 C2H5OH
R CO2C2H5 O
R R' R'X CO2C2H5 O 1) NaOH 2) H3O O R R' 双烷基化
乙酰乙酸乙酯制备甲基酮衍生物
甲酸己酯：苹果香味 甲酸苄酯：香蕉香气 乙酸苯乙酯：玫瑰清甜蜜香 苯乙酸苄酯：茉莉香气
11
二、化学性质：亲核取代反应
1．水解反应（hydrolysis）
O R C O R C O R C O R C NH2(R') OR' O X H 2O HX O C R' O O R H2 O HOR' H+ or OH H2 O H+ or OH HNH2 (HNHR') C OH + HO C R'
苯甲酰溴
4
2、酸酐的命名
以酐为母体，前面加酸的名称

CH3CH2CO-O-OCCH3
O O H C O C H

《有机化学中的氢键问题》笔记

《有机化学中的氢键问题》笔记

有机化学中的氢键问题●氢键的饱和性：氢原子小，而A和B原子较大，A—H的氢原子只能和一个B原子形成氢键。

同时负离子之间相互排斥，另个电负性较大的B1原子就更难接近氢原子。

●氢键键能由静电作用能、离位能、诱导能和色散能构成。

○1静电作用能：A—H键的偶极矩和B的未共用的成对电子之间的能量。

○2离位能：B原子和氢原子之间的距离小于范德华半径，存在斥力；B原子使得氢原子电子云密度增大，削弱了A—H键键能；B原子的未共用电子对和A—H的成键电子云共用化后(实际上三个轨道共同形成三个分子轨道)，A—H…B获得额外的键能。

上述三种变化能量总和称为离位能。

○3诱导能和色散能：(1)诱导能：永久偶极矩(极性分子)诱导临近分子，使其出现诱导偶极矩。

永久偶极矩和诱导偶极矩的之间存在吸引，此相互作用的能量为诱导能。

(2)色散能：瞬时偶极矩(非极性分子)诱导临近分子，使其出现诱导偶极矩。

瞬时偶极矩和诱导偶极矩的之间存在吸引，此相互作用的能量为色散能。

●形成分子内氢键的驱动力主要是熵增，其生成能不大。

●通过氢键形成的螯形环内如果不含双键或一个双键，则五元环最稳定；含两个双键，六元环最稳定。

●一般的分子内氢键，六元环比五元环更稳定，因为张力更小(标准氢键为180°)●在晶体内形成氢键，则晶体变硬；在液体内形成氢键，使液体粘度和表面张力增加。

●湿熔点法：测量化合物干燥时的熔点和沾有水的熔点，二者作差。

若差值较大，则形成分子间氢键；若差值较小，形成分子内氢键。

(1915年N.V.sidgwick首创) ●乙酰丙酮可以形成分子内氢键。

●羧酸通常是以两分子之间形成分子间氢键；过氧酸通常是单分子形成分子内氢键(五元环较稳定)●不能互溶的实质：同种分子之间的力大于不同种分子之间的力。

●亲核试剂容不容易被溶剂化，取决于溶剂化前后电荷是否会更加分散。

若像F-、OH-体积小电荷密度大的，溶剂化后负电荷更加分散，故容易溶剂化；若像SCN-、I-体积大电荷密度小，就不容易被溶剂化。

高等有机化学第6章羰基化合物的反应精品PPT课件

高等有机化学第6章羰基化合物的反应精品PPT课件

R
H
C2H 5
+
H
OH
Ph
OH
H
C2H 5
H
R
Ph
Ph
H
C 2H 5
HO
H
R
主要产物
Ph
H
C 2H 5
H
OH
R
次要产物35oC源自R主次CH3
2.5 : 1
C6H5
>4 : 1
(CH3)2CH 5 : 1
(CH3)3C
49 : 1
-70oC
R (CH3)3C CH3
主
次
499 : 1
5.6 : 1
Cram规则二：当醛或酮的α-碳原子上连有羟基或氨基 等可以和羰基氧原子形成氢键的基团时，试剂将从含氢 键环的空间阻碍较小的一边对羰基进行加成。
Cram规则一：如果醛或酮的α-碳原子上连有三个大
小不同的基团（L、M、S分别代表大、中、小三个
基团）时，其优势构象为羰基键处在两个较小基团
之间的构象，试剂优先从空间阻碍较小的一边进攻
羰基。
O
次要产物
Nu-
M
S
M O S 主要产物
LR LR
Ph
O
H
H
C 2 H 5
H
O
P hH
C 2H 5 1 RMgX 2 H2O
——羰基C=O的吸电子作用使得a-H具有明显的酸性，在碱
性条件下可以离解，生成烯醇负离子，从而成为亲核试剂， 进攻羰基碳或卤代烃，发生亲核加成反应、亲核取代反应。
O CC H
BH2
O CC
O CC
烯 醇 负 离 子
烯醇负离子由于羰基的共轭作用得以稳定

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 六章羰基化合物的反应(共137张PPT)

第 六章羰基化合物的反应(共137张PPT)

与亚硫酸氢钠的加成
O CH3 + NaHSO3
O CH3 SO3Na
O
O
应用：a 鉴别化合物（2-戊酮和3-戊酮） b 分离和提纯醛、酮
分离3-戊酮和2-戊酮的混合物
=
= =
=
= =
O
C H3 C H2 C C H2 C H3
b p ：102℃
O
NaHSO3
C H3 C H2 C H2 C C H3
O 2 N
O 2 N
CO + H 2 N NHN 2O H 2 O CN NHN 2O 2,4-二硝基苯腙
O
O
CO + H 2 NNC H N 2H H 2 O
缩氨脲
CNNC H N 2H
应用：鉴别醛酮
与格氏试剂的加成
加成产物水解后生成醇，用于制备各种醇。
δ- δ+
δ+δ-
R M g X+ CO
RCO M g XH 2O
Nu
R CO
R'
sp2杂化 平面三角型
键角：120° 109°28 ′
产物中基团拥挤程度增大。
R 越大，妨碍Nu:进攻C原子。
R
O
C Nu
R'
sp3杂化 四面体
缓解角张力
OH C N
O H C NK = 1 0 0 0 0
O + H C N
C O N HK = 1 0 0 0
角张力缓解程度不大
醛、酮羰基碳原子所连的基团空间位阻或空间张力愈大， 则羰基的反应活性愈小。这一方面是由于大的位阻会阻 碍亲核试剂的进攻；另一方面醛、酮羰基碳原子为sp2杂 化，键角为1200，而加成产物原羰基碳原子变成了sp3杂化， 键角接近109028’，基团体积大，加成后必然张力增加 也大，使亲核加成难以发生。

兰州大学化学化工学院有机化学课件 第18章 1,3-二羰基化合物

兰州大学化学化工学院有机化学课件 第18章 1,3-二羰基化合物
O O C CH2 C +OHO C CH δ O C δ CH O C δ O C O C CH O C O C CH O C
1，3－二羰基化合物及类似物的酸性 化合物
O NCCH2COCH3
pKa 9 8.8 11
பைடு நூலகம்
化合物
O O CH3CCHCCH3 CH3
pKa 11 11
O O CH3CCH2CCH3
+ 4 EtOH
用二卤代烷可再次发生分子内的环化反应，环烷酸。
O EtO EtO O O EtO Br EtO O EtO O EtO O ⑴ HO ,H2O ⑵ H3O,△ O OH Na + Br Br －NaBr EtO Br EtO O O NaOC2H5
18.2.3 乙酰乙酸乙酯合成法
O
O CH3CCH2COOC2H5 O CH3CCH2COOC(CH3)3
CH3CH2OH O H2C O (CH3)3COH
丙二酸二乙酯
丙二酸酯在工业上可用氯乙酸为原料通过下列过程制得：
ClCH2COOH NaOH 105-110℃
Na2CO3
ClCH2COONa C2H5OH
NaCN
NCCH2COONa
O O 浓NaOH CH3CCH2COC2H5 H
CH3COOH + CH3COOH + C2H5OH
碱式分解的反应机理如下：
O O CH3CCH2COC2H5 OH O CH3COH O CH3C CH2 OH O COC2H5 O CH3COH + O COC2H5 酸碱交换 OH 水解 O CH3COC2H5 OH COC2H5
18.2 乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯合成法

[理学]第六章 羰基化合物的反应

[理学]第六章 羰基化合物的反应

sp3杂化 四面体
产物中基团拥挤程度增大。
R 越大，妨碍Nu:从背后进攻C原子。
6.2 羰基加成反应及产物
a. 与水加成
O
H+或OH-
OH R' + H2O R C OH R'
R
C
除甲醛、多卤代醛外，其它醛的水合反应平衡偏向 左边。
（2）与ROH的加成
H+
OCH2CH3 CH3CH OH
CH3CH=O + CH3CH2OH
H
O
C2H5
PhH
Ph H H C2H5 O
R H H Ph C2H5 OH

+
H
O
C2H5
1 RMgX 2 H2O
PhH
OH H H Ph C2H5 R
35oC R CH3 C6H5 (CH3)2CH (CH3)3C -70oC R (CH3)3C CH3
主 2.5 > 4 5 49
: : : :
H O O
L
R
S
Nu-
C2H5 H C6H5
O C C CH3
C 2 H5 H C6H5
LiAlH4 乙醚
OH H CH3
H2 O
C
C
+
C2H5 H C6H5
C
C
H OH CH3
75%
25%
当羰基和一个手性中心连接时，反应符合 克莱姆规则一。
6.5 碳负离子
O R C CH3
-
OH
O R C
CH2
第六章 羰基化合物的反应
6.1 羰基化合物的反应机理 6.2 羰基加成反应及产物 6.3 加成-消除反应 6.4 羰基化合物的反应活性和加成的立体选择性 6.5 碳负离子 6.6 各种重要的缩合反应 6.7 羰基与叶子立德的反应 6.8 羧酸衍生物的亲核加成 6.9 亲核性碳 6.10 分子内催化作用

羰基化合物的反应

羰基化合物的反应

置进攻羰基碳得到主要产物。
手性碳上两个体积较小的基团（S与M）根据其构型分
处于羰基两侧，体积最大的基团 L则与羰基呈反位交
叉构象，还原剂（或亲核试剂）从S与M之间位阻较小
的一侧进攻羰基占优势，这就是Cram规则。
AlH4 O H Et
H 3 O+ H H Ph OH Ee Me
Ph Me
主
优势构象
H3O
+
OH R C Nu R'(H)
R'(H)
（2）亲核取代
O R C L Nu
R O C L Nu
O R C Nu + L
加成-消除
（3）缩合反应
O C R R'
O C C H + B
+
Nu-
R
OC Nu R'
R C R' Nu
2. -碳负离子作为亲核试剂
O C C
E
O C C E
6.2 羰基加成反应及产物 6.2.1 加水
O R'Li C OLi R
O C R'
不对称酮
大位阻酮不能与格氏试剂反应，但可以与有机锂反应
得三级醇。
O t Bu C Bu t + t BuLi ① THF ② H3O+ (t Bu)3COH 81%
6.3 加成-消除反应
R C R R B=R,NH2,OH,NHPh,NHCONH2,Ar O + H 2N-B R OH H C N B
δA
H+
O H
RCH(OH)2
碱催化
H2O B
快
B HOH 增加水的亲核能力
慢

有机不对称催化Michael反应的研究进展

有机不对称催化Michael反应的研究进展

总结
5.有机小分子催化剂所表现出的高效的催化效率 和性能，但与传统的有机金属催化剂相比，仍 存在催化范围小、底物依赖大、反应时间长等 不足。 6.对硫脲催化剂的研究空间还很大，许多工作也 亟待开展，例如开发新的催化反应、提高现有 催化剂的催化效率与选择性以及发展适合工业 化生产的催化反应体系等等。
2006年，Terada小组报道了一类含有轴手 性联萘结构的胍类催化剂，并成功作为手性碱高效 地催化了1,3-二羰基化合物和硝基烯不对称共轭加 成反应。在催化剂14的催化下，能够以79-99%的 收率和86-98 % ee值得到加成产物4。同时，他们 也发现了催化剂联萘3,3’位的芳环的空间位阻会对 产物4对映选择性有很大的影响。
2014年，Enders课题组又利用金鸡纳碱方酰胺类 催化剂和对甲苯磺酸成功催化了乙酰丙酮或酮酯，硝基 烯和炔醛三组分的一锅Michael/Henry/ketalization 的多米诺反应。仅在4% mol 32催化下，就可以2780%的收率，2:1-20:1 dr值和93-99% ee值获得具有 5个连续手性中心的多取代四氢吡喃衍生物34。
之后于2005年，Takemoto组又在系统地研究一 系列叔胺-硫脲催化剂在丙二酸酯和硝基烯的不对称 Michael加成反应中的作用之后，提出了单分子双活 化的概念和双活化的机理模型。这类催化剂的成功合 成开发，及催化概念的提出有力的推动了有机双功能 叔胺-硫脲催化剂的发展。
单 活 化
双 活 化
Takemoto双活化机理模型
2012年，Enders课题组报道了叔胺-硫脲双功 能催化剂28和吡咯烷成功催化简单β-酮酯，硝基烯 和a,β-不饱和醛30三组分的一锅串联反应，高效的 合成含有6个连续手性中心的环己醛类化合物31。该 反应为亚胺/烯胺活化过程，表现出很高的原子经济 性、区域选择性、化学选择性和立体选择性。为构 建高官能团化的环己烷或环己醛类化合物提供很好 的策略与方法。

高等有机第八章-烯醇、烯胺

高等有机第八章-烯醇、烯胺

CH3
CH3
斥力大
斥力小，有利构象
CH3
17
1-或2-萘烷酮烯醇式的烷基化立体选择性： 1－萘烷酮的1(9)-烯醇烷基化，R从下面进攻，倾向生成顺式稠环 产物。
O 9 H H H O 1 RX R H H
反式2-萘烷酮的2(1)－烯醇倾向亲电试剂从直立键进攻。
H R H O R’－X R' H H R O
2
OSi(CH3)3
PhCH2N(CH3)3F
O N(CH3)3
+
(CH3)3SiF
THF
(CH3)3SiCl RCH2COCH3
+
Et3N
OSi(CH3)3 RCH CCH3 主 OSi(CH3)2Bu-t RCH CCH3 主
11
CH3 t-Bu Si Cl CH3 KH
O C6H13CCH3
CH2=CCH=COCH3
EtBr
H
+
CH3(CH2)2CCH2COCH3 84%
23
六、烯醇烷基化的介质效应
烯醇烷基化的速度与反应溶剂有很大关系。
ONa n-Bu C C OEt
+
Bu n- BuBr Solvent Bu C CO2Et CO2Et
COOEt
溶剂 V相
苯 1 2.3
THF 14 7.3
第八章烯醇和烯胺一碳负离子的产生和与烯醇负离子之间的共振在羰基a碳上形成的碳负离子可通过共轭离域使负电荷分散到氧原子上通常称烯醇负离子
第八章
烯醇和烯胺
一、碳负离子的产生和与烯醇负离子之间的共振
在羰基a-碳上形成的碳负离子可通过共轭离域，使负电荷分散到氧 原子上，通常称烯醇负离子。（enolates)

形成C-C的反应

形成C-C的反应

O C CH3
g烷基化
R O C X NH4Cl R O C C H2 O C CH2 O C CH3
g酰基化
例
O CHO H3C OK CHOK H2C O (1) PhCH2Cl (2) H3O+ H2C CH2Ph CHO
2 KNH2
O H3C CO2CH3 NaH H3C
O
ONa C OCH3 BuLi H2C
C6H5CH2Br CH3OCH2CH2OCH3
30~50℃
CH2C6H5
86~90%
10~14%
四、烯胺的生成和碳烷基化
1、烯胺的形成：羰基与仲胺缩合
• • 醛和酮进行烷基化或酰基化反应时，要使基团有选择性地在少取代位置上， 往往通过生成烯胺。 环状仲胺更稳定
R1
通式：
O
R2
R1
R2
N R3
RCH2CR1+HN
丙二酸二乙酯 : 二卤代烃＝1 : 1

应用2：制备二元羧酸
O O O OEt X (CH2)n X 或 I2 NaOEt (1) OH (2) H ,
+
2
EtO
HO (CH2)n HO O
丙二酸二乙酯 : 二卤代烃＝2 : 1
二元羧酸
O EtO O EtO
O OEt
O RX NaOEt EtO R
双活化位置，反应优先发生
由于 β二羰基化合物中的亚甲基受到二个羰基的影响，使氢原子有较强 的酸性。

例：
H3C
O
O CH3
O CH3I K2CO3 H3 C
O CH3 CH3 O O OC2H5 (CH2)3CH3 O NC CH2 Cl OC2H5

1,3-二羰基化合物的特性及其在有机合成中的应用

1,3-二羰基化合物的特性及其在有机合成中的应用

1,3-二羰基化合物的特性及其在有机合成中的应用1,3-二羰基化合物是酯缩合反应，酮酯缩合反应的产物，这类化合物在结构上有很多共同之点，在合成上也非常重要，主要由下列三个性质决定的，以乙酰乙酸乙酯及丙二酸二乙酯为例来说明：<请点击>（1）皂化后失羧：这两个化合物在稀碱的溶液中水解，分别生成β－羰基乙酸及丙二酸，具有这样结构的化合物一般不稳定，稍加热易失羧，得到相应的丙酮及乙酸：<请点击>乙酰乙酸乙酯皂化失羧后首先生成酮，所以称为酮式分解。

现可用85％磷酸代替稀碱，同样可以发生上述反应，并且产率很好。

（2）酸式分解：用浓的强碱溶液和乙酰乙酸乙酯同时加热，得到的主要产物是两个酸，所以叫作酸式分解：<请点击>上述反应是克莱森缩合反应的逆反应（水解）：<请点击>β-二酮在强碱作用下，也进行酸式分解，得到羧酸。

例如：<请点击>（3）烷基化及酰基化：乙酰乙酸乙酯及丙二酸二乙酯的碳负离子或烯醇负离子可以和卤代烷或酰氯发生亲核取代，其结果在亚甲基上引入一个烷基或一个酰基，然后经酮式或酸式分解，就可以得到多种不同的酸或酮，这些性质，使两个化合物在合成上具有广泛的用途。

如乙酰乙酸乙酯反应如下：<请点击>丙二酸二乙酯经过同样的反应，可以得到取代的乙酸：<请点击>从上述两个反应来看，用不同的卤代烷，可以得到不同的α取代乙酸或α取代丙酮。

卤代烷主要用一级卤代烷，二级卤代烷往往伴随一些消除反应，三级卤代烷全部变为烯烃，不发生烷基化反应，芳香卤化物的卤原子不够活泼，也不发生此反应。

一般地讲，合成羧酸用丙二酸二乙酯比乙酰乙酸乙酯反应更为顺利。

1,3-二羰基化合物在碱的作用下形成烯醇负离子时，负电荷可以在氧上或在碳上，即两位负离子，具有两位反应性，如：<请点击>烯醇负离子的氧，由于它的电负性较强，更多的负电荷集中在氧上，溶剂可以用氢键和氧结合，因此氧和碳比较，氧发生更强的溶剂化作用，而碳的亲核性比氧强，这样使碳更容易烷基化反应；另一个原因是氧烷基化的过渡态的势能比碳烷基化的过渡态的势能高，因此碳烷基化的速率比氧烷基化快。

第六章羰基化合物的反应27

第六章羰基化合物的反应27

31%
H
a H3C H O + b
OH H 反 3 甲基环戊醇 40% H3C OH
H H 顺 3 甲基环戊醇 60%
樟脑
CH 3 CH 3
CH3
CH3
(2)外
CH3
CH3
LiAlH4
OH +
O
H OH
(2)冰片(内型) (10%)
(1)内
空阻差别 不大时， 主要得稳 定产物。
H
(1)异冰片(外型) (90%)
6.6羰基与叶立德（ylide）的反应 1.维蒂希（Witting）反应 2. 季磷盐与维蒂希试剂 3.Wittig试剂在有机合成中应用 4.硫叶立德与羰基的反应 6.7 羧酸极其衍生物的亲核取代 1.BAc2机理 3.AAl1机理 2.AAc2机理 4.AAc1机理 6.8亲核性碳 1.烯醇负离子和硅醚 2.仲胺与醛酮缩合成烯胺 3.噁唑啉衍生物的α-碳负离子
①反应条件：稀碱， 含有α氢的醛或酮； ②产物：β-羟基醛（酮） 或αβ-不饱和醛（酮）。
醇(alcohol) 醛(aldehyde) aldol condensation 羟醛缩合、醇醛缩合
⑴反应机理：
O C + H C OH H C C O C
-H2O C C O C
O R' C CHR H B R'
O C CHR R'
O C CHR
烯醇负离子 (enolate) （较稳定的共振式）
OH R' C CHR
碳负离子
烯醇 (enol)

其它类型烯醇负离子
O R'O C CHR H B
O
O R'O C CHR

双功能氢键催化剂催化的不对称有机反应研究

双功能氢键催化剂催化的不对称有机反应研究

双功能氢键催化剂催化的不对称有机反应研究本论文围绕有机双功能氢键催化剂的设计、合成及其在不对称催化反应和药物合成中的应用展开研究,主要分为以下四个部分：第一章综述了近十多年来有机双功能催化剂的发展及其在不对称催化反应中的应用。

列举了几类的重要有机双功能催化剂,例如：硫脲类、磺酰胺类和方酰胺类,并提出了该领域未来的研究方向和挑战。

第二章利用方酰胺双功能催化剂发展一类高效的1,3-二羰基化合物的不对称Nitroso Aldol反应新方法。

考察了各种1,3-二羰基化合物对反应收率和对映选择性的影响,以中等的收率和最高98%的对映选择性获得N-Nitroso Aldol 产物,并提出了可能的催化反应机理。

该N-Nitroso Aldol产物经冰醋酸和锌粉还原得氨基酸衍生物。

第三章以工业生产氯霉素的废料氯霉胺为起始物,设计、合成一系列新型手性氨基醇双功能催化剂Cat1-10。

并以环酸酐的不对称醇解反应模型考察了这些双功能催化剂的活性和立体控制能力。

在该类催化剂作用下,一些列的单环、双环、三环酸酐均能顺利地进行不对称醇解反应,其产物半酯收率最高达97%,对映选择性最高达93%。

该半酯可被进一步衍生化,以高效和高立体选择性得到手性内酯。

此外,该催化方法被应用于P2X7受体抑制剂的关键中间体的合成。

第四章利用新型氨基醇双功能催化剂发展了一种高效、高对映选择性的环酸酐不对称硫醇解反应新方法。

各种单环和双环酸酐的不对称开环均能顺利进行,并获得最高94%的收率和92%的对映选择性。

不同取代基的芳香硫醇和烷基硫醇被用作亲核试剂,能获得78-92%的收率和82-92%的对映选择性。

此外,采用该催化体系设计了一条普瑞巴林的不对称合成新路线。

该路线以3-异丁基戊二酸酐为原料经五步反应,以37%的总收率和99%的ee 值获得普瑞巴林。

碳负离子的反应

碳负离子的反应

第14章 碳负离子的反应——β-二羰基化合物§ α-H 的酸性和互变异构α-H 的酸性 1、-H 的酸性在有机化学中，与官能团直接相连的碳原子均称为-C ；-C 上的氢原子均称为-H 。

-H 以质子形式解离下来的能力，即为-H 的活性或-H 的酸性。

因此烃也可叫做氢碳酸。

表14-1-1 常见化合物-H 的p K a 值羧酸衍生物中的-H 的活性一般比醛酮为弱，但酰氯中由于氯原子与羰基的共轭程度差且吸电子效应强，反而使其-H 的酸性增强。

酸性大小： 酰氯＞醛、酮＞酯＞酰胺 Cl ：吸电子诱导＞给电子共轭 O ：给电子共轭＞吸电子诱导 2、影响-H 的酸性的因素1）-C 所连接的官能团及其官能团的吸电子能力。

总的吸电子能力越强，-H 的酸性就越大； 2）取决于氢解离后生成的碳负离子(carbanion)结构的稳定性。

负离子上电子的离域范围越大越稳定；3）分子的几何形状、介质的介电常数、溶剂等都有关系。

3、β-二羰基化合物α-H 的活性分析乙酰乙酸乙酯是一个典型的1，3-二羰基化合物，由于受两个羰基的吸电子作用，亚甲基上的H 特别活泼，和碱作用形成稳定的负离子。

负离子特别稳定是因为负离子可以同时和两个羰基发生共轭作用，具有比较广泛的离域范围。

烯醇负离子其他1，3-二羰基化合物情况相似，其他的吸电子基团如硝基、氰基等与羰基作用相同在含有氢的碳原子上连有两个吸电子基团的化合物都含有一个活泼的亚甲基，它们统称为含活泼亚甲基（氢 ）的化合物。

β-二酮 β-羰基酸酯 丙二酸酯 氰乙酸酯 硝基乙酸酯 活泼氢化合物的双重反应性能： 碳负离子 烯醇负离子 氧负离子 一般情况下，这些物质在反应时可以看作是碳负离子对其它官能团的亲核加成反应。

酮式和烯醇式的互变异构可以看作是活泼H 可以在α-C 和羰基O 之间来回移动。

1、酸碱对互变平衡的影响痕量的酸、碱甚至是玻璃仪器都能促使平衡的快速建立。

（1）酸催化过程在酸催异构化过程中，酸首先与羰基氧原子作用形成盐，其共轭碱——水再夺取-H 形成烯醇。

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1,3-二羰基化合物的碳-氢键活化反应1,3-二羰基化合物是一种应用广泛的化学物质。

香料工业用于制造食用香精，医药工业用于制造钙抗结剂、降压剂等，也是很多结构复杂的化合物和天然产物的中间体。

二羰基化合物由于其独特的结构特性从而具备了多种特殊的化学性质例如作为重要的有机合成中间体用于合成杂环类化合物同时它具有高效的抗菌活性，因而在医学上有着广泛的应用。

许多不同的二羰基化合物及其衍生物可以作为合成活性氨基酸的原料因此该结构单元被看成是最基本的医学分子之一，另外，二羰基化合物亚甲基可以与有机硼化物的螯合物相结合以及与许多不同的金属配体相络合因此在合成化学和配位化学中吸引了很多化学家的注意。

最近几年，关于碳-氢键的活化一直受到人们的关注，碳氢键是构成有机化合物的最基本化学键之一。

通过过渡金属催化剂实现的简单碳氢化合物与碳碳、碳氮和碳氧等多重键的直接碳氢键活化及加成反应是实现相关碳-碳键和碳-杂键构建的最经济、最高效的方法之一。

而直接利用碳氢键选择性地官能团化是有机化学家们长期以来追求的目标。

由于碳氢键具有较高的键能相对稳定且极性很小等基本结构特征，直接地官能团化遇到的第一个问题就是反应活性很低。

另外，同一个有机化合物分子内通常有很多种化学性质不同的碳氢键，如何实现其中的某一类碳氢键的转化而不影响分子中其它的碳氢键和官能团，这就涉及到碳氢键活化过程中的选择性问题!碳氢键活化，就是在一定的条件下，对一种有机化合物中的某一碳氢键反应性增强或切断实现定向化学转化!因此，有机化学家面临的最大挑战是如何活化非活性的碳氢键以及解决其化学转化的选择性问题!如果能够选择性切断非活性的碳氢键，并开发出实用的合成化学新方法、新反应必将为传统的有机合成工业带来一场巨大的变革。

1. 1,3二羰基化合物与烯烃的反应2005年，李朝军课题组报道过1,3-二羰基化合物与苯乙烯分子间加成反应，在该反应中，以金和银作为催化剂，收率为76％。

反应效果良好[1]。

之后，三氟甲基磺酸铋，氯化铁[2]，氯化铟，三氟甲磺酸镓等这些Lewis 酸和布朗斯特酸等也被应用到这类反应中。

十二磷钨酸(PW A)，十二磷钼酸(PMA)这类杂多酸(HPAs),经常作为绿色催化剂使用，因其具有工业作用，稳定性，可循环再利用，简单干净的反应过程等优点。

此外，近年来，无溶剂反应体系简单，产率高，在现代有机合成化学中越来越受到人们的关注。

2008年，有人报道以十二磷钨酸(PW A)为催化剂的无溶剂合成方法[3].由于单质碘便宜易得，在有机合成中的应用越来越广泛，温和的Lewis 酸与单质碘共同作用使得单质碘用量更少，作用效果更优异[4]。

2010年，有人报道了在单质碘存在下，1,3-二羰基化合物与苯乙烯的反应,收率为92％，当不断变换烯烃的取代基，此反应的收率依然很好，当原料变为1H-茚时，此反应效果仍然很好，因此，可以说这种烯烃与1,3-二羰基化合物分子间作用的合成方法简便有效，产率高，原子利用充分，操作简便，应用前景良好[5]。

R R'OO O O FeCl 3,30mol o /o DCE,80o C+RR'O O Ph O PhOAgOTf ,CH 3NO 2100o C +O O O O PWA100o C,4h+Ph Ph2. 1,3二羰基化合物与苄醇的反应具有条件温和，合成简便，产率高等特点的合成方法一直以来都是人们关注和不懈追求的。

苄位和烯丙位的碳-氢键断裂能 ( BDE) 较低，且相邻Π-体系的分子轨道与过渡金属有较强的相互作用，使碳-氢键活化变得相对容易。

Li 等利用Fe, Cu 作为催化剂发展了一系列构建碳-碳键的方法，并提出了直接高效的交叉脱氢偶联（CDC ）的概念[6a]。

2008年，报道过以碘单质作为条件的1,3-二羰基化合物和苄醇的反应，在该反应中，仅用了催化量的单质碘，就达到了很高的收率[6b]。

2010年，刘等人报道了用布朗斯特酸催化反应，在这个反应中，仅仅使用了1mmol ％的HClO 4, 反应温度为70℃，以甲苯为溶剂，得到了88％的收率[7]；此外，在“绿色化学”概念的不断引领下，催化剂固定液越来越得到人们的关注，因为多相催化剂的使用，使得反应的后续处理，产物的分离纯化变得更简单，同时，也加强了催化剂的回收再利用[8]，近年来，关于硅胶负载含氯酸模式的催化剂的研究越来越多[9,10]，刘等人试图将这种方法引入到1,3-二羰基化合物与苯乙烯或者醇类的反应中，并惊喜地发现，与单纯的使用酸做催化剂相比，这种方法效果更好，反应条件温和，以甲苯为溶剂时，得到94％的产率，而在不使用溶剂的情况下，产率可达96％[7]。

OH 5mol o /o I 2,CH 2Cl 2r.t,2.5h +O O OO曾有人认为H 2SO 4是不能催化乙酰丙酮和苯乙醇这个反应的发生[11]。

然而，2012年，刘等人报道了H 2SO 4可以催化使其发生反应，并且在1,2-二氯乙烷做溶剂时是一个高效催化剂，回流时5min 即可反应完全，产率为67％，再进一步对溶剂进行筛选过程中，发现当CH 3NO 2为溶剂时，反应产率高达98％[12]。

在过去的几年里，双官能团有机催化剂作为新型高效的有机催化剂合成不对称化合物而出现在世人面前[13]。

2012年，有人报道了以硫脲作为催化剂，催化该类反应的发生，产率为94％[14]。

O 10mol o /o A,-40o C,10h+CH 3(E)O Ph O Ph O NO 2这为我们提供了一种新思路，在选择催化剂时，不仅仅局限于金属催化剂，Lewis 酸或者布朗斯特酸，有些天然产物亦可为我所用，也许就会有意外之喜。

3. 1,3-二羰基化合物与苯胺的反应2008年， Peter Langer 等人报道了1,3-二羰基化合物与苯胺作用形成环状化合物的反应，环化产物的生成需要依赖于芳香化合物的空间结构和C-C 键的形成[15]。

O 5mol o /o H 2SO 4,CH 3NO 2101o C,5min +OH OPh OPh O N H SN H R NA2011年，Chhanda Mukhopadhyay 等人将1,3-二羰基化合物与苯胺及其衍生物通过一锅法合成氮杂环化合物，反应条件温和，收率良好[16]。

Grob 和 Camenisch 首先发现吡咯环可以由二羰基化合物和硝基烯通过分子间环化制得。

2013年，Claudio C. Silveira 等人希望为此OEt O O NH 25mol o /o FeCl 3,DCM25-30o C,stirring+HCHO +OEtO O N N反应寻找一个新的反应体系简单的方法。

化学方法中用于电子转移的氧化包括使用高价态的金属盐，Mn(III)、Cu(II)、Ag(I)、Co(in)、V(V)和Fo(m)。

在这些盐中，Mn(III)运用最广。

这个时候，Ce试剂作为一种合适的单电子氧化剂承担了重要的角色。

在此反应中，作者在微波条件下以Ce盐作为催化剂，产率为75％[17]。

4.结论无论是1,3-二羰基化合物还是碳-氢键的活化在有机合成反应中的意义不可小觑。

一般，利用过渡金属，Lewis酸，布朗斯特酸等对碳-氢键进行活化，加之，微波，催化剂固定，无溶剂反应等的运用，使得1,3-二羰基化合物碳-氢键活化的研究已经取得了非常重大的进展。

但从以上的介绍来看，大多数反应都只局限于一些特定的体系，离普遍意义上的碳-氢键活化尚有很远距离!这也为我们留下了很大的发展空间开展新反应，而且有很多经验值得我们借鉴!可以预料，碳-氢键活化还会受到化学家们的广泛关注，仍然是有机化学中的热点研究领域。

【参考文献】[1]Yao, X. ; Li, C.-J. J. Org. Chem. 2005, 70, 5752[2]Duan, Z.; Xuan, X. J. ; Wu, Y. J . Tetrahedron Lett. 2007, 48, 5157.[3]X.-L. Wu; G.-W. Wang. Tetrahedron Letters 2008, 49, 5090-5093.[4]Zhou, Y.; Yan, P. F.; Li, G. M.; Chen, Z. J.Chin. J. Org. Chem.2009, 29, 1719;[5]J. S. Yadav. Tetrahedron Letters 2010. 51. 2622-2624.[6](a)Lin Cao; Zhiping Li; Chao-Jun Li. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 6505.(b)W. Rao; Philip W. H. Chan. Tetrahedron Letters. 2008. 49. 122-126.[7] Yu Jie Ren; Pei Nian Liu. J. Org. Chem.2010, 75, 15;[8] Gu, Y.; Li, G. Adv. Synth. Catal. 2009,351, 817.[9] Kumar, R.; Kumar, D.; Chakraborti, A. K. Synthesis. 2007, 299.[10]Shaterian, H. R.; Yarahmadi, H.; Ghashang, M. Tetrahedron. 2008,64, 1263.[11] Liu, P. N.; Dang, L.; Wang, Q. W.; Zhao, S. L.; Xia, F.; Ren, Y. J.; Gong, X. Q.; Chen, J. Q. J. Org. Chem. 2010, 75, 5017–5030.[12]F. X.; Z-L Zhao; P-N Liu. Tetrahedron Letters. 2012. 53. 2828-2832.[13] Connon, S. J. Chem. Commun.2008, 44, 2499–2510[14]Z. Ma; Jing-chao Tao. Tetrahedron:Asymmetry . 2012 . 23. 443-448.[15]J. Hefner; Peter Langer. Tetrahedron Letters. 2008. 49. 2262-2264.[16]Sunil Rana; Ray J. Butcher; C. Mukhopadhyay. Tetrahedron Letters. 2011. 52 4153–4157.[17]C.C. Silveira. Tetrahedron. 2013. 69. 9076-9085.。