导图社区 有机反应3(醇 酚 醚 醛酮)
有机反应3中阐述了醇 酚 醚和醛酮的反应的知识点,框架清晰,内容全面,适合知识点整理以及背诵的小伙伴。
编辑于2022-11-03 14:17:24 山东省有机反应3
10.醇、酚、醚
醇
醇分子羟基-OH被卤原子X取代
与HX反应
烯丙型醇、苄基型醇、叔醇、仲醇采取SN1机理 伯醇按SN2反应机理进行
按SN1机理进行时,常发生重排, 特别是β-C上连有支链的仲醇
伯醇一般SN2机理,不重排 但是空间位阻特别大,按SN1机理进行
与PBr3反应
由醇制备溴代烃、碘代烃的好方法 SN2机理,不重排
与SOCl2(氯化亚砜、亚硫酰氯)的反应
立体化学
醇在酸催化下脱水
E1历程进行
各种醇的活性顺序
扎伊采夫规则
C+重排
为避免重排,将醇变为卤代烃再消除。醇在高温Al2O3催化脱水,不重排
醇的成酯反应
为防止醇重排,可以先转化为酯
与磺酸氯反应生成磺酸酯
不涉及C-O键断裂,构型不变
酚的制备及反应
苯酚
制备:过氧化氢异丙苯法
反应
烷基化
酰基化
硝化
卤代
Kolbe-Schmitt反应
Reimer-tiemann反应
醚键断裂
与HX加热,醚键断裂生成醇和卤代烃
醚键断裂时HX反应活性:HI>HBr>HCl
当R为伯烃基,SN2机理
当R为叔烃基,SN1机理
当R为芳基(酚醚),酚中C-O不断
乙烯型醚在烯酸下,生成醛酮
苄基醚在催化加氢下,发生氢解,生成甲苯和醇
环氧化物开环反应
酸性开环
机理
碱性开环
机理
开环取向
酸性,在取代多的C上进行
机理类似SN2,但质子化的环氧化合物活性较高,亲核试剂亲核性较弱,从C-O键开始断。 反应带一定SN1性质,C-O优先从能容纳正电荷的C一边断
碱性,在取代少的C上进行
机理与SN2类似,优先进攻位阻小的
立体化学
无论酸碱性,SN2,反位进攻中心,得到反式开环产物
11.醛酮的反应
亲核加成反应
与HCN加成生成α-羟基腈,水解可生成α-羟基酸
只有醛、脂肪族甲基酮、C8以下的环酮才能反应
与饱和NaHSO3加成生成α羟基磺酸钠
只有醛、脂肪族甲基酮、C8以下的环酮才能反应
α羟基磺酸钠在烯酸或烯碱中分解成原来的醛酮,可用于提纯醛酮
制备氰醇,避免使用有毒的HCN
在干燥HCl或无水强酸催化下,与醇加成,生成半缩醛,最后生成缩醛(两个O连在同一C上)
酮与醇加成生成缩酮,反应较慢
缩醛、缩酮可在烯酸中水解为原来的醛酮,可以利用缩醛、酮保护醛酮中的羰基
与氨的衍生物(羟胺、肼、苯肼、氨基脲、胺等)发生亲核加成,脱一分子水,形成碳氮双键
Wittig反应
羰基与Wittig试剂亲核加成,生成烯烃
Wittig试剂: 卤代烷与三苯基膦反应生成季磷盐,在强碱(n-BuLi、PhLi、NaH等)作用下, 失去α-H,形成稳定的磷叶立德试剂
广泛用于制备
烯烃
醛
Wittig-Horner反应
磷酸酯代替季磷盐,改进后副产物磷酸盐溶于水,易除去
*醛酮与硫叶立德反应
硫叶立德
与醛酮反应生成环氧化物
与αβ不饱和酮反应生成环丙烷衍生物
羟醛缩合反应(Aldol缩合)
稀碱或酸催化下,含α-H的醛酮分子间缩合生成β-羟基醛酮, 再加热失去一分子水,转化为α,β-不饱和醛酮
有α-H的醛与没有α-H的醛交错缩合
甲醛活性最高,一般生成醇
酮的羟醛缩合,产率低,可使产物生成后立刻离开反应体系
二羰基化合物发生分子内羟醛缩合,得关环产物。广泛用于制备α,β不饱和环酮
插烯作用
歧化反应(Cannizzaro康尼查罗反应)
没有α-H的醛与浓碱反应,生成相应的醇和羧酸(盐)
不同分子间也可以进行,交错的康尼查罗反应,甲醛活性高都被氧化为羧酸
醛酮的卤代反应
醛酮可以在α-C上进行卤代
酸催化
通过烯醇式进行,可以停留在一卤代阶段,卤代在取代多的α-C上
自动催化反应:没有外加酸,反应开始较慢,生成HX后,催化反应加快
碱催化
通过烯醇负离子进行,卤代在取代少的α-C上,一般得到三卤代醛酮,在碱中分解为卤仿和羧酸盐(卤仿反应)
碘仿可鉴别甲基酮(能氧化成甲基酮的醇也能反应)
可用于合成羧酸
Mannich反应
含α-H的的酮在酸催化下与甲醛、仲胺反应,生成β-氨基酮(酸催化生成烯醇式,生成取代多的稳定)
合成托品酮
苯酚、萘酚、吲哚也能反应
醛酮的还原反应
催化氢化
醛酮在铂、镍、钯等催化下加H,生成伯醇和仲醇
如碳碳双键、碳碳三键、硝基、氰基等也可以被还原,产生干扰。可以根据活性,控制条件,使活性高的先被还原
羰基催化加氢的活性:醛羰基>碳碳双键>酮羰基
α,β不饱和醛酮催化加氢,只碳碳双键被还原
LiAlH4、NaBH4
只羰基被还原成醇,碳碳双键、三键不反应
麦尔外英-彭多夫(Meerwein-Ponndorf)还原
异丙醇铝-异丙醇作用下,醛酮被还原为醇
反应可逆,加异丙醇或不断蒸出丙酮使平衡右移,还原醛酮
特点:高度的选择性,双键、三键或其他官能团不反应
双分子还原偶联
酮与镁、镁汞齐或铝汞齐,在苯等非质子性溶剂中反应后水解
合成邻二醇的重要方法
克莱门森还原(Clemmense)
醛酮与锌汞齐在浓盐酸中回流,羰基被还原为亚甲基
可用于合成直链烷基苯
除α,β不饱和键外,对双键无影响。反应在酸性介质中,不适合对酸敏感的醛酮(呋喃醛、酮、吡咯类醛酮)
乌尔夫-凯惜纳还原(Wolff-Kishner)
醛酮在碱性条件、高温、高压或封管中,与肼反应,羰基被还原为亚甲基
黄鸣龙反应
黄鸣龙改进,将醛酮、氢氧化钠、水合肼和高沸点溶剂(如二乙缩乙二醇)一起加热。 反应可在常压下进行,时间缩短,产率高,可以使用便宜的水合肼
羰基亲核加成的立体化学
非对称醛酮,亲核试剂可以从羰基平面的上面或下面进攻
取代基不含手性C,从两边进攻机会相等,加成产物为外消旋
羰基临近C有手性,有立体定向问题
Cram规则:优先从醛酮的优势构象中空间位阻小的一边进攻羰基
只写主产物,或表明主次
大基团L与R重叠,两个较小基团在羰基两边呈邻位交叉式,有先从S小基团攻击
醛酮与HCN、格氏试剂、锂试剂的加成,与LiAlH4、NaBH4还原反应都可用Cram规则
手性脂环酮,加成产物可用Cram规则判断
取代环己酮衍生物
位阻不大时,主要生成-OH在键的稳定产物
位阻较大时,优先从位阻较小的方向进攻
解题方法
我的想法(…)
(1)将R基团与大基团L呈重叠式 (2)试剂从小基团S方向进攻,得到羟基与中等基团M重叠的重叠式
醛酮的定向缩合(…)
非对称醛酮发生羟醛缩合,羰基旁有两个不同的α-H
碱性条件,取代少的α-H反应(H酸性)
酸性条件,取代多的α-H反应(烯醇式稳定性)
获得较纯净的某一缩合产物
制备纯净的烯醇硅醚,在TiCl催化下,与醛进行加成,经水解即得β-羟基酮
非对称醛酮可直接用LDA进行动力学控制,生成取代少的烯醇负离子,再与醛在低温下加成,水解
醛酮的其他缩合反应
克脑文格尔缩合(Knoevenagel)
醛酮与活泼亚甲基化合物,在弱碱性催化剂(氨、伯胺、仲胺、吡啶等有机碱)存在下,缩合生成α,β不饱和化合物机理类似羟醛缩合
常见活泼亚甲基化合物
达参反应(Darzens)
醛酮与α-卤代酸酯发生缩合,在强碱(醇钠、醇碱、氨基钠等)作用下,生成α,β-环氧酸酯
适用于脂肪族、脂环族、芳香族、α,β-不饱和醛酮
除α-卤代酸酯外,α-卤代酮、α-卤代酰胺均可与醛酮发生类似反应
合成醛酮
环氧酸酯经水解后酸化、加热脱羧,可制得比原来多一个C的醛酮
普尔金反应(Perkin)
芳香醛和酸酐,在相应的羧酸钠(或钾)存在下,可发生类似羟醛缩合的反应,生成α,β不饱和羧酸
安息香缩合反应(Benzoin)
在氰基负离子CN-催化下,两分子苯甲醛缩合,生成二苯基羟乙酮(安息香)
适用于芳香醛,但芳环上有吸电子基或给电子基时,反应不发生
对硝基甲苯、对甲氧基苯甲醛混合物,在氰基负离子作用下,可发生交叉的安息香缩合,得到单一产物
产物中羟基在连有吸电子基的芳环一边
Claisen-Schmidt缩合
无α-H的芳醛与有α-H的脂肪族醛或酮,在稀NaOH水溶液或醇溶液中缩合,失水得α,β不饱和醛酮
烯胺的生成及反应
有α-H的醛酮与仲胺(如二甲胺、四氢吡咯、六氢吡啶、吗啉)反应,脱一分子水得到烯胺
非对称酮与仲胺反应,得到取代少的产物。因为空间位阻影响,取代少的烯胺更稳定
烯胺有亲核性
可进行醛酮的α-烃基化、酰基化
硫代缩醛的生成、反应
醛酮与硫醇,在酸(质子酸或Lewis酸)催化下,反应生成硫代缩醛(酮)。 再在HgCl2存在下水解,生成醛酮(合成中保护羰基)
硫代缩酮氢解脱硫,将羰基转化为亚甲基。特别是α,β不饱和酮的选择性还原,条件温和,收率好
缩硫醛分子中,两个硫之间的亚甲基酸性较强,强碱下失去质子形成碳负离子,亲核试剂
芳甲酰化反应
盖得曼-柯赫反应(Gattermann-Koch)
芳烃和HCl、CO混合物作用,生成芳醛,特殊的F-C反应(引入醛基)
芳环上有烷基、烷氧基,醛基按定位规则导入,对位产物为主。 芳环上有羟基,反应效果不好。 芳环上连有吸电子基,反应不发生。
维斯梅尔反应(Vilsmeier)
酰化试剂:N-取代的甲酰胺(常用DMF),在三氯氧磷(POCl3)作用下,芳(杂)环上引入甲酰基
多环芳烃、酚类、醚类、N,N-二甲基苯胺类、吡啶、呋喃、噻吩、吲哚等都可以在环上引入甲酰基
瑞穆尔-梯曼反应(Reimer-Tiemann)
苯酚和氯仿,在强碱性水溶液中加热,生成酚醛(引入醛基,主要生成邻位产物)
可向萘酚环导入醛基,生成萘酚醛
α,β-不饱和醛酮的反应
亲核加成:1,2加成、1,4加成
与HCN、胺(若亲核试剂)加成(1,4加成为主)
与Grignard试剂加成
加成方式受空间位阻影响
α,β不饱和酮反应中,体积大的PhMgBr反应,主要是1,2加成; 相对较小的C2H5MgBr反应时,1,4加成更多
与羰基相连为大基团(如叔丁基)时,1,4加成
少量亚铜盐催化下,与格氏试剂1,4加成
与二烃基铜锂反应,1,4加成
与烃基锂反应,1,2加成
亲电加成:1,4加成
正性基团加到3位上,负性基团加到4位上
迈克尔加成反应(Michael)
烯醇负离子与α,β不饱和醛酮,1,4加成
罗宾森成环反应(Robinson):α,β不饱和酮(如3-丁烯-2-酮),加成产物可进一步发生分子内的羟醛缩合成环 Michael加成之后进行分子内羟醛缩合(取代多的烯醇负离子更稳定)
非对称酮的Robinson环化具有区域选择性,若想在环化反应中得到相反区域的选择性,可用烯胺法 (发生在取代少的α位)
制备α,β不饱和醛酮
曼尼希碱及其盐在碱作用下分解
羟醛缩合制得
还原反应
金属氢化物(如LAlH4或NaBH4)还原时,只还原羰基,1,2加成得到醇
催化加氢还原,碳碳双键先被还原。用选择性好的Pd-C催化,得到饱和醛酮
Raney Ni催化选择性差,都还原,得到饱和醇
B2H6乙硼烷还原,先羰基再双键
异丙基铝还原(麦尔外因-彭多夫反应),只还原羰基,得到醇
乙烯酮的性质、应用
可由乙酸、丙酮高温裂解制得
与具有活泼H的化合物(如水、盐酸、乙醇、乙酸、氨等)加成,引入乙酰基。 两个双键相互垂直,不共轭,活泼的加成性质。
乙烯酮非常不稳定,很容易聚合,控制条件,生成双乙烯酮
双乙烯酮可与上述带活泼H的化合物反应,引入乙酰乙酰基
工业制乙酰乙酸乙酯