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。

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
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        • 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
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          • 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
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      • 与PBr3反应
        • 由醇制备溴代烃、碘代烃的好方法 SN2机理，不重排
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      • 与SOCl2(氯化亚砜、亚硫酰氯)的反应
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        • 立体化学
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    • 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
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      • 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
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        • 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
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      • 反应
        • 烷基化
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            • 酰基化
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        • 硝化
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            • 卤代
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        • Kolbe-Schmitt反应
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            • Reimer-tiemann反应
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  • 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
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          • 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
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  • 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
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          • 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
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• 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
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        • 制备氰醇，避免使用有毒的HCN
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    • 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)
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      • 酮与醇加成生成缩酮，反应较慢
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      • 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
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    • 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
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  • 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
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    • 广泛用于制备
      • 烯烃
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      • 醛
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    • 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
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    • *醛酮与硫叶立德反应
      • 硫叶立德
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      • 与醛酮反应生成环氧化物
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      • 与αβ不饱和酮反应生成环丙烷衍生物
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  • 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
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        • 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
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    • 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
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    • 插烯作用
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  • 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)
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    • 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
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  • 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
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      • 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)
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        • 可用于合成羧酸
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  • 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)
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      • 合成托品酮
    • 苯酚、萘酚、吲哚也能反应
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  • 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
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      • α，β不饱和醛酮催化加氢，只碳碳双键被还原
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    • LiAlH4、NaBH4
      • 只羰基被还原成醇，碳碳双键、三键不反应
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    • 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
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      • 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
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    • 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
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          • 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
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  • 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
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      • 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
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        • 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
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          • 位阻较大时，优先从位阻较小的方向进攻
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    • 解题方法
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          • 我的想法(…)
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      • (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
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  • 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)
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    • 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
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  • 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
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          • 常见活泼亚甲基化合物
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    • 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
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        • 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
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    • 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
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    • 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)
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      • 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
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        • 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
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  • 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
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      • 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
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    • 烯胺有亲核性
      • 可进行醛酮的α-烃基化、酰基化
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  • 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
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    • 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
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  • 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。
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    • 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
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      • 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
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    • 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)
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      • 可向萘酚环导入醛基，生成萘酚醛
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  • 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
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            • 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
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            • 与羰基相连为大基团(如叔丁基)时，1，4加成
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            • 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
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        • 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
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        • 羟醛缩合制得
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    • 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
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      • 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
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      • Raney Ni催化选择性差，都还原，得到饱和醇
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      • B2H6乙硼烷还原，先羰基再双键
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      • 异丙基铝还原(麦尔外因-彭多夫反应)，只还原羰基，得到醇
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    • 乙烯酮的性质、应用
      • 可由乙酸、丙酮高温裂解制得
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      • 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。
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      • 乙烯酮非常不稳定，很容易聚合，控制条件，生成双乙烯酮
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        • 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
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        • 工业制乙酰乙酸乙酯
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