9.3.3.3 羟醛缩合反应在线视频

下面我们来介绍一下

醛和酮一类非常重要的反应

羟醛缩合反应

那么在有机化学中

我们有这样一个说法

如果你不了解羟醛缩合反应

那么就等于你的有机化学没有学

可见这样一类反应在有机化学中

是非常重要的

那么为什么这样一个羟醛缩合反应

在有机化学中有如此重要的地位呢

这主要是因为首先醛和酮发生反应之后

可以生成一些有机化学中

非常重要的中间体

比如说α β不饱和醛酮化合物

此外羟醛缩合反应

也是构建碳碳键的一类非常重要的反应

那么这样一类反应在英文中

我们把它叫做（英语）

羟醛缩合反应的名称来源

主要是因为发生反应之后

它所生成的产物

含有个醛基基团和一个羟基基团

那么这样一个羟醛缩合反应

在英文里面我们把它叫做（英语）

那么ALD我们知道

在英文中是醛基的词头

OL是苁类化合物的词尾

所以我们可以想像得到

这主要是因为羟醛缩合反应

可以生成含有羟基的醛类化合物

那么羟醛缩合反应是如何发生的呢

一般条件下我们是将醛和酮

在烯碱的作用下加热

就可以引发这样一个羟醛缩合反应

最终生成β羟基醛酮化合物

或者是失水获得αβ不饱和酮类的化合物

反应过程中因为碱的作用

实际是生成一个碳负离子

这样一个含有羰基的碳负离子

发生酮式和烯醇式的转化

进一步地和另外一分子醛或者酮发生反应

最终形成羟醛缩合的产物

下面我们一起来看一下

羟醛缩合反应的反应机理

那么对于醛和酮来说

在碱性的条件下

那么它α碳上的氢很容易被剥离下来

就可以形成这样一个碳负离子

那么碳负离子通过这样一个共振

我们就可以看到

它可以获得这样一个烯醇负离子

那么烯醇负离子中氧上的孤对电子回来

打开碳碳双键

那么它去进攻醛或者酮的羰基

就可以获得我们前面所说的

羟醛缩合的产物

但是为什么不是这样一个氧负离子

来进攻醛或者酮的羰基碳呢

那么大家可以把它的产物写出来看一下

我们就会发现我们所获得的

其实是这样一个化合物

那么它在从体系拿到一个质子之后

那么就得到的是一个半缩醛这样一个结构

那么在前面我们已经提到

半缩醛不是非常稳定的

那么它也是存在一个平衡

很容易发生这样一个反应的逆反应

他们还是回到这样一个烯醇负离子

那么如果是碳作为负离子

去进攻这样一个羰基碳的时候

它生成的产物是比较稳定的β

羟基醛或者酮类的化合物

因此它主要的路径

就是生成了羟醛缩合产物的这样一个路径

那么在很多时候β羟基醛

它可以受热脱水

声称αβ不饱和的醛

尤其是比较高级的醛

由于它的羟醛缩合反应必须加热才能进行

所以它很多情况下

都只得到的是αβ不饱和醛的产物

尤其是分子量比较大的醛

那么由于它的羟醛缩合反应

必须在加热的条件下才能进行

所以大部分情况下

我们都获得的是αβ不饱和醛这样一个产物

那么对于羟醛缩合反应

它同样是一个平衡反应

对于醛来说它的反应活性很高

所以我们很容易获得

这样一个β羟基醛类的化合物

那么对于酮类化合物

它发生羟醛缩合反应并不是很容易

所以我们要在反应条件上做一些改变

来促进反应向右来进行

获得我们所需要的β羟基酮类的化合物

比如说增大反应的浓度

或者是利用碱性更强的碱

那么都有可能促进反应向右来进行

那么在实际的反应过程中

我们很多时候是利用一些装置

来促进酮的羟醛缩合反应的发生

比如说这样一个锁式提取器

作为反应装置来进行的酮的羟醛缩合反应

底下是丙酮

我们的碱性的一些催化剂

或者是碱性物质放在上面

那么反映中酮被蒸馏上来

在这个位置发生反应

那么生成的产物就可以及时地

从体系中移走

那么促进反应向右来进行

那么如果分子内含有两个羰基

我们可以一块儿来看一下

它发生的反应是怎么样来进行的

比如说这样一个2酮化合物

那么在碱性条件下

它可以剥离最外侧的

这样一个甲基上面的氢 形成碳负离子

也可以剥离内侧的这样一个亚甲基上的氢

那么形成这样一个碳负离子

那么如果是上面的反应的路径的话

我们就可以得到是

这样一个五圆环的化合物

那么五圆的这样一个羟基取代的

酮类化合物

如果是按照下面的反应路径的话

我们是可以获得这样一个三圆环化合物

但是在前面我们对于烷烃类的学习中

我们已经知道 环丙烷它有非常大的张力

那么在反应中其实是很难获得的

所以这条路径很多时候是难以实现的

我们大部分条件下

是会获得这样一个五圆环的产物

同样的 如果是更长的碳链

我们去分析的话

那么如果对于这样一个化合物

如果是外侧的氢被剥离后

我们可能获得的是这样一个七圆环产物

如果是内侧的氢被剥离之后

我们得到的是五圆环的一个产物

也是基于相同的原因

我们可以判断出来

这样一个产物是反应的一个主产物

那么七圆环的这样一个产物

在反应中可能就比较难以获得

刚才我们介绍的是分子内的羟醛缩合反应

如果是反应体系里面

含有两种不同的醛分子

那么它们所发生的羟醛缩合反应

结果会是什么样子呢

我们可以一起来看一下

那么对于AB两种醛分子

在碱的作用下

那么它就有可能形成A所产生的碳负离子

以及B所产生的这样一个负离子的形式

那么这两种负离子

同样也可以与A和B两种醛分子

那么相应地生成A负离子

与A醛分形成了AA产物

以及BA AB BB四种不同的产物

来发生羟醛缩合反应

以及BA AB BB四种不同的产物

那么对于这样一类反应

由A和B反应生成四种不同的产物

每一个产物理论的产量

那么只有25%

另外这样一些反应都具有结构的相似性

在反应提纯上也是非常困难的

因此这样一个交叉的羟醛缩合反应

在有机合成中价值并不很大

那么如何利用交叉的羟醛缩合反应

来获得我们所需要的一些化合物呢

那么其中有以下几种策略

一种策略是选用一种没有α氢的醛

这样一个醛它只能作为一个亲核试剂

它无法剥除α氢

只能作为亲核试剂

那么另外一分子的醛它具有α氢

它可以作为一个亲核试剂

那么它的反应就只有一个方向

那么由这边形成的负离子

去进攻这个没有α氢的醛

那么所生成的就是这样一个产物

那么这样一个羟基发生消除

我们也可以得到

这样一个αβ不饱和醛类的化合物

那么这个反应呢 是一个人名反应

叫做克莱森-施密特缩合反应

那么第二个可以应用于交叉的

羟醛缩合反应的策略呢

是利用酮它不易发生羟醛缩合反应的

这样一个性质

我们可以来获得我们所需要的产物

比如说这样一个环己酮分子

那么我们利用一个具有很好的碱性

但是位阻较大的碱

然后AD与它发生反应

剥除它α碳上的氢

形成这样一个碳负离子

虽然它自身也会发生羟醛缩合反应

但是它的缩合反应不是非常容易进行

那么如果我们在这个体系中加入醛分子

醛分子具有很好的反应的活性

那么这时候这样一个碳负离子

就会与这样一个醛分子发生羟醛缩合反应

生成我们所需要的β羟基酮类的化合物

下面我们举一个应用羟醛络合反应

来制备化合物的一个实例

我们可以利用这样一个乙醛分子

那么它含有α氢

那么将它与甲醛分子结合在一起

来发生羟醛缩合反应

就可以得到这样一个三羟甲基的乙醛

与甲醛分子继续反应

因此它们全部都没有α氢

这时候发生的一个反应

就是我们后面

将给大家介绍的Cannizzaro反应

那么就可以形成季戊四醇这样一类化合物

也就是说没有α氢的醛

它们发生自身的氧化还原反应

一个部分发生的是还原反应 形成醇

另外一部分发生氧化反应

形成羧酸类的化合物

最终我们就可以得到

这样一个季戊四醇的产物

在这一小节里面我们主要介绍了一下

醛酮的羟醛缩合反应

那么在烯碱的条件下

所形成的碳负离子与另外一分子

含羰基的化合物所发生的反应

那么最后生成的产物

主要是β羰基醛酮化合物

以及αβ不饱和醛酮化合物

我们也介绍了一下这样一个反应

它的应用的一些范围

它可以是分子内的 也可以是分子间的

那么如果要实现有价值的

分子间的羟醛缩合反应

我们也介绍了两种策略

羟醛缩合反应在有机化学中

有着非常重要的地位

我们一定要认识清楚这样一个反应的历程

以及它的反应的特点

最后我们希望同学们能够全面地了解

这样一类羟醛缩合反应

赵老师在课上提到LDA？？？

这个有什么特殊的呢

如果只是拔掉活泼氢的话

干吗不选用一般的键呢

一般的键当然可以

你看看这个LDA有什么特殊的地方呢

它的氮上带有两个异丙基

感觉位阻挺大的

它还能有什么用呢

这当然有用

只是在与环己酮的反应中看不出来

我们来看这样一个酮

它与LDA反应又会是什么情况呢

我想想啊

首先在羰基旁边有三个活泼氢

但是它们所处的环境不太一样

左边亚甲基上的氢位阻比较小

右边次甲基上的氢受乙基的影响

位阻比较大

联系你之前说过的LDA的特点看看

哦 我明白了

LDA是大位阻碱在反应的时候

会优先选择位阻较小的氢吧

生成这样的产物

是这样的 通常情况下我们使用一般的碱

比如乙醇钠就能得到

这样一个取代基较多的产物

等等 这种情况位阻因素不明显

那应该两种情况都有啊

为什么主要得到取代基较多的产物呢

你仔细看看这两个过程的烯醇式中间体

下面这个双键取代基多一些会比较稳定

所以这种情况主要得到下面这种产物

原来是这样啊

那上面这个反应

由于大位阻碱LDA？？侵蚀

对两种氢的反应速率不同

而得到的产物就是动力学控制产物

而下面这种由于经过稳定的热力学中间体

而得到的产物就是热力学控制产物

对 受热力学控制的主要产物

是取代基多的烯醇负离子

相反 受动力学控制的

是取代基少的烯醇负离子

而且要注意除了所选用的碱是关键以外

反应的温度也很重要

要保证反应向动力学方向进行

就需要采用较低的反应温度

因为他是利用不同产物

生成速率差异来控制反应的

如果温度高了的话

由于碱钯氢的钠部是一个可逆过程

中间体就会转变成为

动力学稳定的多取代烯醇负离子

这个就像在芳香烃那一章学的萘的磺化吧

在低温的时候主要得到的是α取代的产物

而在高温的时候得到β取代的产物

虽然这个反应和羟醛缩合的机理不同

但是他们的理念是一样的

以上我们所说的这些选择性

在化学上有一个专门的叫法 区域选择性

它的意思是如果反应

按两个或多个的取向进行

其中一个异构体占明显优势

这个反应就叫区域选择性反应

区域选择性有很多影响因素

你能说一些吗

反应底物对区域选择性应该有影响

比如不对称酮受两个氢位阻的影响

不对称烯烃在进行亲核加成的时候

受电子效应的影响

或者卤代烃在消去的时候

受到位阻的影响

反应条件也应该有影响

比如萘磺化时温度的影响

或者反应的溶剂也有影响吧

介绍完这些概念 回到最初的例子

我们看下面这个反应

这个酮在LDA的作用下

会如何于对硝基苯甲醛反应呢

这个酮有两个不同的α氢

由于我们使用的是LDA这个大位阻碱

在低温下它倾向于

与左边这个较小位阻的氢反应吧

最后得到动力学控制的产物

除了采用LDA试剂以外

还有什么试剂可以实现

这种区域选择性反应呢

这个我知道

你用烯胺就可以实现这样一个反应

之前赵老师在讲含氮亲核试剂

与醛酮反应时生成的亚按

经过一个类似于酮烯醇互变的过程

得到烯胺

如果烯胺氮上没有氢

那么它就是一个稳定的烯胺

像这样的一个反应

环己酮与？？？

在对甲苯环酸催化下生成这样一个烯胺

它的反应机理是这样的

在羰基结合质子后

接着？？？加成上去

质子交换后脱掉一分子水

就得到这样一个亚胺正离子

最后脱掉质子得到烯胺

那这个烯胺接下来

是怎么与亲电试剂发生反应的呢

由于烯胺氮上有一对孤对电子

在经过这样一个电子转移过程后

与亲电试剂反应

最后水解得到我们需要的产物

我明白了

这个电子转移过程

和烯醇负离子进攻亲核试剂是类似的

通过烯胺来进行的反应

优点在于它的中间体能够稳定地分离得到

同时对不能使用强碱的体系也是很好的

那对于不对称的酮

这个双键的位置又会是怎样的呢

对于这个α甲基环己酮

与？？？反应

可以得到两种不同的烯胺

其中主要的产物是取代基较小的烯烃

另外一种烯烃的位阻比较大

我怎么没有看出左边这个分子位阻很大呢

这个确实需要特殊的观察技巧

开个玩笑

其实我们看这个氮

主要是以SP2杂化与双键共轭

这样氮上所带的两个基团

就和整个烯烃共平面了

对于左边这种情况

甲基所连的碳是SP3杂化

在平面的上方或者是下方

不会影响氮上所连的两个基团

而右边的情况就不同了

甲基与氮上所带的两个基团

处于共平面的情况

这样就会导致氮无法很好地与双键共轭

原来是这样

虽然右边这个取代基多

但是它的位阻比较大 是负产物

主要产物还是得到左边的烯胺

我们可以把左边的烯胺分离出来

在与亲核试剂 比如醛反应

就可以得到我们想要的化合物了

以上就是我们对区域选择性的简单讨论

谢谢大家