仿生化学 ——仿生学研究的内容之一动植物、细菌的活细胞是一个天然的化工厂，在它们的生命活动中不断地进行着非常高效的合成和分解反应。研究模拟天然物质的结构、个别生化反应原理、整个生物合成路线以及生物合成的高效性称为仿生化学的一个研究领域。 2019/2/24.

仿生化学 ——仿生学研究的内容之一动植物、细菌的活细胞是一个天然的化工厂，在它们的生命活动中不断地进行着非常高效的合成和分解反应。研究模拟天然物质的结构、个别生化反应原理、整个生物合成路线以及生物合成的高效性称为仿生化学的一个研究领域。 2019/2/24

第十三章 2019/2/24

Structure and Nomenclature of Aldehydes and Ketones
13.1 结构和命名 Structure and Nomenclature of Aldehydes and Ketones 2019/2/24

一、醛酮的结构醛和酮官能团都是羰基。醛 2019/2/24

酮 2019/2/24

羰基碳原子为sp2杂化，带部分正电荷羰基 Carbonyl group 2019/2/24

当羰基的位有羟基或氨基存在时，羰基氧原子可与羟基或氨基的氢原子以氢键缔合，倾向于以重叠式为优势构象形式存在。
2019/2/24

① C=O双键是由一个键和一个键组成的。
羰基的结构特点: ① C=O双键是由一个键和一个键组成的。 ② 羰基是极性基团，主要发生亲核加成反应。 2019/2/24

如果亲核加成：八隅体结构如果亲电加成： 2019/2/24

Nomenclature of Aldehydes and Ketones
二、醛酮的命名 Nomenclature of Aldehydes and Ketones 2019/2/24

1. 普通或习惯命名法醛——根据其相应的羧酸名称命名。醛的英文命名将羧酸词尾-ic acid去掉，加上-aldehyde。
Folmaldehyde 甲醛丙醛 Propoinaldehyde 苯甲醛 Benzaldehyde 2019/2/24

酮看成是甲酮的衍生物。两个烃基名称 + 酮（Ketone）。甲基乙基甲酮（甲乙酮）甲基异丙基酮甲基乙烯基酮 2019/2/24

芳香酮通常以酰基苯命名，如果烃基复杂苯环作为取代基命名。
乙酰苯(苯乙酮) 丙酰苯二苯甲酮 2019/2/24

二、系统命名法醛只能在端基，不必标羰基的位号。酮除了羰基位置是唯一的情况外，一般应标明位号。
羰基在环上的，称为“环某酮”；在环外的，环作为取代基。 2019/2/24

分子中既有醛又有酮羰基时，以醛为母体，酮羰基称为“氧代(OXO)”
3-甲酰基戊二醛 2-甲基-4-苯基丁醛 2019/2/24

2-丁烯醛 3, 3-二甲基环己烷甲醛环己烷甲醛 2'-氧代环己烷甲醛
丁炔二醛 3, 3-二甲基环己烷甲醛环己烷甲醛 2'-氧代环己烷甲醛 2019/2/24

(E)-4-甲基-4-己烯-1-炔-3-酮 3-甲基环十五酮 (麝香酮 )
3-苯基丙烯醛 (E)-4-甲基-4-己烯-1-炔-3-酮 3-甲基环十五酮 (麝香酮 ) 2019/2/24

3-丁烯-2-酮 1-苯基-2-丁酮 4-氧代戊醛 3-烯丙基-2,4-戊二酮 2019/2/24

羰基作为取代基时，称为酰基甲酰基 Formyl 乙酰基 Acetyl 酰基 Acyl 苯甲酰基 Benzoyl 2019/2/24

Preparations of Aldehydes and Ketones
13.2 醛酮的制备 Preparations of Aldehydes and Ketones 2019/2/24

制备概述 1.氧化; 2.卤化-水解; 3.傅－克酰基化; 4.盖特曼-科赫反应 1.氧化 2.直接醛基化 1.水合 2.硼氢化-氧化
烯烃炔烃芳烃氧化取代醇醛酮羧酸羧酸衍生物 1. 氧化 2. 频哪醇重排还原乙醛和丙酮的工业制备 2019/2/24

一、醇的氧化和脱氢 2019/2/24

二、由炔烃及偕二卤代物制备 2019/2/24

三、由烯烃制备臭氧化氧化羰基合成反应 2019/2/24

2019/2/24

四、由芳烃制备 1. 烷基苯氧化 2019/2/24

例： 2019/2/24

2. Friedel-Crafts反应 90% 2019/2/24

91% 2019/2/24

3. 盖特曼–考赫(Gattermann-Koch)反应
在催化剂作用下，芳烃和HCl、CO混合物作用例： 2019/2/24

注意：芳环上有烃基、烷氧基，醛基主要在对位。芳环上有羟基，反应效果不好。芳环上有吸电子基团，反应不发生。 2019/2/24

五、酰卤的还原 Rosenmund还原 R=烷基或芳基 2019/2/24

三叔丁氧基氢化铝锂 2019/2/24

六、由酰卤与有机金属化合物制备 2019/2/24

2019/2/24

Physical Property of Aldehydes and Ketones
13.3 醛酮的物理性质 Physical Property of Aldehydes and Ketones 自学 2019/2/24

Reactions of Aldehydes and Ketones
13.4 醛酮的反应 Reactions of Aldehydes and Ketones 2019/2/24

亲核加成还原反应醛的氧化歧化反应 -活泼H的反应（1）酮式与烯醇式互变（2） -卤代（卤仿反应）（3）醇醛缩合反应
2019/2/24

一、概述 The most characteristic reaction of aldehydes and ketones is Nucleophilic Addition of the carbon-oxygen double bond。 2019/2/24

1. 反应机理：（1）碱性条件下的加成机理首先碱与HNu作用形成强亲核试剂Nu-。 OH- + HNu H2O + Nu-
2019/2/24

Nu-进攻羰基碳是决定速率步骤的一步，反应往往是可逆的。
H2O 慢 Nu-进攻羰基碳是决定速率步骤的一步，反应往往是可逆的。 2019/2/24

酸的作用是使羰基质子化，这一步是快反应。
（2）酸催化反应机理酸的作用是使羰基质子化，这一步是快反应。慢决定速率步骤的一步是亲核试剂进攻羰基碳原子的一步。 2019/2/24

羰基加成反应关键的一步是亲核试剂对羰基的碳原子的进攻。
2. 醛酮的反应活性及影响反应活性的诸因素（1）电子效应羰基加成反应关键的一步是亲核试剂对羰基的碳原子的进攻。当羰基连有吸电子基时，羰基碳原子上电子云密度降低有利于亲核加成。 2019/2/24

当羰基碳原子上连有芳基、烯基或具有电子对的基团，给电子共轭效应降低亲核加成。
一般地： HCHO > > > 2019/2/24

> > > 2019/2/24

加成过程中羰基碳原子杂化状态转化的影响。
（2）空间效应或立体效应羰基所连基团的立体障碍的影响。加成过程中羰基碳原子杂化状态转化的影响。 HCHO > > 2019/2/24

对于一定的羰基化合物来讲，试剂亲核性越强反应越容易。
（3）亲核试剂的亲核能力对于一定的羰基化合物来讲，试剂亲核性越强反应越容易。带负电荷的亲核试剂比它的共轭酸亲核性强。极性大的比极性小的强。如HCN比H2O强。碳负离子比同周期其它元素负离子亲核性强。试剂的体积越大，反应越不易进行。 2019/2/24

二、羰基的亲核加成反应常见的亲核试剂：含碳的亲核试剂——RMgX，HCN，C- 含氮的亲核试剂——RNH2，R2NH，H2N-G
含氧的亲核试剂——H2O，ROH 含硫的亲核试剂——NaHSO3，RSH 2019/2/24

1. 与含氧亲核试剂的加成反应（1）水合反应甲醛在水中几乎全部形成水合物乙醛在水中形成水合物为56% 丙酮不能形成水合物
2019/2/24

甲醛水合物乙醛水合物丙酮水合物 2019/2/24

当羰基与吸电子基团相连时，可以形成稳定的水合物。
水合氯醛 m.p. 57℃ 水合茚三酮 2019/2/24

水合反应的一般规律一般地，反应平衡不利于水合物的生成有强吸电子基的醛或酮能形成稳定的水合物水合物在酸性介质中不稳定
环张力越大越易形成水合物。 2019/2/24

（2）羰基与醇的加成反应在酸催化下一分子醇与羰基加成形成半缩醛或半缩酮。 Hemiacetal 2019/2/24

半缩醛或半缩酮不稳定，不能分离出来，在酸催化下与第二个醇分子缩合，生成缩醛或缩酮。
Acetal 2019/2/24

Hemiketal Acetal 环酮形成缩酮的产率较高 2019/2/24

① 反应机理 2019/2/24

多羟基醛酮类化合物，可在分子内部生成稳定的半缩醛。
② 分子内也能形成半缩醛、缩醛。 OH HCl 半缩醛 HOCH2CH2CHCHO CH3OH 缩醛多羟基醛酮类化合物，可在分子内部生成稳定的半缩醛。 2019/2/24

半缩醛（酮）无论在酸性或碱性介质中均不稳定。
几点说明: 酮与醇的反应较困难。半缩醛（酮）无论在酸性或碱性介质中均不稳定。缩醛（酮）在碱性介质中稳定，在酸性介质中不稳定二元醇如乙二醇能顺利与醛或酮生成缩酮。 2019/2/24

采用原甲酸酯代替醇可提高缩酮的产率。 2019/2/24

HCl（g），TsOH / 苯，HCl / Et2O
碱性条件下不能形成缩醛（缩酮）。常用的催化剂 HCl（g），TsOH / 苯，HCl / Et2O 缩醛或缩酮在酸性溶液中水解生成原来的醛或酮。 2019/2/24

硫醇与醛酮可发生类似的反应，且更容易些。
硫代缩醛（酮）需氯化汞催化才能水解。 2019/2/24

③ 形成缩醛或缩酮在合成中的应用保护羰基 2019/2/24

2019/2/24

从制备 2019/2/24

2019/2/24

- - 2019/2/24

2. 与含硫亲核试剂的加成（1）与饱和亚硫酸氢钠的加成反应 ① 反应通式饱和的溶液 α-羟基磺酸钠 2019/2/24

② 反应机理亲核试剂是亚硫酸根负离子白色沉淀 2019/2/24

醛、脂肪族的甲基酮、环酮(< C8)能发生此反应。
③ 掌握醛、脂肪族的甲基酮、环酮(< C8)能发生此反应。 2019/2/24

加成产物在酸或碱作用下，均可分解为原来的醛和酮
2019/2/24

④ 应用鉴别和提纯分离醛、甲基酮和环酮。制备-羟基腈。 2019/2/24

（2）与硫醇的反应缩硫醛或酮 2019/2/24

缩硫醛、缩硫酮在酸、碱条件下都比较稳定。
醛与酮都能与硫醇反应。缩硫醛、缩硫酮在酸、碱条件下都比较稳定。应用一：将醛酮的羰基还原为CH2亚甲基。应用二：保护羰基。 2019/2/24

3. 羰基与含氮亲核试剂的加成反应反应通式 2019/2/24

反应机理 2019/2/24

反应物任何结构的醛酮(空间位阻大的酮除外) 常见胺衍生物反应条件：弱酸（pH4） 2019/2/24

（1）与羟胺的加成反应 Hydroxylamine Oxime 丙酮肟 2019/2/24

(2) 与肼的加成反应 Hydrazone Hydrazine 橙红色 2019/2/24

（3）与氨基脲的加成反应 Semicarbazide 缩氨脲 2019/2/24

① 肟、腙和缩氨脲具有固定的熔点，可用于鉴定相应的醛和酮。
应用： ① 肟、腙和缩氨脲具有固定的熔点，可用于鉴定相应的醛和酮。 ② 小分子的醛和酮用2,4-二硝基苯肼鉴定，生成黄色↓，更方便。 ③ 肟、腙和缩氨脲产物经H2O/H+水解，又生成原来的醛和酮，用于分离提纯和保护羰基。 2019/2/24

（4）与氨和胺的加成反应 ① 与氨的加成反应 Ammonia Imine 2019/2/24

② 与伯胺的加成反应——生成Schiff碱
Imine Primary Amine R取代基为芳基时称席夫碱 2019/2/24

2019/2/24

③ 与仲胺的加成反应——生成烯胺 Enamine Secondary Amine 2019/2/24

（5）肟的重排反应——贝克曼(Beckmann)重排
mp 35℃ 肟的构型: mp 132℃ 2019/2/24

① 肟的互变异构体 R2C＝N-OH R2CH—N=O 酮肟亚硝基化合物 RCH=N-OH RCH2-N=O 醛肟亚硝基化合物
2019/2/24

没有-H的亚硝基化合物是稳定的。有-H时，平衡有利于肟。 2019/2/24

H2SO4、HCl(g)、PCl3、PCl5、HOAc-Ac2O
② 贝克曼重排反应肟在酸催化下重排形成酰胺 Amide 常用催化剂 H2SO4、HCl(g)、PCl3、PCl5、HOAc-Ac2O 2019/2/24

③ 贝克曼重排反应机理重排互变异构 2019/2/24

④ 贝克曼重排反应特点重排反应是在酸催化下完成的。处于羟基反位的烃基迁移。基团的迁移和羟基离去是协同的。
迁移基团在迁移过程中构型保持不变。 2019/2/24

⑤ Beckmann重排反应的立体化学重排前后手性碳原子的构型不变 2019/2/24

⑥ 贝克曼重排反应的应用应用1：制备酰胺、羧酸、胺。应用2：测定酮肟的几何构型。肟的结构 2019/2/24

应用3：合成（如制备尼龙6）尼龙6 2019/2/24

4. 羰基与含碳亲核试剂的加成（1）与HCN的加成 α-羟基腈 2019/2/24

实验：丙酮与氢氰酸，在3~4 h内只有一半原料起反应，若加一滴氢氧化钾溶液，则反应可以在两分钟内完成。加酸则使反应速度减慢。
在大量的酸存在下，放几星期也不起反应。结论：碱对反应有催化作用。 2019/2/24

① 碱催化反应机理 + + + + + 2019/2/24

注意：从反应机理可知反应是可逆的，必须在弱碱条件下进行。在分离氰醇前须将碱中和，否则氰醇会在蒸馏时逐渐分解成原来的醛(酮)和HCN。
氰醇对酸稳定，酸性条件下不会逆转。氢氰酸挥发性较大(b.p.=26.5℃)且剧毒，反应一定在通风柜中进行。 2019/2/24

② 空间效应对HCN加成反应的影响适用范围：醛、脂肪族甲基酮和环酮 2019/2/24

③ 电子效应对HCN加成反应的影响 2019/2/24

应用实例甲基丙烯酸甲酯 2019/2/24

（2）与格利雅试剂的加成反应 2019/2/24

反应特点：RMgX亲核性极强，所以反应是不可逆反应，在无水乙醚中进行。
反应物：几乎任何结构的醛酮。生成物：加成反应产物经水解后生成醇。应用：制备不同结构的醇。 2019/2/24

① 甲醛——制备伯醇 2019/2/24

② 其它醛——制备仲醇 2019/2/24

③ 酮——制备叔醇 2019/2/24

注意当酮分子中与羰基相连的两个烃基及格利雅试剂中烃基的体积都很大时，加成产物的产量降低，有的不起加成反应。加成产物80%
2019/2/24

加成产物 30% 加成产物 0% 2019/2/24

烷基锂代替格氏试剂，可以发生正常的加成反应。
但是，用有机锂化合物仍能得到加成产物。烷基锂代替格氏试剂，可以发生正常的加成反应。 2019/2/24

（3）与炔化钠的加成反应炔醇 2019/2/24

例：合成2-甲基-1,3-戊二烯利用炔醇制备共轭双烯 2019/2/24

三、醛和酮的烯醇化和烯醇负离子及反应 2019/2/24

1. -H的酸性或-H的活性 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。
2019/2/24

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。
2019/2/24

pKa:~ 2019/2/24

（1）酮式和烯醇式的互变异构酸或碱酮式烯醇式 2019/2/24

实验证明：酮式、烯醇式都是存在的。由键能数据可以判断，破坏酮式需要更多的能量。
酸或碱实验证明：酮式、烯醇式都是存在的。由键能数据可以判断，破坏酮式需要更多的能量。 ① + ② = 791kJ / mol; ③ + ④ = 728kJ / mol 2019/2/24

一般情况下，烯醇式在平衡体系中的含量比较少。
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。 2019/2/24

烯醇式含量: 7.7  10-3 1.5  10-4 76.5 7.3 2.0  10-2 2019/2/24

酸性很弱！ 2019/2/24

（3）烯醇化的反应机理 ① 酸催化的反应机理烯醇式 2019/2/24

② 碱催化机理碳负离子烯醇盐负离子烯醇 2019/2/24

烯醇负离子是一个两可负离子，氧碱性强，碳亲核性强。
烯醇负离子：烯醇负离子烯醇负离子是一个两可负离子，氧碱性强，碳亲核性强。 2019/2/24

（4）不对称酮烯醇化反应热力学控制产物动力学控制产物 2019/2/24

（5）烯醇化的应用 ① 重氢交换 2019/2/24

② 外消旋化思考：酸性条件外消旋化吗？ 2019/2/24

例： 2019/2/24

2. 醛酮的  -H的卤化定义：在酸或碱催化下，醛酮的-H被卤原子取代的反应。 2019/2/24

氯乙醛溴代丙酮 α-氯代环己酮 2019/2/24

反应机理? 可以酸催化或碱催化; 第一步是烯醇化；第二步是卤素与烯醇的C=C的加成。 2019/2/24

① 酸催化的反应机理快 + 慢 + 快 + + + 2019/2/24

酸催化反应机理特点：只需要加极少量的酸，有的反应不需要加酸。因为反应一开始就会产生酸，此酸就能自动起催化作用。
反应有一个诱导期，一旦酸产生，反应就会很快发生。 2019/2/24

COCHR2 > COCH2R > COCH3 V一元卤化 > V二元卤化 > V三元卤化。
不对称的酮，卤化反应的优先次序是: COCHR2 > COCH2R > COCH3 V一元卤化 > V二元卤化 > V三元卤化。 2019/2/24

② 碱催化的反应机理慢 + 快 + + 2019/2/24

碱催化反应机理特点：碱催化时，碱用量必须超过1mol。因为除了催化作用外，还必须不断中和反应中产生的酸。
对于不对称的酮，卤化反应的优先次序与酸催化相反。 2019/2/24

COCHR2 < COCH2R < COCH3
V一元卤化 < V二元卤化 < V三元卤化。卤化反应不能控制在一元卤化阶段。要制备一卤代醛酮一般应采取什么条件？ 2019/2/24

例： 2019/2/24

3. 卤仿反应(Haloform Reaction）
甲基酮类化合物或能被次卤酸钠氧化成甲基酮的化合物。 Haloform 2019/2/24

在碱性条件下与氯、溴、碘作用分别生成氯仿、溴仿、碘仿（统称卤仿）的反应称为卤仿反应。
或具有都能发生卤仿反应在碱性条件下与氯、溴、碘作用分别生成氯仿、溴仿、碘仿（统称卤仿）的反应称为卤仿反应。 2019/2/24

碘仿反应用于鉴别 Iodoform 碘仿为黄色沉淀 2019/2/24

可以发生碘仿反应的化合物有 2019/2/24

① 反应机理 + + 2019/2/24

鉴别：碘仿是黄色固体，鉴别甲基酮和2-仲醇。
② 卤仿反应的应用鉴别：碘仿是黄色固体，鉴别甲基酮和2-仲醇。制备羧酸——少一个碳原子的羧酸)。 2019/2/24

2019/2/24

4. 羟醛(醇醛)缩合反应（1）定义含-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。
2019/2/24

一定条件下，-碳上还有氢的则会进一步失去一分子水生成 ,-不饱和醛或酮。
2019/2/24

（2）醛的缩合 ① 醛的分子间缩合反应 2019/2/24

碱催化下的反应机理 2019/2/24

酸催化下的反应机理 2019/2/24

2019/2/24

常用的碱性催化剂有：KOH， C2H5ONa， (t-BuO)3Al。
讨论常用的碱性催化剂有：KOH， C2H5ONa， (t-BuO)3Al。在酸性及强碱性条件下都能失水。一般地，碱性条件下，加热时更易失水。 2019/2/24

2019/2/24

注意：制备-羟基醛、 -羟基酮时，通常采用弱碱性催化剂，温度较低的反应条件。
注意：β-羟基醛加热时，容易失水生成α,β-不饱和醛；如果要制备α,β-不饱和醛，要在较高温度下进行缩合。 2019/2/24

掌握：碳原子数少于7的醛，碱性条件下，一般得到β-羟基醛。但是，在加热条件下则脱水生成α,β-不饱和醛。
掌握：庚醛以上的醛在碱性溶液中缩合，一般地，得到α,β-不饱和醛。 2019/2/24

β-羟基醛在碱性溶液中脱水可能是通过其共轭碱进行的。
碱性溶液中脱水机理 β-羟基醛在碱性溶液中脱水可能是通过其共轭碱进行的。 2019/2/24

β-羟基醛在酸性溶液中脱水是通过羟基质子化，形成碳正离子，然后失去β-质子进行的。
酸催化脱水反应机理 β-羟基醛在酸性溶液中脱水是通过羟基质子化，形成碳正离子，然后失去β-质子进行的。 2019/2/24

己二醛及其衍生物发生分子内缩合生成环状α,β-不饱和醛。可用于5-7元环的化合物的合成。
② 醛的分子内缩合己二醛及其衍生物发生分子内缩合生成环状α,β-不饱和醛。可用于5-7元环的化合物的合成。 2019/2/24

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-端去进攻另一分子的羰基碳。
羟醛缩合反应是一个可逆反应。 2019/2/24

逆向羟醛缩合的反应机理： 2019/2/24

正反应的操作条件是：低温、在碱性条件下缩合。
正逆反应的控制正反应的操作条件是：低温、在碱性条件下缩合。逆反应的操作条件是：在水中加 OH－，加热回流。 2019/2/24

（3）酮的缩合 ① 酮的自身缩合 Ba(OH)2 Soxhlex 提取器 -H2O 加热 2019/2/24

2019/2/24

二元酮化合物分子内的缩合反应，生成环状生成α,β-不饱和化合物。
② 酮的分子内缩合二元酮化合物分子内的缩合反应，生成环状生成α,β-不饱和化合物。用于5-7元环的化合物的合成。 2019/2/24

练习：写出此反应的机理 2019/2/24

2019/2/24

练习：写出下列反应的产物和机理： 2019/2/24

练习：写出下列反应的产物和机理 2019/2/24

练习：写出下列反应的机理 2019/2/24

练习：完成下列反应 2019/2/24

（4）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。 2019/2/24

一个醛或酮有-H，另一个醛或酮无-H。
有两种情况一个醛或酮有-H，另一个醛或酮无-H。两个醛酮都有-H。 2019/2/24

① 甲醛的羟甲基化反应 2019/2/24

2019/2/24

② 克莱森——斯密特反应 (Clasien-Schmidt Reaction)
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，进行交叉的缩合反应，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。 2019/2/24

例： 2019/2/24

例： 88 %~93% 2019/2/24

2019/2/24

（5）定向羟醛缩合反应定向缩合反应需要解决两个问题两个反应物都有-H时，到底哪个出- H，哪个出羰基？
2019/2/24

① 一个醛或酮有-H，另一个醛或酮无-H
？酸和碱均可催化羟醛缩合，但结果差异很大 2019/2/24

2019/2/24

② 两种醛、酮都有-H 2019/2/24

将KOH先与丙酮混合后，滴加入乙醛反应。
如何制备：摩尔比：1 : 1 将KOH先与丙酮混合后，滴加入乙醛反应。 2019/2/24

如果先用强碱使一种醛或酮完全转变成烯醇盐，然后再与另一种醛酮起加成反应，可以使羟醛缩合向预定的方向进行。
如何制备：如果先用强碱使一种醛或酮完全转变成烯醇盐，然后再与另一种醛酮起加成反应，可以使羟醛缩合向预定的方向进行。 2019/2/24

2019/2/24

Lithium Diisopropylamide
LDA为常用强碱 (i-C3H7)2NLi Lithium Diisopropylamide 二异丙基氨锂 2019/2/24

例：制备 6-羟基-4-壬酮 + LDA 2019/2/24

规律用LDA作为强碱时，不对称的酮总是取代基较少的烷基（酸性较强的α-C）参加反应。羰基亲电性较强的醛酮提供羰基，较弱的提供α-C 。
2019/2/24

注意：醛不能直接制成烯醇锂盐，因为醛羰基活泼，制成的锂盐会发生自身缩合反应。所以，醛在制锂盐时，必须对醛基先加以保护。
2019/2/24

2019/2/24

5. 羰基亲核加成反应的立体化学羰基与手性中心相连时，加成反应存在立体选择性问题。 2019/2/24

Cram 规则1：当醛和酮的-碳原子上结合L（大）、M（中）、S（小）时，醛和酮的羰基与亲核试剂（如格氏试剂）发生加成反应时，应当取稳定的构象。
2019/2/24

重叠构象全交叉构象 2019/2/24

在重叠构象中，亲核试剂总是从位阻较小的S一边进攻。
在交叉构象中，亲核试剂总是从位阻较小的M—S中间进攻。 2019/2/24

2019/2/24

如果羰基的-碳原子上结合的基团有OH，NH2时，由于能形成分子内氢键，羰基与亲核试剂发生加成反应时，应当取稳定的构象。
Cram规则2：如果羰基的-碳原子上结合的基团有OH，NH2时，由于能形成分子内氢键，羰基与亲核试剂发生加成反应时，应当取稳定的构象。 2019/2/24

亲核试剂总是从位阻较小的基团S一边进攻。
Cram规则2：亲核试剂总是从位阻较小的基团S一边进攻。 2019/2/24

2019/2/24

+ 10% 90% 2019/2/24

三、醛和酮的氧化还原反应 2019/2/24

1. 还原反应（1）用活泼金属还原 ① 醛、酮的单分子还原 M＝Na、Al、Mg、Al-Hg、Mg-Hg……
HA＝酸、碱、ROH、H2O …… 2019/2/24

在钠、铝、镁、铝汞齐或低价鈦试剂的催化下，醛酮在非质子溶剂中发生双分子还原偶联反应，生成频哪醇。
② 醛、酮的双分子还原在钠、铝、镁、铝汞齐或低价鈦试剂的催化下，醛酮在非质子溶剂中发生双分子还原偶联反应，生成频哪醇。 2019/2/24

2019/2/24

还原反应机理 2019/2/24

实例邻二叔醇重排从环己酮合成 2019/2/24

2019/2/24

（2）Meerwein-Ponndorf Reduction
Oppenauer Oxidation 的逆反应 2019/2/24

特点：只还原羰基，分子中不饱和键、硝基不反应。
机理特点：只还原羰基，分子中不饱和键、硝基不反应。 2019/2/24

（3）克莱门森(Clemmensen)还原法
芳香族醛酮在锌汞齐和浓盐酸的作用下，羰基被还原为亚甲基的反应。 2019/2/24

Zn-Hg, HCl 回流 Zn-Hg, HCl 回流注意：酸性条件下将C=O还原成CH2 2019/2/24

练习：合成正丁基苯 + 2019/2/24

（3）乌尔夫-凯惜纳-黄鸣龙还原 Wolff—Kishner—Huang Minglong Reduction
醛、酮和肼反应生成的腙，在氢氧化钾或乙醇钠作用下分解放出氮气而生成烃的反应。 2019/2/24

腙亚甲基 2019/2/24

注意反应条件！碱性条件下将C=O还原成CH2
2019/2/24

（4）缩硫酮氢解 H2 / Ni H+ + 注意：中性条件下将C=O还原成CH2 2019/2/24

缩硫酮 2019/2/24

（5）用氢化金属化合物还原 ① 用LiAlH4、LiAlH(OBu-t)3 还原 Et2O
4 CH3CH＝CHCH2CH2CH=O + LiAlH4 4 H2O (CH3CH=CHCH2CH2CH2O)4AlLi 4 CH3CH=CHCH2CH2CH2OH + Al(OH)3 + LiOH 2019/2/24

立体化学：符合Cram规则；环酮还原时，主要从位阻小的外侧进攻。
反应机理：负氢转移还原能力：几乎所有的羰基！选择性：非共轭的双键、炔键不受影响。立体化学：符合Cram规则；环酮还原时，主要从位阻小的外侧进攻。 2019/2/24

25% 75% 2019/2/24

降低氢化锂铝还原能力的一种方法： LiAlH(OBu-t)3 0-5o C H2O 2019/2/24

空阻差别大时，主要得从空阻小的方向进攻的产物。
内侧内侧空阻大外侧外侧空阻小空阻差别大时，主要得从空阻小的方向进攻的产物。空阻差别不大时，主要得稳定产物。 2019/2/24

例如：空阻大空阻小 + 位阻大，产物稳定 [ 位阻小，产物不稳定 10~20% 80~90% LiAlH4 7%
[ 位阻小，产物不稳定 10~20% 80~90% LiAlH4 7% LiAlH(s-BuO)3 93% 2019/2/24

(2)外 LiAlH4 + (1)内 (1)异冰片(外型) (90%) (2)冰片(内型) 樟脑 (10%)
从内侧进攻得外型产物。产物稳定。从外侧进攻得内型产物。产物不稳定。 2019/2/24

（6）用 NaBH4还原 NaBH4 CH3OH H2O 2019/2/24

反应机理：负氢转移适用范围：主要还原醛、酮、酰氯的羰基、 2oRX、3oRX。反应条件：可以在质子溶剂中反应。
立体化学：规则与LiAlH4原则上一致。 2019/2/24

NaBH4 H2O (CH3)2CHOH + 69% 31% 2019/2/24

（7）用硼烷BH3 (B2H6)还原特点：（1）顺式加成; （2）反应是定量的；（3）能还原C＝C 、C≡C 。 2019/2/24

实例 2019/2/24

（9）催化氢化 2019/2/24

（1）最常用的溶剂是醇，分子中其他不饱和键也被还原。
特点：（1）最常用的溶剂是醇，分子中其他不饱和键也被还原。（2）符合Cram规则，羰基两侧的立体环境不同，催化剂通常从空阻小的一侧被吸附，顺型加氢。 2019/2/24

主要从空阻小的外侧方向加氢 2019/2/24

2. 氧化反应（1）醛的氧化反应醛极易氧化，许多氧化剂都能将醛氧化成酸
氧化剂：KMnO4, K2Cr2O7, H2CrO4, RCOOOH, Ag2O, H2O2, Br2(水) 2019/2/24

许多醛，尤其是芳香醛，还能发生自动氧化反应。金属离子、光照等能加速醛的氧化。
2019/2/24

① 用土伦（Tollens）试剂氧化（银镜反应）。
酮不发生反应 2019/2/24

② 用Fehling试剂或Benedict试剂氧化
酮不发生反应 Fehling试剂用酒石酸钠钾作络合剂 Benedict试剂用柠檬酸作络合剂 2019/2/24

（2）酮的氧化反应一般氧化剂不氧化酮。强氧化剂，使羰基碳链处断裂，氧化成酸。？？？ 2019/2/24

重点：Baeyer-Villiger Oxidation
定义：酮类化合物被过氧酸氧化，与羰基直接相连的碳链断裂，插入一个氧形成酯的反应。 2019/2/24

（3）一般酸 + 一定浓度的过氧化氢（产生的过酸立即反应）。
过氧酸有：（1）一般过酸 + 无机强酸（H2SO4）；（2）强酸的过酸：CF3COOOH （3）一般酸 + 一定浓度的过氧化氢（产生的过酸立即反应）。 2019/2/24

① 反应机理 2019/2/24

② 基团的迁移能力氢＞芳基＞ R R3C ＞ R2CH-，＞ RCH2- ＞ CH3- 2019/2/24

用途：由酮制备酯 2019/2/24

③ 立体化学手性碳原子在重排过程中构型保持不变 2019/2/24

（3）坎尼扎罗(Cannizzaro)反应
定义：没有α- H的醛在浓碱溶液中，发生分子间的氧化还原反应，一分子氧化成羧酸，另一分子还原成伯醇的反应。 + + HCOOH 2019/2/24

2019/2/24

反应机理 2019/2/24

交叉Cannizzaro反应注意：甲醛总是还原剂！ 2019/2/24

分子内也能发生康尼查罗反应 2019/2/24

2019/2/24

四、二苯羟乙酸重排反应 2019/2/24

二苯羟乙酸 2019/2/24

反应机理： 2019/2/24

例：菲醌例： 2019/2/24

五、其他重要反应 2019/2/24

一、Wittig(魏悌希)反应（1）Ylides试剂制备 Phosphorus Ylides 2019/2/24

例： Wittig Reaction 2019/2/24

反应机理：存在Z、E构型时 E型为主 2019/2/24

给出制备下列烯烃所需ylides试剂和羰基化合物的结构。
2019/2/24

二、安息香缩合 CN-催化，两分子苯甲醛缩合生成安息香(苯偶姻)的反应 2019/2/24

反应机理 2019/2/24

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