45缩合反应

LOGO缩合反应CompanyLogo14.1羟醛缩合114.2醛、酮与羧酸及其衍生物的缩合214.3酯缩合314.4成环缩合4CompanyLogo14.1.1催化剂根据酸碱活性中心，可分为酸性催化剂、碱性催化剂、酸-碱催化剂。1、酸性催化剂的机理可表示为：常用的酸性催化剂有（VO）2P2O7、α-VOPHPO4、铌酸和MFI沸石等。OHH+CHCOHHCOHCHCO+H2、碱性催化剂碱性催化剂的机理可表示为：弱碱性催化剂一般用于活性较大的醛之间的缩合，产物多为β-羟基化合物，强碱性催化剂则用于活性较小，空间位阻大的醛或酮之间的缩合，切反应多在非质子极性溶剂中进行。3、酸-碱催化剂酸-碱催化剂同时具有酸性-碱性活性中心，如一些二元氧化物或者水滑石（HTs）等，适用于气相羟醛缩合反应，也可用于液相羟醛缩合反应。CompanyLogoOHB+CCOCCOCHCO+B+BH14.1.2羟醛缩合反应机理羟醛缩合从机理上讲，是碳负离子对羧基碳的亲核加成。CompanyLogoCORHCOHR-HOHRH3CH3CH2CCOR-HH2CHBCORH2CCORH2C+BHCORH2CCORCOH3CH3C+RH2CCROH2OH3CCH2CCROHRO+OH14.1.3醛或酮的自身缩合在稀酸或稀碱催化剂的作用下，一分子醛的α-氢原子加成到另一分子醛的氧原子上，其余部分加成到羰基炭原子上，生成β-羟基醛。β-羟基醛在稍加热或在酸的作用下，即发生分子内脱水，生成α，β-不饱和醛。例如：CompanyLogoH3CCOHHCCHHHO+NaOH5℃H3CCOHHH2CHOH2CCHCHCHO+H2O14.1.4醛或酮的交叉缩合羟醛缩合反应更大的用途是利用不同的醛或者酮进行交叉缩合，得到各种α，β-不饱和醛或酮。羟醛交叉缩合反应的典型代表是用一个芳香族和一个脂肪族醛或酮在强碱作用下发生缩合反应生成α，β-不饱和醛或酮。这种反应称为克莱森-斯密特（Claisen-Schmidt）反应。以仙客来醛为例：CompanyLogoRCHO+C2H5CHOKOH16~20℃CHCCHOCH3CH2HCCHOCH3仙客来醛还有芳香醛和含α-氢的酮缩合反应，比如叔丁基甲醛代替异丙基苯甲醛可以制得百合醛。由苯甲醛与乙醛可以制得肉桂醛。丙醛或者丁醛与苯甲醛反应值得α-烷基肉桂醛。以苯甲醛与乙醛可以制得肉桂醛举例：BACKCompanyLogoCHO+RCH2CHOCHCRCHO14.2.1醛、酮与酸酐缩合（perkin反应）芳香族醛（或不含α-氢的脂肪醛）与脂肪酸酐在碱性催化剂作用下缩合，生成β-芳基丙烯酸类化合物的反应称为Perkin反应.该反应是在碱性试剂作用下，羧酸酐首先形成炭负离子，再对羰基化合物亲核加成生成中间体β-羟基酸酐，然后再经脱水和水解生成α，β-不饱和酸，其反应历程如下：第一步：CompanyLogoArCHO+(RCH2CO)2ORCH2COKΔArCHC(R)COOH+RCH2COOH+(RCH2CO)2ORCH2COKHCCROCCH2ROK+RCH2COOHHO第二步：CompanyLogoArCHO+HCCROCCH2ROHCCROCCH2ROCArHOCH3COOHHCCROCCH2ROCArHOH-H2OCCROCCH2ROCHArOOO-H2O（水解）CCROHOCHAr+RCH2COOH例如，苯甲醛与乙酸钾加热缩合，最后生成β-苯基丙烯酸，反应式如下：CompanyLogoROCHO+(RCH2CO)2ORCH2COKΔCHCCOOHCH3+CH2CH2COOH14.2.2醛、酮与含活泼亚甲基的化合物缩合（Knoevenagel，Stoble反应）醛、酮与含活泼亚甲基的化合物在胺、氨或者它们的羧酸盐等弱碱性催化剂的作用下，发生缩合反应，生成α，β-不饱和化合物的反应成称为Knoevenagel反应，反应通式为：式中，R1，R2为脂烃基、芳烃基或氢；X，Y为吸电子基。CompanyLogoR1CR2OH2CXYR1R2XY+弱碱催化+H2O实例介绍：曹雨诞等报道氨基功能化的介孔分子筛（HMS）对Knoevenagel缩合反应有很好的催化性能。低于100℃的温和条件下，用氨基功能化分子筛催化苯甲醛与氰基乙酸乙酯的缩合，反应2~3h，产率接近100%，如下所示：CompanyLogoCHO+CNCH2COOEt催化剂CNCOOEt章明等用壳聚糖作为构想催化剂催化Knoevenagel缩合反应，产率81%~92%，该催化剂无毒无害且能被微生物降解，对环境友好，是绿色催化剂。反应式如下：CompanyLogoH2CCNCN+ArCHO壳聚糖ArHCNCN丁二酸在碱性催化剂存在下与醛（酮）进行缩合反应，生成不饱和二酸，这个反应类似Knoevenagel反应，叫做Stoble反应，反应式为：CompanyLogoRCOR'+CH2COOC2H5CH2COOC2H5碱RCR'CCOOC2H5CH2COO+C2H5OH14.2.3醛、酮与α-卤代酸酯缩合（Darzens反应）醛或酮在强碱催化作用下和α-卤代羧酸酯反应，缩合生成α，β-环氧羧酸酯（缩水甘油酸酯）的反应称为Darens反应，其反应通式为：CompanyLogoR1CR2O+R3CHXCOOEtR1CR2COR3COOEt+HXDarzens反应不仅用于合成α，β-环氧羧酸酯，还用于制备比原有反应物醛、酮多一个碳原子的醛、酮。例如，2-十一酮与氯乙酸乙酯缩合，水解，酸化、热脱羧可制得2-甲基十一醛，反应式如下：CompanyLogo(H2C)8H3CCCH3O+HCHClCOOC2H5C2H5ONa/-H,Cl(H2C)8H3CCCCOOC2H5OCH3HNaOHH(H2C)8H3CCCCOOHOCH3H-CO2CH3(CH2)8CHCH3CHO14.2.4醛、酮与磷叶立德缩合（Wittig反应）羰基化合物与韦滴希试剂—烃代亚甲基三苯基膦反应合成烯类化合物的反应称为Wittig反应，这是形成碳碳双键的另一重要方法。根据R结构的不同，可将磷叶立德分为三类：当R为强吸电子基时如（-COOCH3,-CN）,为稳定的叶立德；当R为烷基时，为活泼的叶立德；当R为烯基或者芳基时，为中等活度的叶立德。制备活泼的叶立德必须用丁基锂，苯基锂和氨基钠等强碱。而制备稳定的叶立德，由于季鏻盐α-H酸性较大，故用醇钠甚至氢氧化钠即可。CompanyLogo(C6H5)3PCR'R+R''CR'''OR''CR'''CR'R+(C6H5)3POWittig反应的应用，例如，近期出现的聚合型荧光增白剂中的带水溶性集团的聚酯型共聚物，其中间体就是通过此反应来完成的。BACKCompanyLogoClH2CCOOCH3P(C6H5)3H3COOCCH2P(C6H5)3NaO3SH2COHCH3COOCCHCHNaO3SH2CCompanyLogo14.3.1酯酯缩合具有α-氢的酯与碱性试剂作用，形成碳负离子，然后与另一个分子酯的羰基碳原子进行亲核加成，继而消除，生成β-酮酸酯。酯缩合14.3.2酮酯缩合在碱的催化作用下，具有α-氢的酮与酯可以进行缩合反应，生成β二酮类的化合物。应用举例酯酯缩合：在聚乙烯负载的金属钾（PE-K）的作用下，已二酸二乙酯在甲苯中于室温下发生分子内缩合，生成2-乙氧羰基坏戊酮。分子内的两个酯基被3个以上的碳原子隔开时，就回发生分子内的缩合反应，形成五元环或六元环的酯。这种环化酯缩合反应又称为迪克曼（Dieckmann）反应。CompanyLogoCO2EtCO2EtPE-K甲苯COOC2H5OHCOOC2H5O但是2个酯之间只被3个或3个一下的碳原子隔开时，就不能发生闭环酯缩合反应，因为这样就要形成四元环或小鱼四元环的体系。但是可以利用这种二元酸酯与不含α-活泼氢的二元酸进行分子间缩合，同样可以得到环状羰基酯。CompanyLogoH3CCH3CCH2COOC2H5CH2COOC2H5+COOC2H5COOC2H5NaOC2H5H3CCH3CCHCHCOCOCOOC2H5COOC2H5酮酯缩合：在碱性催化剂作用下酮比酯更容易形成碳负离子，则产物中还会混有酮自身缩合的副产物；相反，如酯比酮更易形成碳负离子，则产物中就会混有酯自身缩合的副产物。显而易见，只有不含α-氢的酯与酮间的缩合反应才能生成纯度较高的产物。例如：BACKCompanyLogo+COOC2H5COOC2H5CH3COCH3C2H5ONaHC2H5COOCOCH2COCH3CompanyLogo14.4.2形成一个杂原子的六元杂环的环合反应14.4.1形成一个杂原子的五元杂环的环合反应14.4.4形成含两个杂原子的无元杂环的环合反应14.4.6形成嘌呤及其衍生物的环合反应14.4.3形成一个杂原子的苯并六元杂环的环合反应14.4.5形成含两个杂原子的六元杂环的环合反应成环缩合14.4.1Paal-Knorr反应1，4-二羰基化合物与是的那个的试剂作用生成呋喃、吡咯，噻吩及其衍生物的合成反应称为Paal-Knorr反应。2,5-己二酮与P2S5反应生成相应的噻吩衍生物，如下：CompanyLogoOOZnCl2HOAc,ΔOOOP2S5ΔS14.4.1.2Knorr反应α-氨基酮和活泼亚甲基的羰基化合物的缩合反应称为Knorr反应，这是合成吡咯衍生物的一种重要手段。CompanyLogoR1R2ONHR+OR4R3NR3R1R2R4R14.4.1.3Hantzsch、Feist-Benary反应。Α-卤代醛（或酮）与β-羰基酯或气类似物在氨或胺存在下反应，生成吡咯衍生物的反应称为Hantzsch反应若将上述的氨改成吡咯，则生成呋喃衍生物，称为Feist-Benary反应。CompanyLogoNCOOEtR1R2R3RR1R2OX+OR3COOEtRNH2OCOOEtR1R2R3R1R2OX+OR3COOEt吡啶14.4.2形成含一个杂原子的六元杂环的环合反应。主要的方法还是先前讲过的Hantzsch反应：CompanyLogo2CH3COCH2COOC2H5+RCHO+NH3NRCO2C2H5CH3H3CCO2C2H5混酸NRCO2C2H5CH3H3CCO2C2H5KOHCaONRCH3H3C14.4.3.1香豆素及其衍生物。香豆素的合成方法举一例：以邻羟基苯甲醛为原料，设法早醛基上加上2个碳，使其生成邻羟基肉桂酸的衍生物，再内置化得到香豆素。是最为经典的一例。CompanyLogo14.3.2喹啉及其衍生物有4种反应：1、Skraup反应2、miller反应CompanyLogoNH2+OHOHOH硝基苯浓硫酸NNH2+2CH3CHO盐酸N3、Combes反应4、Friedlander反应CompanyLogoCHONH2+CH2SO2ArCORNRSO2ArCompanyLogo14.4.4.1【4+1】环合14.4两个杂原子的五元环环合反应14.4.4.2【2+3】环合CXYN+O-+ABNOBAXYCompanyLogo14.4.5.1嘧啶及其衍生物14.5两个杂原子的六元环环合反应14.4.4.2吡嗪及其衍生物14.4.6形成嘌呤及其衍生物的环合反应嘌呤是嘧啶环并咪唑环而成，其合成方法主要有2种：一种是以嘧啶衍生物为起始原料，另一种是以咪唑类衍生物为其实原料。CompanyLogoLOGO