第四章第四章 碱催化缩合和烃基化反应碱催化缩合和烃基化反应4.1 羰基化合物的缩合反应羰基化合物的缩合反应1.1.羟醛缩合反应羟醛缩合反应 碱催化缩合反应或碱催化烃基化反应碱催化缩合反应或碱催化烃基化反应是指含活泼氢是指含活泼氢的化合物在碱催化下脱去质子形成碳负离子并与亲电试的化合物在碱催化下脱去质子形成碳负离子并与亲电试剂的反应它们是用来增长碳链和合成环状化合物的一剂的反应它们是用来增长碳链和合成环状化合物的一类反应a.a.醛和酮自身缩合醛和酮自身缩合CH3CHOOH-CH3CHCH2CHOOH2-H2OCH3CH=CHCHO机理：机理：不含不含-氢的芳醛与含氢的芳醛与含-氢的醛或酮在碱存在下的缩合氢的醛或酮在碱存在下的缩合又叫又叫Claisen-SchmidtClaisen-Schmidt反应反应.不含不含-氢的醛酮与含氢的醛酮与含-氢的极性化合物（如硝基化合氢的极性化合物（如硝基化合物、腈等）在碱存在下发生缩合反应物、腈等）在碱存在下发生缩合反应2.醛和酮的缩合混合缩合醛和酮的缩合混合缩合CH3CHOOH-+-CH2CHO+H2OCH3CHO+-CH2CHOCH3CHCH2CHOO-CH3CHCH2CHOO-H2OCH3CHCH2CHOOH反应反应 Knoevenagel Knoevenagel 反应：醛酮与含有活泼亚甲基的化合反应：醛酮与含有活泼亚甲基的化合物（如物（如丙二酸、丙二酸酯、氰乙酸酯丙二酸、丙二酸酯、氰乙酸酯等）有机碱（等）有机碱（吡啶、吡啶、哌啶、二乙胺哌啶、二乙胺等）催化，缓和条件（较低温度）下即可发等）催化，缓和条件（较低温度）下即可发生缩合反应，生成生缩合反应，生成，不饱和化合物。
产率较高不饱和化合物产率较高CHO+CHCHCOOHCH2(COOH)2NN+1h+CO2+H2OCHO+CHCCOOEtCH2(COOEt)2NCOOEt1)KOH2)HClCH CHCOOHCHO+CH CH COOH CH2(COOH)2NN+1h+CO2+H2ONO2NO2芳环的缩合反应：类似于羟醛缩和反应芳环的缩合反应：类似于羟醛缩和反应PerkinPerkin 反应：反应：醛作为受者，酸酐以负离子的形式作为给醛作为受者，酸酐以负离子的形式作为给 者，亲核加成，脱去一分子羧酸者，亲核加成，脱去一分子羧酸CHO+(CH3CO)2OCH3CO2Na5hHC CHCOOH 3.Perkin3.Perkin反应反应CHO+(CH3CH2CO)2OCH3CO2Na HCCCOOHCH34.4.Claisen酯缩合反应酯缩合反应 含有两个含有两个-H-H 的羧酸酯在乙醇钠作用下，起分的羧酸酯在乙醇钠作用下，起分子间缩合反应，酸化后得到子间缩合反应，酸化后得到-酮酸酯酮酸酯.CH3COC2H5O21)NaOC2H5/C2H5OH2)CH3COOH,H2OH3CCOCH2COOC2H5+C2H5OH反应机理：反应机理：CH3COC2H5O-OC2H5-CH2COOEtCH2COOEt-H3CCOOC2H5+-CH2COOEtH3CCOCH2COOC2H5OC2H5H3CCOCH2COOC2H5OC2H5-H3CCOCH2COOC2H5CH3COC2H5O+-OC2H5CH2COOEt-+C2H5OHpKa=24.5pKa=16+-OC2H5COOEt-+C2H5OHpKa=11pKa=15H3CCOCH2COOC2H5CH3CHCO 乙酰乙酸乙酯较强的酸性是推动乙酰乙酸乙酯较强的酸性是推动 Claisen Claisen 酯缩合酯缩合反应反应的真正动力的真正动力CH3CH2COC2H5O21)NaOC2H5/C2H5OH2)CH3COOH,H2OCOCHCOOC2H5+C2H5OHCH3CH2CH3(CH3)2CHCOC2H5O+(CH3)2CCOC2H5O-(CH3)2CHCOCCH3CH3COOEt+-OC2H5具有两个具有两个-H-H的酯用醇钠处理，一般都可顺利地发生酯缩的酯用醇钠处理，一般都可顺利地发生酯缩合。
只具有一个合只具有一个-H-H的酯需采用更强的碱则可完成的酯需采用更强的碱则可完成交叉克莱森缩合交叉克莱森缩合 两种酯的混合物起克莱森缩合反应，可以得到两种酯的混合物起克莱森缩合反应，可以得到四四种种-酮酮酸酯的混合物，没有什么合成价值但如果两种酯中有一种没酸酯的混合物，没有什么合成价值但如果两种酯中有一种没有有-氢，只能提供羰基，氢，只能提供羰基，那么用那么用等摩尔等摩尔的酯起缩合反应，的酯起缩合反应，可以使可以使交叉缩合产物成为主产物交叉缩合产物成为主产物1)NaOEt,EtOH2)H3O+C6H5COEtOCH3CH2COEtO+C6H5CCHCOEtOOCH3EtOCCCH2COEtOOOEtOCCOOOEt+CH3COEtO如无如无-H-H的酯有的酯有甲酸酯、苯甲酸酯、碳酸酯和草酸酯甲酸酯、苯甲酸酯、碳酸酯和草酸酯，可，可与其它有与其它有-H-H的酯缩合，它们在反应中提供羰基在另一酯的酯缩合，它们在反应中提供羰基在另一酯的的-位导入相应的酰基位导入相应的酰基具有具有-H-H的酮也可与酯在碱作用下发生交叉酯缩合，由于的酮也可与酯在碱作用下发生交叉酯缩合，由于酮的酮的-H-H酸性较酯的强，反应中酮生成酸性较酯的强，反应中酮生成-C-C负离子，结果负离子，结果是酯酰基导入酮的是酯酰基导入酮的-位。
位例：例：当然无当然无-H-H的酯与酮缩合产物更为单一的酯与酮缩合产物更为单一例：例：应用：应用：酯缩合是形成酯缩合是形成C-CC-C键的重要反应，它可合成一些重要键的重要反应，它可合成一些重要的的1,3-1,3-官能团化合物，如：官能团化合物，如：-酮酸酯酮酸酯（该酯水解得（该酯水解得-酮酸酮酸，该酸容易受热脱羧），该酸容易受热脱羧）1,3-1,3-二酮二酮1,3-1,3-二酯二酯CH3CO2C2H5HCH3COCH3NaHCH3CH2COCH2COCH3+C2H5O-C-OC2H5+ONaHOOCOOC2H55.Dieckmann5.Dieckmann酯缩合酯缩合 己二酸酯和庚二酸酯，分子内酯缩合生成己二酸酯和庚二酸酯，分子内酯缩合生成环状环状-酮酸酯常用来合成五六元环化合物常用来合成五六元环化合物COOEtH2CH2CCH2CH2CO2Et-COOEtH2CH2CCH2CHCO2Et-COEtH2CH2CCH2CHCO2EtOOEt-CH2CH2CCH2CHCO2EtOOEt-CH2CH2CCH2CCO2EtO-H3O+CH2CH2CCH2CHCO2EtOOEt-OEt反应机理：反应机理：COOC2H5COOC2H5C2H5ONaCOOC2H5OCOOC2H5OCH3缩合缩合 在碱存在下，酮与丁二酸酯的反应，反应物较多的在碱存在下，酮与丁二酸酯的反应，反应物较多的是采用酮而不是醛。
是采用酮而不是醛Stobbe Stobbe缩合是利用丁二酸酯中的活泼亚甲基在碱催化缩合是利用丁二酸酯中的活泼亚甲基在碱催化下形成碳负离子，再与醛、酮的羰基发生亲核加加成反下形成碳负离子，再与醛、酮的羰基发生亲核加加成反EtOOCCH2-CH2CO2EtRO-CH-CHCO2EtEtO2CRCORRCRO-CH-CH2-C-OEtCO2EtORCRO-CO2EtCH-CH2COEtO-RCRO-CO2EtC-CH2CHRO-O12RCRCCH2CO2HCO2Et其反应机理表示如下：其反应机理表示如下：反应过程中生成的中间体反应过程中生成的中间体内酯内酯1 1可分离出来，并可分离出来，并证实在碱催化下证实在碱催化下1 12 2可实现定量转换可实现定量转换反应反应C6H5COCH3ClCHCOOC2H5R(H)CCR(H)ClCOOC2H5H2C5C6H5OHCCR(H)COOC2H5H2C5C6H5OCCR(H)COOHH2C5C6H5OCHCR(H)H2C5C6H5ONaOC2H5或NaNH2HCl62-64%H2O/OH-CO2+Darzen Darzen缩合反应也称缩水甘油酸酯缩合，它是醛或酮缩合反应也称缩水甘油酸酯缩合，它是醛或酮与与-卤代酸酯类化合物缩合生成卤代酸酯类化合物缩合生成,-环氧酸酯的反应。
环氧酸酯的反应反应在强碱催化下进行，常用的碱催化剂为反应在强碱催化下进行，常用的碱催化剂为t-Ct-C4 4H H9 9OKOK、RONaRONa、和、和NaNHNaNH2 2等，其中等，其中t-Ct-C4 4H H9 9OKOK的催化效果为最佳的催化效果为最佳此缩合对于大多数脂肪族和芳香族醛或酮均可得到令此缩合对于大多数脂肪族和芳香族醛或酮均可得到令人满意的收率产物人满意的收率产物,-环氧酸酯经水解、脱羧可得到环氧酸酯经水解、脱羧可得到较原来的醛酮增加至少一个碳原子的醛酮较原来的醛酮增加至少一个碳原子的醛酮若用若用-氯代酸酯氯代酸酯与醛酮反应，再水解、脱羧产物较与醛酮反应，再水解、脱羧产物较原料原料只增加一个碳原子只增加一个碳原子例：试推测一下该反应的反应机理？试推测一下该反应的反应机理？O ClCH2COOC2H5t-C4H9OKCHCOOC2H5OHO-,H2OH+-CO2CHO ClCH2COOC2H5t-C4H9OKHO-,H2OH+-CO2H3CPhCOH3CPhCCHCOOC2H5OH3CCHCHOPh4.2 4.2 碳原子上的烃基化反应碳原子上的烃基化反应1.1.单官能团化合物的烃基化反应单官能团化合物的烃基化反应酮、腈、酯（具酮、腈、酯（具吸电子基吸电子基）等单官能团化合物的）等单官能团化合物的烃基化反应需在强碱作用下形成碳负离子，再与烃基化反应需在强碱作用下形成碳负离子，再与卤代烃发生反应。
卤代烃发生反应O+BrCH2COOCH3NaHC6H6OCH2COOCH3O+CH3I(CH3)3COOCH3ONaNH2(C2H5)2OONa+-_CH2=CHCH2ClOCH2CH=CH22.2.双官能团化合物的烃基化双官能团化合物的烃基化A、丙二酸二乙酯的烃基化、丙二酸二乙酯的烃基化CH2(COOC2H5)21、2NaOC2H52、2C2H5Br(C2H5)2C(COOC2H5)2水解-CO2(C2H5)2CHCOOH86%丙二酸二乙酯的烃基化能一次导入两个相同的烃基丙二酸二乙酯的烃基化能一次导入两个相同的烃基 双官能团化合物的分子中含有两个活化基团，双官能团化合物的分子中含有两个活化基团，-H-H具具有较强的酸性有较强的酸性，烃基化作用可以在温和的条件下进行，产，烃基化作用可以在温和的条件下进行，产率一般较好合成上最重要的双官能团化合物有率一般较好合成上最重要的双官能团化合物有丙二酸酯、丙二酸酯、三乙、三乙、-二酮二酮及具有活性氢的活泼亚甲基化合物及具有活性氢的活泼亚甲基化合物丙二酸二乙酯及其衍生物水解生成丙二酸，丙二酸不丙二酸二乙酯及其衍生物水解生成丙二酸，丙二酸不稳定，易脱羧成为羧酸。
稳定，易脱羧成为羧酸丙二酸烃基化在合成羧酸中的应用：丙二酸烃基化在合成羧酸中的应用：a a、取代乙酸的制备、取代乙酸的制备b b、二元羧酸的制备、二元羧酸的制备 2 2摩尔丙二酸二乙酯，摩尔丙二酸二乙酯，2 2摩尔醇钠和摩尔醇钠和1 1摩尔双卤代烃作用摩尔双卤代烃作用c c、环烷酸制备、环烷酸制备 1 1摩尔丙二酸二乙酯用摩尔丙二酸二乙酯用2 2摩尔醇钠处理可以得到双钠盐，摩尔醇钠处理可以得到双钠盐，盐与盐与1 1摩尔双卤代烃反应可以制备三、四、五、六元摩尔双卤代烃反应可以制备三、四、五、六元环的环烷酸环的环烷酸d d、1,4-1,4-官能团化合物官能团化合物 当采用当采用-卤代化合物进行上述反应，可以成功地合卤代化合物进行上述反应，可以成功地合成成1,4-1,4-官能团化合物官能团化合物B、乙酰乙酸乙酯的烃基化、乙酰乙酸乙酯的烃基化H3CCOCH2COOC2H5+NaOEtH3CCOCHCOOC2H5-H3CCOCHCOOC2H5+RXH3CCOCHCOOC2H5RH3CCORCHCOOC2H5+(1)NaOEt,EtOH(2)RXH3CCOCCOOC2H5RRC-烃化产物烃化产物O-烃化产物烃化产物 取代取代“三乙三乙”用稀碱水解，再酸化脱羧后生成甲基酮用稀碱水解，再酸化脱羧后生成甲基酮,产物比用作原料的卤代烃碳链增加了三个碳原子。
产物比用作原料的卤代烃碳链增加了三个碳原子1.R=1.R=伯卤代烷，而仲卤代烷和叔卤代烷在碱性条件下伯卤代烷，而仲卤代烷和叔卤代烷在碱性条件下易发生消去反应易发生消去反应注意：注意：2.2.不能同时引入两个烃基，如果两个烃基不同，一般不能同时引入两个烃基，如果两个烃基不同，一般先引入大的烃基先引入大的烃基3.3.卤代烃也可以是卤代酸酯或卤代酮卤代烃也可以是卤代酸酯或卤代酮三乙在合成中的应用：三乙在合成中的应用：三乙合成法主要用其酮式分解，酸式分解制酸很少三乙合成法主要用其酮式分解，酸式分解制酸很少通过三乙的亲核取代及其产物的脱羧，可以合成各通过三乙的亲核取代及其产物的脱羧，可以合成各种甲基酮类被合成的产物中种甲基酮类被合成的产物中“三乙三乙”提供的部分是提供的部分是CHCOCH3CHCOCH3例如：例如：CH3CH2CH2CHCCH3CH3OOH/H2OH,+-CCH3COCH3CO2CH3CH3CH2CH2NaOC2H5CH3ICH3CH2CH2BrNaOC2H5CH3CCH-CO2C2H5CH2CH2CH3OCH3CCH2COC2H5OOCH3CCH2-CH2-CH2CCH3OOOH/H2OH,+-CH3CCH-CH2-CHCCH3OOCO2EtCO2EtNaOC2H5ClCH2Cl1、2、3、当采用当采用1mol 1,4-二卤代烷，二卤代烷，1mol 三乙和三乙和2mol醇钠时，醇钠时，则得到环戊基甲基酮则得到环戊基甲基酮 NaOC2H5BrCH2CH2CH2CH2BrNaOC2H5CH3CCH2-CO2C2H5OOH/H2OH,+Br(CH2)4-CHCO2EtCOCH3Br(CH2)4-CCO2EtCOCH3-CO2C2H5COCH3COCH3C C、-二酮的烃基化二酮的烃基化-二酮的酸性比较强，在乙醇加水或丙酮溶液中，用二酮的酸性比较强，在乙醇加水或丙酮溶液中，用碱金属的氢氧化物或碳酸盐就可以使它们变成烯醇盐碱金属的氢氧化物或碳酸盐就可以使它们变成烯醇盐进行烃基化。
进行烃基化例如：例如：强碱可以使强碱可以使-二酮转变为二烯醇盐，二烯醇盐与卤代烃二酮转变为二烯醇盐，二烯醇盐与卤代烃作用时，烃化常在甲基上发生作用时，烃化常在甲基上发生CH3COCH2COCH3K2CO3,CH3ICH3COCH3CH3COCHCOCH3CH3OONaOC2H5CH3IOOCH3OCOCH3KNH2NH3(l)OC=CH2O-C6H5CH2ClH2O,H+OCCH2CH2C6H5O3.3.迈克尔反应迈克尔反应(Michael)(Michael)碳负离子与活性双键的加成称为迈克尔碳负离子与活性双键的加成称为迈克尔(Michael)(Michael)反反应C=C C=C 易接受亲电试剂的进攻，但当易接受亲电试剂的进攻，但当 C=C C=C 上连有吸电上连有吸电子的取代基时，其亲电性减弱，亲核性增加子的取代基时，其亲电性减弱，亲核性增加H2CCHCORN u:取代基对活性双键的活化能力的大小次序：取代基对活性双键的活化能力的大小次序：CHOCORCOORCNNO2乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯等在碱性催化剂的存在下乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯等在碱性催化剂的存在下都能与双键起加成反应都能与双键起加成反应CH3COCHCH2+CH2(CO2Et)2KOH,EtOHOCH3CCH2CH2CH(CO2Et)21)KOH,EtOH-H2O2)H3O+CH3CCH2CH2CH2COOHO1)KOH,EtOH2)KOH,EtOH-H2O3)H3O+O+CH3CCH2CO2EtOOCH2CCH3O反应机理：反应机理：CH2(CO2Et)2+CH(CO2Et)2+EtOH-EtOOCHCHCH2+CH(CO2Et)2-OCHCHCH2CH(CO2Et)2-OCHCHCH2CH(CO2Et)2-OCHCH2CH2CH(CO2Et)2+-EtOOOCH2CHCO2Et+EtONa,EtOHOOCH2CH2CO2Et例如：例如：OCH2CH2COCH3CH3OCH3OHO+CH3HCH2CHCOCH3EtONa,EtOH4.4.炔化合物的烃基化炔化合物的烃基化 炔化合物较烷烃、烯烃具有较明显的酸性，在碱存炔化合物较烷烃、烯烃具有较明显的酸性，在碱存在下形成碳负离子可与卤代烃发生亲核取代反应，这是在下形成碳负离子可与卤代烃发生亲核取代反应，这是制备高级炔烃的重要方法之一。
制备高级炔烃的重要方法之一例：例：与与,-碳上无支链的卤代烷反应碳上无支链的卤代烷反应利用这一反应合成油酸的反应式如下：利用这一反应合成油酸的反应式如下：该反应广泛用于类胡罗卜素和多烯化学中间体的合成该反应广泛用于类胡罗卜素和多烯化学中间体的合成如如3-3-甲基甲基-2-2-戊烯戊烯-4-4-炔炔-1-1-醇的合成醇的合成;利用乙炔的烃化反应利用乙炔的烃化反应可以合成橡胶单体异戊二烯，及有机玻璃单体可以合成橡胶单体异戊二烯，及有机玻璃单体2-2-甲基丙甲基丙烯酸甲酯等烯酸甲酯等CH3(CH2)7CCH+I-(CH2)7ClNH2I2-CH3(CH2)7CC(CH2)7ClCN-OH2CH3(CH2)7CC(CH2)7COOHLindlar,H2CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOHHCCHNa,NH3HCCNaBrCH2(CH2)2CH3NH3(l)HCCCH2(CH2)2CH3。