羥醛縮合

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具有α-H的醛,在堿催化下生成碳負(fù)離子,然后碳負(fù)離子作為親核試劑對(duì)醛酮進(jìn)行親核加成,生成β-羥基醛,β-羥基醛受熱脫水成不飽和醛。

稀堿稀酸的作用下,兩分子的醛或酮可以互相作用,其中一個(gè)醛(或酮)分子中的α-氫加到另一個(gè)醛(或酮)分子的羰基氧原子上,其余部分加到羰基碳原子上,生成一分子β-羥基醛或一分子β-羥基酮。這個(gè)反應(yīng)叫做羥醛縮合或醇醛縮合(aldolcondensation)。通過醇醛縮合,可以在分子中形成新的碳碳鍵,并增長(zhǎng)碳鏈?! ?/p>

目錄

羥醛縮合反應(yīng)歷程

羥醛縮合反應(yīng)歷程,以乙醛為例說(shuō)明如下:

第一步,堿與乙醛中的α-氫結(jié)合,形成一個(gè)烯醇負(fù)離子或負(fù)碳離子:

第二步是這個(gè)負(fù)離子作為親核試劑,立即進(jìn)攻另一個(gè)乙醛分子中的羰基碳原子,發(fā)生加成反應(yīng)后生成一個(gè)中間負(fù)離子(烷氧負(fù)離子)。

第三步,烷氧負(fù)離子與水作用得到羥醛和OH?!?/p>

稀酸也能使醛生成羥醛,但反應(yīng)歷程不同。酸催化時(shí),首先因質(zhì)子的作用增強(qiáng)了碳氧雙鍵的極化,使它變成烯醇式,隨后發(fā)生加成反應(yīng)得到羥醛。

生成物分子中的α-氫原子同時(shí)被羰基和β-碳上羥基所活化,因此只需稍微受熱或酸的作用即發(fā)生分子內(nèi)脫水而生成,α,β-不飽和醛。

凡是α-碳上有氫原子的β-羥基醛、酮都容易失去一分子水。這是因?yàn)棣?氫比較活潑,并且失水后的生成物具有共軛雙鍵,因此比較穩(wěn)定。

除乙醛外,由其他醛所得到的羥醛縮合產(chǎn)物,都是在α-碳原子上帶有支鏈的羥醛或烯醛。羥醛縮合反應(yīng)在有機(jī)合成上有重要的用途,它可以用來(lái)增長(zhǎng)碳鏈,并能產(chǎn)生支鏈?! ?/p>

其他羥醛縮合反應(yīng)

具有α-氫的酮在稀堿作用下,雖然也能起這類縮合反應(yīng),但由于電子效應(yīng)、空間效應(yīng)的影響,反應(yīng)難以進(jìn)行,如用普通方法操作,基本上得不到產(chǎn)物。一般需要在比較特殊的條件下進(jìn)行反應(yīng)。例如:丙酮在堿的存在下,可以先生成二丙酮醇,但在平衡體系中,產(chǎn)率很低。如果能使產(chǎn)物在生成后,立即脫離堿催化劑,也就是使產(chǎn)物脫離平衡體系,最后就可使更多的丙酮轉(zhuǎn)化為二丙酮醇,產(chǎn)率可達(dá)70%~80%。二丙酮醇在碘的催化作用下,受熱失水后可生成α,β-不飽和酮。  

交叉羥醛縮合

在不同的醛、酮分子間進(jìn)行的縮合反應(yīng)稱為交叉羥醛縮合。如果所用的醛、酮都具有α-氫原子,則反應(yīng)后可生成四種產(chǎn)物,實(shí)際得到的總是復(fù)雜的混合物,沒有實(shí)用價(jià)值。一些不帶α-氫原子的醛、酮不發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)(如HCHO、RCCHO、ArCHO、RCCOCR、ArCOAr、ArCOCR等),可它們能夠同帶有α-氫原子的醛、酮發(fā)生交叉羥醛縮合,其中主要是苯甲醛甲醛的反應(yīng)。并且產(chǎn)物種類減少,可以主要得到一種縮合產(chǎn)物,產(chǎn)率也較高。反應(yīng)完成之后的產(chǎn)物中,必然是原來(lái)帶有α-氫原子的醛基被保留。在反應(yīng)時(shí)始終保持不含α-氫原子的甲醛過量,便能得單一產(chǎn)物?! ?/p>

克萊森-斯密特(Claisen-Schmidt)縮合反應(yīng)

芳香醛與含有α-氫原子的醛、酮在堿催化下所發(fā)生的羥醛縮合反應(yīng),脫水得到產(chǎn)率很高的α,β-不飽和醛、酮,這一類型的反應(yīng),叫做克萊森-斯密特(Claisen-Schmidt)縮合反應(yīng)。在堿催化下,苯甲醛也可以和含有α-氫原子的脂肪酮或芳香酮發(fā)生縮合。另外,還有些含活潑亞甲基的化合物,例如丙二酸、丙二酸二甲酯、α-硝基乙酸乙酯等,都能與醛、酮發(fā)生類似于羥醛縮合的反應(yīng)。主要原因均是強(qiáng)吸電子集團(tuán)對(duì)于α-H的活化,使之易成為氫離子而脫離,乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有機(jī)合成上的應(yīng)用也與之有關(guān)。

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