请大学有机化学高手来回答个归纳型的问题。
1. _ 掌握羧基的结构和羧酸的化学性质
2._掌握诱导效应和共轭效应对羧酸酸性的影响
3._ 掌握羧酸的制备方法
4, 了解重要的羧酸的主要用途
5._ 了解二元羧酸取代羧酸的特性反应
学习要求
学习内容
羧酸化合物的简介
羧酸的分类,命名和结构
羧酸的物理性质和光谱性质
羧酸的化学性质
羧酸的来源和制备
重要的一元羧酸
二元羧酸
取代酸
酸碱理论
化学性质一览表
羧酸可看成是烃分子中的氢原子被羧基(-COOH)取代而生成的化合物.其通式为RCOOH.羧酸的官能团是羧基.
布洛芬
阿司匹林
羧酸是许多有机物氧化的最后产物,它在自然界普遍存在(以酯的形式),在工业,农业,医药和人们的日常生活中有着广泛的应用.
羧酸化合物的简介
故羧基的结构为一 P-π共轭体系
_
第一节 羧酸的分类,命名和结构
一,结构
当羧基电离成负离子后,氧原子上带一个负电荷,更有利于共轭,故羧酸易离解成负离子
_
由于共轭作用,使得羧基不是羰基和羟基的简单加合,所以羧基中既不存在典型的羰基,也不存在着典型的羟基,而是两者互相影响的统一体.
羧酸的性质可从结构上预测,有以下几类:
还原反应
二,命名
1,俗名
酒石酸 马来酸
蚁酸,
蚁酸 安息香酸 草酸 琥珀酸(丁二酸)
柠檬酸(3—羟基—3—羧基戊二酸)
肉桂酸(3—苯基丙烯酸)
()
a.含羧基的最长碳链作为母体,按照主链碳原子数目命名为'某'酸 .
b.编号.从羧基C原子开始编号.(用阿拉伯数字或希腊字母.)
c. 如有不饱和键要标明烯(或炔)键的位次.并主链包括双键和叁键.将取代基的位次,数目,名称依次写在母体名称前面.,数目,名称依次写在母体前面
d. 脂环族羧酸.简单的在脂环烃后加羧酸二字,复杂的环可作为取代基.
e.芳香酸可作脂肪酸的芳基取代物命名.
f.多元羧酸:选择含两个羧基的碳链为主链,按C原子数目称为某二酸.
2,系统命名法
-乙氧基乙酸
4-甲基-4-苯基-2-戊烯酸
丙醛酸
(3-氧代丙酸或3-羰基丙酸)
3-丁酮酸
(3-氧代丁酸或乙酰乙酸)
(1R, 3R)-1,3-环己烷二羧酸
三,分类
1.按烃基的种类可分为:
a.脂肪族羧酸:饱和羧酸,不饱和羧酸
b,脂环族羧酸
c,芳香酸
2.按羧基数目可分为:一元羧酸,二元羧酸,多元羧酸_
_
饱和酸
不饱和酸
芳香酸
一元酸
乙酸
丙烯酸
苯甲酸
二元酸
乙二酸
顺丁烯二酸
邻二苯甲酸
溶解度
羧酸的物理性质
物态:C1~C3 有刺激性酸味的液体,溶于水.
C4~C9 有酸腐臭味的油状液体,难溶于水.
>C9 腊状固体,无气味.
二元羧酸,芳酸为晶体 .
羧酸是极性分子,能与水形成氢键,故低级一元酸(C1~C4)可与水互溶,但随分子量↑,在水中的溶解度↓,从正戊酸开始在水中的溶解度只有3.7 %,>C10的羧酸不溶于水.二元酸易溶于水,芳酸的溶解度也很小.苯甲酸的溶解度为 0.34g / 100gH2O
熔,沸点
①熔点:一元羧酸从C6开始,随分子量↑,呈锯齿形上升.偶数碳原子羧酸的m.p>相邻两个同系物的m.p.出现熔点双曲线.主要是偶数碳的对称性高,分子在晶体中排列整齐,晶格能较大,熔点较高.
②沸点
直链饱和一元羧酸的沸点较分子量相近的醇要高.如:甲酸,乙醇分子量均为46,沸点为100.5℃,78.3℃乙酸,丙醇分子量为60,沸点为117.9℃,97.2℃.
主要原因为:羧酸以氢键彼此缔合, a) 此键键能大于醇之间氢键的键能.(酸中的氢键键能: 30kJ / mol ,醇中氢键键能:25kJ / mol .)b) 低级酸在蒸汽中也是以二聚体存在,所以沸点高.
IR:反映出-C=O和-OH的两个官能团
RCH2COOH R2CHCOOH
1HNMR:RCOOH
羧酸的光谱性质
羧酸的化学性质
由于共轭作用,使得羧基不是羰基和羟基的简单加合,所以羧基中既不存在典型的羰基,也不存在着典型的羟基,而是两者互相影响的统一体.
羧酸的性质可从结构上预测,有以下几类:
一,酸性
二,羧基上的羟基(OH)的取代反应
三,脱羧反应
四,α-H的卤代反应
五,羧酸的还原
羧酸的酸性比水,醇强,甚至比碳酸的酸性还要强.
羧酸离解后生成的RCOO- 负离子,由于共轭效应的存在,氧原子上的负电荷则均匀地分散在两个原子上,因而稳定,容易生成.
一,酸性
羧酸的酸性表现在:
羧酸能与碱作用成盐,也可分解碳酸盐.
此性质可用于醇,酚,酸的鉴别和分离,不溶于水的羧酸既溶于NaOH也溶于NaHCO3,不溶于水的酚能溶于NaOH不溶于NaHCO3,不溶于水的醇既不溶于NaOH也溶于NaHCO3.含羧基的有机物,在碱中可增加水溶性.如:青霉素G是含羧基的有机物,不溶于水.一般制成钾钠盐增加水溶性,易于吸收.
影响羧酸酸性强度的因素
1,电子效应对酸性的影响
2,取代基位置对苯甲酸酸性的影响
3,场效应的影响
1,电子效应对酸性的影响
1°吸电子诱导效应使酸性增强.
FCH2COOH >ClCH2COOH >BrCH2COOH >ICH2COOH >CH3COOH
pKa值 2.66 2.86 2.89 3.16 4.76
2°供电子诱导效应使酸性减弱.
CH3COOH >CH3CH2COOH >(CH3)3CCOOH
pKa值 4.76 4.87 5.05
3°吸电子基增多酸性增强.
ClCH2COOH >Cl2CHCOOH >Cl3CCOOH
pKa值 2.86 1.29 0.65
1)诱导效应
2) 共轭效应 当羧基能与其他基团共轭时,则酸性增强
4°吸电子基的位置距羧基越远,酸性越小.
CH3COOH +C
④ (OH) -I RCH2OH >R2CHOH >R3COH
醇相同时 HCOOH >CH3COOH >RCH2COOH >R2CHCOOH >R3CCOOH
(3) 成酯方式
酯化时,羧酸和醇之间脱水可有两种不同的方式:
究竟按哪种方式脱水,与羧酸和醇的结构及反应条件有关.经同位素标记醇的办法证实:
Ⅰ 伯醇和仲醇与羧酸的酯化是按酰氧键断裂进行的.
Ⅱ 叔醇与羧酸的酯化是按烷氧键断裂进行的.
H2O中无O18,说明反应为酰氧断裂.
(4)酯化反应历程
1°,2°醇为酰氧断裂历程,
3°醇(叔醇)为烷氧断裂历程.
CH3COOH + SOCl2 CH3COCl + SO2 + HCl
亚磷酸不易挥发,故该法适用于制备低沸点酰氯.
磷酰氯沸点较低(105.3℃),故适用于制备高沸点酰氯
该法的副产物均为气体,有利于分离,且产率较高.
2.酰卤的生成
羧酸与PX3,PX5,SOCl2作用则生成酰卤.
因乙酐能较迅速的与水反应,且价格便宜,生成的乙酸有易除去,因此,常用乙酐作为制备酸酐的脱水剂.
1,4和1,5二元酸不需要任何脱水剂,加热就能脱手生成环状(五元或六元)酸酐.
3.酸酐的生成
羧酸在脱水剂作用下加热,脱水生成酸酐.
不对称酸酐用羧酸盐与酰氯反应制备
例如:
_
二元酸的二铵盐受热则发生分子内脱水兼脱氨,生成五元或六元环状酰亚胺.
4.酰胺的生成
在羧酸中通入氨气或加入RNH2,R2NH ,可得到羧酸铵盐,铵盐热解失水而生成酰胺.
_
_
三,脱羧反应
羧酸在一定条件下受热可发生脱羧反应.
饱和一元羧酸在加热下较难脱羧,但低级羧酸的金属盐在碱存在下加热则可发生脱羧反应.
洪塞迪克尔(Hunsdiecker)反应:羧酸的银盐在溴或氯存在下脱羧生成卤代烷的反应.
_此反应可用来合成比羧酸少一个碳的卤代烃.
羧酸与 HgO + Br2 也可得卤烃,称为 克利斯脱反应
羧酸与 (CH3COO)4Pb ·LiCl得氯代烃 称为 柯奇反应
一元羧酸的α碳原子上连有-NO2,-C≡N,
-CO-,-Cl 等强吸电子集团时,易发生脱羧.
某些芳香族羧酸不但可以脱羧,且比饱和一元酸容易.
现可采用气相催化脱羧有羧酸直接来制备酮.
电解羧酸盐溶液可在阳极发生烷基的偶合,生成烃,
该反应称为Kolbe反应.
Kolbe反应用于二元酸单酯电解生成长链二元酸酯也
是成功的例子之一.
脂肪族羧酸的α- 氢原子也可被卤原子取代,但其反应活性要比醛,酮低的多,通常要在少量红磷,硫等催化剂存在下方可进行.
控制条件,反应可停留在一取代阶段.
四,α-H的卤代反应
α-卤代酸很活泼,可以进行亲核取代反应和消除反应.如:
羧酸不易被还原.但在强还原剂LiAlH4作用下,羧基可被还原成羟基,生成相应的1°ROH
该法不仅产率高,而且不影响C=C和C≡C的存在,可用于不饱和酸的还原.
五,羧酸的还原
乙硼烷也可将羧基还原为伯醇
羧酸的来源和制备
来源: 羧酸广泛存在与自然界,常见的羧酸几乎都有俗名.自然界的羧酸大都以酯的形式存在于油,脂,(高级脂肪酸甘油酯)蜡(高级脂肪酸高级一元醇酯)中.油,脂,蜡水解后可以得到多种羧酸的混合物.
制法:
一,氧化法
二,羧化法
三,水解法
_
(一)烃的氧化——有α-H的芳烃才能氧化为苯甲酸
(二) 伯醇或醛的氧化——制备同碳数的羧酸
一.氧化法
甲基酮氧化——制备减少一个碳原子 的羧酸
(四) 烯烃,炔烃的氧化——适用于对称烯烃,炔烃和末端烯烃,炔烃
(五) 无α— H 的醛在浓碱中加热,可得酸和醇
环酮可被氧化为内酯,进而被氧化为二酸
(三).酮的氧化
二,羧化法
(一) Grignard试剂与CO2作用——制备增加一个碳原子的羧酸
(二)烯烃羰基化法——制备增加一个碳原子的羧酸
烯烃在Ni(CO)4催化剂的存在下吸收CO和H2O而生成羧酸.
1°,2°,3°RX都可使用.但乙烯式卤代烃难反应.
三,水解法
此法仅适用于1°RX(2°,3°RX 与NaCN作用易发生消除反应).
_
1._
(二)羧酸衍生物的水解
油脂和羧酸衍生物得羧酸,及副产物甘油和醇.
(三)通过乙酰乙酸乙酯,丙二酸二乙酯合成各种羧酸.
(四) Kolbe-Schmitt反应——制备增加一个碳原子酚酸
(一) 腈的水解——制备增加一个碳原子的羧酸
重要的一元羧酸
甲酸
1.结构
2.特性
① 甲酸的酸性显著高于其它饱和一元酸
② 甲酸具有还原性,能发生银镜反应.
③ 甲酸也能使高锰酸钾溶液退色.
④ 甲酸具有杀菌力,可作消毒或防腐剂.
⑤ 甲酸与浓硫酸加热,则分解生成一氧化碳和水.
乙酸 ,苯甲酸
3. 制法
甲酸的水溶液不能用蒸馏的方法得到纯甲酸,要用
无水甲酸钠加入含硫酸的甲酸中蒸馏得到.或
一,物理性质
1.物态 二元羧酸都是固态晶体,熔点比相近分子量的一元羧酸高得多.随碳原子数目的增加,熔点呈下降趋势,偶数碳比奇数为高.
2.溶解度 比相应的一元酸大,易溶于乙醇,难溶于其他有机溶剂.
二,二元羧酸的化学性质
三,重要的二元羧酸
乙二酸(草酸)具有还原性,易被氧化成二氧化碳和水.
己二酸
丁烯二酸
苯二甲酸
二元羧酸
二,二元羧酸的化学性质
1.具有羧酸的通性
对酸性而言 Ka1 >Ka2或 pKa1〈 pKa2
对于顺与反式丁烯二酸
对于酸性:Ka1(顺) 〉Ka1(反) Ka2(反)〉Ka2(顺)
顺反式结构在其他物理性质方面也有差异,如:水溶性顺式大于反式(顺式偶极矩大),熔点反式高于顺式(反式对称性高,晶格能大)
2.二元羧酸受热反应的规律
Blanc规则(布朗克) :在可能形成环状化合物的条件下,总是比较容易形成五元或六元环状化合物(即五,六元环容易形成).
(1) 乙二酸,丙二酸受热脱羧生成一元酸
(2)丁二酸,戊二酸受热脱水(不脱羧)生成环状酸酐
(3)己二酸,庚二酸受热既脱水又脱羧生成环酮
3.与二元醇反应
二元酸与二元醇反应可生成环酯(但仅限于五元环或六元环)
也可以生成聚酯.
(1) 乙二酸,丙二酸受热脱羧生成一元酸,
_
(2)丁二酸,戊二酸受热脱水(不脱羧)生成环状酸酐,
(3)己二酸,庚二酸受热既脱水又脱羧生成环酮,
取代羧酸
羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或子团取代后形成的化合物称为取代酸.
取代酸有卤代酸,羟基酸,氨基酸,羰基酸等,其中卤代酸,氨基酸将在有关章节中讨论,这里只讨论羟基酸和羰基酸.
一,羟基酸
1.制法
2.羟基酸的性质
3.重要的羟基酸 (自学)
二, 羰基酸
分子中含有羰基,有含有羧基的化合物称为羰基酸,如丙酮酸,3-丁酮酸等.
1)卤代酸水解 用碱或氢氧化银处理α,β,γ等卤代酸时可生成对应的羟基酸.
3)列佛尔曼斯基(Reformatsky)反应 制备β-羟基酸的方法.
2) 氰醇水解 制α-羟基酸
1,羟基酸制法
_
具有醇和酸的共性,也有因羟基和羧基的相对位置的互相影响的特性反应.主要表现在受热反应规律上.
_
β-羟基酸受热发生分子内脱水,主要生成α-β
不饱和羧酸.
_
α-羟基酸受热时,两分子间相互酯化,生成交酯.
2.羟基酸的性质
γ-和δ-羟基酸受热,生成五元和六元环内酯.
α-和β-羟基酸还有被氧化后再脱羧的性质
α-和β-羟基酸的降解反应:
这是制备高级脂肪醛酮的方法
_____ 自然界中的羟基酸
① 乳酸:
结构:
存在:酸牛奶(外消旋),蔗糖发酵(左旋的),肌肉中(右旋的).
用途:具有很强的吸湿性工业上作除钙剂(钙盐不溶于水)食品工业中作增酸剂钙盐可补钙.
② 苹果酸(α-羟基酸)
结构: _
存在:未成熟的果实内植物的叶子中自然界中存在的是左旋体.
用途:制药和食品工业.
③ 洒石酸
结构
_
存在:多种水果中或以盐的形式存在于水果中.
用途:可用作酸味剂,其锑钾盐有抗血吸虫作用.
④ 柠檬酸
结构:
_
存在:多种植物的果实中动物组织与体液中,为无色晶体.
用途: 食品工业的调味品(有酸味),也用于制药业.
_
注意:羟基与羧基间的距离大于四个碳原子时,受热则生成长链的高分子聚酯.
α-和β-羟基酸还有羟基被氧化后再脱羧的性质.
讨论: 写出下列反应的产物℃
讨论:下列反应的产物是
1,羰基酸具有羰基和羧酸的典型反应.
2,_ 酮酸的特性反应
α-酮酸与稀硫酸共热时,脱羧生成醛.
β-酮酸受热易脱羧生成酮._
_
二, 羰基酸
酸碱理论
一,布伦斯特酸碱理论
凡是能释放质子的任何分子或离子都是酸.
布伦斯特认为酸碱强度可根据电离常数来比较
HAc Ka=1.7*10-5
H2O Ka=1.8*10-16
二,路易斯酸碱理论
路易斯酸是电子对的接受体
路易斯碱是电子对的给予体
化学性质一览表
酸性与成盐
2. 酸酐的生成
1. 酰卤的生成
羧酸衍生物的生成
如:
α-H 卤代反应
脱 羧 反 应
4. 酰胺的生成
3. 酯的生成
(1) 取代反应
1 SN1反应:只有一种分子参与了决定反应速率关键步骤的亲核取代反应称为单分子亲核取代反应。用SN1表示。S表示取代反应,N表示亲核,1表示只有一种分子参与了速控步骤。
2 SN2反应:有两种分子参与了决定反应速度关键步骤的亲核取代反应称为双分子亲核取代反应。用SN2表示。S表示取代反应,N表示亲核,2表示有两种分子参与了速控步骤。
3 SNi反应:亚硫酰氯和醇反应时,先生成氯代亚硫酸酯,然后分解为紧密离子对,Cl−作为离去基团(−OSOCl)中的一部分,向碳正离子正面进攻,即“内返”,得到构型保持的产物氯代烷。上述取代犹如是在分子内进行的,所以叫它分子内亲核取代,以SNi表示。
4加特曼反应:加特曼 (Gattermann L)发现:用催化量的金属铜代替氯化亚铜或溴化亚铜作催化剂,也可使重氮盐与盐酸或氢溴酸反应制得芳香氯化物或溴化物。这样进行的反应叫做加特曼反应。
5加特曼-科赫反应:苯、一氧化碳和氯化氢反应生成苯甲醛,此反应称为加特曼-科赫反应。
6傅-克反应:芳香化合物芳环上的氢被烷基取代的反应称为傅-克烷基化反应;芳香化合物芳环上的氢被酰基取代的反应称为傅-克酰基化反应;统称傅-克反应。
7布赫尔反应:萘酚在亚硫酸氢钠存在下与氨作用,转变成相应萘胺的反应称为布赫尔反应。
8自由基取代反应:若取代反应是按共价键均裂的方式进行的,则称其为自由基取代反应。
9齐齐巴宾反应:吡啶与氨基钠反应,生成a-氨基吡啶,如果a位已被占据,则得g-氨基吡啶,但产率很低。这个反应称为齐齐巴宾(Chichibabin)反应。
10亚硝基化:苯酚在酸性溶液中与亚硝酸作用,生成对亚硝基苯酚及少量的邻亚硝基苯酚。该反应称为亚硝基化反应。
11刚穆伯—巴赫曼反应:芳香重氮盐中的芳基在碱性条件下与其它芳香族化合物偶联成联苯或联苯衍生物的反应称为刚穆伯(Gomberg)—巴赫曼(Bachmann)反应。
12皂化反应:油脂的碱性水解称为皂化反应。
13卤化反应:有机化合物分子中的氢原子被卤原子取代的反应称为卤化反应。卤化反应包括氟化(fluorinate),氯化(chlorizate),溴化(brominate)和碘化(iodizate)。但最常用的卤化反应是氯化和溴化。
14卤代烃与金属有机化合物的偶联反应:通过SN反应,卤代烃中的烃基与金属有机化合物的烃基用碳碳键连接起来,形成了一个新的分子,称这类反应为卤代烃与金属有机化合物的偶联反应。
15卤代烃的水解:卤代烃与氢氧化钠的水溶液共热,卤原子被羟基取代生成醇,称为卤代烃的水解。
16卤代烃的醇解:卤代烃与醇钠的醇溶液共热,卤原子被烷氧基取代生成醚,称为卤代烃的醇解。
17芳香亲电取代反应:芳环上的氢被亲电试剂取代的反应称为芳香亲电取代反应。
18芳香亲核取代反应:芳环上的一个基团被一个亲核试剂取代的反应称为芳香亲核取代反应。
19饱和碳原子上的亲核取代反应:有机化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂取代的反应称为亲核取代反应。用SN表示。在反应中,受试剂进攻的对象称为底物。亲核的进攻试剂(往往带有一对未共同的电子)称为亲核试剂,离开的基团称为离去基团。与离去基团相连的碳原子称为中心碳原子,生成物为产物。在上述反应中,若受进攻的中心碳原子是饱和碳原子,则称此类反应为饱和碳原子上的亲核取代反应。
20 1,2−环氧化合物的开环反应:环氧乙烷类化合物的三元环结构使各原子的轨道不能正面充分重叠,而是以弯曲键相互连结,由于这种关系,分子中存在一种张力,极易与多种试剂反应,把环打开。这类反应称为1,2−环氧化合物的开环反应。酸催化开环反应时,首先环氧化物的氧原子质子化,然后亲核试剂向C−O键的碳原子的背后进攻取代基较多的环碳原子,发生了SN2反应生成开环产物。这是一个SN2反应,但具有SN1的性质,电子效应控制了产物,空间因素不重要。碱催化开环反应时,亲核试剂选择进攻取代基较少的环碳原子,C−O键的断裂与亲核试剂和环碳原子之间键的形成几乎同时进行,并生成产物。这是一个SN2反应,空间效应控制了反应。
21柯尔伯—施密特反应:干燥的酚钠或酚钾与二氧化碳在加温加压下生成羟基苯甲酸的反应称为柯尔伯—施密特(Kolbe-Schmitt)反应。
22 醛酮α−氢的卤化:在酸或碱的催化作用下,醛酮的α−H被卤素取代的反应称为醛酮α−氢的卤化。
23重氮化反应:芳香一级胺和亚硝酸或亚硝酸盐及过量的酸在低温下反应生成芳香重氮盐,该反应称为重氮化反应。
24重氮盐的水解:重氮盐的酸性水溶液一般很不稳定,会慢慢水解生成酚和放出氮气,这称为重氮盐的水解。
25重氮盐的偶联反应:重氮盐正离子可以作为亲电试剂与酚、三级芳胺等活泼的芳香化合物进行芳环上的亲电取代,生成偶氮化合物,通常把这种反应叫做重氮盐的偶联反应。重氮盐与酚偶联在弱碱性(pH=8~10)条件下进行,酚羟基是邻对位定位基,综合考虑电子效应和空间效应,偶联反应一般在羟基的对位发生,对位有取代基时,得邻位偶联产物。重氮盐与三级芳胺在弱酸性(pH=5~7)溶液中发生偶联,生成对氨基偶氮化合物,若氨基的对位有取代基,则偶联在邻位发生。
26威廉森合成法:在无水条件下,醇钠和卤代烷作用生成醚的反应称为威廉森(Williamson A W)合成法。
27离子型取代反应:若取代反应是按共价键异裂的方式进行的,则称其为离子型取代反应。然后再根据反应试剂的类型进一步分为亲电取代反应和亲核取代反应。
28席曼反应:芳香重氮盐和氟硼酸反应,生成溶解度较小的氟硼酸盐,后者加热分解产生氟苯,这称为席曼(Schiemann)反应。席曼反应是在1927年才发现的。
29桑德迈耳反应:1884年,桑德迈耳 (Sandmeyer T)发现:在氯化亚铜或溴化亚铜的催化下,重氮盐在氢卤酸溶液中加热,重氮基可分别被氯或溴原子取代,生成芳香氯化物或溴化物。这一反应称为桑德迈耳反应。
30硝化反应:有机化合物分子中的氢被硝基取代的反应称为硝化反应。
31氯甲基化反应:有机化合物分子中的氢被氯甲基取代的反应称为氯甲基化反应。
32温斯坦离子对机理:温斯坦(Winstein, S.)认为:在SN1反应中,某些产物是通过离子对进行的,按照这个概念,在进行SN1反应时,底物按紧密离子对-溶剂分离子-自由离子的方式进行离解:这个过程是可逆的,反向过程称为返回。在SN1反应中,亲核试剂可以在其中任何一个阶段进攻而发生亲核取代反应。如亲核试剂进攻紧密离子对,由于R+与X-结合比较紧密,亲核试剂必须从R+与X-结合的相反一面进攻,而得到构型转化的产物;而溶剂分离子对间的结合不如紧密离子对密切,消旋的产物占多数;自由离子则因为碳正离子是一个平面结构,亲核试剂在平面两边进攻机会均等,得到完全消旋的产物。
33普塑尔反应:一些重氮盐在碱性条件下或稀酸的条件下可以发生分子内的偶联反应。这个反应是普塑尔(Pschorr R)在寻找合成菲环的新方法中首先发现的,故称为普塑尔反应。
34酯化反应:羧酸与醇在酸催化下生成酯的反应称为酯化反应。
35酯交换反应:在酸(氯化氢、硫酸或对甲苯磺酸等)或碱(烷氧负离子)催化下,酯中的OR’被另一个醇的OR’’置换,称为酯的醇解。这是从一个酯转变为另外一个酯的反应,因此也称为酯交换反应。
36酯的烃基化反应:酯的a-氢可以被烃基取代,这是酯的烃基化反应。
37酯的酰基化反应:酯的a-氢可以被酰基取代,这是酯的酰基化反应。
38溶剂解反应:如果在反应体系中只有底物和溶剂,没有另加试剂,那末底物就将与溶剂发生反应,溶剂就成了试剂,这样的反应称为溶剂解反应。
39酰胺的交换反应:酰胺与氨(胺)反应,可以生成一个新的酰胺和一个新的胺,因此该反应称为酰胺的交换反应。
40酰基碳上的亲核取代反应:酰基碳上的一个基团被亲核试剂取代的反应称之为酰基碳上的亲核取代反应。
41羧酸衍生物的水解:羧酸衍生物与水反应生成羧酸称为羧酸衍生物的水解。
42羧酸衍生物的胺解:羧酸衍生物与胺反应生成酰胺,这称为羧酸衍生物的胺解。
43羧酸衍生物的醇解:羧酸衍生物与醇反应生成酯,这称为羧酸衍生物的醇解。
44瑞穆尔—悌曼反应:酚与氯仿在碱性溶液中加热生成邻位及对位羟基醛的反应称为瑞穆尔—悌曼(Reimer —Tiemann)反应。
45赫尔—乌尔哈—泽林斯基反应:在催化量的三氯化磷、三溴化磷等作用下,卤素取代羧酸α氢的反应称为赫尔—乌尔哈—泽林斯基(Hell C-Volhard J-Zelinski N D)反应。
46磺化反应:有机化合物分子中的氢被磺酸基取代的反应称为磺化反应。
47霍夫曼烷基化反应:卤代烷与氨或胺反应生成胺,这称为霍夫曼(Hofmann)烷基化反应。反应是按SN2机理进行的。
48霍本—赫施反应:在氯化锌和盐酸的作用下,用腈进行酚芳环上的酰基化反应称为霍本—赫施 (Houben —Hoesch)反应。间苯二酚比苯酚容易进行霍本—赫施反应。
(2)加成反应
1 1,2−加成:共轭双烯和亲电试剂加成时,若试剂和一个单独的双键反应,反应的结果是试剂的两部分加在两个相邻的碳原子上,这称为1,2−加成。得到的产物为1,2−加成产物。
2 1,4−加成:共轭双烯和亲电试剂加成时,若试剂加在共轭双烯两端的碳原子上,同时在中间两个碳上形成一个新的双键,这称为1,4−加成,产物为1,4−加成产物。
3加成聚合反应:化合物在催化剂或引发剂的作用下,打开不饱和键按一定的方式自身加成为长链大分子的反应称为加成聚合反应。简称加聚反应,加成聚合是烯烃的一种重要反应性能。加成聚合反应机理属于链式聚合。链式聚合可分为自由基聚合,正离子聚合、负离子聚合和配位聚合四大类。它们都包括链引发、链增长、链终止三个阶段反应。
4自由基加成反应:过氧化物在光照下发生均裂产生自由基,烯烃受自由基进攻而发生的加成反应称为自由基加成反应。
5麦克尔加成反应:一个能提供亲核碳负离子的化合物(称为给体)与一个能提供亲电共轭体系的化合物(称为受体)在碱性催化剂作用下,发生亲核1,4−共轭加成反应,称为麦克尔(Michael. A)加成反应。(本反应也可归于缩合反应)
6环正离子中间体机理:烯烃与溴的亲电加成是按环正离子中间体机理进行的。机理表明:该亲电加成反应是分两步完成的反式加成。首先是试剂带正电荷或带部分正电荷部位与烯烃接近,与烯烃形成环正离子,然后试剂带负电荷部分从环正离子背后进攻碳,发生SN2反应,总的结果是试剂的二个部分在烯烃平面的两边发生反应,得到反式加成的产物。
7亲电加成反应:通过化学键异裂产生的带正电的原子或基团进攻不饱和键而引起的加成反应称为亲电加成反应。亲电加成反应可以按照“环正离子中间体机理”、“碳正离子中间体机理”、“离子对中间体机理”和“三中心过渡态机理”四种途径进行。
8离子对中间体机理:按离子对中间体机理进行的过程表述如下:试剂与烯烃加成,烯烃的π键断裂形成碳正离子,试剂形成负离子,这两者形成离子对,这是决定反应速率的一步,π键断裂后,带正电荷的C—C键来不及绕轴旋转,与带负电荷的试剂同面结合,得到顺式加成产物。
9碳正离子机理:碳正离子机理进行的过程可表述如下:试剂首先离解成离子,正离子与烯烃反应形成碳正离子,这是决定反应速率的一步,π键断裂后,C—C键可以自由旋转,然后与带负电荷的离子结合,这时结合就有两种可能,即生成顺式加成与反式加成两种产物。
10羰基的亲核加成:羰基是一个具有极性的官能团,由于氧原子的电负性比碳原子的电负性大,因此氧带有负电性,碳带有正电性,亲核试剂容易向带正电性的碳进攻,导致π键异裂,两个σ键形成。这就是羰基的亲核加成。
(3)消除反应
1 E1反应:E1表示单分子消除反应。E表示消除反应,1代表单分子过程。E1反应分两步进行。第一步是中心碳原子与离去基团的键异裂,产生活性中间体碳正离子。第二步是碱提供一对孤电子,与碳正离子中的氢结合,碳正离子消除一个质子形成烯。决定反应速率的一步是中心碳原子与离去基团的键的解离,第二步消除质子是快的一步,反应速率只与第一步有关,是单分子过程,反应动力学上是一级反应。
2 E2反应:E2表示双分子消除反应。E代表消除反应,2代表双分子过程。E2反应是反式共平面的消除反应,一步完成。
3 E1cb反应:单分子共轭碱消除反应用E1cb表示。E表示消除反应,1代表单分子过程,cb表示反应物分子的共轭碱。E1cb反应分两步进行。第一步是中心碳原子与离去基团的键异裂,产生活性中间体碳负离子,然后,碳负离子再失去一个负离子形成烯。E1cb反应是反式共平面的消除反应。
4汉斯狄克反应:用羧酸的银盐在无水的惰性溶剂如四氯化碳中与一分子溴回流,失去二氧化碳并形成比羧酸少一个碳的溴代烷。该反应称为汉斯狄克(Hunsdiecker H)反应。
5秋加叶夫反应:将醇与二硫化碳在碱性条件下反应生成黄原酸盐,再用卤代烷处理成黄原酸酯。将黄原酸酯加热到100~200℃即发生热分解生成烯烃。该反应称为秋加叶夫(Chugaev)反应。
6科普消除:若氧化胺的b碳上有氢,当加热到150~200°C时会发生热分解,得羟胺及烯。这个反应称为科普(Cope)消除反应。
7脱羧反应:羧酸失去CO2的反应称为脱羧反应。当羧酸的碳与不饱和键相连时,一般都通过六元环状过渡态机理脱羧。当羧基和一个强吸电子基团相连时,按负离子机理脱羧。在一定的条件下也可以按自由基机理脱羧。
8酯的热裂:酯在400~500℃的高温进行裂解,产生烯和相应羧酸的反应称为酯的热裂。
9霍夫曼消除反应:四级铵碱在加热条件下(100°C~200°C)发生热分解生成烯烃的反应称为霍夫曼(Hofmann)消除反应。
(4)氧化反应
1自动氧化反应:化学物质和空气中的氧在常温下温和地进行氧化,而不发生燃烧和爆炸,这种反应称为自动氧化反应。自动氧化反应通常在分子中具有活泼氢的部位发生。
2康尼查罗反应:无α−活泼氢的醛在强碱的作用下发生分子间的氧化还原,结果一分子醛被氧化成酸,另一分子的醛被还原成醇。这是一个歧化反应,称之为康尼查罗反应。
3烯烃的环氧化反应:烯烃在试剂作用下生成环氧化物的反应称为环氧化反应。
4烯烃的臭氧化——分解反应:烯烃在低温惰性溶剂如CCl4中和臭氧发生加成生成臭氧化物的反应称为烯烃的臭氧化反应。二级臭氧化物被水分解成醛和酮的反应称为臭氧化物的分解反应。两个反应合称为烯烃的臭氧化——分解反应。
5硼氢化−氧化反应:烯烃与甲硼烷作用生成烷基硼的反应称为烯烃的硼氢化反应。烷基硼在碱性条件下与过氧化氢作用生成醇的反应称为烷基硼的氧化反应,该反应和烯烃的硼氢化反应合在一起,总称为硼氢化−氧化反应。
6魏克尔烯烃氧化:在氯化铜及氯化钯的催化作用下,乙烯在水溶液中用空气直接氧化生成乙醛,称魏克尔(Wacker)烯烃氧化。
(5)还原反应
1乌尔夫-凯惜纳-黄鸣龙还原:将醛或酮、肼和氢氧化钾在一高沸点的溶剂如一缩二乙二醇(HOCH2CH2OCH2CH2OH,沸点245˚C)中进行反应,使醛或酮的羰基被还原成亚甲基,这个方法称为乌尔夫-凯惜纳(Wolff L−Kishner N M)-黄鸣龙方法还原。对酸不稳定而对碱稳定的羰基化合物可以用此法还原。
2去氨基还原:重氮盐在某些还原剂的作用下,能发生重氮基被氢原子取代的反应,由于重氮基来自氨基,因此常称该反应为去氨基还原反应。
3异相催化氢化:适用于烯烃氢化的催化剂有铂、钯、铑、钌、镍等,这些分散的金属态的催化剂均不溶于有机溶剂,一般称之为异相催化剂。在异相催化剂作用下发生的加氢反应称为异相催化氢化。
4麦尔外因—彭杜尔夫还原:醛酮用异丙醇铝还原成醇的一种方法。这个反应一般是在苯或甲苯溶液中进行。异丙醇铝把氢负离子转移给醛或酮,而自身氧化成丙酮,随着反应进行,把丙酮蒸出来,使反应朝产物方面进行。这是欧芬脑尔氧化法的逆反应,叫做麦尔外因—彭杜尔夫(Meerwein H-Ponndorf W)反应。
5卤代烃的还原:卤代烃被还原剂还原成烃的反应称为卤代烃的还原。还原试剂很多,目前使用较为普遍的是氢化锂铝,它是个很强的还原剂,所有类型的卤代烃包括乙烯型卤代烃均可被还原,还原反应一般在乙醚或四氢呋喃(THF)等溶剂中进行。
6伯奇还原:碱金属在液氨和醇的混合液中,与芳香化合物反应,苯环被还原为1,4-环己二烯类化合物,这种反应被称为伯奇还原。
7均相催化氢化:一些可溶于有机溶剂中的催化剂称为均相催化剂。在均相催化剂作用下发生的加氢反应称为均相催化氢化。
8克莱门森还原:醛或酮与锌汞齐和浓盐酸一起回流反应。醛或酮的羰基被还原成亚甲基,这个方法称为克莱门森还原。
9罗森孟还原法:用部分失活的钯催化剂使酰氯进行催化还原生成醛。此还原法称为罗森孟(Posenmund, K. W.)还原法。
10斯蒂芬还原:将氯化亚锡悬浮在乙醚溶液中,并用氯化氢气体饱和,将芳腈加入反应,水解后得到芳醛。此还原法称为斯蒂芬(Stephen, H.)还原。
11催化氢化:在催化剂的作用下,不饱和化合物与氢发生的加氢反应称之为催化氢化。
12催化氢解:用催化氢化法使碳与杂原子(O,N,X等)之间的键断裂,称为催化氢解。苯甲位的碳与杂原子之间的键很易催化氢解。
13酮的双分子还原:在钠、铝、镁、铝汞齐或低价钛试剂的催化下,酮在非质子溶剂中发生双分子还原偶联生成频哪醇,该反应称为酮的双分子还原。
14硼氢化-还原反应:烯烃与甲硼烷作用生成烷基硼的反应称为烯烃的硼氢化反应。烷基硼和羧酸作用生成烷烃的反应称为烷基硼的还原反应。该反应与烯烃的硼氢化反应合在一起,总称为硼氢化-还原反应。
15鲍维特—勃朗克还原:用金属钠-醇还原酯得一级醇,称为鲍维特—勃朗克(Bouveault –Blanc)还原。
16醛酮用活泼金属的单分子还原:用活泼金属如钠、铝、镁和酸、碱、水、醇等作用,可以顺利地将醛还原为一级醇、将酮还原为二级醇。这是醛酮用活泼金属的单分子还原。
(6)缩合反应
1达参反应:醛或酮在强碱(如醇钠、氨基钠等)的作用下和一个a-卤代羧酸酯反应,生成a,b-环氧酸酯的反应称为达参(Darzen, G.)反应。
2安息香缩合反应:苯甲醛在氰离子(CN—)的催化作用下,发生双分子缩合生成安息香,因此称此反应为安息香缩合反应。很多芳香醛也能发生这类反应,
3狄克曼反应:二元酸酯可以发生分子内的及分子间的酯缩合反应。假若分子中的两个酯基被四个或四个以上的碳原子隔开时,就发生分子内的缩合反应,形成五元环或更大环的酯,这种环化酯缩合反应又称为狄克曼(Dieckmann)反应。
4脑文格反应:在弱碱的催化作用下,醛、酮和含有活泼亚甲基的化合物发生的失水缩合反应称为脑文格(knoevenagel)反应。
5浦尔金反应:在碱性催化剂的作用下,芳香醛与酸酐反应生成b-芳基-a,b-不饱和酸的反应称为浦尔金(Perkin)反应。所用的碱性催化剂通常是与酸酐相对应的羧酸盐。
6曼尼希反应:具有活泼氢的化合物、甲醛、胺同时缩合,活泼氢被胺甲基或取代胺甲基代替的反应称为胺甲基化反应,也称为曼尼希(Mannich)反应,简称曼氏反应。
7羟醛缩合反应:有a-氢的醛或酮在酸或碱的催化作用下,缩合形成b-羟基醛或b-羟基酮的反应称为羟醛缩合反应。
8鲁宾逊增环反应:环己酮及其衍生物在碱(如氨基钠、醇钠等)存在下,与曼氏碱的季铵盐作用产生二并六元环的反应称为鲁宾逊(Robinson)增环反应。
9瑞佛马斯基反应:醛和酮与a-溴代酸酯和锌在惰性溶剂中相互作用得到b-羟基酸酯的反应称为瑞佛马斯基(Reformatsky)反应。
10酯缩合反应(克莱森缩合反应):两分子酯在碱的作用下失去一分子醇生成b-羰基酯的反应称为酯缩合反应,也称为克莱森缩合反应。
11酮醇缩合:脂肪酸酯和金属钠在乙醚或甲苯、二甲苯中,在纯氮气流存在下(微量氧的存在会降低产量)剧烈搅拌和回流,发生双分子还原,得a-羟基酮(也叫酮醇),此反应称为酮醇缩合(acyloin condensation)。
12魏悌息反应:魏悌息(Wittig,G.)试剂可以和酮或醛的羰基进行亲核加成,最后形成烯烃,这个反应称为魏悌息反应。
13魏悌息-霍纳尔反应:魏悌息-霍纳尔试剂很容易与醛酮反应生成烯烃,该反应称为魏悌息-霍纳尔(Witting-Horner)反应。
(7)重排反应
1二苯乙醇酸重排:二苯乙二酮在~70%氢氧化钠溶液中加热,重排成二苯乙醇酸的反应称为二苯乙醇酸重排。
2贝克曼重排:酮肟在酸性催化剂如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下重排成酰胺的反应称为贝克曼重排。
3弗里斯重排:酚酯与路易斯酸一起加热,可发生酰基重排,生成邻羟基和对羟基芳酮的混和物,此反应称为弗里斯(Fries)重排。
4异丙苯的氧化重排:该法以丙烯和苯为起始原料,首先苯和丙烯在三氯化铝的作用下,产生异丙苯,异丙苯三级碳原子上的氢比较活泼,在空气的直接作用下,氧化成过氧化物,过氧化物在酸的作用下,失去一分子水,形成一个氧正离子,苯环带着一对电子转移到氧上,发生所谓的缺少电子的氧所引起的重排反应,得到“碳正”离子,“碳正”离子再和水结合,去质子分解成丙酮及苯酚。上述过程称为异丙苯的氧化重排。
5克尔提斯反应:由酰氯和叠氮化合物制备酰基叠氮,酰基叠氮在惰性溶剂中加热分解,失去氮气后,重排成异氰酸酯,然后水解得一级胺。这个反应称为克尔提斯(Cartius)反应。
6克莱森重排:克莱森(Claisen) 发现:烯丙基芳基醚在高温(200°C)可以重排为邻烯丙基酚,这称为邻位克莱森重排。邻烯丙基酚可以再进一步重排得到对烯丙基酚,这称为对位克莱森重排。上述重排统称为克莱森重排。
7阿恩特—艾司特反应:重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮,重氮酮在氧化银催化下与水共热,得到酰基卡宾,酰基卡宾发生重排得烯酮,烯酮与水反应产生酸;如果用醇或氨(胺)代替水,则得酯或酰胺。此反应称阿恩特(Arndt)—艾司特(Eistert)反应。
8法沃斯基重排反应:在醇钠、氢氧化钠、氨基钠等碱性催化剂存在下,α−卤代酮(α−氯代酮或α−溴代酮)失去卤原子,重排成具有相同碳原子数的羧酸酯、羧酸、酰胺的反应称为法沃斯基重排。
9拜尔-魏立格氧化重排:酮类化合物被过酸氧化,羰基碳与-碳之间的键断裂,插入一个氧形成酯的反应称为拜尔(Boeyer)-魏立格(Villiger V)氧化重排:
10施密特反应:将羧酸与等物质的量的叠氮酸(HN3)在惰性溶剂中用硫酸作缩合剂进行缩合。然后在无机酸的作用下,使酰基叠氮分解,重排,最后水解为一级胺。这个反应称为施密特 (Schmitt)反应。
11瓦格奈尔-梅尔外英重排:一个不稳定的碳正离子会重排为一个更稳定的碳正离子,当醇羟基与三级碳原子或二级碳原子相连时,在酸催化的脱水反应中,常常会发生此类重排反应,称为瓦格奈尔(Wagner, G.)-梅尔外英(Meerwein, H.)重排。
12蒂芬欧-捷姆扬诺夫反应:1-氨甲基环烷醇与亚硝酸反应得到环增大一个碳的环酮。该反应称为蒂芬欧(Tiffeneau)-捷姆扬诺夫 (Demjanov)反应。
13联苯胺重排:氢化偶氮苯在酸催化下发生重排,生成4,4’-二氨基联苯的反应称为联苯胺重排。对位被取代的氢化偶氮苯重排时,重排一般在邻位发生。
14频哪醇重排:邻二醇在酸作用下发生重排生成酮的反应。这类反应最初是从频哪醇重排为频哪酮发现的,因此被称为频哪醇重排反应。反应过程如下:首先羟基质子化,然后失水形成碳正离子,相继发生基团的迁移,缺电子中心转移到羟基的氧原子上,再失去质子生成频哪酮。α−双二级醇,α−二级醇三级醇、α−双三级醇均能发生此反应。
15霍夫曼重排反应:酰胺与次卤酸盐(工业上常用NaOCl,实验室中常用NaOBr)的碱溶液(或卤素的氢氧化钠溶液)作用时,放出二氧化碳,生成比酰胺少一个碳原子的一级胺的反应称为霍夫曼 (Hofmann)重排反应,也称霍夫曼 (Hofmann)降解反应。
在有机化合物的合成过程中,经常会遇到增长一个碳-碳键的反应。常见的用于增加一个碳原子的试剂有: CO2,CO,HCN,NaCN,CH2I2,CHCl3,CH2Cl2,CH3OH,( CH3)2LiCu,HCHO,CH3MgI,Ph3P= CH2,( CH3)2 SO4,CuCN,CO( NH2)2,氨基脲等,这些试剂在反应中可以提供一个碳原子。
下面介绍 27种 有机合成中增加一个碳原子的方法。
1. 丙烯与四氯化碳在过氧化物存在下进行自由基加成反应生成比原料多一个碳原子的产物
2. 乙炔在氯化铵-氯化亚铜水溶液中可与氢氰酸加成得到丙烯腈
3. 西蒙斯-斯密斯( Simons -Smith) 于1959 年提出了一个合成环丙烷的好方法,即在锌-铜合金存在下,二碘甲烷与烯作用生成环丙烷及衍生物,且其加成立体化学为顺式加成
4. 卡宾( : CCl2: 和: CH2) 作为一种重要的活泼中间体,对烯烃的插入反应,生成三元环化合物
5. 烷氧汞化-脱汞反应,即在烯烃双键上加了一分子的醇得到符合马氏规则产物的醚;
6. 氯甲基化,即向芳环直接导入一个-CH2Cl 基团的反应
7. 盖德曼-柯赫( Gattermann-Koch) 反应,即在催化剂存在下,芳烃和HCl、CO 混合物作用生成芳醛
8. 氢甲醛化( Hydroformylation) 反应: 即在高压和催化剂Co2( CO)8的作用下,烯烃和H2,CO 作用,可向分子中导入醛基,该反应相当于向双键加了一个醛基和氢原子。这几个反应都可以看成特殊的傅- 克反应;
9. 格氏试剂RMgX、吡咯钾盐与甲醛、CO2反应分别生成伯醇、羧酸
10. 格氏试剂CH3MgI 与醛( 环氧化合物) 或者酮反应生成仲醇或者叔醇;
11. 醛、酮与HCN 作用,生成氰醇
如α,β 不饱和酮与HCN反应,主要生成1,4- 加成产物α,β 不饱和醛与HCN 反应,则主要生成1,2- 加成产物。
12. 二甲基铜锂与α,β 不饱和醛、酮的反应以1,4- 加成为主二甲基铜锂与酰氯在低温反应生成甲基酮;
13. 卤代烃的氰解,即卤代烃与氰化钠在乙醇溶液中反应,卤原子被氰基取代而生成腈
14. 二烷基铜锂与卤代烷反应生成烷烃,常用来合成各种结构的高级烷烃、烯烃和芳烃;
15. 甲醛没有α - H,它与其他有α - H 的醛、酮发生交叉的羟醛缩合,得到多一个碳原子的单一产物
16. 甲酸酯没有α - H,它与其他有α - H 的酯发生交叉酯缩合,它在反应提供羰基,在另一酯的α 位导入相应酰基,得到多一个碳原子的单一产物
17. 醛、酮与氨基脲作用,生成缩胺脲( semicarazone) ;
18. 羧酸与甲醇或者甲酸与醇在酸催化下发生酯化反应,生成多一个碳原子的酯
19. 异氰酸酯是非常活泼的化合物,可与活泼氢化合物反应生成碳酸衍生物;
20. 当采用双卤代烃,且“三乙”钠盐与双卤代烃摩尔比为2∶1 时可制备二酮
21. 脲为酰胺但比一般酰胺碱性强,具有胺( 氨) 的性质,它与酯的反应相当于胺( 氨) 解反应。如丙二酸二乙酯与脲反应可以用来制备巴比妥酸( barbituric acid) ;
22. 瑞穆- 悌曼( Reimer - Tiemann) 反应,即苯酚( 吡咯或苯胺吡咯钾盐) 和氯仿在氢氧化钠溶液中反应,可以在芳环上的邻位导入一个醛基,经酸化后,生成邻羟基苯甲醛( 水杨醛)
23. 柯柏- 施密特( Kolbe - Schmitt) 反应: 苯酚钠盐在压力和加热情况下与CO2作用邻羟基苯甲酸;
24. 在制备脂芳混合醚时,由于芳香卤代烃不活泼,一般都是用酚钠和脂肪卤代烃( 或硫酸烷酯) 作用
25. 维狄希( Wittig) 反应,即由醛、酮与维狄希试剂(Ph3P = CH2) 作用脱去三苯基氧磷生成多一个碳原子的末端烯
26. 桑德迈耶( Sandmeyer) 反应: 在强酸介质中重氮盐与氰化亚铜在20 ~ 26 ℃作用放出氮气使氰基取代重氮基,得到比原料多一个碳原子的产物
27.吉连尼- 费歇尔( Kiliani -Fischer) 糖合成: 醛糖与氢氰酸加成,然后水解成酸,并把它变成内酯,再用钠汞齐还原得到增一碳的糖。
反应类型
烯(炔)和一碳试剂发生的加成反应
丙烯在过氧化物的作用下能够与四氯化碳发生自由基的加成反应,其生成的产物比原料中要多出一个碳原子;乙炔在氯化铵一氯化亚铜水溶液中和氢氰酸发生加成反应,得到丙烯腈。早在1959年,就有学者提出更好的合成环丙烷的方式,在锌铜合金的存在状态下,使用二碘甲烷与烯类发生作用即能够实现。CCl2以及CH2是一种非常重要的中间体,对烯烃进行插入反应就能够生成三元环的化合物质。
傅一克反应增加一个碳原子
在芳环当中导入一个-CH2Cl基团的氯甲基化反应能够引入一个碳原子;而在催化剂的作用下,芳烃与氯化氢以及一氧化碳的混合物会生成芳醛;在高压的环境下,烯烃与H:CO发生反应,能够向分子当中导入醛基,这就是氢甲醛化反应。该反应在双键增加醛基与氢原子。这三个反应都是非常特殊的傅一克反应。
一碳试剂反应
卤代烃发生氰解,也就是卤代烃与氰化钠与乙醇溶液中发生反应,而其中的原子被氰基取代,进而生成腈;二烷基铜锂和卤代烷会发生反应生成烷烃,一般用于制备结构更加高级的烯烃和芳烃。
缩合反应
在甲醛中没有a-H,其会与其他拥有a-H的醛类物质、酮等产生羟醛缩合反应,会增加一个碳原子形成单一产物;甲酸酯同样缺乏a-H,与其他具有a-H的酯发生交叉酯缩合反应,甲酸酯在反应过程中生成羰基,另外酯类仅位当中会出现会导入酰基,进而增加一个碳原子形成单一的产物。
酯化反应
羧酸和甲醇、甲酸在醇或者是酸的催化作用下会出现酯化反应,同样得到增加了一个碳原子的酯;异氰酸酯是一种活泼的化合物,与活泼的氢化合物发生反应生成的碳酸衍生物同样多一个碳原子。
碳负离子反应
在使用双卤代烃发生反应的时候,“三乙”钠盐和双卤代烃之间的摩尔比在2:1的条件下能够制备二酮;脲是一种酰胺而且比一般的酰胺具有更强的碱性,从某个方面来说其具有氨的特性,与酯之间发生的反应类似于氨解反应。如丙二酸二乙酯和脲之间的反应能够制备出巴比妥酸。
酚钠盐和一碳试剂之间的反应
苯酚与氯仿于强碱性溶液氢氧化钠当中反应,能够在芳环中邻位增加一个醛基,然后通过酸化反应会生成邻羟基苯甲醛,这也就是瑞穆一悌曼反应。
使用格氏试剂增加一个碳原子
使用RMgX格氏试剂,甲醛以及吡咯钾盐和二氧化碳进行反应,其生成的羧与伯醇较之前的材料而言多出了一个碳原子;使用CH3MgI格氏试剂与环氧化合物醛发生反应,同样生成的伯醇或者是叔醇中多出一个碳原子,该反应将醛替换成为酮也是一样的。
醛或者酮与一碳试剂发生加成反应
醛或者是酮与HCN发生反应会生成增加一个碳原子的氰醇;其次,a,B不饱和酮会与HCN发生反应,会生成l,4一加成产物;a,B不饱和醛同样与HCN发生加成反应,生成的产物主要是1,2-产物;a,B不饱和醛和二甲基铜锂之间发生的发加成反应生成的产物为1,4-;最后二甲基铜锂和酰氯在低温环境下生成的甲基酮较之前的原理安排而言而增加一个碳原子。
其他反应
在化学实验中,制备脂芳混合醚的过程中,通常芳香卤代烃呈现惰性的状态,所以使用酚钠与脂肪卤代烃发生反应;其次为维狄希反应,醛、酮以及维狄希试剂发生反应会生成增加一个碳原子的末端烯;在强酸的状态下将重氮盐和氰化亚铜在20-26摄氏度的环境下进行反应,会生成氮气导致氰基取代原来的重氮基,从而得到的产物会比之前多一个碳原子;醛糖和氢氰酸实施加成反应,经过水解会出现酸,然后将酸转化成为内酯,然后使用纳汞进行还原,就能够得到多一个碳原子的糖。
部分增碳试剂
碘甲烷
甲醛可分为甲醛水溶液和多聚甲醛,不仅可与亲核试剂发生Aldol反应,也可与胺发生还原胺化反应,用途很广
甲基硼酸及其衍生物可以与卤代芳烃或卤代杂芳烃进行Suzuki偶联反应,在芳环上引入一个甲基
四甲基锡试剂也可与多种卤代芳烃进行偶联反应,构建甲基取代基
甲基格氏试剂可以与多种羰基化合物进行反应,还可与腈进行反应,构建醇,酮,胺等丰富多彩的化合物
一氧化碳这个试剂用的最多的当属插羰反应了,可以与多种芳烃卤代物进行反应,构建酯,醛,酰胺等化合物
二氧化碳可以与有机锂试剂反应,构建酸类化合物
DMF是有机合成中的万能溶剂,应用非常广泛,大家都知道,DMF除了可作为溶剂外,还是一个非常好的甲酰基化试剂
氯甲酸酯除了是很好的羧酸活化剂以外,也是一类较好的C1合成子
三甲基碘化亚砜可与多种不饱和活化烯烃或羰基进行反应,构建环氧或环丙烷类化合物
1) 取代反应
1 SN1反应:只有一种分子参与了决定反应速率关键步骤的亲核取代反应称为单分子亲核取代反应。用SN1表示。S表示取代反应,N表示亲核,1表示只有一种分子参与了速控步骤。
2 SN2反应:有两种分子参与了决定反应速度关键步骤的亲核取代反应称为双分子亲核取代反应。用SN2表示。S表示取代反应,N表示亲核,2表示有两种分子参与了速控步骤。
3 SNi反应:亚硫酰氯和醇反应时,先生成氯代亚硫酸酯,然后分解为紧密离子对,Cl�6�1作为离去基团(�6�1OSOCl)中的一部分,向碳正离子正面进攻,即“内返”,得到构型保持的产物氯代烷。上述取代犹如是在分子内进行的,所以叫它分子内亲核取代,以SNi表示。
4加特曼反应:加特曼 (Gattermann L)发现:用催化量的金属铜代替氯化亚铜或溴化亚铜作催化剂,也可使重氮盐与盐酸或氢溴酸反应制得芳香氯化物或溴化物。这样进行的反应叫做加特曼反应。
5加特曼-科赫反应:苯、一氧化碳和氯化氢反应生成苯甲醛,此反应称为加特曼-科赫反应。
6傅-克反应:芳香化合物芳环上的氢被烷基取代的反应称为傅-克烷基化反应;芳香化合物芳环上的氢被酰基取代的反应称为傅-克酰基化反应;统称傅-克反应。
7布赫尔反应:萘酚在亚硫酸氢钠存在下与氨作用,转变成相应萘胺的反应称为布赫尔反应。
8自由基取代反应:若取代反应是按共价键均裂的方式进行的,则称其为自由基取代反应。
9齐齐巴宾反应:吡啶与氨基钠反应,生成a-氨基吡啶,如果a位已被占据,则得g-氨基吡啶,但产率很低。这个反应称为齐齐巴宾(Chichibabin)反应。
10亚硝基化:苯酚在酸性溶液中与亚硝酸作用,生成对亚硝基苯酚及少量的邻亚硝基苯酚。该反应称为亚硝基化反应。
11刚穆伯—巴赫曼反应:芳香重氮盐中的芳基在碱性条件下与其它芳香族化合物偶联成联苯或联苯衍生物的反应称为刚穆伯(Gomberg)—巴赫曼(Bachmann)反应。
12皂化反应:油脂的碱性水解称为皂化反应。
13卤化反应:有机化合物分子中的氢原子被卤原子取代的反应称为卤化反应。卤化反应包括氟化(fluorinate),氯化(chlorizate),溴化(brominate)和碘化(iodizate)。但最常用的卤化反应是氯化和溴化。
14卤代烃与金属有机化合物的偶联反应:通过SN反应,卤代烃中的烃基与金属有机化合物的烃基用碳碳键连接起来,形成了一个新的分子,称这类反应为卤代烃与金属有机化合物的偶联反应。
15卤代烃的水解:卤代烃与氢氧化钠的水溶液共热,卤原子被羟基取代生成醇,称为卤代烃的水解。
16卤代烃的醇解:卤代烃与醇钠的醇溶液共热,卤原子被烷氧基取代生成醚,称为卤代烃的醇解。
17芳香亲电取代反应:芳环上的氢被亲电试剂取代的反应称为芳香亲电取代反应。
18芳香亲核取代反应:芳环上的一个基团被一个亲核试剂取代的反应称为芳香亲核取代反应。
19饱和碳原子上的亲核取代反应:有机化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂取代的反应称为亲核取代反应。用SN表示。在反应中,受试剂进攻的对象称为底物。亲核的进攻试剂(往往带有一对未共同的电子)称为亲核试剂,离开的基团称为离去基团。与离去基团相连的碳原子称为中心碳原子,生成物为产物。在上述反应中,若受进攻的中心碳原子是饱和碳原子,则称此类反应为饱和碳原子上的亲核取代反应。
20 1,2�6�1环氧化合物的开环反应:环氧乙烷类化合物的三元环结构使各原子的轨道不能正面充分重叠,而是以弯曲键相互连结,由于这种关系,分子中存在一种张力,极易与多种试剂反应,把环打开。这类反应称为1,2�6�1环氧化合物的开环反应。酸催化开环反应时,首先环氧化物的氧原子质子化,然后亲核试剂向C�6�1O键的碳原子的背后进攻取代基较多的环碳原子,发生了SN2反应生成开环产物。这是一个SN2反应,但具有SN1的性质,电子效应控制了产物,空间因素不重要。碱催化开环反应时,亲核试剂选择进攻取代基较少的环碳原子,C�6�1O键的断裂与亲核试剂和环碳原子之间键的形成几乎同时进行,并生成产物。这是一个SN2反应,空间效应控制了反应。
21柯尔伯—施密特反应:干燥的酚钠或酚钾与二氧化碳在加温加压下生成羟基苯甲酸的反应称为柯尔伯—施密特(Kolbe-Schmitt)反应。
22 醛酮α�6�1氢的卤化:在酸或碱的催化作用下,醛酮的α�6�1H被卤素取代的反应称为醛酮α�6�1氢的卤化。
23重氮化反应:芳香一级胺和亚硝酸或亚硝酸盐及过量的酸在低温下反应生成芳香重氮盐,该反应称为重氮化反应。
24重氮盐的水解:重氮盐的酸性水溶液一般很不稳定,会慢慢水解生成酚和放出氮气,这称为重氮盐的水解。
25重氮盐的偶联反应:重氮盐正离子可以作为亲电试剂与酚、三级芳胺等活泼的芳香化合物进行芳环上的亲电取代,生成偶氮化合物,通常把这种反应叫做重氮盐的偶联反应。重氮盐与酚偶联在弱碱性(pH=8~10)条件下进行,酚羟基是邻对位定位基,综合考虑电子效应和空间效应,偶联反应一般在羟基的对位发生,对位有取代基时,得邻位偶联产物。重氮盐与三级芳胺在弱酸性(pH=5~7)溶液中发生偶联,生成对氨基偶氮化合物,若氨基的对位有取代基,则偶联在邻位发生。
26威廉森合成法:在无水条件下,醇钠和卤代烷作用生成醚的反应称为威廉森(Williamson A W)合成法。
27离子型取代反应:若取代反应是按共价键异裂的方式进行的,则称其为离子型取代反应。然后再根据反应试剂的类型进一步分为亲电取代反应和亲核取代反应。
28席曼反应:芳香重氮盐和氟硼酸反应,生成溶解度较小的氟硼酸盐,后者加热分解产生氟苯,这称为席曼(Schiemann)反应。席曼反应是在1927年才发现的。
29桑德迈耳反应:1884年,桑德迈耳 (Sandmeyer T)发现:在氯化亚铜或溴化亚铜的催化下,重氮盐在氢卤酸溶液中加热,重氮基可分别被氯或溴原子取代,生成芳香氯化物或溴化物。这一反应称为桑德迈耳反应。
30硝化反应:有机化合物分子中的氢被硝基取代的反应称为硝化反应。
31氯甲基化反应:有机化合物分子中的氢被氯甲基取代的反应称为氯甲基化反应。
32温斯坦离子对机理:温斯坦(Winstein, S.)认为:在SN1反应中,某些产物是通过离子对进行的,按照这个概念,在进行SN1反应时,底物按紧密离子对-溶剂分离子-自由离子的方式进行离解:这个过程是可逆的,反向过程称为返回。在SN1反应中,亲核试剂可以在其中任何一个阶段进攻而发生亲核取代反应。如亲核试剂进攻紧密离子对,由于R+与X-结合比较紧密,亲核试剂必须从R+与X-结合的相反一面进攻,而得到构型转化的产物;而溶剂分离子对间的结合不如紧密离子对密切,消旋的产物占多数;自由离子则因为碳正离子是一个平面结构,亲核试剂在平面两边进攻机会均等,得到完全消旋的产物。
33普塑尔反应:一些重氮盐在碱性条件下或稀酸的条件下可以发生分子内的偶联反应。这个反应是普塑尔(Pschorr R)在寻找合成菲环的新方法中首先发现的,故称为普塑尔反应。
34酯化反应:羧酸与醇在酸催化下生成酯的反应称为酯化反应。
35酯交换反应:在酸(氯化氢、硫酸或对甲苯磺酸等)或碱(烷氧负离子)催化下,酯中的OR’被另一个醇的OR’’置换,称为酯的醇解。这是从一个酯转变为另外一个酯的反应,因此也称为酯交换反应。
36酯的烃基化反应:酯的a-氢可以被烃基取代,这是酯的烃基化反应。
37酯的酰基化反应:酯的a-氢可以被酰基取代,这是酯的酰基化反应。
38溶剂解反应:如果在反应体系中只有底物和溶剂,没有另加试剂,那末底物就将与溶剂发生反应,溶剂就成了试剂,这样的反应称为溶剂解反应。
39酰胺的交换反应:酰胺与氨(胺)反应,可以生成一个新的酰胺和一个新的胺,因此该反应称为酰胺的交换反应。
40酰基碳上的亲核取代反应:酰基碳上的一个基团被亲核试剂取代的反应称之为酰基碳上的亲核取代反应。
41羧酸衍生物的水解:羧酸衍生物与水反应生成羧酸称为羧酸衍生物的水解。
42羧酸衍生物的胺解:羧酸衍生物与胺反应生成酰胺,这称为羧酸衍生物的胺解。
43羧酸衍生物的醇解:羧酸衍生物与醇反应生成酯,这称为羧酸衍生物的醇解。
44瑞穆尔—悌曼反应:酚与氯仿在碱性溶液中加热生成邻位及对位羟基醛的反应称为瑞穆尔—悌曼(Reimer —Tiemann)反应。
45赫尔—乌尔哈—泽林斯基反应:在催化量的三氯化磷、三溴化磷等作用下,卤素取代羧酸α氢的反应称为赫尔—乌尔哈—泽林斯基(Hell C-Volhard J-Zelinski N D)反应。
46磺化反应:有机化合物分子中的氢被磺酸基取代的反应称为磺化反应。
47霍夫曼烷基化反应:卤代烷与氨或胺反应生成胺,这称为霍夫曼(Hofmann)烷基化反应。反应是按SN2机理进行的。
48霍本—赫施反应:在氯化锌和盐酸的作用下,用腈进行酚芳环上的酰基化反应称为霍本—赫施 (Houben —Hoesch)反应。间苯二酚比苯酚容易进行霍本—赫施反应。
(2)加成反应
1 1,2�6�1加成:共轭双烯和亲电试剂加成时,若试剂和一个单独的双键反应,反应的结果是试剂的两部分加在两个相邻的碳原子上,这称为1,2�6�1加成。得到的产物为1,2�6�1加成产物。
2 1,4�6�1加成:共轭双烯和亲电试剂加成时,若试剂加在共轭双烯两端的碳原子上,同时在中间两个碳上形成一个新的双键,这称为1,4�6�1加成,产物为1,4�6�1加成产物。
3加成聚合反应:化合物在催化剂或引发剂的作用下,打开不饱和键按一定的方式自身加成为长链大分子的反应称为加成聚合反应。简称加聚反应,加成聚合是烯烃的一种重要反应性能。加成聚合反应机理属于链式聚合。链式聚合可分为自由基聚合,正离子聚合、负离子聚合和配位聚合四大类。它们都包括链引发、链增长、链终止三个阶段反应。
4自由基加成反应:过氧化物在光照下发生均裂产生自由基,烯烃受自由基进攻而发生的加成反应称为自由基加成反应。
5麦克尔加成反应:一个能提供亲核碳负离子的化合物(称为给体)与一个能提供亲电共轭体系的化合物(称为受体)在碱性催化剂作用下,发生亲核1,4�6�1共轭加成反应,称为麦克尔(Michael. A)加成反应。(本反应也可归于缩合反应)
6环正离子中间体机理:烯烃与溴的亲电加成是按环正离子中间体机理进行的。机理表明:该亲电加成反应是分两步完成的反式加成。首先是试剂带正电荷或带部分正电荷部位与烯烃接近,与烯烃形成环正离子,然后试剂带负电荷部分从环正离子背后进攻碳,发生SN2反应,总的结果是试剂的二个部分在烯烃平面的两边发生反应,得到反式加成的产物。
7亲电加成反应:通过化学键异裂产生的带正电的原子或基团进攻不饱和键而引起的加成反应称为亲电加成反应。亲电加成反应可以按照“环正离子中间体机理”、“碳正离子中间体机理”、“离子对中间体机理”和“三中心过渡态机理”四种途径进行。
8离子对中间体机理:按离子对中间体机理进行的过程表述如下:试剂与烯烃加成,烯烃的π键断裂形成碳正离子,试剂形成负离子,这两者形成离子对,这是决定反应速率的一步,π键断裂后,带正电荷的C—C键来不及绕轴旋转,与带负电荷的试剂同面结合,得到顺式加成产物。
9碳正离子机理:碳正离子机理进行的过程可表述如下:试剂首先离解成离子,正离子与烯烃反应形成碳正离子,这是决定反应速率的一步,π键断裂后,C—C键可以自由旋转,然后与带负电荷的离子结合,这时结合就有两种可能,即生成顺式加成与反式加成两种产物。
10羰基的亲核加成:羰基是一个具有极性的官能团,由于氧原子的电负性比碳原子的电负性大,因此氧带有负电性,碳带有正电性,亲核试剂容易向带正电性的碳进攻,导致π键异裂,两个σ键形成。这就是羰基的亲核加成。
(3)消除反应
1 E1反应:E1表示单分子消除反应。E表示消除反应,1代表单分子过程。E1反应分两步进行。第一步是中心碳原子与离去基团的键异裂,产生活性中间体碳正离子。第二步是碱提供一对孤电子,与碳正离子中的氢结合,碳正离子消除一个质子形成烯。决定反应速率的一步是中心碳原子与离去基团的键的解离,第二步消除质子是快的一步,反应速率只与第一步有关,是单分子过程,反应动力学上是一级反应。
2 E2反应:E2表示双分子消除反应。E代表消除反应,2代表双分子过程。E2反应是反式共平面的消除反应,一步完成。
3 E1cb反应:单分子共轭碱消除反应用E1cb表示。E表示消除反应,1代表单分子过程,cb表示反应物分子的共轭碱。E1cb反应分两步进行。第一步是中心碳原子与离去基团的键异裂,产生活性中间体碳负离子,然后,碳负离子再失去一个负离子形成烯。E1cb反应是反式共平面的消除反应。
4汉斯狄克反应:用羧酸的银盐在无水的惰性溶剂如四氯化碳中与一分子溴回流,失去二氧化碳并形成比羧酸少一个碳的溴代烷。该反应称为汉斯狄克(Hunsdiecker H)反应。
5秋加叶夫反应:将醇与二硫化碳在碱性条件下反应生成黄原酸盐,再用卤代烷处理成黄原酸酯。将黄原酸酯加热到100~200℃即发生热分解生成烯烃。该反应称为秋加叶夫(Chugaev)反应。
6科普消除:若氧化胺的b碳上有氢,当加热到150~200°C时会发生热分解,得羟胺及烯。这个反应称为科普(Cope)消除反应。
7脱羧反应:羧酸失去CO2的反应称为脱羧反应。当羧酸的�8�4碳与不饱和键相连时,一般都通过六元环状过渡态机理脱羧。当羧基和一个强吸电子基团相连时,按负离子机理脱羧。在一定的条件下也可以按自由基机理脱羧。
8酯的热裂:酯在400~500℃的高温进行裂解,产生烯和相应羧酸的反应称为酯的热裂。
9霍夫曼消除反应:四级铵碱在加热条件下(100°C~200°C)发生热分解生成烯烃的反应称为霍夫曼(Hofmann)消除反应。
(4)氧化反应
1自动氧化反应:化学物质和空气中的氧在常温下温和地进行氧化,而不发生燃烧和爆炸,这种反应称为自动氧化反应。自动氧化反应通常在分子中具有活泼氢的部位发生。
2康尼查罗反应:无α�6�1活泼氢的醛在强碱的作用下发生分子间的氧化还原,结果一分子醛被氧化成酸,另一分子的醛被还原成醇。这是一个歧化反应,称之为康尼查罗反应。
3烯烃的环氧化反应:烯烃在试剂作用下生成环氧化物的反应称为环氧化反应。
4烯烃的臭氧化——分解反应:烯烃在低温惰性溶剂如CCl4中和臭氧发生加成生成臭氧化物的反应称为烯烃的臭氧化反应。二级臭氧化物被水分解成醛和酮的反应称为臭氧化物的分解反应。两个反应合称为烯烃的臭氧化——分解反应。
5硼氢化�6�1氧化反应:烯烃与甲硼烷作用生成烷基硼的反应称为烯烃的硼氢化反应。烷基硼在碱性条件下与过氧化氢作用生成醇的反应称为烷基硼的氧化反应,该反应和烯烃的硼氢化反应合在一起,总称为硼氢化�6�1氧化反应。
6魏克尔烯烃氧化:在氯化铜及氯化钯的催化作用下,乙烯在水溶液中用空气直接氧化生成乙醛,称魏克尔(Wacker)烯烃氧化。
(5)还原反应
1乌尔夫-凯惜纳-黄鸣龙还原:将醛或酮、肼和氢氧化钾在一高沸点的溶剂如一缩二乙二醇(HOCH2CH2OCH2CH2OH,沸点245�0�8C)中进行反应,使醛或酮的羰基被还原成亚甲基,这个方法称为乌尔夫-凯惜纳(Wolff L�6�1Kishner N M)-黄鸣龙方法还原。对酸不稳定而对碱稳定的羰基化合物可以用此法还原。
2去氨基还原:重氮盐在某些还原剂的作用下,能发生重氮基被氢原子取代的反应,由于重氮基来自氨基,因此常称该反应为去氨基还原反应。
3异相催化氢化:适用于烯烃氢化的催化剂有铂、钯、铑、钌、镍等,这些分散的金属态的催化剂均不溶于有机溶剂,一般称之为异相催化剂。在异相催化剂作用下发生的加氢反应称为异相催化氢化。
4麦尔外因—彭杜尔夫还原:醛酮用异丙醇铝还原成醇的一种方法。这个反应一般是在苯或甲苯溶液中进行。异丙醇铝把氢负离子转移给醛或酮,而自身氧化成丙酮,随着反应进行,把丙酮蒸出来,使反应朝产物方面进行。这是欧芬脑尔氧化法的逆反应,叫做麦尔外因—彭杜尔夫(Meerwein H-Ponndorf W)反应。
5卤代烃的还原:卤代烃被还原剂还原成烃的反应称为卤代烃的还原。还原试剂很多,目前使用较为普遍的是氢化锂铝,它是个很强的还原剂,所有类型的卤代烃包括乙烯型卤代烃均可被还原,还原反应一般在乙醚或四氢呋喃(THF)等溶剂中进行。
6伯奇还原:碱金属在液氨和醇的混合液中,与芳香化合物反应,苯环被还原为1,4-环己二烯类化合物,这种反应被称为伯奇还原。
7均相催化氢化:一些可溶于有机溶剂中的催化剂称为均相催化剂。在均相催化剂作用下发生的加氢反应称为均相催化氢化。
8克莱门森还原:醛或酮与锌汞齐和浓盐酸一起回流反应。醛或酮的羰基被还原成亚甲基,这个方法称为克莱门森还原。
9罗森孟还原法:用部分失活的钯催化剂使酰氯进行催化还原生成醛。此还原法称为罗森孟(Posenmund, K. W.)还原法。
10斯蒂芬还原:将氯化亚锡悬浮在乙醚溶液中,并用氯化氢气体饱和,将芳腈加入反应,水解后得到芳醛。此还原法称为斯蒂芬(Stephen, H.)还原。
11催化氢化:在催化剂的作用下,不饱和化合物与氢发生的加氢反应称之为催化氢化。
12催化氢解:用催化氢化法使碳与杂原子(O,N,X等)之间的键断裂,称为催化氢解。苯甲位的碳与杂原子之间的键很易催化氢解。
13酮的双分子还原:在钠、铝、镁、铝汞齐或低价钛试剂的催化下,酮在非质子溶剂中发生双分子还原偶联生成频哪醇,该反应称为酮的双分子还原。
14硼氢化-还原反应:烯烃与甲硼烷作用生成烷基硼的反应称为烯烃的硼氢化反应。烷基硼和羧酸作用生成烷烃的反应称为烷基硼的还原反应。该反应与烯烃的硼氢化反应合在一起,总称为硼氢化-还原反应。
15鲍维特—勃朗克还原:用金属钠-醇还原酯得一级醇,称为鲍维特—勃朗克(Bouveault –Blanc)还原。
16醛酮用活泼金属的单分子还原:用活泼金属如钠、铝、镁和酸、碱、水、醇等作用,可以顺利地将醛还原为一级醇、将酮还原为二级醇。这是醛酮用活泼金属的单分子还原。
(6)缩合反应
1达参反应:醛或酮在强碱(如醇钠、氨基钠等)的作用下和一个a-卤代羧酸酯反应,生成a,b-环氧酸酯的反应称为达参(Darzen, G.)反应。
2安息香缩合反应:苯甲醛在氰离子(CN—)的催化作用下,发生双分子缩合生成安息香,因此称此反应为安息香缩合反应。很多芳香醛也能发生这类反应,
3狄克曼反应:二元酸酯可以发生分子内的及分子间的酯缩合反应。假若分子中的两个酯基被四个或四个以上的碳原子隔开时,就发生分子内的缩合反应,形成五元环或更大环的酯,这种环化酯缩合反应又称为狄克曼(Dieckmann)反应。
4脑文格反应:在弱碱的催化作用下,醛、酮和含有活泼亚甲基的化合物发生的失水缩合反应称为脑文格(knoevenagel)反应。
5浦尔金反应:在碱性催化剂的作用下,芳香醛与酸酐反应生成b-芳基-a,b-不饱和酸的反应称为浦尔金(Perkin)反应。所用的碱性催化剂通常是与酸酐相对应的羧酸盐。
6曼尼希反应:具有活泼氢的化合物、甲醛、胺同时缩合,活泼氢被胺甲基或取代胺甲基代替的反应称为胺甲基化反应,也称为曼尼希(Mannich)反应,简称曼氏反应。
7羟醛缩合反应:有a-氢的醛或酮在酸或碱的催化作用下,缩合形成b-羟基醛或b-羟基酮的反应称为羟醛缩合反应。
8鲁宾逊增环反应:环己酮及其衍生物在碱(如氨基钠、醇钠等)存在下,与曼氏碱的季铵盐作用产生二并六元环的反应称为鲁宾逊(Robinson)增环反应。
9瑞佛马斯基反应:醛和酮与a-溴代酸酯和锌在惰性溶剂中相互作用得到b-羟基酸酯的反应称为瑞佛马斯基(Reformatsky)反应。
10酯缩合反应(克莱森缩合反应):两分子酯在碱的作用下失去一分子醇生成b-羰基酯的反应称为酯缩合反应,也称为克莱森缩合反应。
11酮醇缩合:脂肪酸酯和金属钠在乙醚或甲苯、二甲苯中,在纯氮气流存在下(微量氧的存在会降低产量)剧烈搅拌和回流,发生双分子还原,得a-羟基酮(也叫酮醇),此反应称为酮醇缩合(acyloin condensation)。
12魏悌息反应:魏悌息(Wittig,G.)试剂可以和酮或醛的羰基进行亲核加成,最后形成烯烃,这个反应称为魏悌息反应。
13魏悌息-霍纳尔反应:魏悌息-霍纳尔试剂很容易与醛酮反应生成烯烃,该反应称为魏悌息-霍纳尔(Witting-Horner)反应。
(7)重排反应
1二苯乙醇酸重排:二苯乙二酮在~70%氢氧化钠溶液中加热,重排成二苯乙醇酸的反应称为二苯乙醇酸重排。
2贝克曼重排:酮肟在酸性催化剂如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下重排成酰胺的反应称为贝克曼重排。
3弗里斯重排:酚酯与路易斯酸一起加热,可发生酰基重排,生成邻羟基和对羟基芳酮的混和物,此反应称为弗里斯(Fries)重排。
4异丙苯的氧化重排:该法以丙烯和苯为起始原料,首先苯和丙烯在三氯化铝的作用下,产生异丙苯,异丙苯三级碳原子上的氢比较活泼,在空气的直接作用下,氧化成过氧化物,过氧化物在酸的作用下,失去一分子水,形成一个氧正离子,苯环带着一对电子转移到氧上,发生所谓的缺少电子的氧所引起的重排反应,得到“碳正”离子,“碳正”离子再和水结合,去质子分解成丙酮及苯酚。上述过程称为异丙苯的氧化重排。
5克尔提斯反应:由酰氯和叠氮化合物制备酰基叠氮,酰基叠氮在惰性溶剂中加热分解,失去氮气后,重排成异氰酸酯,然后水解得一级胺。这个反应称为克尔提斯(Cartius)反应。
6克莱森重排:克莱森(Claisen) 发现:烯丙基芳基醚在高温(200°C)可以重排为邻烯丙基酚,这称为邻位克莱森重排。邻烯丙基酚可以再进一步重排得到对烯丙基酚,这称为对位克莱森重排。上述重排统称为克莱森重排。
7阿恩特—艾司特反应:重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮,重氮酮在氧化银催化下与水共热,得到酰基卡宾,酰基卡宾发生重排得烯酮,烯酮与水反应产生酸;如果用醇或氨(胺)代替水,则得酯或酰胺。此反应称阿恩特(Arndt)—艾司特(Eistert)反应。
8法沃斯基重排反应:在醇钠、氢氧化钠、氨基钠等碱性催化剂存在下,α�6�1卤代酮(α�6�1氯代酮或α�6�1溴代酮)失去卤原子,重排成具有相同碳原子数的羧酸酯、羧酸、酰胺的反应称为法沃斯基重排。
9拜尔-魏立格氧化重排:酮类化合物被过酸氧化,羰基碳与�8�4-碳之间的键断裂,插入一个氧形成酯的反应称为拜尔(Boeyer)-魏立格(Villiger V)氧化重排:
10施密特反应:将羧酸与等物质的量的叠氮酸(HN3)在惰性溶剂中用硫酸作缩合剂进行缩合。然后在无机酸的作用下,使酰基叠氮分解,重排,最后水解为一级胺。这个反应称为施密特 (Schmitt)反应。
11瓦格奈尔-梅尔外英重排:一个不稳定的碳正离子会重排为一个更稳定的碳正离子,当醇羟基与三级碳原子或二级碳原子相连时,在酸催化的脱水反应中,常常会发生此类重排反应,称为瓦格奈尔(Wagner, G.)-梅尔外英(Meerwein, H.)重排。
12蒂芬欧-捷姆扬诺夫反应:1-氨甲基环烷醇与亚硝酸反应得到环增大一个碳的环酮。该反应称为蒂芬欧(Tiffeneau)-捷姆扬诺夫 (Demjanov)反应。
13联苯胺重排:氢化偶氮苯在酸催化下发生重排,生成4,4’-二氨基联苯的反应称为联苯胺重排。对位被取代的氢化偶氮苯重排时,重排一般在邻位发生。
14频哪醇重排:邻二醇在酸作用下发生重排生成酮的反应。这类反应最初是从频哪醇重排为频哪酮发现的,因此被称为频哪醇重排反应。反应过程如下:首先羟基质子化,然后失水形成碳正离子,相继发生基团的迁移,缺电子中心转移到羟基的氧原子上,再失去质子生成频哪酮。α�6�1双二级醇,α�6�1二级醇三级醇、α�6�1双三级醇均能发生此反应。
15霍夫曼重排反应:酰胺与次卤酸盐(工业上常用NaOCl,实验室中常用NaOBr)的碱溶液(或卤素的氢氧化钠溶液)作用时,放出二氧化碳,生成比酰胺少一个碳原子的一级胺的反应
1 SN1反应:只有一种分子参与了决定反应速率关键步骤的亲核取代反应称为单分子亲核取代反应。用SN1表示。S表示取代反应,N表示亲核,1表示只有一种分子参与了速控步骤。
2 SN2反应:有两种分子参与了决定反应速度关键步骤的亲核取代反应称为双分子亲核取代反应。用SN2表示。S表示取代反应,N表示亲核,2表示有两种分子参与了速控步骤。
3 SNi反应:亚硫酰氯和醇反应时,先生成氯代亚硫酸酯,然后分解为紧密离子对,Cl�6�1作为离去基团(�6�1OSOCl)中的一部分,向碳正离子正面进攻,即“内返”,得到构型保持的产物氯代烷。上述取代犹如是在分子内进行的,所以叫它分子内亲核取代,以SNi表示。
4加特曼反应:加特曼 (Gattermann L)发现:用催化量的金属铜代替氯化亚铜或溴化亚铜作催化剂,也可使重氮盐与盐酸或氢溴酸反应制得芳香氯化物或溴化物。这样进行的反应叫做加特曼反应。
5加特曼-科赫反应:苯、一氧化碳和氯化氢反应生成苯甲醛,此反应称为加特曼-科赫反应。
6傅-克反应:芳香化合物芳环上的氢被烷基取代的反应称为傅-克烷基化反应;芳香化合物芳环上的氢被酰基取代的反应称为傅-克酰基化反应;统称傅-克反应。
7布赫尔反应:萘酚在亚硫酸氢钠存在下与氨作用,转变成相应萘胺的反应称为布赫尔反应。
8自由基取代反应:若取代反应是按共价键均裂的方式进行的,则称其为自由基取代反应。
9齐齐巴宾反应:吡啶与氨基钠反应,生成a-氨基吡啶,如果a位已被占据,则得g-氨基吡啶,但产率很低。这个反应称为齐齐巴宾(Chichibabin)反应。
10亚硝基化:苯酚在酸性溶液中与亚硝酸作用,生成对亚硝基苯酚及少量的邻亚硝基苯酚。该反应称为亚硝基化反应。
11刚穆伯—巴赫曼反应:芳香重氮盐中的芳基在碱性条件下与其它芳香族化合物偶联成联苯或联苯衍生物的反应称为刚穆伯(Gomberg)—巴赫曼(Bachmann)反应。
12皂化反应:油脂的碱性水解称为皂化反应。
13卤化反应:有机化合物分子中的氢原子被卤原子取代的反应称为卤化反应。卤化反应包括氟化(fluorinate),氯化(chlorizate),溴化(brominate)和碘化(iodizate)。但最常用的卤化反应是氯化和溴化。
14卤代烃与金属有机化合物的偶联反应:通过SN反应,卤代烃中的烃基与金属有机化合物的烃基用碳碳键连接起来,形成了一个新的分子,称这类反应为卤代烃与金属有机化合物的偶联反应。
15卤代烃的水解:卤代烃与氢氧化钠的水溶液共热,卤原子被羟基取代生成醇,称为卤代烃的水解。
16卤代烃的醇解:卤代烃与醇钠的醇溶液共热,卤原子被烷氧基取代生成醚,称为卤代烃的醇解。
17芳香亲电取代反应:芳环上的氢被亲电试剂取代的反应称为芳香亲电取代反应。
18芳香亲核取代反应:芳环上的一个基团被一个亲核试剂取代的反应称为芳香亲核取代反应。
19饱和碳原子上的亲核取代反应:有机化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂取代的反应称为亲核取代反应。用SN表示。在反应中,受试剂进攻的对象称为底物。亲核的进攻试剂(往往带有一对未共同的电子)称为亲核试剂,离开的基团称为离去基团。与离去基团相连的碳原子称为中心碳原子,生成物为产物。在上述反应中,若受进攻的中心碳原子是饱和碳原子,则称此类反应为饱和碳原子上的亲核取代反应。
20 1,2�6�1环氧化合物的开环反应:环氧乙烷类化合物的三元环结构使各原子的轨道不能正面充分重叠,而是以弯曲键相互连结,由于这种关系,分子中存在一种张力,极易与多种试剂反应,把环打开。这类反应称为1,2�6�1环氧化合物的开环反应。酸催化开环反应时,首先环氧化物的氧原子质子化,然后亲核试剂向C�6�1O键的碳原子的背后进攻取代基较多的环碳原子,发生了SN2反应生成开环产物。这是一个SN2反应,但具有SN1的性质,电子效应控制了产物,空间因素不重要。碱催化开环反应时,亲核试剂选择进攻取代基较少的环碳原子,C�6�1O键的断裂与亲核试剂和环碳原子之间键的形成几乎同时进行,并生成产物。这是一个SN2反应,空间效应控制了反应。
21柯尔伯—施密特反应:干燥的酚钠或酚钾与二氧化碳在加温加压下生成羟基苯甲酸的反应称为柯尔伯—施密特(Kolbe-Schmitt)反应。
22 醛酮α�6�1氢的卤化:在酸或碱的催化作用下,醛酮的α�6�1H被卤素取代的反应称为醛酮α�6�1氢的卤化。
23重氮化反应:芳香一级胺和亚硝酸或亚硝酸盐及过量的酸在低温下反应生成芳香重氮盐,该反应称为重氮化反应。
24重氮盐的水解:重氮盐的酸性水溶液一般很不稳定,会慢慢水解生成酚和放出氮气,这称为重氮盐的水解。
25重氮盐的偶联反应:重氮盐正离子可以作为亲电试剂与酚、三级芳胺等活泼的芳香化合物进行芳环上的亲电取代,生成偶氮化合物,通常把这种反应叫做重氮盐的偶联反应。重氮盐与酚偶联在弱碱性(pH=8~10)条件下进行,酚羟基是邻对位定位基,综合考虑电子效应和空间效应,偶联反应一般在羟基的对位发生,对位有取代基时,得邻位偶联产物。重氮盐与三级芳胺在弱酸性(pH=5~7)溶液中发生偶联,生成对氨基偶氮化合物,若氨基的对位有取代基,则偶联在邻位发生。
26威廉森合成法:在无水条件下,醇钠和卤代烷作用生成醚的反应称为威廉森(Williamson A W)合成法。
27离子型取代反应:若取代反应是按共价键异裂的方式进行的,则称其为离子型取代反应。然后再根据反应试剂的类型进一步分为亲电取代反应和亲核取代反应。
28席曼反应:芳香重氮盐和氟硼酸反应,生成溶解度较小的氟硼酸盐,后者加热分解产生氟苯,这称为席曼(Schiemann)反应。席曼反应是在1927年才发现的。
29桑德迈耳反应:1884年,桑德迈耳 (Sandmeyer T)发现:在氯化亚铜或溴化亚铜的催化下,重氮盐在氢卤酸溶液中加热,重氮基可分别被氯或溴原子取代,生成芳香氯化物或溴化物。这一反应称为桑德迈耳反应。
30硝化反应:有机化合物分子中的氢被硝基取代的反应称为硝化反应。
31氯甲基化反应:有机化合物分子中的氢被氯甲基取代的反应称为氯甲基化反应。
32温斯坦离子对机理:温斯坦(Winstein, S.)认为:在SN1反应中,某些产物是通过离子对进行的,按照这个概念,在进行SN1反应时,底物按紧密离子对-溶剂分离子-自由离子的方式进行离解:这个过程是可逆的,反向过程称为返回。在SN1反应中,亲核试剂可以在其中任何一个阶段进攻而发生亲核取代反应。如亲核试剂进攻紧密离子对,由于R+与X-结合比较紧密,亲核试剂必须从R+与X-结合的相反一面进攻,而得到构型转化的产物;而溶剂分离子对间的结合不如紧密离子对密切,消旋的产物占多数;自由离子则因为碳正离子是一个平面结构,亲核试剂在平面两边进攻机会均等,得到完全消旋的产物。
33普塑尔反应:一些重氮盐在碱性条件下或稀酸的条件下可以发生分子内的偶联反应。这个反应是普塑尔(Pschorr R)在寻找合成菲环的新方法中首先发现的,故称为普塑尔反应。
34酯化反应:羧酸与醇在酸催化下生成酯的反应称为酯化反应。
35酯交换反应:在酸(氯化氢、硫酸或对甲苯磺酸等)或碱(烷氧负离子)催化下,酯中的OR’被另一个醇的OR’’置换,称为酯的醇解。这是从一个酯转变为另外一个酯的反应,因此也称为酯交换反应。
36酯的烃基化反应:酯的a-氢可以被烃基取代,这是酯的烃基化反应。
37酯的酰基化反应:酯的a-氢可以被酰基取代,这是酯的酰基化反应。
38溶剂解反应:如果在反应体系中只有底物和溶剂,没有另加试剂,那末底物就将与溶剂发生反应,溶剂就成了试剂,这样的反应称为溶剂解反应。
39酰胺的交换反应:酰胺与氨(胺)反应,可以生成一个新的酰胺和一个新的胺,因此该反应称为酰胺的交换反应。
40酰基碳上的亲核取代反应:酰基碳上的一个基团被亲核试剂取代的反应称之为酰基碳上的亲核取代反应。
41羧酸衍生物的水解:羧酸衍生物与水反应生成羧酸称为羧酸衍生物的水解。
42羧酸衍生物的胺解:羧酸衍生物与胺反应生成酰胺,这称为羧酸衍生物的胺解。
43羧酸衍生物的醇解:羧酸衍生物与醇反应生成酯,这称为羧酸衍生物的醇解。
44瑞穆尔—悌曼反应:酚与氯仿在碱性溶液中加热生成邻位及对位羟基醛的反应称为瑞穆尔—悌曼(Reimer —Tiemann)反应。
45赫尔—乌尔哈—泽林斯基反应:在催化量的三氯化磷、三溴化磷等作用下,卤素取代羧酸α氢的反应称为赫尔—乌尔哈—泽林斯基(Hell C-Volhard J-Zelinski N D)反应。
46磺化反应:有机化合物分子中的氢被磺酸基取代的反应称为磺化反应。
47霍夫曼烷基化反应:卤代烷与氨或胺反应生成胺,这称为霍夫曼(Hofmann)烷基化反应。反应是按SN2机理进行的。
48霍本—赫施反应:在氯化锌和盐酸的作用下,用腈进行酚芳环上的酰基化反应称为霍本—赫施 (Houben —Hoesch)反应。间苯二酚比苯酚容易进行霍本—赫施反应。
(2)加成反应
1 1,2�6�1加成:共轭双烯和亲电试剂加成时,若试剂和一个单独的双键反应,反应的结果是试剂的两部分加在两个相邻的碳原子上,这称为1,2�6�1加成。得到的产物为1,2�6�1加成产物。
2 1,4�6�1加成:共轭双烯和亲电试剂加成时,若试剂加在共轭双烯两端的碳原子上,同时在中间两个碳上形成一个新的双键,这称为1,4�6�1加成,产物为1,4�6�1加成产物。
3加成聚合反应:化合物在催化剂或引发剂的作用下,打开不饱和键按一定的方式自身加成为长链大分子的反应称为加成聚合反应。简称加聚反应,加成聚合是烯烃的一种重要反应性能。加成聚合反应机理属于链式聚合。链式聚合可分为自由基聚合,正离子聚合、负离子聚合和配位聚合四大类。它们都包括链引发、链增长、链终止三个阶段反应。
4自由基加成反应:过氧化物在光照下发生均裂产生自由基,烯烃受自由基进攻而发生的加成反应称为自由基加成反应。
5麦克尔加成反应:一个能提供亲核碳负离子的化合物(称为给体)与一个能提供亲电共轭体系的化合物(称为受体)在碱性催化剂作用下,发生亲核1,4�6�1共轭加成反应,称为麦克尔(Michael. A)加成反应。(本反应也可归于缩合反应)
6环正离子中间体机理:烯烃与溴的亲电加成是按环正离子中间体机理进行的。机理表明:该亲电加成反应是分两步完成的反式加成。首先是试剂带正电荷或带部分正电荷部位与烯烃接近,与烯烃形成环正离子,然后试剂带负电荷部分从环正离子背后进攻碳,发生SN2反应,总的结果是试剂的二个部分在烯烃平面的两边发生反应,得到反式加成的产物。
7亲电加成反应:通过化学键异裂产生的带正电的原子或基团进攻不饱和键而引起的加成反应称为亲电加成反应。亲电加成反应可以按照“环正离子中间体机理”、“碳正离子中间体机理”、“离子对中间体机理”和“三中心过渡态机理”四种途径进行。
8离子对中间体机理:按离子对中间体机理进行的过程表述如下:试剂与烯烃加成,烯烃的π键断裂形成碳正离子,试剂形成负离子,这两者形成离子对,这是决定反应速率的一步,π键断裂后,带正电荷的C—C键来不及绕轴旋转,与带负电荷的试剂同面结合,得到顺式加成产物。
9碳正离子机理:碳正离子机理进行的过程可表述如下:试剂首先离解成离子,正离子与烯烃反应形成碳正离子,这是决定反应速率的一步,π键断裂后,C—C键可以自由旋转,然后与带负电荷的离子结合,这时结合就有两种可能,即生成顺式加成与反式加成两种产物。
10羰基的亲核加成:羰基是一个具有极性的官能团,由于氧原子的电负性比碳原子的电负性大,因此氧带有负电性,碳带有正电性,亲核试剂容易向带正电性的碳进攻,导致π键异裂,两个σ键形成。这就是羰基的亲核加成。
(3)消除反应
1 E1反应:E1表示单分子消除反应。E表示消除反应,1代表单分子过程。E1反应分两步进行。第一步是中心碳原子与离去基团的键异裂,产生活性中间体碳正离子。第二步是碱提供一对孤电子,与碳正离子中的氢结合,碳正离子消除一个质子形成烯。决定反应速率的一步是中心碳原子与离去基团的键的解离,第二步消除质子是快的一步,反应速率只与第一步有关,是单分子过程,反应动力学上是一级反应。
2 E2反应:E2表示双分子消除反应。E代表消除反应,2代表双分子过程。E2反应是反式共平面的消除反应,一步完成。
3 E1cb反应:单分子共轭碱消除反应用E1cb表示。E表示消除反应,1代表单分子过程,cb表示反应物分子的共轭碱。E1cb反应分两步进行。第一步是中心碳原子与离去基团的键异裂,产生活性中间体碳负离子,然后,碳负离子再失去一个负离子形成烯。E1cb反应是反式共平面的消除反应。
4汉斯狄克反应:用羧酸的银盐在无水的惰性溶剂如四氯化碳中与一分子溴回流,失去二氧化碳并形成比羧酸少一个碳的溴代烷。该反应称为汉斯狄克(Hunsdiecker H)反应。
5秋加叶夫反应:将醇与二硫化碳在碱性条件下反应生成黄原酸盐,再用卤代烷处理成黄原酸酯。将黄原酸酯加热到100~200℃即发生热分解生成烯烃。该反应称为秋加叶夫(Chugaev)反应。
6科普消除:若氧化胺的b碳上有氢,当加热到150~200°C时会发生热分解,得羟胺及烯。这个反应称为科普(Cope)消除反应。
7脱羧反应:羧酸失去CO2的反应称为脱羧反应。当羧酸的�8�4碳与不饱和键相连时,一般都通过六元环状过渡态机理脱羧。当羧基和一个强吸电子基团相连时,按负离子机理脱羧。在一定的条件下也可以按自由基机理脱羧。
8酯的热裂:酯在400~500℃的高温进行裂解,产生烯和相应羧酸的反应称为酯的热裂。
9霍夫曼消除反应:四级铵碱在加热条件下(100°C~200°C)发生热分解生成烯烃的反应称为霍夫曼(Hofmann)消除反应。
(4)氧化反应
1自动氧化反应:化学物质和空气中的氧在常温下温和地进行氧化,而不发生燃烧和爆炸,这种反应称为自动氧化反应。自动氧化反应通常在分子中具有活泼氢的部位发生。
2康尼查罗反应:无α�6�1活泼氢的醛在强碱的作用下发生分子间的氧化还原,结果一分子醛被氧化成酸,另一分子的醛被还原成醇。这是一个歧化反应,称之为康尼查罗反应。
3烯烃的环氧化反应:烯烃在试剂作用下生成环氧化物的反应称为环氧化反应。
4烯烃的臭氧化——分解反应:烯烃在低温惰性溶剂如CCl4中和臭氧发生加成生成臭氧化物的反应称为烯烃的臭氧化反应。二级臭氧化物被水分解成醛和酮的反应称为臭氧化物的分解反应。两个反应合称为烯烃的臭氧化——分解反应。
5硼氢化�6�1氧化反应:烯烃与甲硼烷作用生成烷基硼的反应称为烯烃的硼氢化反应。烷基硼在碱性条件下与过氧化氢作用生成醇的反应称为烷基硼的氧化反应,该反应和烯烃的硼氢化反应合在一起,总称为硼氢化�6�1氧化反应。
6魏克尔烯烃氧化:在氯化铜及氯化钯的催化作用下,乙烯在水溶液中用空气直接氧化生成乙醛,称魏克尔(Wacker)烯烃氧化。
(5)还原反应
1乌尔夫-凯惜纳-黄鸣龙还原:将醛或酮、肼和氢氧化钾在一高沸点的溶剂如一缩二乙二醇(HOCH2CH2OCH2CH2OH,沸点245�0�8C)中进行反应,使醛或酮的羰基被还原成亚甲基,这个方法称为乌尔夫-凯惜纳(Wolff L�6�1Kishner N M)-黄鸣龙方法还原。对酸不稳定而对碱稳定的羰基化合物可以用此法还原。
2去氨基还原:重氮盐在某些还原剂的作用下,能发生重氮基被氢原子取代的反应,由于重氮基来自氨基,因此常称该反应为去氨基还原反应。
3异相催化氢化:适用于烯烃氢化的催化剂有铂、钯、铑、钌、镍等,这些分散的金属态的催化剂均不溶于有机溶剂,一般称之为异相催化剂。在异相催化剂作用下发生的加氢反应称为异相催化氢化。
4麦尔外因—彭杜尔夫还原:醛酮用异丙醇铝还原成醇的一种方法。这个反应一般是在苯或甲苯溶液中进行。异丙醇铝把氢负离子转移给醛或酮,而自身氧化成丙酮,随着反应进行,把丙酮蒸出来,使反应朝产物方面进行。这是欧芬脑尔氧化法的逆反应,叫做麦尔外因—彭杜尔夫(Meerwein H-Ponndorf W)反应。
5卤代烃的还原:卤代烃被还原剂还原成烃的反应称为卤代烃的还原。还原试剂很多,目前使用较为普遍的是氢化锂铝,它是个很强的还原剂,所有类型的卤代烃包括乙烯型卤代烃均可被还原,还原反应一般在乙醚或四氢呋喃(THF)等溶剂中进行。
6伯奇还原:碱金属在液氨和醇的混合液中,与芳香化合物反应,苯环被还原为1,4-环己二烯类化合物,这种反应被称为伯奇还原。
7均相催化氢化:一些可溶于有机溶剂中的催化剂称为均相催化剂。在均相催化剂作用下发生的加氢反应称为均相催化氢化。
8克莱门森还原:醛或酮与锌汞齐和浓盐酸一起回流反应。醛或酮的羰基被还原成亚甲基,这个方法称为克莱门森还原。
9罗森孟还原法:用部分失活的钯催化剂使酰氯进行催化还原生成醛。此还原法称为罗森孟(Posenmund, K. W.)还原法。
10斯蒂芬还原:将氯化亚锡悬浮在乙醚溶液中,并用氯化氢气体饱和,将芳腈加入反应,水解后得到芳醛。此还原法称为斯蒂芬(Stephen, H.)还原。
11催化氢化:在催化剂的作用下,不饱和化合物与氢发生的加氢反应称之为催化氢化。
12催化氢解:用催化氢化法使碳与杂原子(O,N,X等)之间的键断裂,称为催化氢解。苯甲位的碳与杂原子之间的键很易催化氢解。
13酮的双分子还原:在钠、铝、镁、铝汞齐或低价钛试剂的催化下,酮在非质子溶剂中发生双分子还原偶联生成频哪醇,该反应称为酮的双分子还原。
14硼氢化-还原反应:烯烃与甲硼烷作用生成烷基硼的反应称为烯烃的硼氢化反应。烷基硼和羧酸作用生成烷烃的反应称为烷基硼的还原反应。该反应与烯烃的硼氢化反应合在一起,总称为硼氢化-还原反应。
15鲍维特—勃朗克还原:用金属钠-醇还原酯得一级醇,称为鲍维特—勃朗克(Bouveault –Blanc)还原。
16醛酮用活泼金属的单分子还原:用活泼金属如钠、铝、镁和酸、碱、水、醇等作用,可以顺利地将醛还原为一级醇、将酮还原为二级醇。这是醛酮用活泼金属的单分子还原。
(6)缩合反应
1达参反应:醛或酮在强碱(如醇钠、氨基钠等)的作用下和一个a-卤代羧酸酯反应,生成a,b-环氧酸酯的反应称为达参(Darzen, G.)反应。
2安息香缩合反应:苯甲醛在氰离子(CN—)的催化作用下,发生双分子缩合生成安息香,因此称此反应为安息香缩合反应。很多芳香醛也能发生这类反应,
3狄克曼反应:二元酸酯可以发生分子内的及分子间的酯缩合反应。假若分子中的两个酯基被四个或四个以上的碳原子隔开时,就发生分子内的缩合反应,形成五元环或更大环的酯,这种环化酯缩合反应又称为狄克曼(Dieckmann)反应。
4脑文格反应:在弱碱的催化作用下,醛、酮和含有活泼亚甲基的化合物发生的失水缩合反应称为脑文格(knoevenagel)反应。
5浦尔金反应:在碱性催化剂的作用下,芳香醛与酸酐反应生成b-芳基-a,b-不饱和酸的反应称为浦尔金(Perkin)反应。所用的碱性催化剂通常是与酸酐相对应的羧酸盐。
6曼尼希反应:具有活泼氢的化合物、甲醛、胺同时缩合,活泼氢被胺甲基或取代胺甲基代替的反应称为胺甲基化反应,也称为曼尼希(Mannich)反应,简称曼氏反应。
7羟醛缩合反应:有a-氢的醛或酮在酸或碱的催化作用下,缩合形成b-羟基醛或b-羟基酮的反应称为羟醛缩合反应。
8鲁宾逊增环反应:环己酮及其衍生物在碱(如氨基钠、醇钠等)存在下,与曼氏碱的季铵盐作用产生二并六元环的反应称为鲁宾逊(Robinson)增环反应。
9瑞佛马斯基反应:醛和酮与a-溴代酸酯和锌在惰性溶剂中相互作用得到b-羟基酸酯的反应称为瑞佛马斯基(Reformatsky)反应。
10酯缩合反应(克莱森缩合反应):两分子酯在碱的作用下失去一分子醇生成b-羰基酯的反应称为酯缩合反应,也称为克莱森缩合反应。
11酮醇缩合:脂肪酸酯和金属钠在乙醚或甲苯、二甲苯中,在纯氮气流存在下(微量氧的存在会降低产量)剧烈搅拌和回流,发生双分子还原,得a-羟基酮(也叫酮醇),此反应称为酮醇缩合(acyloin condensation)。
12魏悌息反应:魏悌息(Wittig,G.)试剂可以和酮或醛的羰基进行亲核加成,最后形成烯烃,这个反应称为魏悌息反应。
13魏悌息-霍纳尔反应:魏悌息-霍纳尔试剂很容易与醛酮反应生成烯烃,该反应称为魏悌息-霍纳尔(Witting-Horner)反应。
(7)重排反应
1二苯乙醇酸重排:二苯乙二酮在~70%氢氧化钠溶液中加热,重排成二苯乙醇酸的反应称为二苯乙醇酸重排。
2贝克曼重排:酮肟在酸性催化剂如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下重排成酰胺的反应称为贝克曼重排。
3弗里斯重排:酚酯与路易斯酸一起加热,可发生酰基重排,生成邻羟基和对羟基芳酮的混和物,此反应称为弗里斯(Fries)重排。
4异丙苯的氧化重排:该法以丙烯和苯为起始原料,首先苯和丙烯在三氯化铝的作用下,产生异丙苯,异丙苯三级碳原子上的氢比较活泼,在空气的直接作用下,氧化成过氧化物,过氧化物在酸的作用下,失去一分子水,形成一个氧正离子,苯环带着一对电子转移到氧上,发生所谓的缺少电子的氧所引起的重排反应,得到“碳正”离子,“碳正”离子再和水结合,去质子分解成丙酮及苯酚。上述过程称为异丙苯的氧化重排。
5克尔提斯反应:由酰氯和叠氮化合物制备酰基叠氮,酰基叠氮在惰性溶剂中加热分解,失去氮气后,重排成异氰酸酯,然后水解得一级胺。这个反应称为克尔提斯(Cartius)反应。
6克莱森重排:克莱森(Claisen) 发现:烯丙基芳基醚在高温(200°C)可以重排为邻烯丙基酚,这称为邻位克莱森重排。邻烯丙基酚可以再进一步重排得到对烯丙基酚,这称为对位克莱森重排。上述重排统称为克莱森重排。
7阿恩特—艾司特反应:重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮,重氮酮在氧化银催化下与水共热,得到酰基卡宾,酰基卡宾发生重排得烯酮,烯酮与水反应产生酸;如果用醇或氨(胺)代替水,则得酯或酰胺。此反应称阿恩特(Arndt)—艾司特(Eistert)反应。
8法沃斯基重排反应:在醇钠、氢氧化钠、氨基钠等碱性催化剂存在下,α�6�1卤代酮(α�6�1氯代酮或α�6�1溴代酮)失去卤原子,重排成具有相同碳原子数的羧酸酯、羧酸、酰胺的反应称为法沃斯基重排。
9拜尔-魏立格氧化重排:酮类化合物被过酸氧化,羰基碳与�8�4-碳之间的键断裂,插入一个氧形成酯的反应称为拜尔(Boeyer)-魏立格(Villiger V)氧化重排:
10施密特反应:将羧酸与等物质的量的叠氮酸(HN3)在惰性溶剂中用硫酸作缩合剂进行缩合。然后在无机酸的作用下,使酰基叠氮分解,重排,最后水解为一级胺。这个反应称为施密特 (Schmitt)反应。
11瓦格奈尔-梅尔外英重排:一个不稳定的碳正离子会重排为一个更稳定的碳正离子,当醇羟基与三级碳原子或二级碳原子相连时,在酸催化的脱水反应中,常常会发生此类重排反应,称为瓦格奈尔(Wagner, G.)-梅尔外英(Meerwein, H.)重排。
12蒂芬欧-捷姆扬诺夫反应:1-氨甲基环烷醇与亚硝酸反应得到环增大一个碳的环酮。该反应称为蒂芬欧(Tiffeneau)-捷姆扬诺夫 (Demjanov)反应。
13联苯胺重排:氢化偶氮苯在酸催化下发生重排,生成4,4’-二氨基联苯的反应称为联苯胺重排。对位被取代的氢化偶氮苯重排时,重排一般在邻位发生。
14频哪醇重排:邻二醇在酸作用下发生重排生成酮的反应。这类反应最初是从频哪醇重排为频哪酮发现的,因此被称为频哪醇重排反应。反应过程如下:首先羟基质子化,然后失水形成碳正离子,相继发生基团的迁移,缺电子中心转移到羟基的氧原子上,再失去质子生成频哪酮。α�6�1双二级醇,α�6�1二级醇三级醇、α�6�1双三级醇均能发生此反应。
15霍夫曼重排反应:酰胺与次卤酸盐(工业上常用NaOCl,实验室中常用NaOBr)的碱溶液(或卤素的氢氧化钠溶液)作用时,放出二氧化碳,生成比酰胺少一个碳原子的一级胺的反应