乙二醇保护羰基反应条件
羰基 (carbonyl group) 是指具有碳-氧双键的基团,由其共振式便能得知羰基的碳原子具有部分的正电性质(图一),也因此羰基的碳原子非常容易受到亲核剂的攻击,进而产生键结。
图一、含羰基化合物之共振式(作者绘制)
羰基常见的亲核加成化学反应包含:(1) 利用硼氢化钠 (sodium borohydride, NaBH4) 或铝氢化锂 (lithium aluminium hydride, LiAlH4, LAH)…...等还原剂将羰基还原成醇基。(2) 利用格任亚试剂(Grignard reagent, 以苯基格任亚试剂为例)进行亲核加成反应,产生醇类化合物。(图二)
图二、常见的羰基亲核加成反应(作者绘制)
然而,真正用来进行有机合成的有机分子通常较为复杂,具有多个官能基(包含羰基),此时用来进行反应的试剂可能因为与羰基作用而失去原本的功效,同时也可能使羰基产生转变。考虑以下的例子:(图三)
图三、含羰基化合物的还原反应(作者绘制)
若要将化合物的酯基还原成醇基,直观地来说会使用 LiAlH4 作为还原剂。然而,在这样的反应条件下,却没有办法得到预期的产物。因为 LiAlH4 除了会将酯基还原外,亦会使羰基还原成醇基,得到二醇化合物。(图四)
图四、以
在苯肼和羰基反应中,苯肼会与羰基发生反应,生成苯并羰基。这种反应是容易进行的。
乙二醇与羰基之间的反应要比苯肼与羰基之间的反应容易得多。乙二醇可以与各种羰基反应,例如甲醛、甲酸、亚甲基苯羰基等,生成各种乙二醇羰基。这些反应通常很容易进行,可以在常温下进行。
第二步:半缩醛在酸催化下失去一份子水形成碳正离子中间体,乙二醇的另一个羟基进攻碳正离子,失去质子后就得到四元环的缩醛结构。
生成缩酮一般采用乙二醇,乙二醇和羰基反应形成稳定的五元环,反应形成缩酮速度快,条件温和。羰基因为极性强,含有双键,对其临近的碳原子也具有巨大的影响,很容易发生副反应加成反应和取代反应,在有机合成中很多场合必须被保护。
生成的缩醛可在酸催化下水解,生成原来的醛或酮。所以在缩醛、半缩醛反应时用【干燥HCl】催化,用干氯化氢就是为了防止酸催化下又倒回去生成原来的醛。
先把羰基做成缩酮保护起来,然后转化为格氏试剂与二氧化碳反应。产物用氢化铝锂还原,再加盐酸水解后得到7-羟基-2-庚酮。
产物能生成较为稳定的七圆环半缩酮,所以很有可能是开链式和半缩酮式平衡共存的,类似于葡萄糖。
这个只是醇和醛的缩合反应,不是叫羟醛缩合。羟醛缩合是指含有a-H的醛的缩合反应。而醇可作为亲核试剂与羰基的碳发生缩合反应,生成物如图。
第一步生成半缩醛,两个羟基再缩合反应生成缩醛