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第五章 羰基的亲核加成及相关反应
羰基化合物包括醛、酮、羧酸及衍生物和CO2。 5.1 羰基的结构
??C??O
亲电中心羰基碳的活性较大，易被亲核试剂进攻而发生亲核加成反应和亲核取代反应。 5.2 亲核加成反应的历程及影响因素 5.2.1 HCN的加成 反应为碱催化。
v?k[?CO][CN?]
快OH+HCNCN-+??C??O慢-CN-O-C+ H2OH2O快CNOH+OH-C CN反应的平衡位置受电子效应和空间效应的影响。
化合物 CH3CHO PhCHO p-NO2C6H4CHO p-CH3C6H4CHO 酮正向反应的趋势较小（空阻大）。 二、亲核加成反应的一般特点 1．反应可以被酸或碱催化
酸催化可提高羰基的亲电活性。
CO+H+COHC+OH
K >104 2?102 1.4?103 32 原因 位阻增大，+C效应 （-I, -C） （+I，+C, +C’） 碱催化提高亲核试剂的亲核性。
NuH+OH-Nu-+H2O
-活性：Nu>NuH
2．多数醛酮的亲核加成为可逆反应，用于分离与提纯。 5.2.2 影响羰基亲核加成反应活性的因素 一、羰基化合物的结构 1．电子效应
羰基碳的正电性越大，亲核加成速度越大，反应活性越大。羰基碳所连的吸电基（-I，-C）使其亲核加成反应的活性增加，而供电基（+I，+C）则使其活性降低。 活泼顺序：
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ClCHO > HCHO > RCHO > CH3COR > RCOOR' > RCONR'2 > RCOO--I > +C(+C)(+C,空阻)OCR'R活性极低( +C > -I)(+C)
（1）?-?共轭效应（增加其稳定性）；（2）+C效应（降低羰基碳的正电性）；（3）加成产物失去共轭能，反应活化能高；（4）产物的张力大幅增加。 2．立体效应
OCsp2张力增加O-sp3
OO活性：
OHCOOH>CH3CH>CH3CCH3>O>CH3CH2CCH2CH3>PhCPh
二、试剂的亲核性
对同一羰基化合物，试剂的亲核性越大，平衡常数越大，亲核加成越容易。
1．带负电荷的亲核试剂比起共轭酸（中性分子）的亲核性强。OH->H2O, RO->ROH。 2．极性大的分子比极性小的分子亲核性强。HCN>H2O(极性与电负性)。 3．同周期元素的负离子的亲核性与碱性大小一致； R3C->R2N->RO->F-
4．同一主族元素的负离子的亲核性与可极化度大小一致。 I->Br->Cl->F-
一、非手性的羰基化合物的加成
①RR'CO②+Nu-①RR'CNuOO-CNu-H+RCR'Nu50%OHdlOHC50%Nu
②RR'H+RR'前（潜）手性分子 结果得外消旋化产物
二、手性羰基化合物的亲核加成方向遵守Cram规则，得立体选择性的非对称异构体产物。
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SSMOOZLCCRMR'非对映异构体SMR'OZLCCR
还原含?-手性碳的醛酮时，手性碳上两个体积较小的基团（S与M）分处于羰基两侧，体积最大的基团L则与羰基呈反位交叉构象，还原剂从体积的较小S与M之间进攻羰基占优势，这就是Cram规则。
LCCR+R'Z②MR'Z①OS①LR②ZOMSR'MZOR'SLRLR重叠式交叉式(主要产物)R'MLRSOZR'MRL(次)SOZ
PhCHPhONaBH4PhOHBr+HOHHBrHHCH3BrCH3(2R)-BH4优OHMe(1S,2R)赤式(次)CH3(1R,2R)苏式(主)
HPhHMeOH+HHOHMePhBrPh(2R)Br(1R,2R)(优)3
Br(1S,2R)
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[H]OHO+HHOH樟脑（刚性桥环不能翻转） 外型冰法 内型冰法 转位阻大
NaBH4LiBH(CHCH2CH3)3CH3 （位阻增大） 5.3醛酮的亲核加成
一、与NaHSO3的加成
98.6% 0.4% 86% 14%
OC+NaHSO3OHCSO3Na(白色晶体）
亲核中心为硫原子
HSO3-体积大，空间效应明显，只有醛、脂肪族甲基酮和碳原子少于8的环酮才能反应。
OHCSO3-+CN-OHCCN+SO2-3
好的离去基，避免用HCN 二、与水加成
OC+H2OOHCOH
水的亲核性较小，反应后空阻增大，故不利于水化。若带吸电基时，有利于水化反应。 三、与醇的加成
H-或OH-OHCOR
CO+ROH 半缩醛（酮）不稳定
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OHCOR+H+COH2CORORROHORCHOR-H+ORCOR
只被酸催化 缩醛酮 醛与一元醇易形成缩醛，而酮则不易，常用?-二醇形成环状缩酮。
RR2C=O+HOCH2CH2OHRCO+H2OO
缩醛（酮）对碱、氧化剂、还原剂、碱金属等稳定，可用来保护醛基和酮基。 四、与金属有机化合物的反应 1、与炔钠加成
O①R'CR''②H3+OTHFOHR'CCCRR''炔丙式醇RCCHNaRCCNa
2.与Grignard试剂
RCO+R''MgXH(R')O+R''MgX①干醚②H3+ORCH(R')OHR''
①干醚②H3+OR''CH2CH2OH
ORCOR'+R''MgX反应可能停留到酮阶段
ORCR''①②R''MgXH3+OOHRCR''R''
(C2H5O)2C=O+3C2H5MgBrH3O+(C2H5)3COH 82-88%H3+O
MgClHC(OC2H5)3+CH3CH(OC2H5)2CHO74%CH3
CH3原甲酸酯 副反应：（1）还原反应，格利亚试剂作为还原剂，经过环状过渡态影响（当二试剂的空阻都很大时）
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高等有机化学_第5章羰基的亲核加成及相关反应
